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关键词:焊接;金属;能量;技术
1、焊接技术概论
1.1焊接过程的物理本质
焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压。
1.2焊接的分类
金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。
1.2.1熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。
1.2.2压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短,因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料,往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。
1.2.3钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。
1.2.4焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力,矫正焊接变形。
1.2.5现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。
1.2.6未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件。
2、焊接-工业艺术
焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。本文对这一技术的出现与运用进行了分析。
2.1艺术创造与工艺方法永远是密不可分的。作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新的工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。金属焊接艺术可以作为一种相对独立的艺术形式以分支的方式从传统的金属艺术中分离出来,这是因为焊接具有艺术性。
2.2焊接可以产生丰富的艺术创作的表现语言。
焊接通常是在高温下进行的,而金属在高温下会产生许多美妙丰富的变化。金属母材会发生颜色变化和热变形(即焊接热影响区) ;焊丝熔化后会形成一些漂亮的肌理;而焊接缺陷在焊接艺术中更是经常被应用。焊接缺陷是指焊接过程中,在焊接接头产生的不符合设计或工艺要求的缺陷。其表现形式主要有焊接裂纹、气孔、咬边、未焊透、未熔合、夹渣、焊瘤、塌陷、凹坑、烧穿、夹杂等。这是个十分有趣的现象 :焊接的艺术性通常体现在一些工业焊接的失败操作之中,或者说蕴藏于一些工业焊接极力避免的焊接缺陷之中。其次,焊接艺术语言是独特的。选用不同的金属材料,使用不同的焊接工艺,焊接的艺术性可以在不同的金属艺术形式中发挥得淋漓尽致。
在焊接雕塑作品中,焊缝和割痕不是作为一种技术加工的痕迹被动地存在,而是以一种精彩的、不可或缺的表现语言着力地加以体现的。一件焊接雕塑,粗的焊缝在雕塑表面,各种不规则的切割痕迹也变成了艺术家优美的艺术语言在很多情况下,由于焊接雕塑所追求的粗糙质朴的风格,金属的锈蚀、瑕疵也大多根据作品的需要特意保留,因此,在焊接雕塑中常常可以感觉到一种非雕琢的、原始的美。雕塑下部的钢板拼接处的焊缝很粗大,从焊接工艺的牢固性来看,这显然不仅仅是出于对雕塑结实程度的考虑,在这件雕塑中,下部几条扭曲的焊缝已经作为雕塑整体审美的一个重要因素而成为其不可缺少的一部分。从雕塑整体来看,不论是上半部分的文字造型,还是下半部分的肌理处理,到处有扭曲的焊接痕迹的出现,整个作品达到了整体视觉语言的统一。 手工等离子切割的方法,利用切割时电流的热量,使切割边缘产生热影响区,这样就给亮白色的不锈钢“染”上了一圈略带渐变的色彩。同时,通过对焊接规范的调节,割枪喷出的强烈气流会在切割钢板熔化的瞬间在切割边缘“吹”起一圈随机形成的肌理,在切割完成金属冷却后,固化为一道美丽的割痕,与中间平坦光亮的不锈钢板材形成了质感的对比。这种随机效果的形成过程带有一定的偶然性,但又是在一定的焊接规范下必然产生的现象。从尺寸的角度考虑,尺寸较大的焊接艺术壁饰可采用半自动CO2气体保护焊,较小的可采用手工钨极氩弧焊。
如果把一幅壁饰作品看成一幅画的话,画面中的点、线、面、黑、白、灰甚至颜色的处理都可以通过焊接的方法来实现。各种型号、各种材质的金属丝,应用不同的焊接工艺会在画面上以不同的形式出现。不同金属的颜色不同,不锈钢的亮银色、铝材的亚银色、碳钢的乌亮色,钛钢、青铜、紫铜、黄铜而且就钢材来说,不同的钢材在高温受热时会出现不同的颜色变化,即焊接热影响区不同。另外,切割也是焊接艺术壁饰创作的方法之一,既可以与焊接结合使用,也可以单独使用,这完全取决于创作者的创作意图和对工艺与效果的掌握程度。以上所述的这些方法综合起来,变化的丰富可想而知。
3、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的原因
3.1焊接切割作业时,尤其是气体切割时,由于使用压缩空气或氧气流的喷射,使火星、熔珠和铁渣四处飞溅(较大的熔珠和铁渣能飞溅到距操作点5m以外的地方),当作业环境中存在易燃、易爆物品或气体时,就可能会发生火灾和爆炸事故。
3.2在高空焊接切割作业时,对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净,作业人员在工作过程中乱扔焊条头,作业结束后未认真检查是否留有火种。
3.3气焊、气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器,工作前未按要求检查焊(割)炬、橡胶管路和乙炔发生器的安全装置。
4、焊接作业中发生火灾、爆炸事故的防范措施
4.1焊接切割作业时,将作业环境lOm范围内所有易燃易爆物品清理干净,应注意作业环境的地沟、下水道内有无可燃液体和可燃气体,以及是否有可能泄漏到地沟和下水道内可燃易爆物质,以免由于焊渣、金属火星引起灾害事故。
4.2高空焊接切割时,禁止乱扔焊条头,对焊接切割作业下方应进行隔离,作业完毕应做到认真细致的检查,确认无火灾隐患后方可离开现场。
4.3应使用符合国家有关标准、规程要求的气瓶,在气瓶的贮存、运输、使用等环节应严格遵守安全操作规程。
4.4对输送可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装、使用和管理,对操作人员和检查人员应进行专门的安全技术培训。
4.5焊补燃料容器和管道时,应结合实际情况确定焊补方法。实施置换法时,置换应彻底,工作中应严格控制可燃物质的含影实施带压不置换法时,应按要求保持一定的电压。工作中应严格控制其含氧量。要加强检测,注意监护,要有安全组织措施。
