壓力容器焊接工藝

（一）、焊前預(yù)熱

正式施焊前應(yīng)檢查焊接裝配是否符合規(guī)定。圖紙及工藝文件要求工件預(yù)熱時，應(yīng)對工件進行預(yù)熱。預(yù)熱溫度由工藝評定確定或參照NB/T47015-2011執(zhí)行。預(yù)熱在坡口兩側(cè)均勻進行。一般寬度每側(cè)不得小于100mm，嚴(yán)防局部過熱。

（二）、焊后熱處理

1、作用：保證裝備的質(zhì)量、提高裝備的安全可靠性、延長裝備壽命。

2、目的：松弛焊接殘余應(yīng)力、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、改善母材、焊接接頭和結(jié)構(gòu)件的性能（①軟化焊接熱影響區(qū)、②提高焊縫的延性、③提高斷裂韌性、④有害氣體擴散和逸出、⑤提高蠕變性能、耐腐蝕性能、抗疲勞性能等）

3、規(guī)范

加熱溫度：最主要的工藝參數(shù)，相變溫度以下，低于調(diào)質(zhì)鋼的回火溫度30-40℃，同時避開鋼材產(chǎn)生再熱裂紋的敏感溫度。

保溫時間：工件厚度選取焊件保溫期間，加熱區(qū)內(nèi)最高與最低溫差不大于65℃

升溫速度：焊件溫度均勻上升，厚件和形狀復(fù)雜構(gòu)件應(yīng)注意緩慢升溫。升溫速度慢使生產(chǎn)周期加長，有時也會影響焊接接頭性能。

冷卻速度：過快造成內(nèi)應(yīng)力過大，甚至產(chǎn)生裂紋

進、出爐溫度：過高與加熱、冷卻速度過快結(jié)果類似

4、方法-爐內(nèi)熱處理

加熱燃料：工業(yè)煤氣、天然氣、液化氣、柴油

整體熱處理：條件允許的情況下優(yōu)先采用

優(yōu)點是被處理的焊接構(gòu)件、容器溫度均勻，比較容易控制，消除殘余應(yīng)力和改善焊接接頭性能較為有效，并且熱損失少。需要有較大的加熱爐，投資較大。

分段加熱處理：體積較大，不能整體進爐時，局部區(qū)域不宜加熱處理

重復(fù)加熱長度應(yīng)不小于1500mm。爐內(nèi)部分的操作應(yīng)符合焊后熱處理規(guī)范，爐外部分應(yīng)采取保溫措施，使溫度梯度不致影響材料的組織和性能。

5、方法-爐外熱處理

被處理的裝備過大，或因各種原因不能進行爐內(nèi)熱處理時，只能在爐外進行熱處理

加熱方法：工頻感應(yīng)加熱法、電阻加熱法、紅外線加熱法、內(nèi)部燃燒加熱法

整體焊后熱處理：不能進入加熱爐的大型裝備，在安裝現(xiàn)場組焊后，將其整體加熱、保溫而進行的熱處理

局部焊后熱處理：對裝備的局部，如焊接區(qū)域、修補焊接區(qū)域或易產(chǎn)生較大應(yīng)力、變形的部位進行局部加熱

6、爐外整體焊后熱處理注意問題

①由于把底座上面的裝備整體加熱，考慮到熱脹冷縮產(chǎn)生的變形和熱應(yīng)力，必須防止對本體結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、底座等產(chǎn)生不利影響

②由于對大型裝備進行加熱，采用的熱源，均勻加熱所需的循環(huán)、攪拌裝置以及爐外產(chǎn)生的熱量等問題都應(yīng)特別注意其安全保護措施

③為提高熱效率和保證溫度均勻，對大型裝備必須有良好的隔熱保溫措施

④整體爐外焊后熱處理與整體爐內(nèi)焊后熱處理相比較，要做到均勻加熱比較困難，為確認(rèn)整個裝備的加熱工藝情況是否達到工藝要求，應(yīng)注意有足夠數(shù)量且正確配置的溫度檢測設(shè)備，以保證熱處理效果

