焊接工藝學(xué)-內(nèi)部培訓(xùn)資料(參考版)

　　

【正文】 n? 。 表 233 k1與焊接方法的關(guān)系（材料為低碳鋼） 焊接方法 二氧化碳焊 埋弧焊 焊條電弧焊 系數(shù) ～ 多層焊的縱向收縮量，將上式中的塑性變形區(qū)面積 AH 改為一層焊縫金屬的截面積，并將所計(jì)算的結(jié)果再與系數(shù) k2相乘。又叫角變形 縱向彎曲變形 焊接方向偏心收縮引起的彎曲變形 波浪變形 在薄板焊接時(shí)，由于焊接產(chǎn)生的壓 縮殘余應(yīng)力，使板件出現(xiàn)因壓曲形成的波浪變形 扭曲變形 細(xì)長構(gòu)件，縱向焊縫的橫向收縮不均勻或備料與組裝質(zhì)量不良，使構(gòu)件繞自身軸線扭轉(zhuǎn) *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 23 編制： 焊接變形收縮余量計(jì)算 1）縱向收縮 從理論上精確計(jì)算變形量目前比較困難。 表 232焊接殘余變形分類 類型 示意圖 說明 板平面內(nèi)的變形 橫向收縮 垂直焊接方向的收縮 縱向收縮 焊接方向的收縮 回轉(zhuǎn)變形 在開坡口焊接時(shí)，焊接過程中坡口間時(shí)而張開時(shí)而閉合的變形。按變形后的形態(tài)分，焊接殘余變形可歸納成表 232所示的幾種類型。 我們關(guān)心最多的是焊接殘余變形，因?yàn)樗苯佑绊懡Y(jié)構(gòu)的使用性能。 ⑵分類 焊接過程中隨時(shí)間而變的變形稱焊接瞬時(shí)變形，它對焊接施工過程發(fā)生影響。一般情況下一條焊縫在施焊處受熱發(fā)生膨脹變形，后面開始在凝固和冷卻處發(fā)生收縮。局部受熱金屬的膨脹能引起整個(gè)焊件發(fā)生平面內(nèi)或平面外的各種形態(tài)的變形。 焊接變形與焊件形狀尺寸、材料的熱物理性能及加熱條件等因素有關(guān)。 3） 采用剛性較小的接頭形式。 2） 避免焊縫過分集中，焊縫間應(yīng)保持足夠的距離。多一條焊縫就多一處內(nèi)應(yīng)力源；過大的焊縫尺寸，焊接時(shí)受熱區(qū)加大。工藝措施將在下一章詳細(xì)介紹。對條件允許焊接加工的鋼結(jié)構(gòu)，在使用前進(jìn)行消除應(yīng)力退火等。其中殘余拉應(yīng)力大小對腐蝕速度有很大的影響，當(dāng)焊接殘余應(yīng)力與外載荷產(chǎn)生的拉應(yīng)力疊加后的拉應(yīng)力值越高，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的傾向就高，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的時(shí)間就越短。 采用熔化焊焊接的構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力是不 可避免的。 4）對應(yīng)力腐蝕裂紋的影響 金屬材料在某些特定介質(zhì)和拉應(yīng)力的共同作用下發(fā)生的延遲開裂現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕裂紋。圖中 ?是用氣割翼板外邊緣，圖中 ｂ 是翼板上加蓋板在邊緣進(jìn)行焊接，均使邊緣存在較大拉內(nèi)應(yīng)力。這種壓力的存在，會(huì)使工字梁的穩(wěn)定性明顯下降，使局部或整體失穩(wěn)，產(chǎn)生變形 。通過切削加工把一部分材料從構(gòu)件上去除，使截面積相應(yīng)減小，同時(shí)也釋放了部分殘余應(yīng)力，使構(gòu)件中原有殘余應(yīng)力的平衡得到破壞，引起構(gòu)件變形。由此可知，焊接殘余應(yīng)力的存在將明顯降低脆性材料鋼結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度。 1）對靜載強(qiáng)度的影響 塑性良好的金屬材料，焊接殘余應(yīng)力的存在并不影響焊接結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)在工程中的受力情況、使用的材料、不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，正確選擇焊接工藝，將不利的因素變?yōu)橛欣囊蛩亍Ｋ鼘附咏Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、腐蝕和尺寸穩(wěn)定性等使用性能有影響。 焊接殘余應(yīng)力 焊完冷卻后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力。它和焊接熱應(yīng)力沒有本質(zhì)區(qū)別，當(dāng)溫度也隨時(shí)間而變化時(shí)，熱應(yīng)力也是瞬時(shí)應(yīng)力。熱應(yīng)力是引起熱裂紋的力學(xué)原因 相變應(yīng)力 焊接過程中局部金屬發(fā)生相 變，其比容增加或減小而引起的應(yīng)力 塑變應(yīng)力 金屬局部發(fā)生拉伸或壓縮塑性變形后引起的內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)力在一個(gè)平面內(nèi)不同方向作用 三維空間應(yīng)力 三向（或三軸）應(yīng)力。 