关键词 复合板;焊接;焊接原则
中图分类号TU5 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)44-0140-02
复合板在我国工艺中装置中得到广泛的应用,工艺焊接过程主要是针对复合板的焊接。现代工艺中的转化炉就是利用复合钢板生产完成,其基层材料为15CrMoR,复合材料为06Cr18Ni10Ti,通过这种材料生产出来的设备具有防腐蚀能力强,生产出的设备强度高。
利用复合板生产出的设备性价比高,但其自身的结构复杂,给焊接工作的实施造成诸多的不便,其施工的难度远远大于不锈钢以及各种耐高温材料。
1 复合板焊接
复合板的焊接过程会根据焊接对象的本身结构的不同、焊接环境的不同而采用不同的焊接材料与工艺手段。在本文中以转化炉的焊接过程为列来描述复合板的焊接工艺流程。
1.1 焊接设备信息
本次焊接对象为降料槽,该设备的使用环境恶劣,其设计的压力参数为3.5MPa,温度为150℃,设备容器中的液体主要为腐蚀性粘稠状浆液,具有较强的碱性腐蚀性,该设备的壳体材料主要由15CrMoR与06Cr18Ni10Ti组成。根据现场作业分析可以知道,其基层材料以及复合材料符合国家规定的材料标准要求,即通过GB13296-91以及GB/T3280-92标准,而且其能够承受标准的力学要求:屈服强度为367MPa,而抗压强度为560MPa,延伸率为32%,材料的内外弯程度达标。通过对这些数据的现场检查,发现该设备的结构信息都符合设计标准,只有了解焊接设备的具体性能要求,才能很好的选择焊接工艺手段。
1.2 焊接可行性分析
1.2.1 基层材料分析
基层主要材料为15CrMoR,材料中含有大量的Cr,Mn,Mo元素,金属材料中含这种元素可以有效提高钢板内部组织结构的稳定性,但这些金属元素具有强烈的淬硬倾向,在焊接过程中需要进行热循环冷却处理,在一定的冷却速度下,由于焊缝金属以及金属热效应影响,容易在焊接层形成对冷裂敏感的显微组织结构。除此之外,该材料中还含有大量的或许碳元素结构,这容易造成在焊接过程中热区域具有不同程度的热裂纹敏感效应,而且当材料中还残留对焊接过程不宜的元素时,容易造成焊接回火脆性以及长时脆变。
1.2.2 复合层材料分析
基层与复合层的焊接过程使用的是同种材料焊接技术,但是在焊接的过渡层采用的是异种材料的焊接技术。复合层主要材料是06Cr18Ni10Ti,它与基础层比较,具有以下特性:热导率低、电阻高、线膨胀系数大。在对过渡层进行焊接时,容易引起焊接变形,造成焊接裂纹的产生。为了保障焊接的顺利进行,对焊接过渡层的施工过程中必须控制好焊接方向以及顺序,其次需要选择合适的超合金焊接材料,如果选择不当,容易造成不锈钢焊缝的严重稀缺现象,更容易形成马氏体淬硬组织。通常还会由于焊接不当,使复合层种的Cr,Ni元素渗入到基层,而使复合板产生严重脆化。
1.3 焊接
1.3.1 焊接接口
在焊接过程中首先是对焊接接头的设计,根据实际工作经验,以及现场环境原因,拟定焊接接口方式如下图所示:
在焊接实施过程中,加工坡口时,需要控制进刀量,使进刀量尽可能的小,而对其的冷却,严禁用油冷却,施工过程要保持破口表面光滑。在剥离复层时,理论上是剥离3mm左右,但是在实际操作过程中,应该尽快能的多剥离一些,应该保持在3.5mm~4.0mm为宜,其原因是复合金属面板一般是通过爆炸焊接而成,复合材料与基层材料之间由于爆炸力的作用,而成锯齿状相接,如果只是将3mm的复层剥离,可能基层表面还会残留一定量的复合材料,从而影响焊接效果。
1.3.2 焊接预热
焊接预热可以有效的防止低合金与耐热钢焊接过程中产生接头冷裂纹以及再热裂纹。焊接的预热温度主要由焊接钢材的含碳量、接头的约束度以及焊缝殊气体的含量来决定。预热的温度并非越高越好,这需要根据焊接环境来决定,比如本文中讨论的15CrMoR基层材料的预热温度就不能够太高,其温度应该控制在马氏体转变结束温度范围以内,一般其温度控制在150℃~200℃,而在预热过程中,应该尽量控制预热区的宽度,使其大于焊接焊壁厚度的4倍,而且不能小于160mm。比如在某次作业中,由于操作人员施工不当,未对母材进行预热处理就开始进行焊接处理,当焊接完成、冷却后,发现母材和焊缝交界的融合线上产生了裂缝,最后只能进行二次作业,先对焊接体进行预热,然后进行焊接。
1.3.3过渡层焊接
过渡层的焊接是整个焊接过程的关键所在,在焊接过程中应该注意焊接的方向与顺序,需要控制好焊接的融合比例以及焊接速度,应该以小焊接热输入为主,以此来控制好过渡层的焊接作业工作。
过度焊接难点在于过渡层的开裂问题。我们在实际工作中采取复合板15CrMoR层处采用加焊条先焊,然后再焊接06Cr18Ni10Ti不锈钢层处。焊完后15CrMoR层处开裂,用碳弧气刨剔除开裂处。用常规焊接工艺焊接剔除的地方,加热去应力后可保证焊接非常成功。
2结论
复合板的焊接过程包括同种、异种钢面的焊接过程,在焊接过程中有不同的焊接破口型式以及不同的焊接顺序和焊接材料,但是只要把握好焊接原则,注重焊接细节与理论的结合,就能够控制好焊接作业质量。
参考文献
[1]邓托.焊接裂纹的成因及控制[J].南通航运职业技术学院学报,2007(3).
关键词:逆变;焊接电源;焊接技术
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.027
进入21世纪以来,社会正经历着多个方面的共同改革,其中不仅仅有基础的计算机技术和网络技术改革,还伴随着一定的信息技术改革,并且出现了最为先进的智能控制技术。而其中的很多内容都对焊接领域造成了最为直接的影响,同时带动了所有科学领域的全面发展,使得他们的研究方向有了本质上的改善。在焊接领域的发展当中,本身已运用了一定的新技术,而这些新技术的运用,除了给焊接领域形成了较大的发展空间,还使得焊接学科面临着新时代的各种挑战。而在焊接技术发展的过程中,出现了相当多的先进技术和材料。而焊接结构也在这个时期朝着全新的方向进行发展,整体的质量变得相当轻,而且体积也十分小,强度反而变得更高。此外,由于国内微电子技术和航天领域的不断发展,使得焊接技术必须具有较为稳定且焊接的飞溅必须十分小的特征,整体的质量也需要相当可靠,而这样的状况对整个焊接电源形成全新的发展要求[1]。
1 逆变焊接电源的发展状况
伴随着时代的发展,现代的自关断器件不断的增加,而其功率也在不断的提升当中,甚至涌现出了一些价格低效率高的开关器件,而在这些器件的驱动下,其中的保护模块进行了迅速的更新。弧焊逆变器属于当前时代的全新逆变器,其经历了最初的晶体管弧逆变器,一直发展到了现如今的效益晶体弧焊逆变器,并衍生出测全新的IGBT逆变器。而国际上相当有名的焊接公司都对这一逆变器进行了研究,并且将逆变焊机作为主要的研究对象和产品研制,尤其是西方国家,对于逆变焊机的市场争夺相当激烈。而我国现阶段的逆变焊机种类也十分多,其中不仅有基础的晶体管和场效应晶体管,而且包括了IGBT,它们被广泛的应用到了手弧焊机、CO2焊机和空气离子切割机当中。