7、爐外局部焊后熱處理注意問題

①局部加熱由于溫度的分布不均勻、溫度梯度較大而容易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，為了盡量減少這種熱應(yīng)力造成的不利影響，加熱的范圍可以考慮盡量對稱

②容器環(huán)焊縫的加熱帶寬度應(yīng)至少包括焊縫邊緣兩側(cè)各3倍壁厚的寬度，管子對接焊者為2倍

③盡量減少加熱區(qū)與非加熱區(qū)域之間的溫度梯度差，溫度梯度過大時，可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形。加熱溫度不宜過高，適當(dāng)放慢加熱速度和冷卻速度?？v焊縫或復(fù)雜部件的焊縫宜在容器組焊前進行整體熱處理

④保溫期間應(yīng)控制加熱帶中央相當(dāng)其一半寬度的范圍內(nèi)的溫度達到規(guī)定的保溫溫度和允許的溫度偏差。同時，在加熱帶邊緣測得的溫度應(yīng)不低于保溫溫度的1/20為此，應(yīng)在加熱帶外和/或焊縫內(nèi)側(cè)設(shè)置足夠?qū)挾鹊谋貛?，以防止有害的溫度梯度。保溫帶的寬度?yīng)為加熱帶寬度的1倍以上

⑤采用熱電偶測溫時，安排好熱電偶安裝的位置、數(shù)量以及與被測表面接觸良好，是保證焊后熱處理效果的重要條件

7、條件-容器及受壓組件

符合下列條件之一者，應(yīng)進行焊后熱處理

鋼材厚度符合以下條件者應(yīng)進行焊后熱處理。碳素鋼、07MnCrMoVR厚度大于32mm（如焊前預(yù)熱100℃以上時，厚度大于38mm)；16MnR及16Mn厚度大于30mm（如焊前預(yù)熱100℃以上時，厚度大于34mm)；15MnVR及15MnV厚度大于28mm（如焊前預(yù)熱100℃以上時，厚度大于32mm)；任意厚度的15MnVNR,18MnMoNbR,13MnNiMoNbR、15CrMoR、14CrIMoR、12Cr2MoIR、24MnMo、20MnMoNb、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2Mol和1Cr5Mo

圖樣注明盛裝毒性為極度或高度危害介質(zhì)的容器

圖樣注明有應(yīng)力腐蝕的容器，如盛裝液化氣、液氨等容器。

（三）、焊接材料選用

應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成分，力學(xué)性能，焊接性能結(jié)合壓力容器的結(jié)構(gòu)特點和使用條件綜合考慮選用焊接材料，必要時通過實驗確定。

焊縫金屬的性能應(yīng)高于或等于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的下限或滿足圖樣規(guī)定的技術(shù)要求。

相同鋼號相焊的焊縫金屬：

①碳素鋼、碳錳低合金鋼的焊縫保證力學(xué)性能，控制抗拉強度上限

②鉻鉬低合金鋼的焊縫保證化學(xué)成分和力學(xué)性能，控制抗拉強度上限

③低溫用低合金鋼的焊縫保證力學(xué)性能，特別保證夏比低溫沖擊韌性

④高合金鋼的焊縫應(yīng)保證力學(xué)性能和耐腐蝕性能

⑤不銹鋼復(fù)合鋼板基層的焊縫保證力學(xué)性能，控制抗拉強度的上限；復(fù)層焊縫保證耐腐蝕性能，當(dāng)有力學(xué)性能要求時還應(yīng)保證力學(xué)性能。

不同鋼號相焊的焊縫金屬：

①碳素鋼、低合金鋼之間的焊縫金屬保證力學(xué)性能。推薦采用與強度級別較低的母材相匹配的焊接材料

②碳素鋼、低合金鋼與奧氏體高合金鋼之間的焊縫應(yīng)保證抗裂性能和力學(xué)性能。推薦采用鉻鎳含量較奧氏體高合金鋼母材高的焊接材料

③焊接材料須有產(chǎn)品質(zhì)量證明書，符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，滿足圖樣技術(shù)要求，進廠時按規(guī)定驗收或復(fù)驗，合格后方準(zhǔn)使用