的分布 *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 20 編制： ⑵ 分類（見表 231） 表 231焊接應(yīng)力分類 焊接應(yīng)力 分類 說明 按應(yīng)力在焊件內(nèi)的空間位置分 一維空間應(yīng)力 單向（或單軸）應(yīng)力。而且應(yīng)力分布圖上拉應(yīng)力的面積（圖中用 表示的影線面積）等于壓應(yīng)力得面積（ 用表示的影線面積）。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。引起內(nèi)應(yīng)力的原因很多，由焊接引起的內(nèi)應(yīng)力稱焊接應(yīng)力。表 212 提供了綜合各種因素而適用的焊接方法，以供參考。 選擇好焊接方法的影響因素還包括技術(shù)水平、設(shè)備和焊接用消耗材料等。由于 焊接結(jié)構(gòu)中最常用是普通碳鋼和低合金鋼，幾乎所有焊接方法都能選用，但隨著含碳量或合金含量的增加，其焊接性能變差。因此有條件的應(yīng)是焊件變位，讓焊縫都處于平焊位置施焊。其他如焊條電弧焊、各種氣體保護(hù)電弧焊均能全位置焊。一種焊接方法能進(jìn)行這四種位置的焊接稱可全位置焊的方法。對接、搭接、T形接和角接是最基本的形式，這些接頭形式對大部分熔焊方法均適用。在推薦的*內(nèi)部資料 請勿翻印 * 19 編制： 厚度范圍內(nèi)焊接時(shí)較易控制焊接質(zhì)量和保持合理的生產(chǎn)率。焊件越厚，越須注意焊透問題。可焊最小的厚度是指穩(wěn)定狀態(tài)下單面單 道焊恰好焊透而不發(fā)生燒穿的厚度。每種焊接方法由于所用熱源不同，都有一定的適用的材料厚度范圍。多道 6～20 埋弧焊 碳鋼 單道 5～ 24 多道 24 以上 A A A A D B D 中 少 好 低合金鋼 單道 5～ 24 多道 24 以上 栓釘焊 碳鋼 ① ② 少 少 好 低合金鋼① 電渣焊 碳鋼 24 以上 A A B C A D D 大 少 好 低合金鋼 24 以上 ① ②栓釘?shù)牟牧蠟?ML15 和 ML15Al。多道6～ 20 A A A A A B C 中 少 好 低合金鋼 射流過渡 :單道 3～ 10。 *內(nèi)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(fèi)用 自動(dòng)化程度 對接 T接 搭接 平焊 立焊 橫焊 仰焊 設(shè)備費(fèi) 焊接費(fèi) 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?xì)獗：? 碳鋼 射流過渡 :單道 3～ 10。 這些不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品由于焊縫的長短、形狀、焊接位置等個(gè)不相同，因而適用的焊接方法也會(huì)不同。 影響這兩方面的因素很多，概括如下： ㈠ 產(chǎn)品特點(diǎn) ⑴ 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型 本單位焊接的產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)大致可分為以下三大類。常見結(jié)構(gòu)鋼材采用焊條電弧焊、 CO2氣體保護(hù)焊和埋弧焊進(jìn)行焊接，焊接材料可按表 211中的規(guī)定。 焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證。 8）承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長 率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證，對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。 ② 非焊接結(jié)構(gòu)。 b． 工作溫度低于 20℃時(shí)的直接承受動(dòng)力載荷或振動(dòng)載荷但不需要演算疲勞的結(jié)構(gòu)以及承受靜力載荷的受彎及受拉德重要承重結(jié)構(gòu)。 *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 17 編制： 7）下列情況的承重結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不應(yīng)采用 Q235 沸騰鋼： ①焊接結(jié)構(gòu)。 ⑥ 薄板 I 形坡口對接。 ④ 由供需雙方協(xié)議。 ② 板厚 δ 60～ 100mm 時(shí)的 Re值。 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(yīng)與需要演算疲勞的構(gòu)件相同。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于 0℃但高于 20℃時(shí)， Q235 鋼和 Q345 鋼應(yīng)具用 0℃沖擊韌性的合格保證；對 Q390 鋼和 Q420 鋼應(yīng)具有 20℃沖擊韌性的合格保證。