焊接工藝學-內部培訓資料(完整版)

　　

【正文】 61 （栓釘）焊接工程 63 主控項目 63 一般項目 64 焊接 H 型鋼 64 參考文獻 65 *內部資料 請勿翻印 * 5 編制： 1 焊接概述 焊接的定義 [1] 被焊工件的材質（同種或異種），通過加熱或加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材質達到原子（分子）間的結合而形成永久性連接的工藝過程稱為焊接（ Welding）。焊接時，加壓可以破壞連接表面的氧化膜，產生塑性變形以增加接觸面，使原子間達到產生結合力和擴散的條件； 加熱的目的是使接觸面的氧化膜破壞，降低塑性變形阻力，增加原子振動能，促進再結晶、擴散、化學反應等過程。之后 ,立即釋放磁力 ,利用彈簧使栓釘壓入熔池 ,斷電后冷卻形成接頭 .栓釘提升高度在焊槍中提前調定 加熱過程是穩定的電弧燃燒過程 ,為了防止空氣侵入溶池 ,惡化接頭質量 ,要采用陶瓷環保護 .焊接質量可靠 ,效率高 ,無煙霧弧光 ,勞動條件好 在鋼 混凝土結構 ,為了提高鋼構件與混凝土間的結合力 ,多采用此焊接方法 .也可焊接固定小器具的受柄、支腳用螺柱等 .可焊材料有碳鋼、高碳鋼、 低合金高強度鋼、不銹鋼和鋁合金 *內部資料 請勿翻印 * 8 編制： 表 151 焊縫的基本符號 序號 名稱 示意圖 符號 1 卷邊焊縫① (卷邊完全熔化 ) 2 I 形焊縫 3 V 形焊縫 4 單邊 V形焊縫 5 帶鈍邊 V形焊縫 6 帶鈍邊單邊 V形焊縫 7 帶鈍邊 U形焊縫 8 帶鈍邊 J形焊縫 9 封底焊縫 10 角焊縫 11 塞焊縫或槽焊縫 12 點焊縫 13 縫焊縫 ① 不完全熔化的焊縫用 I 形焊縫表示，并加注焊縫有效厚度。反之標在虛線側 。 fu是衡量鋼材經過較大變形后的抗拉能力，它直接反映鋼材內部組織的優劣，同時 fu 高可以增加結構的安全保障。 2） 低合金鋼 *內部資料 請勿翻印 * 14 編制： 根據《低合金高強度結構鋼》（ GB159194）的規定，低合金高強度結構鋼分為 Q29Q34 Q390、 Q420 和 Q460 等五種，其中 Q34 Q390 為鋼結構常用鋼種， Q420 已在九江長江大橋中成功使用。按剛度條件設計的結構，其工作應力一般比較小，但其壁厚較厚，此時選材不應是高強度的，而應是塑性和韌性好的一般強度的材料。因此，厚度大的焊接結構應采用材質好的鋼材。 ③ 用于一般結構，其他用于重大結構。 c． 工作溫度等于或低于 30℃的所有承重結構。 焊接方法的選用 [12] 選擇焊接方法時必須符合以下要求：能保證焊接產品的質量優良可靠；生產率 高，生產費用低，工作條件好，能獲得較好的經濟效益。多道 10以上 短路過渡 :單道 ～ 6。如果該結構允許開坡口又能采用雙面多層多道焊，則可焊的最大厚度在技術上不再有困難，此時焊接方法由生產率和經濟因素決定。各種焊接方法中以平焊最容易操作，生產率高，焊接質量容易保證，而仰焊操作最難，極易產生焊接缺陷。 焊接結構設計 焊接應力 [5] [12] [13] 焊接應力的特點和分類 ⑴ 特點 沒有外力作用 的情況下，平衡于物體內的應力稱內應力。應力沿焊件一個方向作用 二維空間應力 雙向（或雙軸）應力。圖 231 所示即為殘余應力。 2）對構件加工尺寸精度的影響 對尺寸精度要求高的焊接結構，焊后一般都采用切削加工來保證構件的技術條件和裝配精度。應力腐蝕裂紋主要是由材質、腐蝕介質和拉應力共同作用的結果。 1） 盡量減少結構上焊縫的數量和焊縫尺寸。如果是簡單的金屬桿件在自由狀態下均勻的加熱或冷卻，該桿件將按熱膨冷縮的基本規律在長度上產生伸長或縮短的變形，焊接時不均勻加熱過程，熱源只集中在焊接部位，且以一定速度向前移動。所以在沒有特別說明情況下，一般所說的焊接變形，多是指焊接殘余變形。 k2=1+85 錯誤 !未找到引用源。在熱源前方完全沒有拘束的情況下，因連接焊接坡口間隙常常張開，焊接熱輸入量越大，張開量越大 板平面外的變形 橫向彎曲變形（角變形） 在板厚方向由于焊接而使溫度分布不均勻時，沿板厚方向橫向收縮不同，使板件在焊縫中心線處發生彎曲變形。膨脹和收縮在這條焊縫上不同部位分別產生，直至焊接結束并冷*內部資料 請勿翻印 * 22 編制： 至室溫 ，變形才停止。焊縫過分集中不僅使應力分布更不均勻，而且可能出現雙向或三向復雜的應力狀態。所以，在腐蝕介質中服役的焊件，首先要選擇抗介質腐蝕性能好的材料，此外對鋼結構的焊縫及其周圍處進行錘擊，使焊縫延展開，消除焊接殘余應力。 焊接殘余應力對桿件穩定性的影響大小，與內應力的分布有關，若能使有效截面遠離壓桿的中性軸，如圖 232 所示的 H 形焊接桿件，可以改善其穩定性。同時要做到具體情況具體分析。