常用焊接材料的選用原則：

碳素鋼——等機械性能

不銹鋼——等化學(xué)成分

Cr、Mo耐熱鋼——等機械性能+等化學(xué)成分

（四）、常用焊接方法及其焊接工藝

一、手工電弧焊焊接工藝

1、基本原理

手工電弧焊是利用電弧放電(俗稱屯弧燃燒)所產(chǎn)生的熱量，將焊條與工件熔化，冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的過程。在工件與焊條兩極之間的氣體介質(zhì)中持續(xù)強烈的放電現(xiàn)象稱為電弧。

2、設(shè)備

(1)焊機：孤焊變壓器(交流電焊機)、弧焊發(fā)電機(直流電焊機)、弧焊整流器。選擇弧焊設(shè)備首先要考慮的是焊條涂層(藥皮)類型和被焊接頭、裝備的重要性。

(2)焊鉗,焊接電纜：選擇焊鉗,焊接電纜主要考慮的是允許通過的電流密度焊鉗要絕緣好，輕便。焊接電纜應(yīng)采用多股細銅線電纜,電纜截面可根據(jù)焊機額定焊接電流(如表)選擇,電纜長度一般不超過30米

(3)面罩：是防止焊接時的飛濺,弧光及其輻射對焊工的保護工具,有手持和頭盔式,面罩上的護目遮光鏡片可按表選擇

(4)焊條的選擇原則

①考慮母材的力學(xué)性能和化學(xué)成分焊接低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼時，應(yīng)根據(jù)焊接件的抗拉強度選擇相應(yīng)強度等級的焊條，即等強度原則；焊接耐熱鋼、不銹鋼等材料時，則應(yīng)選擇與焊接件化學(xué)成分相同或相近的焊條，即等成分原則。

②考慮結(jié)構(gòu)的使用條件和特點對于承受動載荷或沖擊載荷的焊接件，或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大厚度的焊接件，為保證焊縫具有較高的塑性和韌度，應(yīng)選擇堿性焊條

③考慮焊條的工藝性對于焊前清理困難，且容易產(chǎn)生氣孔的焊接件，應(yīng)當(dāng)選擇酸性焊條

3、焊接規(guī)范的選擇

焊接參數(shù)：為保證焊接質(zhì)量而選定的參數(shù)

焊接規(guī)范：焊接工藝過程中所選擇的各個焊接參數(shù)的綜合

基本的焊接規(guī)范：焊接電流、焊接電弧電壓、焊接速度（單位時間內(nèi)焊接的焊縫長度）、焊接線能量、焊條（埋弧焊為焊絲）直徑、多層焊的層數(shù)、焊接冷卻時間、焊接預(yù)熱溫度等。

焊條直徑：根據(jù)焊工件的厚度選擇，還要考慮接頭形式、焊接位置、焊接層數(shù)等影響

焊接電流：最主要工藝參數(shù)，焊接質(zhì)量關(guān)鍵。

根據(jù)焊條直徑來選擇焊接電流范圍，同時還要考慮板厚、接頭形式、焊接位置、施焊環(huán)境溫度、工件材質(zhì)等因素。適當(dāng)采用較大的焊接電流，提高生產(chǎn)效率。

焊接電弧電壓：電弧長度決定

電弧過長不穩(wěn)定、熔深淺、熔寬增加，易產(chǎn)生咬邊等缺陷，空氣易侵入，易產(chǎn)生氣孔，飛濺嚴(yán)重，浪費焊條、電能，效率低。盡量采用短弧焊接，電弧長度一般為2~6mm。