现阶段,我国的产品发展已将IGBT作为了最为主要的逆变器发展方向,并且对于其中的产品优化有了相当大的关注度,已在当前的市场当中进行了全面的推广和应用。所出售的逆变焊机主要是小功率的逆变焊机,而对于大功率的逆变焊机开发,国内仍然没有较好的策略,并且相比于国外的逆变电源,国内依然有着相当大的差距。而且逆变技术的应用在焊接的领域当中还包括了电阻焊电源。通常而言逆变点焊机所包括的变压器十分小,而可以控制的精确度却相当高,能够用在实际的精密焊接当中具有相当大的发展潜力。伴随着80时代出现了逆变点焊机,西方国家项目推出了各种各样的焊接产品,并且广泛的应用在汽车、电子产品等领域,逐步建立起了以逆变点焊机器人为主的焊装线,使得逆变电阻和逆变电源能够投入实际的使用当中。
逆变电焊机主要被应用在较小功率的焊接当中,并且小功率的焊接点往往都会在实际的电子工业应用当中。但是逆变电源的发展依旧不成熟,需要进行深层次的研究和开发。而很多的逆变电源本身的体积十分小,重量也比较轻,能够实现较高的节能省材效果,由于整体的工作频率相当高,因而还需要具有较高的反应速度,进而实现良好的输出,切实改善整体的焊接工艺。因而在以后的发展当中,需要将逆变电源完全的运用在自动化和半自动化的焊接设备当中,进而使得更多的焊接设备在选择配套电源的时候选用逆变焊接电源[2]。
2 逆变焊接电源以及相关技术的发展
2.1 基础的开关元件优化
对于弧焊逆变器而言,功率开关元件属于它的核心部件,而且它对于逆变电源的基础设计和性能优化有着最为直接的影响。伴随着功率开关元器件的不断发展,弧焊逆变器成为了新时期主要的焊接工具,并且在功率开关元器件的基础上,进行着深层次的开发和优化。而它的多样化发展也使得逆变焊机能够进行多种容量以及特性上的开发,进而使得功率元器件可以朝着多样化的方向发展。而在这个时候,要想提高整个逆变电源的可靠性,必然需要选择一些性能较好、可靠性较好的开关元器件,进而简化当前逆变电源当中的电路设计,充分解决现阶段的逆变焊机大功率的设计难点,进而提高逆变电源的可靠性。从当前的功率元器件发展来看,晶体管式的弧焊逆变器将会逐渐的退出市场,并且完全被最新的IGBT弧焊逆变器所代替。而功率的开关元器件也在这个时期朝着相当高的容量化和集成化发展,并且所具有的功能会相当多,很容易实现完全的控制。
2.2 磁性材料的相关发展
在高频率的弧焊逆变器当中,经常会使用到一定的磁性器件,而这些磁性器件往往有着相当多的全新特点,并且磁性电流往往都是一些非正弦的,其中的磁化效果很可能并不是对称的。而在某些电路当中需要采取一定的去磁措施,如果磁性材料在较高的频率当中运行,则其中的结构以及设计工艺都需要进行深层次的完善,而对于这一方面的内容,我国并没有很好的了解还需要进行深层次的拓展。最后,由于大功率弧焊逆变器在使用的过程中,经常会运用到高频率的变压器,而它的磁化工作本身不太对称,因而对于变压器的要求相当高。
3 结语
逆变焊接电源以及相关的焊接技术在时代的发展当中,必然会得到最为广泛的应用,并为当前的焊接产生最为高效的推动作用。
参考文献:
【作者单位】:浙江万亨机械制造公司新技术研发车间
【关键词】:数控激光焊接机组成 原理 工艺
中图分类号: P755.1 文献标识码: A 文章编号:
当前我国已经成为名副其实的工业大国,钣金行业的发展势头很迅猛,在市场中占有的地位和分量也越来越重要,不仅给我们的企业带来了庞大的经济利益,也给我们居民的生产和生活带来了便利。这个跟我们生活密切相关的相对金属机加工比重仅占20%-30%的行业,将会随着工业的发展扮演着重要的角色。提到钣金大家都会想到板材的折弯、冲压和激光切割,因为他们是钣金车间必备的三大设备。然而仅这些设备已经不能满足高端产品的生产能力了,当生产能力需求提高,精度要求提高,加工难度增加及特殊产品性能的需求,更重要的是可观的利润,那么便产生了数控激光焊接。
现代激光焊接主要用机汽车钣金行业,一些特殊行业及加工要求高的地方。数控激光焊的产生源机制造,比起传统的焊接技术,激光焊接拥有精度高,无需焊材等显著优势,通过激光焊接技术中国的空客A380节省了铆钉重20吨之多,这20吨载重全部换成了座位数,使得能耗大幅降低。轿车的车身框架通过激光焊接出完美的外观,压力容器的薄板焊接从而达到意想不到的效果等等,数控激光焊接在钣金行业中将扮演着重要的角色。
既然有着重要的角色,那么利润也是可观的,在钣金加工中,当前市场上冲压加工可以达到30%左右,激光切割大约50%,然而物以稀为贵激光焊接利润在100-150%以上,随着市场的进步,我相信激光焊接在钣金加工中的市场份额将会越来越大。
数控激光焊接机的组成,首先从机械机构上来看,它有着和常规数控机床一样的CNC电器控制系统,机械床身结构,液压气压传动及毛坯定位装置等。然而不同的就是他的刀具系统了,传统的数控机床用的不同规格的刀具,而数控焊接机床的刀具仅为大功率激光发射器,它是激光焊接设备关键部分,区别与其他机床的核心部分。
CNC电器控制部分,通过电路与可编程控制器PLC来完成,所有的用于生产的简单的数据调节可以通过开关的形式安装于操作面板,以便于操作师傅,方便的调节相关参数来实现一些加工功能,比如对不同厚度板材的加工及不同产品阵列孔距的参数调节等。
机械床身结构部分,根据不同的需求来制造不同的规格形式的床身。汽车飞机行业的焊接,我们可以设计成三维形式,多方向联动的一个床身机构,实现三维曲线的焊接,在一些平面型的板材焊接加工,我们可以做成两个方向联动床身结构,当然这些在造价上有很大的差距。与常规数控机床相比,在工作台上有些区别,数控激光焊,要在工作台上做一个程序路线的模板,防止板材焊接到了工作台上。
液压气动部分,是现代机床普遍采用的一种传动形式,这样使得机床在传动和夹紧上更平稳,更强固。激光焊重要的一个特性是待焊接的两块板子的合拢性,在焊接的时候,由于没有焊料,是通过两块板材瞬间溶解再凝固的原理来实现焊接的,于是在板材的夹紧和自动化传递上,更体现出它的重要性来。
激光焊接的主要介质是激光,也就是我们普通数控机床的刀具,普通的数控机床刀具的种类繁多,工艺易于实现,而激光焊接机床介质单一,但是为了适应不同的工艺,我们要在理论数据的基础上,实践中总结一些达到工艺要求的技术参数。激光焊接关键是大功率激光器,主要有两大类,一类是固体激光器,又称Nd:YAG激光器。Nd(钕)是一种稀土族元素,YAG代表钇铝柘榴石,晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm,主要优点是产生的光束可以通过光纤传送,因此可以省去复杂的光束传送系统,适用于柔性制造系统或远程加工,通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器,又称CO2激光器,分子气体作工作介质,产生平均为10.6μm的红外激光,可以连续工作并输出很高的功率,标准激光功率在2-5千瓦之间。