焊接過程中在近縫高溫區德金屬熱膨和冷縮受阻時產生這種塑性變形，從而引起焊接的內應力 按應力存在的時間分 焊接瞬時應力 在焊接過程中，某一瞬時的焊接應力，隨時間而變化。 因此，在焊件橫截面上內應力的分布（圖 231），總是既有拉應力，又有壓應力，是雙值同時出現的。高碳鋼或碳當量高的合金結構鋼宜采用冷卻速度慢的焊接方法，已減少熱影響區開裂傾向。 ⑷ 焊接位 置 在不能變位的情況下焊接焊件上所有的焊縫，就會因焊縫處于不同空間位置而須采用平焊、立焊、橫焊、或仰焊等四種不同的位置的焊接。對于熔焊而言，是以焊透而不燒穿為前提。 結構類產品中規則的的長焊縫和環縫宜采用埋弧焊；手弧焊用于打底焊和短焊縫焊接，機械類產品接頭一般較短，根據其準確度要求，選用氣體保護焊（一 般厚度）、電渣焊（重型構件易于立焊的）；半成品類的產品的焊接接頭往往是規則的，宜采用適于機械化的焊接方法，如埋弧焊和氣體保護焊。對焊接結構還應具有碳含量的合格證。 ⑦ 中、厚板坡口對接。當結構工作溫度不高于 20℃時，Q235 鋼和 Q345 鋼應具用 20℃沖擊韌性的合格保證；對 Q390 鋼和 Q420 鋼應具有 40℃沖擊韌性的合格保證。 4） 結構所處的溫度和環境 在低溫條件下工作的結構，尤其是焊接結構，應選 用具有良好抗低溫脆斷性能的鎮靜鋼。 1） 結構的重要性 對重型工業建筑鋼結構、大跨度鋼結構、壓力容器、高層或超高層民用建筑或構筑物等重要結構，應考慮選用質量好的鋼材；其他按工作性質分別選用普通質量的鋼材；另外，安全等級不同，要求的鋼材質量也應不同。 按以上要求，鋼結構設計規范具體規定：承重結構的鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服點和碳、硫、磷含量的合格保證；焊接結構尚應具有冷彎試驗的合格保證；對某些承受動力荷載的結構以及重要的受拉或受彎的焊接結構尚應具有常溫或負溫沖擊韌性的合格保證。反之標在虛線側 。 表 153 焊縫的輔助符號的應用 名稱 示意圖 符號 平面 V 形對接焊縫 凸面 X 形對接焊縫 凹面角焊縫 平面封底 V 形焊縫 *內部資料 請勿翻印 * 10 編制： 補充符號 焊縫的補充符號是為了補充說明焊縫的某些特征而采用的符號，見表 154。 熔焊在連接部位需加熱至熔化狀態，一般不加壓；壓焊必須施加壓力，加熱是為了加速實現焊接；釬焊時母材不熔化，只熔化起連接作用的填充材料（釬料）。 焊接過程的物理本質 [1] 焊接促使原子或分子之間產生結合和擴散的方法是加熱或加壓，或者兩者并用。 兩材料原子之間不能產生結合和擴散的主要原因是材料的連接表面有氧化膜、水、和油等吸附層以及兩材料原子之間尚未達到產生結合力的距離，對金屬而言該距離約為 3～5192。 常用焊接方法基本特 點與應用 [2] [3] 表 141 簡要地介紹了本單位常用金屬焊接方法的原理、特點及使用范圍。 焊縫尺寸符號 基本符號必要時可附帶有尺寸符號及數據，這些尺寸符號見表 155。對稱、雙面焊縫時可 不加虛線 .基本符號標在基準線兩側 焊縫形狀尺寸 焊縫截面尺寸標在基本符號左側 。 鋼結構用鋼的分類 [5] 在鋼結構中采用的鋼材主要有兩種：碳素結構鋼（或稱普通碳素鋼）和低合金結構鋼。 2） 載荷情況 一般承受靜載荷的結構，應主要以滿足強度要求來選取。露天結構易產生時效，有害介質作用的鋼材易腐蝕、疲勞和斷裂，應區別地選擇不同的材質，宜采用耐候鋼，其質量要求應符合現行國家標準 GB/T4172《焊接結構有耐候鋼》的規定。 吊車起重量不小于 50t 的中級工作制吊車梁，對鋼材沖擊韌性的要求應與需要演算疲勞的構件相同。 *內部資料 請勿翻印 * 17 編制： 7）下列情況的承重結構和構件不應采用 Q235 沸騰鋼： ①焊接結構。 焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構采用的鋼材還應具有冷彎試驗的合格保證。 *內部資料 請勿翻印 * 18 編制： 表 212焊接方法影響因素 焊接方法 適用材料下焊接厚度 (mm) 接頭形式 焊接位置 費用 自動化程度 對接 T接 搭接 平焊 立焊 橫焊 仰焊 設備費 焊接費 手工電弧焊 碳鋼 單道 2～ 6 多道 6 以上 A A A A B B C 少 少 差 低合金鋼 單道 2～ 6 多道 6 以上 二氧化碳氣保焊 碳鋼 射流過渡 :單道 3～ 10。可焊最小的厚度是指穩定狀態下單面單 道焊恰好焊透而不發生燒穿的厚度。一種焊接方法能進行這四種位置的焊接稱可全位置焊的方法。 選擇好焊接方法的影響因素還包括技術水平、設備和焊接用消耗材料等。而且應力分布圖上拉應力的面積（圖中用 表示的影線面積）等于壓應力得面積（ 用