焊接速度：保證焊縫熔透，盡量采用較大的焊接速度（可達60-70cm/min）

焊條層數(shù)：n=δ/d

焊接線能量：焊接低碳鋼時，沒有具體規(guī)定焊接線能量的大小。焊接低合金鋼、不銹鋼等，焊接線能量過大，接頭性能可能不合格；太小時，對一些鋼種易產(chǎn)生裂紋。

焊接冷卻時間：利用鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖(CCT圖）、線算圖來確定焊接工藝參數(shù)

4、手工電弧焊的特點

(1)設(shè)備簡單、應(yīng)用靈活方便。

(2)勞動條件差、生產(chǎn)率低、質(zhì)量不穩(wěn)定。

(3)手工電弧焊，由于其設(shè)備簡單、操作方便、適合全位焊接等特點，在裝備制造中是一種應(yīng)用廣泛的焊接方法。

二、埋弧自動焊焊接工藝

1、原理

簡稱埋弧焊，是電弧在焊劑層下燃燒，用機械自動引燃電弧并進行控制，自動完成焊絲的送進和電弧移動的一種電弧焊方法。

2、設(shè)備

(1)埋弧焊電源：直流（弧焊發(fā)電機或弧焊整流器）、交流（弧焊變壓器）或交直流并用。

直流電源電弧穩(wěn)定，常用于焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定性要求較高的場合。小電流范圍、快速引弧、短焊縫、高速焊接。直流正接（焊絲接負極），焊絲的熔敷率高；直流反接，焊縫熔深大。

交流電源焊絲的熔敷率和焊縫熔深介于直流正接和直流反接之間，而且電弧的磁偏吹小。多用于大電流埋弧焊和直流磁偏吹嚴(yán)重的場合。交流的空載電壓在65V以上。

為進一步加大熔深、提高生產(chǎn)率，多絲埋弧自動焊得到了越來越多的應(yīng)用。應(yīng)用較多的是雙絲和三絲埋弧自動焊，電源可采用直流、交流或交、直流并用，電源的選用及連接有多種組合方式。

(2)焊機分類：半自動焊機和自動焊機

半自動焊機的焊接速度是由操作者來控制

自動焊機完成送絲速度+焊接速度的調(diào)節(jié)

埋弧自動焊的關(guān)鍵：送絲速度=焊接速度

輔助設(shè)備：為調(diào)整焊接機頭與工件的相對位置使接頭處在最佳施焊位置，或為達到預(yù)期的工藝目的

(3)輔助設(shè)備

焊接夾具：使被焊工件能準(zhǔn)確定位并夾緊，以便焊接?？蓽p少或免除定位焊縫，也可減少焊接變形，并達到其他工藝目的。焊接夾具常與其他輔助設(shè)備聯(lián)用。

工件變位設(shè)備：使工件旋轉(zhuǎn)、傾斜，處于最佳施焊、裝配位置等，保證焊接質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度。

有滾輪架、翻轉(zhuǎn)機、萬能變位裝置等。

焊機變位設(shè)備：將焊接機頭準(zhǔn)確地送到待焊位置。

大多與工件變位機、焊接滾輪架等配合工作，完成各種形狀復(fù)雜工件的焊接。其基本形式有平臺式、懸臂式、伸縮式、龍門式等

焊縫成形設(shè)備：為防止熔化金屬流失、燒穿，并使焊縫背面成形，經(jīng)常在焊縫背面加襯墊。常用設(shè)備有銅墊板和焊劑墊。焊劑墊有用于縱縫和環(huán)縫的兩種形式