激光焊接机的工作原理是应用激光器产生的波长为1064nm的脉冲激光经过扩束、反射、聚焦后辐射加工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过数字化精确控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池,从而实现对被加工件的激光焊接,完成传统工艺无法实现的精密焊接。
激光焊接的工艺参数包括功率密度,激光脉冲波形,激光脉动宽度,激光的焦距调节。
功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。因此,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。
激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。
脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。
凸透镜焦距调节对焊接质量的影响很大,因为激光焦点处功率过高,容易蒸发成孔,就会形成切割效应了,离开激光焦点的平面上,功率密度分布相对均匀。焦距调节有两种情况,正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。按几何光学理论,当正负离焦平面与焊接平面距离相等时,所对应平面上功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。在实践中得知,激光加热50~200us材料开始熔化,形成液相金属并出现瞬间汽化,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。当负离焦时,材料内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料时,宜用正离焦。
在温度的影响下,凸透镜会受到热胀冷缩的影响,于是在常规情况下焊接的效果会有很大的变化,当焊接一段时间后,凸透镜热涨之后他的焦距会变为负焦距,热量损失,熔池变化,影响焊接效果,甚至高温下击穿进而导致板材报废。于是我们在凸透镜的冷却上寻求办法,可以通过水冷系统,使其处于常温状态下,在车间内安装制冷系统,使其温度平衡。
数控激光焊接,热影响区域小,变形率很低,焊接深度达,牢固,充分融合,可焊接硬质材料,准确率高;在惰性气体保护下不会出现氧化,使得焊缝质量更好;可以实现自动收弧的功能,无气孔沙眼,广泛运用于碳钢,合金钢,不锈钢不同钢材之间的焊接。
在焊接的焊透性反馈功能上和激光功率反馈自调性上能有新的突破,将会给激光焊接工业的发展带来更精湛的发展。
【参考文献】: 1.《光机电信息》2007年 第11期
2.《现代激光焊接技术》2006年 陈彦宾编著 科学出版社
关键词:长输油气管道;油气运输;焊接技术
我国油气资源的利用率比较高,增加了油气运输的负担,长输油气管道属于远距离供油中的核心措施,关系到油气运输的质量和效率。为提高长输油气管道的性质,需全面发挥管道焊接的优势,利用焊接技术,保障长输油气管道的完整性,进而完善油气运输的环境。焊接技术在长输油气管道中发挥着重要的作用,有利于提升长输油气的效率。
1.长输油气管道的焊接材料
长输油气管道焊接技术受到焊接材料的影响,而焊接材料也是保障焊接技术工艺质量的前提[1]。长输油气管道的焊接材料有四类,如:(1)焊条,长输油气管道焊条的选择,需要以焊接技术为依据,不同的焊接技术对应不同的焊条,所以焊条材料具有一定的灵活性;(2)焊丝,此类焊接材料分为两类,药芯及实芯,用于不同的焊接技术内,实现有效的焊接;(3)保护气体,长输管道焊接中最为常用的保护气体是二氧化碳,基本为惰性气体,保障焊接技术的顺利进行;(4)焊剂,焊剂在焊接技术中需要注意匹配性,满足焊接技术及长输油气管道的需求,改善管道焊接点。
2.长输油气管道的焊接技术
长输油气管道中的焊接技术主要包括三种,即:手工、半自动和自动焊接,对其做如下分析:
2.1手工焊接技术
手工焊接技术的类型较多,需要根据长输油气管道的具体情况,才能确定手工焊接的方式。以陕京一线某段长输油气管道为例,分析手工焊接中的低氢下向焊技术。低氢下向焊技术使用的是进口焊条,如E9018,其在长输油气管道中具有明显的优势。低氢下向焊接技术需要低温环境,由此提高管道的抗冲击性能,虽然低氢下向焊接技术的基本性能良好,但是仍旧面临着缺陷,其在焊接过程中容易产生气泡,影响焊接工艺的效益,所以此类手工焊接技术只集中在陕京一线中,其余长输油气管道中不常见[2]。长输油气管道手工焊接技术中还包括混合型、复合型下向焊接技术等,为油气管道提供可靠的手工焊接。
2.2半自动焊接技术
半自动焊接技术的应用相对比较广泛,属于一类普遍型的焊接技术。我国诸多长输油气管道中能够见到半自动焊接技术的应用。以兰郑长中某段长输油气管道为例,分析半自动焊接技术的应用。该长输油气管道中,采用的是活性气体保护式的焊接,主要是利用二氧化碳气体,保障整个管道焊接的工艺稳定。首先该管道选择STT焊机,完成熔滴过度后,通过焊机的波形控制整个焊接工艺;然后确定单面焊接的位置,采用打底焊的方式,配合防风保护,优化半自动焊接的环境;最后检查焊接的效果,控制长输油气管道的焊接质量。
2.3自动焊接技术
自动焊接技术仍旧处于发展的过程中,此项技术的起步比较晚,初次使用是在西气东输工程中,充分利用自动化的焊接,提高焊接技术的基础水平。目前,自动焊接技术在长输油气管道中,比较常见的工具是内焊机,设定合理的焊炬,运用无缝隙的对接方式,促使焊炬能够保持同步的工艺速度,迅速完成焊接封底,最主要的是完善长输油气管道的焊道,降低后期管道运行的维护量。自动焊接技术的应用效益非常高,不仅能实现连续作业,更重要的是即使焊接的过程中出现设备故障,也不会影响整体的焊接工作,自动焊接中具有备用优势,能够根据焊接的情况,适当启动备用,发挥自动焊接的优势[3]。自动焊接技术在长输油气管道中的发展潜力很高,已经成功应用到多项长输油气管道工程中,体现自动焊接技术的特性和价值。实践证明,自动焊接技术能够参与长输油气管道的全部工程,焊接距离长达几百公里,具有很强的稳定性,有利于油气运输事业的发展。
3.长输油气管道焊接中的质量控制
根据长输油气管道焊接技术的应用,分析焊接技术中的质量控制,汇总比较典型的质量点,防止焊接技术出现质量问题。分析焊接技术质量控制的措施,如下:
3.1焊接接头的质量控制
长输油气管道中的焊接接头比较多,需严格控制接头质量,以免接头焊接不足出现断开[4]。管道接头部分的焊接,采用的是V型坡口,根据V型坡口的角度,确定焊接技术。例如:某长输油气管道选择的是23°V型,需利用半自动焊的方式,确保焊接技术符合长输油气管道的厚度,以此来强化接头部分,半自动焊接技术能够为此类接头提供适合的强度,确保接头焊接的质量。
