焊接工藝學(xué)-內(nèi)部培訓(xùn)資料-閱讀頁(yè)

　　

【正文】 外，安全等級(jí)不同，要求的鋼材質(zhì)量也應(yīng)不同。直接承受交變載荷的結(jié)構(gòu)，若屬于低周疲勞，在保證一定強(qiáng)度要求下，著重考慮材料的塑性和韌性；若屬于高周疲勞，這時(shí)強(qiáng)度隊(duì) 疲勞抗力起著主導(dǎo)作用，應(yīng)選擇強(qiáng)度高的材料。按剛度條件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，其工作應(yīng)力一般比較小，但其壁厚較厚，此時(shí)選材不應(yīng)是高強(qiáng)度的，而應(yīng)是塑性和韌性好的一般強(qiáng)度的材料。 3） 連接方法 焊接結(jié)構(gòu)對(duì)材質(zhì)的要求應(yīng)嚴(yán)格一些。 4） 結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境 在低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)，尤其是焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選 用具有良好抗低溫脆斷性能的鎮(zhèn)靜鋼。 5） 鋼材厚度 厚鋼材輥軋次數(shù)少 ，軋制壓縮比相對(duì)薄板小。因此，厚度大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采用材質(zhì)好的鋼材。 6）對(duì)于需要演算疲勞的焊接結(jié)構(gòu)的鋼材，應(yīng)具用常溫 沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度不高于 20℃時(shí)，Q235 鋼和 Q345 鋼應(yīng)具用 20℃沖擊韌性的合格保證；對(duì) Q390 鋼和 Q420 鋼應(yīng)具有 40℃沖擊韌性的合格保證。 *內(nèi)部資料 請(qǐng)勿翻印 * 15 編制： 表 211 常見結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能及匹配焊接材料 鋼 材 手工電弧 焊焊條 CO2⑤ 氣體保護(hù)焊實(shí)心焊絲 埋弧焊焊接材料 牌號(hào) 等級(jí) 抗拉強(qiáng)度 ①Re/Mpa 屈服強(qiáng)度 沖擊吸收功 ① 型號(hào)示例 型號(hào)示例 焊劑型號(hào) 焊絲牌號(hào) δ≤16mm δ 50～100mm T/℃ AKV/J Q235 A 375～ 460 235 205② — — E4303③ ER491③ F4A0H08A B 20 27 E430E432E431E4316 C 0 27 ER506 D 20 27 F4A2H08A Q295 A 390～ 570 295 235 — — E4303③ ER491③ER496 F5004H08A⑥ 、F5004H08MnA⑦ B 20 34 E432E431E4316 ER50ER506 F5014H08A⑥ 、F5014H08MnA⑦ Q345 A 470～ 630 345 275 — — E5003③ ER491③ F5004H08A⑥ 、F5004H08MnA⑦F5004H10Mn2⑦ B 20 34 E5003③ 、E501E501E5018 ER503 F5014H08A⑥ 、F5014H08MnA⑦ 、F5014H10Mn2⑦ 、F5011H08A⑥ 、F5011H08MnA⑦ 、F5011H10Mn2⑦ C 0 34 E501E501E5018 ER502 F5024H08A⑥ 、F5024H08MnA⑦ 、F5024H10Mn2⑦ 、F5021H08A⑥ 、F5021H08MnA⑦ 、F5021H10Mn2⑦ D 20 34 F5034H08A⑥、F5034H08MnA⑦、F5034H10Mn2⑦、F5031H08A⑥、F5031H08MnA⑦、F5031H10Mn2⑦ *內(nèi)部資料 請(qǐng)勿翻印 * 16 編制： 表 211續(xù) 鋼材 手工電弧 焊焊條 CO2⑤ 氣體保護(hù)焊實(shí)心焊絲 埋弧焊焊接材料 牌號(hào) 等級(jí) 抗拉強(qiáng)度 ①Re/Mpa 屈服強(qiáng)度 沖擊吸收功 ① 型號(hào)示例 型號(hào)示例 焊劑型號(hào) 焊絲牌號(hào) δ≤16mm δ 50～100mm T/℃ AKV/J Q390 A 490～ 650 390 330 — — E501E501E5515DE5515G、E5516DE5516G ER503 F5011H08MnA⑥ 、F5011H10Mn2⑦ 、F5011H08MnMoA⑦ B 20 34 C 0 34 F5021H08MnA⑥ 、F5021H10Mn2⑦ 、F5021H08MnMoA⑦ D 20 34 ER502 F5031H08MnA⑥ 、F5031H10Mn2⑦ 、F5031H08MnMoA⑦ E 40 27 ④ ④ F5041④ Q420 A 520～ 680 420 360 — — E5515DE5515G、E5516DE5516G ER55D2 F6011H10Mn2⑥ 、F6011H08MnMoA⑦ B 20 34 C 0 34 F6021H10Mn2⑦ 、F6021H08MnMoA⑦ D 20 34 F6031H10Mn2⑦ 、F6031H08MnMoA⑦ E 40 27 ④ ④ F6041④ ① 表中鋼材力學(xué)性能的單值均為最小值。 ③ 用于一般結(jié)構(gòu)，其他用于重大結(jié)構(gòu)。 ⑤ 含 ArCO2混合氣體保護(hù)焊。 ⑦ 中、厚板坡口對(duì)接。 a． 直接承受動(dòng)力載荷或振動(dòng)載荷且需要演算疲勞的結(jié)構(gòu)。 c． 工作溫度等于或低于 30℃的所有承重結(jié)構(gòu)。 工作溫度等于或低于 20℃時(shí)的直接承受動(dòng)力載荷且需 要演算疲勞的結(jié)構(gòu)。對(duì)焊接結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有碳含量的合格證。 [3] [7] [8] [9] [10] [11] 焊接不同類別鋼材時(shí)，焊接材料的匹配應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。 焊接方法的選用 [12] 選擇焊接方法時(shí)必須符合以下要求：能保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)良可靠；生產(chǎn)率 高，生產(chǎn)費(fèi)用低，工作條件好，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 1） 結(jié)構(gòu)類 如橋梁鋼結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械等的鋼結(jié)構(gòu)； 2） 機(jī)械零件類 如機(jī)械產(chǎn)品的零部件等； 3） 半成品類 如工字梁、管子等。 結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品中規(guī)則的的長(zhǎng)焊縫和環(huán)縫宜采用埋弧焊；手弧焊用于打底焊和短焊縫焊接，機(jī)械類產(chǎn)品接頭一般較短，根據(jù)其準(zhǔn)確度要求，選用氣體保護(hù)焊（一 般厚度）、電渣焊（重型構(gòu)件易于立焊的）；半成品類的產(chǎn)品的焊接接頭往往是規(guī)則的，宜采用適于機(jī)械化的焊接方法，如埋弧焊和氣體保護(hù)焊。多 道 10以上 短路過渡 :單道 ～ 6。多道 10以上 短路過渡 :單道 ～ 6。（ GB/T64782020 《冷鐓和冷擠壓用鋼》）； 栓釘?shù)囊?guī)格有： M M1 M1 M1M2 M25 等（ GB/T104332020 《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》） ⑵ 工件厚度 工件的厚度可在一定程度上決定所適用的焊接方法。對(duì)于熔焊而言，是以焊透而不燒穿為前提。顯然，焊件越薄，越須注意燒穿問題；可焊最大厚度則決定于該焊接方法在最大熱輸入下單面單道焊的最大熔深。如果該結(jié)構(gòu)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(shù)上不再有困難，此時(shí)焊接方法由生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)因素決定。 ⑶ 接頭形式和焊接位置 焊接接頭形式通常由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式、使用要求和母材的厚度等因素決定。 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(huì)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。就熔焊而言，埋弧焊只適用于平焊位置，電渣焊適用于立焊。各種焊接方法中以平焊最容易操作，生產(chǎn)率高，焊接質(zhì)量容易保證，而仰焊操作最難，極易產(chǎn)生焊接缺陷。 ㈡ 母材特性 母材的特性考慮的包括母材的物理性能、力學(xué)性能和冶金性能。高碳鋼或碳當(dāng)量高的合金結(jié)構(gòu)鋼宜采用冷卻速度慢的焊接方法，已減少熱影響區(qū)開裂傾向。所有的因素須綜合考慮，選擇最經(jīng)濟(jì)最適用的方法。 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 焊接應(yīng)力 [5] [12] [13] 焊接應(yīng)力的特點(diǎn)和分類 ⑴ 特點(diǎn) 沒有外力作用 的情況下，平衡于物體內(nèi)的應(yīng)力稱內(nèi)應(yīng)力。 焊接應(yīng)力也和其他原因引起的內(nèi)應(yīng)力一樣，有一個(gè)基本特點(diǎn)，即在整個(gè)焊件內(nèi)構(gòu)成一個(gè)平衡力系，其內(nèi)力與內(nèi)力矩的總和都為零： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 因此，在焊件橫截面上內(nèi)應(yīng)力的分布（圖 231），總是既有拉應(yīng)力，又有壓應(yīng)力，是雙值同時(shí)出現(xiàn)的。 圖 231 長(zhǎng)板對(duì)接焊后橫截面上的縱向應(yīng)力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。應(yīng)力沿焊件一個(gè)方向作用 二維空間應(yīng)力 雙向（或雙軸）應(yīng)力。應(yīng)力在空間所有方向作用 按應(yīng)力產(chǎn)生的原因分 熱應(yīng)力 焊接過程中焊件內(nèi)部溫度有差異所引起的應(yīng)力，故又稱溫差應(yīng)力，它隨溫差消失而消失。焊接過程中在近縫高溫區(qū)德金屬熱膨和冷縮受阻時(shí)產(chǎn)生這種塑性變形，從而引起焊接的內(nèi)應(yīng)力 按應(yīng)力存在的時(shí)間分 焊接瞬時(shí)應(yīng)力 在焊接過程中，某一瞬時(shí)的焊接應(yīng)力，隨時(shí)間而變化。