焊劑回收輸送設(shè)備：自動回收并輸送焊接過程中的焊劑

(4)焊劑

熔煉焊劑：按配方比例稱出所需原料→干混均勻→結(jié)化→注入冷水或激冷板→粒化→干燥、搗碎、過篩

燒結(jié)焊劑：各種粉料組分混合均勻→加水玻璃調(diào)成濕料→750~1000℃燒結(jié)→破碎、過篩

陶質(zhì)焊劑：燒結(jié)焊劑的濕料→制成一定尺寸顆?！?/span>350~500℃烘干

(5)焊絲

實芯焊絲：將熱軋線材拉拔加工生產(chǎn)制造工藝成熟、質(zhì)量好。表面處理—鍍銅，有效防止焊絲銹蝕，改善焊絲的導(dǎo)電性和潤滑性，有利于提高焊接工藝過程的穩(wěn)定性。應(yīng)用廣、品種多，滿足鍋爐、壓力容器用鋼材的焊接要求。有低錳焊絲、中錳焊絲、高錳焊絲、Mn-Mo系列焊絲四種類型。

藥芯焊絲：將藥粉包在薄鋼帶內(nèi)卷成不同截面形狀或填充在細管內(nèi)，經(jīng)軋拔加工制成。

活性焊絲：向電弧中添加易電離的物質(zhì)—活化劑（如K、Cs等）。增加電弧穩(wěn)定性；減少阻礙熔滴脫落的電磁力，使熔滴易脫落；改變?nèi)鄣芜^渡性能，不形成大熔滴，呈細熔滴噴射過渡，減少飛濺；主要用于氣體保護焊。

3、焊接規(guī)范

焊接電流：H=KmI

電弧電壓：電弧長度成正比

焊接速度：熔深和熔寬影響明顯

4、埋弧自動焊的特點

優(yōu)點：效率高，成型好，對人眼傷害小

缺點：焊接過程不可見，只能焊平焊或小角度傾斜位置

氣體保護電弧焊焊接工藝

1、定義：氣體保護電弧焊(簡稱氣電焊或者氣保焊)是一種利用氣體做焊接保護介質(zhì)的電弧焊。

2、原理：用氣體將電弧、熔化金屬與周圍的空氣隔離，防止空氣與熔化金屬發(fā)生冶金反應(yīng)，以保證焊接質(zhì)量。

3、保護氣體：主要有Ar、He、CO2、N2等。

4、分類依據(jù)：焊接過程中電極是否熔化

(1)非熔化極氣體保護焊：通常用鎢棒或鎢合金棒作電極，以惰性氣體（氬氣或氦氣）作保護氣體，焊縫填充金屬（即焊絲）根據(jù)情況另外添加。應(yīng)用較廣的是鎢極氬弧焊。

(2)熔化極氣體保護焊：以焊絲作為電極.根據(jù)采用的保護氣不同，可分為熔化極惰性氣體保護焊、熔化極活性氣體保護焊應(yīng)用較廣的是熔化極氬弧焊、CO2氣體保護焊。

(3)熔化極氣保焊：采用可熔化的焊絲作電極，與工件之間產(chǎn)生的電弧作熱源，熔化焊絲和母材金屬，并利用氣體作保護介質(zhì)，以形成焊縫的焊接。英文簡稱GMAW。

三、鎢極氬弧焊焊接工藝

1、原理

鎢極惰性氣體保護電弧焊英文簡稱TIG，國際上應(yīng)用較廣的焊接方法，中國以氬氣作為保護氣體，簡稱氬弧焊，是國內(nèi)應(yīng)用較廣的焊接方法，尤其是手工鎢極氬弧焊。

高熔點的釷鎢棒或鈰鎢棒作電極，由于鎢的熔點高達3410℃，焊接時鎢棒基本不熔化，只是作為電極起導(dǎo)電作用，填充金屬需另外添加。

鎢極氬弧焊是厚壁容器等重要結(jié)構(gòu)打底焊的較好焊接方法，幾乎可以焊接所有的金屬。

2、設(shè)備

(1)鎢極氬弧焊電源

直流正接：同樣直徑的鎢極可用較大的電流，電弧穩(wěn)定而集中，熔深大、效率高，大多數(shù)金屬均采用正接。

直流反接：鎢極易熔化、燒損，電流小，熔深淺而寬，一般采用較少。但反接時，有陰極清理作用，有利于鋁、鎂及其合金與易氧化的銅合金（鋁青銅、鐵銅）的焊接。

交流：特點是負半波（工件為負）時，有陰極清理作用，正半波（工件為正）時，鎢極不易熔化，許用電流較大。存在的主要問題是直流分量的產(chǎn)生和電弧燃燒不穩(wěn)定。