3.2焊接接线的质量控制
长输油气管道焊接接线的质量控制,需全面考虑管道的材料、焊接类型,由此做好接线保护及质量控制的工作。长输油气管道的材质与接线质量控制存在直接的关系,合理控制焊接接线的质量,能够防止焊接偏移或变形,符合焊接接线的力学控制,完善焊接组织。
3.3焊接温度的质量控制
长输油气管道焊接技术应用时,提前对管道进行预热,优化油气管道的应力,防止焊接过程中发生变形。严谨控制焊接的温度,以免预热过度。控制焊接温度的质量,能够完善长输油气管道的组织构成,排除焊接中冷裂缝的干扰。
4.结束语
经过分析长输油气管道焊接的材料和技术,明确油气远距离运输对焊接技术的需求,利用质量控制的方法,强化焊接技术的应用,改善长输油气管道的基础焊接,确保长输油气管道在油气运输中的应用效益。长输油气管道的焊接工艺,本身具有诸多注意事项,因此,通过质量控制的措施,确保焊接工艺的到位性,以免油气运输过程中出现问题。
参考文献:
[1]杨天冰.长输油气管道焊接技术[J].金属加工(热加工),2012,(24):32-36
[2]张振永.长输油气管道焊接方法及焊材选用[J].焊管,2012,(02):37-42+75
【关键词】管道焊接;下向焊;焊接工艺
1、前言
我国能源资源主要分布在西部和北部,而东南部经济相对发达,能源消耗较大,每年需要运输大量的能源。管道运输是一种低成本运输方式,可输送油气,也可输送煤炭。应该积极开展管道运输,不仅能够减小铁路运输的紧张压力,而且也是海上油气资源开发、输送的迫切需要。
管道焊接是保证管道密性和强度的关键,是保证管道质量的关键,是保证管道安全生产的重要条件。大型输油、输气管道一般都是大口径、长距离金属管道需要一种质优高效的焊接工艺,目前我国广泛采用的一种焊接施工技术是金属管道下向焊焊接工艺,这种技术以其焊接速度快、焊接质量好成形美观、焊道背面成形平缓、均匀、节省焊接材料、降低工艺难度和工人劳动强度等优点,在我国石油、输气金属管道施工中应用得非常普遍。管道下向焊不仅可以提高管道焊接效率,缩短管线铺设时间,而且能够提高经济效益。
2、管道下向焊简介
输油、输气管道的焊接施工常在野外作业,焊接时要转动钢管使熔池处于水平位置是很困难的,因此焊接是在钢管固定不转动的情况下,对环形焊缝进行全方位施焊。下向焊技术是到目前为止优点较多的焊接工艺,已成为我国大部分长距离管线建设设计文件指定必须采用的焊接工艺。特别是大型输油、输气管道的焊接施工中,为了加速工程进度,保证质量,在操作技术上普遍采用下向焊接技术。下向焊必须采用性能优良的下向焊专用焊条。下向焊工艺,是从环形焊缝的顶部引弧,向底部施焊,每一半的环缝焊接时,焊接位置先后经历水平一倾斜一立焊一半仰焊一仰焊位置。
3、焊接设备及材料
3.1焊接设备
焊接设备在使用中应能保持性能稳定,长时间工作无过热、过流和欠压等现象。在根焊时电弧推力要适中,无断弧现象,根部成形好。同时根据长输管线的单移动性要求,焊机能够具有较强的移动方便性。我公司在施工中选用的是我国西安北方电气公司的MPM8/350CX型直流弧焊自发电焊机,该MPM系列是西安北方电气公司与意大利Genset公司作产品,采用全套进口组件生产。其性能稳定,功率强劲、坚固耐用。
3.2焊接材料及母材
下向焊条的性能应符合GB1717-85《碳钢焊条》,GB5118-85《低合金钢焊条》的要求。目前,下向焊的焊条在国内已有一些厂家生产,但在电弧的燃烧性、稳定性等方面与国外焊条相比还有一定的差距。而在国外焊条的选用上应符合如下要求,不同管材用纤维素型下向焊条焊接,焊条选用
3.3纤维素型焊条药皮特点
纤维素下向焊焊条的药皮中含有30%-50%的纤维素,其造气功能特别强,大量的CO和CO2气体在焊接时由于高温被分解,气体能够保护电弧和熔池表面,增强电弧吹力,增加熔滴在全位置焊接时向熔池过渡的稳定性,防止了熔渣及铁水向下流淌,并且熔透能力也较大,填充间隙性能也不错。
3.4低氢型焊条药皮特点
低氢型下向焊条是最为常用的一种管道下向焊专用焊条,其焊缝不仅韧性好,而且抗裂性更好,适合于X52-X70管线钢各层的下向焊接。低氢型焊条多为国外进口,药皮中含有稀释剂,提高了熔渣的流动性和浸润性,增加了熔渣的附着面积,加大了熔渣的附着力。
3.5自保护药芯焊丝药皮特点
自保护药芯焊丝在焊接时由于药芯高温分解会释放出大量的气体,从而无需外加保护气体对熔池进行保护,熔渣对熔池及凝固焊缝金属也能够起到保护作用。
3.6焊条的烘干
焊条在使用前应按规定条件进行烘干处理。焊条使用前要进行烘干,随用随取,烘干温度一般不得超过其碳化温度(120℃),烘干时间为lh,现场使用的焊条应置于性能良好的保温简内,严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。施工环境温度在零度以下时,在焊接前,对母材进行预热(70-90℃),焊条烘干(70-80℃,保温0.5h)。
4.焊接工艺
4.1焊前准备
管道施焊前应将坡口两侧各50mm表面上的油污、水份、气割后的溶渣等杂物清除干净, 还须对坡口两侧各50mm的内外壁进行打磨及清理,直到露出金属光泽。
4.2焊接顺序
现场施工中的焊接程序应按如下进行:焊材验收坡口清理组对管口焊口预热下向焊根焊清理焊渣、打磨下向焊热焊清理焊渣、打磨下向焊填充清理焊渣、打磨下向焊盖面焊接清理焊渣、飞溅物外观检查无损探伤焊接返修(如需返修时)外观检查无损探伤。
4.3操作工艺
应在焊接施工前进行焊接工艺评定,焊接电源为直流反接。焊接速度不能过快,每根焊条焊200-300mm左右,且速度均匀,坡口根部两侧的熔合才会有保证。焊接时焊条的倾角随着焊条的位移而变化,在过0点钟位置处起弧,焊条与焊缝成80-85°,运条至3点钟位置时成85-90°,运条至5~6点钟位置时成90-100°,拉过6点钟位置处熄弧。在平焊位置起弧时,应将电弧拉到位,始终采用压弧直拉式运条,电弧要指向熔池中心,要特别注意控制熔池温度不要过高。在立焊位置焊接时,电弧应略长,使熔池保持一定的圆度,再下拉轻轻摆动。焊接起弧要在坡口内进行,严禁在坡口以外的管子表面起弧。下向焊焊肉薄,各层焊道的厚度应控制在2~左右,每一层焊道焊完后应仔细清除熔渣。更换焊条时的收弧和引弧连接是保证焊道均匀的关键。收弧前应增大焊接速度和适当减小焊条角度,以形成熔池小而薄的收弧,给接头创造良好条件。收弧时要将电弧引起坡口处熄弧,然后用砂轮将弧坑磨薄。引弧时在熔池收弧的后方5~10mm打火引弧,然后拉长电弧预热片刻,压短电弧形成熔池,运条至接头处并压住电弧,然后正常焊接。根焊时,选用小直径的焊条施焊,短弧直线运条,不做横向摆动,确保根部焊透。在根焊后立即进行热焊及填充焊,层焊温度不低于100℃为宜,焊条直径一般比根焊时略大,焊条不摆动或少量摆动。盖面焊时,焊接电流不宜太大,根据坡口尺寸做少许的横向摆动。