統(tǒng)稱暫時(shí)應(yīng)力。圖 231 所示即為殘余應(yīng)力。 焊接殘余應(yīng)力 對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 熔化焊必然會(huì)帶來焊接殘余應(yīng)力，焊接殘余應(yīng)力在鋼結(jié)構(gòu)中并非都是有害的。同時(shí)要做到具體情況具體分析。在塑性差的焊件上，因塑性變形困難，當(dāng)殘余應(yīng)力峰值達(dá)到材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，局部首先發(fā)生開裂，最后導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體破壞。 2）對(duì)構(gòu)件加工尺寸精度的影響 對(duì)尺寸精度要求高的焊接結(jié)構(gòu)，焊后一般都采用切削加工來保證構(gòu)件的技術(shù)條件和裝配精度。 圖 232帶氣割邊及帶蓋板的焊接桿 件的內(nèi)應(yīng)力 *內(nèi)部資料 請(qǐng)勿翻印 * 21 編制： 3）對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響 焊接后工字梁（ H 形）中的殘余壓應(yīng)力和外載引起的壓應(yīng)力疊加之和達(dá)到材料的屈服點(diǎn)時(shí)，這部分截面就喪失進(jìn)一步承受外載的能力，削弱了有效截面積。 焊接殘余應(yīng)力對(duì)桿件穩(wěn)定性的影響大小，與內(nèi)應(yīng)力的分布有關(guān)，若能使有效截面遠(yuǎn)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(wěn)定性。這樣的結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài) 其失穩(wěn)臨界應(yīng)力比一般焊接的 H形截面高。應(yīng)力腐蝕裂紋主要是由材質(zhì)、腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果。焊件在特定的腐蝕介質(zhì)中，盡管拉應(yīng)力不一定很高都會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。所以，在腐蝕介質(zhì)中服役的焊件，首先要選擇抗介質(zhì)腐蝕性能好的材料，此外對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊縫及其周圍處進(jìn)行錘擊，使焊縫延展開，消除焊接殘余應(yīng)力。 從設(shè)計(jì)方面調(diào)節(jié)和控制焊接殘余應(yīng)力（工藝措施見下章） 焊接內(nèi)應(yīng)力是可 以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接工藝措施等進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。 1） 盡量減少結(jié)構(gòu)上焊縫的數(shù)量和焊縫尺寸。使引起殘余應(yīng)力與變形的壓縮塑變區(qū)或變形量增大。焊縫過分集中不僅使應(yīng)力分布更不均勻，而且可能出現(xiàn)雙向或三向復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。 焊接變形 [5] [12] [13] 焊接變形的特點(diǎn)和分類 ⑴ 特點(diǎn) 焊件由于焊接而產(chǎn)生的變形稱焊接變形。如果是簡(jiǎn)單的金屬桿件在自由狀態(tài)下均勻的加熱或冷卻，該桿件將按熱膨冷縮的基本規(guī)律在長(zhǎng)度上產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短的變形，焊接時(shí)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(dòng)。變形是從焊接時(shí)便產(chǎn)生，并隨焊接熱源的移動(dòng)和焊件上溫度分布的變化而變化。膨脹和收縮在這條焊縫上不同部位分別產(chǎn)生，直至焊接結(jié)束并冷*內(nèi)部資料 請(qǐng)勿翻印 * 22 編制： 至室溫 ，變形才停止。焊完冷后，焊件上殘留下來的變形稱焊接殘余變形，它對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用性能發(fā)生影響。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。它們與焊件的形態(tài)、尺寸、焊縫在焊件上的位置、焊縫坡口的幾何形狀等因素有關(guān)。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(shí)，沿板厚方向橫向收縮不同，使板件在焊縫中心線處發(fā)生彎曲變形。工程上對(duì)于鋼制細(xì)長(zhǎng)焊件，如梁、柱等結(jié)構(gòu)單層焊的縱向收縮量△ L，可利用以下經(jīng)驗(yàn)公式估算： △ L=k1AHL∕ A 式中 △ L—— 單層焊縱向收縮量， mm； k1—— 系數(shù)見表 233； AH—— 塑性變形區(qū)面積， mm2； L —— 焊件長(zhǎng)度， mm； A —— 焊縫的截面積， mm2。 k2=1+85 錯(cuò)誤 !未找到