推薦采用 Z向鋼，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T5313《厚度方向性能鋼材》的規(guī)定。所以厚度大的鋼材不僅強(qiáng)度較小，而且塑性、沖擊韌性和焊接性能也較差。露天結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生時(shí)效，有害介質(zhì)作用的鋼材易腐蝕、疲勞和斷裂，應(yīng)區(qū)別地選擇不同的材質(zhì)，宜采用耐候鋼，其質(zhì)量要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T4172《焊接結(jié)構(gòu)有耐候鋼》的規(guī)定。例如，在化學(xué)成分方面必須嚴(yán)格控制碳、硫、磷的含量；非焊接結(jié)構(gòu)對碳當(dāng)量可放寬要求。在厚度方向受到拉伸載荷，應(yīng)選擇層狀?yuàn)A雜少，厚度方向塑性好的材料，以防止產(chǎn)生層狀撕裂。承受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)，所選材料應(yīng)具有足夠的延性和韌性。 2） 載荷情況 一般承受靜載荷的結(jié)構(gòu)，應(yīng)主要以滿足強(qiáng)度要求來選取。選擇鋼材時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。具體參數(shù)見表 211。常見用鋼具體參數(shù)見表 211。 鋼結(jié)構(gòu)用鋼的分類 [5] 在鋼結(jié)構(gòu)中采用的鋼材主要有兩種：碳素結(jié)構(gòu)鋼（或稱普通碳素鋼）和低合金結(jié)構(gòu)鋼。 此外，根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體 工作條件，有時(shí)還要求鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境能力。 2） 較高的塑性和韌性 塑性和韌性好，結(jié)構(gòu)在靜載和動(dòng)載作用下有足夠的應(yīng)變能力，既可減輕結(jié)構(gòu)脆性破壞的傾向，又能通過較大的塑性變形調(diào)整局部應(yīng)力，同時(shí)又具有較好的抵抗交變荷載作用的能力。坡口角度 ,根部間隙等標(biāo)在基本符號的上側(cè)或下側(cè) . 其 他 相同焊縫符號、焊接方法代號、檢驗(yàn)方式符號、其他要求和說明等標(biāo)在尾部右側(cè) 表 158常見金屬焊接方法代號 ① 代號 焊接方法 代號 焊接方法 1 電弧焊 12 埋弧焊 11 無氣體保護(hù)電弧焊 135 MIG 焊（包括 CO2 氣體保護(hù)焊） 111 手弧焊 72 電渣焊 114 藥芯焊絲電弧焊 78 栓釘焊（又叫螺柱焊） ① 摘自 GB/T518585金屬焊接及釬焊方法在圖樣上的表示代號 表 159焊縫符號標(biāo)注示例 標(biāo)注例子 含義 標(biāo)注例子 含義 兩面對稱的焊角尺寸 K=5mm 的角焊縫，在工地上用焊條電弧焊施焊 帶鈍邊 V 形焊縫，先用 CO2 氣保焊打底，后用埋弧焊蓋面 *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 13 編制： 2 焊接設(shè)計(jì) 材料選用 母材材料選用 鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求 [5] 鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼必須符合下列要求： 1） 較高的抗拉強(qiáng)度 fu 和屈服點(diǎn) fy fy是衡量結(jié)構(gòu)承載能力的指標(biāo)， fy高則可減輕結(jié)構(gòu)自 重、節(jié)約鋼材和降低造價(jià)。對稱、雙面焊縫時(shí)可 不加虛線 .基本符號標(biāo)在基準(zhǔn)線兩側(cè) 焊縫形狀尺寸 焊縫截面尺寸標(biāo)在基本符號左側(cè) 。必要時(shí) ,允許箭頭線彎折一次 . 尾 部 一般剩去 ,只有對焊縫有附加要求或說明時(shí)才加上尾部部分 . *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 12 編制： 表 157焊縫符號標(biāo)注的原則和方法 基本符號 焊縫在接頭的箭頭側(cè) ,則將基本符號標(biāo)在實(shí)線側(cè) 。對稱、雙面焊縫時(shí)可不加虛線 . 箭頭線 一般沒有特殊要求 。 *內(nèi)部資料 請勿翻印 * 11 編制： 表 155 焊縫尺寸符號 ① 符號 名 稱 示意圖 符號 名稱 示意圖 δ 工件厚度 e 焊縫間距 α 坡口角度 K 焊角尺寸 b 根部間隙 d 熔核直徑 p 鈍邊 S 焊縫有效厚度 c 焊縫寬度 N 相同焊縫數(shù)量 R 根部半徑 H 坡口深度 l 焊縫長度 h 余高 n 焊縫段數(shù) β 坡口面角度 ① 對焊縫尺寸符號， ISO2553標(biāo)準(zhǔn)未做規(guī)定