关键词:油田 长输管线 焊接技术
石油工业的迅猛发展带动了长距离输油、输气钢质管道的建设有了长足的发展,管道施工技术也有了飞速提高。管道运输作为继铁路、公路、水路、航空之后的第五大物流方式,一旦建成、投产,就可以连续运行。但因管道掩埋于地下,运行中不易发现潜在的危险,因而会长期对沿途的人和建筑物构成威胁,尤其是天然气、煤气等易燃气体管道,其威胁程度更大。故确保管道施工质量对管道的运行安全和使用寿命是非常重要的。
一、长输管线焊接中确保施工人员技术过关
施工人员是决定焊接质量第一位的要素。从事压力管道受压元件焊接的焊工;经规定的基本知识和操作技能考试合格后;取得质量技术监督部门颁发的焊工合格证;且在有效期内方能进行相应项目的焊接工作。严禁无证从事焊接作业。施工企业必须与焊工签订劳动合同。管工要对管口组对质量负责;确保管口表面质量;坡口尺寸;对口间隙;错边量控制在规定的范围内。《石油天然气钢制管道无损检测》是等同采用API有关标准制定的;该标准第一次提出错边未焊透这一新的焊接缺陷概念;并将错边未焊透的长度单独进行焊缝质量评级;而且规定出现错边未焊透的x光底片不能评为一级片。此外错边未焊透缺陷的返修是较为困难的。另外;质检员要起到严格把关的作用。及时发现问题;及时给予纠正;及时反馈质量信息;防止不合格品发生。焊接机组其他人员都必须围绕保证焊接质量这个中心;尽心、尽责、尽力做好本岗位工作。
二、焊接设备和检验仪器工具
长输管道焊接所需的自动焊机、手弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等;应具备保证焊接质量的过程能力。所有指示、测量、检验所使用的仪器、仪表;检验工
具;如电流表、电压表、焊口检验尺、温湿度仪、风速仪、红外测温仪等等;都应通过周期检定合格;并在有效期内。据实际经验;焊机上电压表、电流表所指示的数值与焊点附近的真实数值是有一定的差距的;主要原因是焊接把线有一定的电阻而造成电压降。要比较准确地掌握焊接电流、电压值;我们的做法是用钳形电流表在焊点附近;对正在工作的焊接把线测量电流、电压数值。这样测量的数值是比较准确的。
三、焊材的选用
目前,野外大口径、高壁厚管道焊接施工中,使用的电源是适用于纤维素型焊条、低氢型焊条和自保护药芯焊丝的逆变式直流电源;普遍使用的焊丝是伯乐焊丝与哈伯特焊丝。特点如下:伯乐焊丝熔敷金属冷凝速度快,操作性能、焊接性能、脱渣性能优越。焊接时伯乐焊丝的铁水较稠,所形成的保护熔渣较厚,熔池的保护效果比较好,底部焊缝易于成形,采用单道焊接时底部焊缝高度易于控制。伯乐焊丝焊接参数的调节范围比较大。采用密封铁桶和锡箔包装,防潮效果好,能保证焊接质量和减少焊材的浪费,适用于野外工程的施工作业。
哈伯特焊丝的不足,主要表现为铁水较稀,在焊缝腰部焊接时,若焊接参数(焊接电流、电压、送丝速度)选用稍大,就会导致熔渣呈球状倒流,导致熔渣跑到熔池的前面,铁水和熔池不能清楚分辨,熔池观察困难;同时焊缝表面熔渣保护层较薄,焊接熔池得不到很好的保护,在金属结晶过程中有害气体容易进入熔池,导致焊缝成形后存在密集型气孔和条状夹渣等缺陷。在焊接底部焊缝时,由于重力作用铁水容易往焊缝中间堆积,使焊缝的余高难以控制。同时哈伯特焊丝的焊接参数调节范围较小,对参数精度的要求比较高。
四、焊接工艺评定的选取
焊接工艺评定、焊接施工措施方案或焊接作业指导书是焊接施工必须严格遵守的“法律”文件。在压力管道安装质保体系诸多控制点中;一般将焊接工艺评定设置为“停点”;不具备焊接工艺评定不得开焊。焊接工艺评定的内容、数量要能覆盖长输管道线路、联头、返修、不同壁厚及爬坡管段等各种焊接工况。焊接作业指导书依据焊接工艺评定来制定;焊接作业指导书中的焊接工艺参数应在焊接工艺评定规定的范围内。焊接作业指导书应由焊接技术人员向焊接施工班组交底;交底的内容包括:焊接工艺参数;工艺流程;质量要求;检验方法;焊接环境要求;施工安全要求等。
焊接方法是:焊条电弧焊加自保护药芯焊丝半自动焊;焊接方向:下向;每层焊工数:二至四人;层间温度:不低于八十摄氏度;焊后热处理:无;焊条烘干:按焊条生产厂家要求执行;焊丝烘干:无;根焊与填充焊时间间隔:不大于十分钟;填充、盖面焊丝外伸长度:二十至三十毫米。
清理措施清理工具:动力角向磨光机和钢丝刷;焊缝余高:焊缝表面不低于母材表面,焊缝余高一般不应超过两毫米,局部不超过三毫米,余高超过三毫米时,应进行打磨,打磨应与母材圆滑过渡,但不得伤及母材。必须清理焊层间的熔渣后,方可进行后续焊层的焊接,焊接接头必须打磨。
五、焊接环境控制
焊接环境直接影响焊接质量。当施焊环境出现下列任何一种情况,且无有效防护措施时禁止施焊。主要有:雨雪天气禁焊;大气相对湿度大于百分之九十禁焊;低氢型焊条电弧焊,风速大于每秒五米禁焊;酸性焊条电弧焊,风速大于每秒八米禁焊;自保护药芯焊丝半自动焊,风速大于每秒八米禁焊;气体保护焊禁焊,风速大于每秒两米禁焊;环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度禁焊。
六、焊前及焊接检验检测控制
焊前焊接质检员应检查焊缝坡口表面状况、坡口角度、钝边、组对问隙、错边量等数据应符合工艺文件规定。监督施焊的全过程;检查焊接工艺的执行情况;发现问题及时处理或向有关人员反馈。每条焊缝焊完后;焊工应按要求将飞溅、熔渣及肉眼可见的缺陷等清除干净;自检合格后;按规定进行焊口标识并做好记录;交焊接质检员确认和专检。焊接质检员对焊工自检合格后的焊缝进行外观检查。需要无损检测的焊缝由焊接质检员根据规定的探伤比例、施焊外观质检情况和焊接作业指导书的规定进行无损检测委托;严禁焊前指定待探的焊口。对焊接咬边应予重视。焊接咬边将造成应力集中;而成为疲劳裂纹源;使管道早期疲劳断裂失效。目视法测量咬边深度只能由检验者凭经验来进行;对于内咬边的深度;通过x射线透照的方法来进行测量。咬边深度的测定;存在一定的误差。钢制管道焊缝咬边;应尽可能进行补焊、修磨;使焊缝与母材圆滑过渡;消除咬边对焊接接头性能的不利影响。
七、结束语
综上所谈,本文主要论述了油田长输管道中的焊接技术问题,通过技术人员的控制、焊接设备、焊材选用、焊接工艺的选用以及环境控制和焊接后质量检测等六个方面谈了如何确保长输管线的施工质量,希望本文所谈能对油田长输管线施工质量的提高带来帮助。
参考文献
[1]薛振奎,隋永莉,黄福祥,杨天冰;长输管道焊接施工工艺[J];焊接;2002年08期
[2]李;长输管线高效焊接技术及焊机特点[J];焊接技术;2000年S1期
关键词:金属材料;焊接技术;探讨
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
金属材料焊接成型工艺对于焊接技术的要求非常严格,焊接的质量直接影响到成型后金属的使用性能,所以要严格控制焊缝缺陷,保证金属材料的焊接质量。在各个行业的发展中都会应用到金属材料,而在金属材料出现的问题中,大多是由焊接缺陷导致的,严重的影响到金属材料的使用功能和使用寿命。比如说焊缝未焊透、未熔合将会降低焊缝处的强度,气孔、咬边以及焊瘤等缺陷都将影响焊缝的性能,在使用中,严重影响到金属的质量。在有些项目工程中,由于工期要求比较紧,焊接技术不达标,监督管理不到位等等原因,造成了焊缝的缺陷,严重的影响到工程的质量。下文将对焊缝中常见的缺陷进行阐述,并且制定出控制措施,提高焊接质量。
1 关于裂缝现象
1.1 关于热裂缝
1.1.1 概念。它是说金属从液态发展为固体的时候,出现的缝隙,其一般出现在中间位置,很容易发现。
1.1.2 导致其发生的缘由。因焊接熔池中存有的FeS等低熔点杂质结晶凝固最晚且凝固后的塑性及强度低,当其凝结的时候,假如外在的力不是很大的话, 金属凝结的时候,其就容易被张开或者是在凝结之后很短的时间中就被扯开。除此之外,材料中含有硫等成分的话,也会导致这些现象。
1.1.3 应对方法。a.严格的按照工艺步骤开展活动,选取优秀的焊接步骤,降低焊接力;b.认真地掌控其数值要素,降低冷却的速率,提升其形状指标,最好是使用多道焊等方式,避免其在中间位置发生缝隙。
1.2 关于冷缝
1.2.1 概念。它是说在冷却的时候,或者是之后的时候,金属在材料或者是材料和焊缝融汇的区域的融合线中出现的缝隙,其有可能立马发生,也有可能会在之后的几个小时或者是几天中发生。
1.2.2 产生的要素。a.焊接热循环的热影响区生成了淬硬组织;b.当焊缝里面有非常多的扩散氢的话,就会出现浓集现象;c.在接头区域,负担非常多的约束力。
1.2.3 应对方法。a.使用少含氢的物质,降低其成分;b.认真地按照物质的保存和运行体系来活动,避免其存在过多的水分;c.认真的清楚附近的油迹等;d.选择优秀的焊接数值等;e.以去氢、消除内应力和淬硬组织回火,进而提升其韧性指标;f.使用正确的焊接步骤,降低其力的干扰。
2 没有焊透以及没有熔合的问题
没有焊透和熔合是目前出现频率比较多的一种问题,假如出现了的话,缝隙就容易存在间断或者是骤然的变化等,减弱了它的强度,还容易出现裂缝等。
2.1 定义。没有焊透是说,在处理的会后,结构尾部没有全部的熔透的问题;未熔合指焊件与焊缝金属或焊缝层之间存在局部未熔透的现象。
2.2 产生要素。(1)存在焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径过大、电流太小、速度太快、电弧过长等现象;(2)未认真地处理坡口附近的污物;(3)处理的时候,这个位置进入了熔渣,使得金属的熔合无法有效地开展,运条手法不当,电弧偏在坡口一边等而引成边缘不熔合。
2.3 应对措施。(1)合理的选取坡口的规格;(2)确保焊流速率适当;(3)把附近的污物去除;(4)封底焊清根要彻底,运条摆动要适当;(5)认真关注附近的熔合状态。
3 关于夹渣
3.1 概念。它是说残存在焊缝里面的物质,其会减弱它的强度等特征。
3.2 其出现的关键缘由。(1)焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣;(2)坡口角度或焊接电流太小或焊接速度过快;(3)使用酸性焊条时因电流太小或运条不当形成“糊渣”;(4)使用碱性焊条时因电弧过长或极性不正确造成夹渣;(5)焊条偏芯。
3.3 应对方法。(1)合理的选取坡口的规格;(2)确保焊流速率适当;(3)把附近的污物去除;(4)运条摆动适当。
4 别的问题
4.1 存在气孔。焊接时最常出现的是氢气孔,主要分为:内部气孔、表面气孔和接头气孔。(1)其出现的关键缘由:a.没有清理好坡口附近的污物;b.焊芯出现了锈迹,或者是掉落等现象,没有结合规定对其开展烘焙活动。c.电弧太长,速率太快。(2)应对措施:a.确保焊流速率适当;b.把附近的污物去除c.切实的结合规定,存放并且清理活动的材料;d.严禁用那些变质的材料,要管控好它的运行领域,要将焊丝处理好,避免其存在锈迹。e.埋弧焊特别是薄板焊时,焊接速度和线能量尽可能小。
4.2 关于咬边现象。(1)概念。咬边指焊缝边缘留下的凹陷,咬边会减小母材接头的工作截面。(2)导致现象发生的具体要素:a.焊接电流过大、运条速度过快、电弧拉得太长或焊条角度不;b.埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等造成焊件被熔化去一定深度,没有认真地填充金属材料,导致此类现象发生。(3)避免其出现的方法:a.合理的选取焊接的电流和运条的措施,要认真的关注其角度等内容;b.氩弧焊工艺参数要恰当,要控制好它的速率,而且要保证措施是稳定的。
4.3 关于焊瘤和弧坑等问题。(1)产生焊瘤的主要原因及防止措施。导致焊瘤出现的关键要素:a.由于运条不匀导致气温太高了,进而使得液体的材料在凝结的的时候慢慢的落下,在表层中出现瘤状物。b.立、仰焊时,采用了过大的焊接电流和弧长。防止产生焊瘤的主要措施是:a.严格控制熔池温度;b.使用碱性焊条时应采用短弧焊接。(2)导致弧坑出现的关键要素和应对方法。导致其出现的关键要素:a.熄弧时间过短或焊接突然中断,焊接薄板时电流过大;b.焊缝表面存在焊瘤影响美观,并易造成表面夹渣。
避免其发生的关键方法:手工焊收弧时,焊条作短时间停留或几次环形运条。
5 如何处理焊缝问题
(1)不允许在带压、背水的情况下进行焊缝缺陷消除的焊补;(2)关于要求预热的材质,当工作环境气温低于0℃时应采取相应预热措施;(3)要求进行热处理的焊件则应在热处理前进行缺陷修正;(4)禁用过大电流补焊,采用小电流、不摆动、多层多道焊;(5)补焊刚性大的结构时,除第一层和最后一层焊道外,可在焊后热状态下进行锤击,且每层焊道的起弧和收弧应尽量错开;(6)用手工电弧焊焊补D、E级钢和高强度结构钢焊缝缺陷时,应采用控制线能量施焊法,每一缺陷不允许中途停顿,应一次焊补完成,且预热温度和层间温度均保持在100℃以上;(7)结合之前的探伤规定,再次的分析处理之后的缝隙,假如察觉其大于许可的数值的话,就要再次的处理,一直到其合乎规定的时候才可以。不过其焊补的次数应该低于返工的次数。(8)认真地开展监督以及检测活动。开展好如上的活动,从根源上降低其不利现象的存在,进而能够防止机组带着问题而运作。
6 结束语
经由上文的论述,我们发现,在焊接的时候,如果出现了问题就应该即刻的处理。对于裂缝现象来讲。应该先分析它的初始方向和尾端处的情况,进而再应对其存在的不利现象。对于夹渣以及没有焊透等等的问题,应该使用相同的措施对其处理,进而结合规定对其开展焊补活动;对于气孔,尤其是其中的气孔的处理,应该在明确它的具体方位之后,应用风铲或碳弧气刨清除全部气孔缺陷,而且要保证它能够成为一定的坡口形式,进而再行处理。
参考文献:
[1] 周炳森.新编金属焊接实用技术百科全书[M].北京:中国知识出版社,2008.
【关键词】预应力 混凝土 钢筋 焊接技术
1997年6月1日,行业标准《钢筋焊接及验收规程》JGJl8―96开始实施。在该“规程”中,对钢筋焊接的方法、适用范围、设备、材料、工艺、接头质量检查与验收等,均作出具体规定。
1 钢筋闪光对焊
钢筋闪光对焊是将两钢筋安放成水平对接形式,利用焊接电流通过两钢筋接触点产生的电阻热,使金属熔化、蒸发、爆破,产生强烈飞溅、闪光,钢筋端部产生塑性区及均匀的液态金属层,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。钢筋闪光对焊具有生产效率高,操作方便,节能、节约钢材,接头受力性能好,焊接质量高,适用范围宽等优点,故钢筋对接连接宜优先采用闪光对焊。该种方法不仅适用于预制厂内生产,而且在施工现场,只要电源容量许可,在现场基坑附近,或在高层建筑的底层上,设置对焊机进行焊接均十分便利。
对焊机有手动式、半自动式和全自动式三类。手动杠杆式焊机有75型(80型)、100型和150型,可以焊接Φ40mm的钢筋,它拆装移动方便。但当钢筋直径大于32mm时,最好采用UNl50―2型电动凸轮式半自动对焊机,或者UNl7―150型全自动对焊机。在焊接工艺上,有连续闪光焊、预热闪光焊和闪光一预热闪光焊三种。
操作者根据钢筋直径、端面平整状况,对焊机容量等条件选用。操作要领是:预热要充分,闪光要强烈,特别是顶锻前瞬间,顶锻快而有力。质量检查与验收时,以300个同级别、同直径钢筋焊接接头作为一批。每批抽查10%,且不得少于10个进行外观检查,其结果应符合规定要求。
2 钢筋电弧焊
钢筋电弧焊是以焊条作为一极,钢筋为另一极,利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。
手工电弧焊的特点是:轻便、灵活,可用于平、立、横、仰全位置焊接,适用性强,应用范围广。它既可用于预制厂,亦适用于施工现场。
在钢筋电弧焊中,应根据钢筋级别、接头型式选用合适的焊条。在坡口焊和熔槽帮条焊中,若为Ⅱ级钢筋,可采用E5003型焊条;若Ⅲ级钢筋,可采用E5505型焊条。在窄间隙电弧焊中,若为Ⅱ级钢筋,应采用E5016型或E5015型低氢型碱性焊条;若为Ⅲ级钢筋应采用E6016型或E6015型焊条。焊接操作时,根据焊条直径和焊缝部位选用合适的焊接电流。引弧应在垫板或形成焊缝的部位进行,不得烧伤主筋;焊接地线与钢筋接触紧密。应及时清渣,焊缝表面应光滑,焊缝余高应平缓过渡,弧坑应填满,焊缝尺寸应符合要求。
3 钢筋电渣压力焊
钢筋电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向对接形式,利用焊接电流通过两钢筋端面间隙,在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程,产生电弧热和电阻热,熔化钢筋端部,加压挤出熔渣和液态金属,冷却后凝固成坚实接头的一种压焊方法,钢筋电渣压力焊操作方便、效率高、成本低,适用于柱、墙、烟囱、水坝等现浇混凝土结构中,竖向钢筋的连接。不适用于水平钢筋的连接及倾斜度超过范围的斜筋的连接也不得在竖向焊接后,再横置于梁、板构件中作水平钢筋之用。
钢筋电渣压力焊机分为同体式和分体式两类。分体式焊机包括焊接电源、焊接夹具和控制箱三部分,此外,还有控制电缆、焊接电缆等附件。电气监控装置的一部分装于焊接夹具上,一部分装于控制箱内。
焊接电源有多种型号,用于电渣压力焊的有BXl-―500型、BX3―500型、BX3―630型、BX2―700型、BX2―1000型等。例如,当钢筋直径为25mm,可采用500型焊接电源;钢筋直径为32mm时,应采用630型、或700型;钢筋直径为36mm或40mm时,应采用1000型。同体式焊机是将控制箱中的电气监控元件组装于焊接电源内,另加焊接夹具、控制电缆和焊接电缆。分体式焊机便于建筑施工单位充分利用现有焊机,节省一次性投资,也可同时购置电弧焊机,这样比较灵活;同体式焊机便于建筑施工单位一次投资到位,购入即可使用。
钢筋电渣压力焊已经大量推广应用,例如,北京某建筑工程公司近几年来,在承建的新世纪饭店、外经部大楼、人大常委会办公楼、东方广场等大型、重点工程中采用该种焊接接头近200万个,节约投资550万元以上,不但有效地加快了工程进度,而且降低了成本,减轻劳动强度,具有十分明显的经济效益和社会效益。
4 钢筋气压焊
钢筋气压焊是采用氧一燃料气体火焰将两钢筋对接处进行加热,使其达到一定的温度,加压完成的一种压焊方法。常用的火焰为氧一乙炔火焰,即氧炔焰;也可用氢氧焰。钢筋气压焊可用于钢筋在垂直位置、水平位置或倾斜位置的对接焊接,当两钢筋直径不同时,其两直径之差不得大于7mm。
气压焊有开式和闭式两种。开式气压焊是将两钢筋端面稍加离开,加热到熔化温度,加压完成的一种方法,称熔化压力焊。闭式气压焊是将两钢筋端面紧密闭合,局部缝隙不大于3mm,加热至1200~1250℃左右,加压完成的方法,称固态气压焊。目前,两种方法都有应用。钢筋气压焊机主要包括多嘴环管加热器、加压器、焊接夹具三部分;另加氧气瓶、乙炔气瓶等供气装置。加压器有手动式和电动式两种。当采用手动式时,需有一名焊工、一名辅助工加压,合作操作;当采用电动式时,只需一名焊工操作。
焊接工艺,当采用闭式方法时,常用三次加压法,加热温度宜高不宜低;当采用开式方法时,应将钢筋端面上熔化金属吹流出来,再加压。接头质量检查与验收时,外观检查应逐个进行。
结束语
钢筋焊接接头在工程中占有十分重要地位,建立质量保证体系,确保接头质量,对于整个工程具有十分重要意义。“规程”规定,从事钢筋焊接施工的焊工必须持有焊工考试合格证,才能上岗操作。因此,要加强对焊工培训,提高操作技能,严格考试考核制度,建立健全考试档案。在工程开工或每批钢筋正式焊接之前,应进行现场条件下的焊接性能试验,即工艺试验。合格后,按确定的具体工艺参数正式生产,防止雨、雪和低温带来的影响。所有进场钢筋、焊条、焊剂等各项材料均应有材质证明书、合格证,材料应分类妥善保管。焊机应经常维护保养和定期检修,确保正常使用。
参考文献