(2)鎢極氬弧焊焊槍

鎢極：常用的有純鎢極、釷鎢極和鈰鎢極三種。

(3)鎢極氬弧焊保護氣體

有氬、氦、氬-氦混合氣和氬-氫混合氣。氬氣與氦氣都屬于惰性氣體，氦氣比氬氣的電離電壓高、熱傳導(dǎo)系數(shù)大、原子質(zhì)量輕（密度?。詢烧唠娀√匦?、工藝性能顯著不同，氦氣價格昂貴。氬氣和氦氣，在氬氣中易引弧，電弧穩(wěn)定、柔和，氦氣較差；同樣電流和弧長，氦弧的電壓明顯高于氬弧，所以氦弧的溫度高，發(fā)熱大且集中，這是氦弧的最大特點，同樣條件下，鎢極氦弧焊的焊接速度比鎢極氬弧焊高30-40％，且可獲得較大熔深和窄焊道，熱影響區(qū)也顯著減??；氬氣的密度大，易形成良好的保護罩，為了獲得同樣的保護效果，氦氣的流量必須比氫氣大1-2倍；氬氣原子質(zhì)量大，具有良好的陰極清理作用，氦氣則較小。氬-氦混合氣體：同時具有兩者的優(yōu)點，一般混合氣體體積比例是氦70％-80％，氬25％～20％。氬-氫混合氣體：可提高電弧電壓，從而提高電弧熱功率，增加熔透能力，并有防止咬邊、抑制CO氣孔的作用。只限于焊接不銹鋼、鎳基合金和鎳-銅合金，氫在一定含量范圍內(nèi)對材料不會引起有害影響，常用成分為Ar+15％H2。

3、氬弧焊焊接規(guī)范選擇

(1)焊接電流種類、極性及大小：根據(jù)工件材料選擇電流大小是決定熔深的最主要參數(shù)，要根據(jù)工件材料、厚度、接頭形式、焊接位置等選擇，有時還要考慮焊工技術(shù)水平等因素。

(2)鎢極直徑及端部形狀：根據(jù)焊接電流大小、電流種類選擇鎢極直徑，根據(jù)電流種類選用不同的端部形狀。

(3)氣體流量和噴嘴直徑：一定條件下，氣體流量和噴嘴直徑有一個最佳范圍，保護效果最好，保護區(qū)最大。

(4)焊接速度：根據(jù)工件厚度，并與焊接電流、預(yù)熱溫度配合以保證所需的熔深和熔寬。

(5)噴嘴與工件距離：一般8-14mm距離越大，氣體保護效果越差，但距離太近，會影響焊工視線，且容易使鎢極與熔池接觸，產(chǎn)生夾鎢。

4、鎢極氬弧焊的優(yōu)點

⑴采用純氬氣保護，焊縫金屬純凈，特別適合于非鐵合金、不銹鋼、鈦及鈦合金等材料的焊接。

⑵焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)都能精確控制，明弧操作，易實現(xiàn)機械化、自動化。

⑶焊縫成形好，特別適合3mm以下的薄板焊接、全位置焊接和不用襯墊的單面焊雙面成形。

⑷鎢極脈沖氬弧焊接可焊接0.8mm以下的薄板及某些異種金屬。

四、熔化極氬弧焊焊接工藝

1、原理

熔化極氬弧焊的一個重要基本問題是關(guān)于熔滴過渡問題。對熔化極氬弧焊的電弧穩(wěn)定燃燒、氣體保護效果和焊接質(zhì)量影響很大。

熔滴過渡就是當(dāng)電極末端金屬(焊絲或焊條)熔化后．主要是以熔滴狀(僅5％左右為霧狀）形式通過電弧區(qū)過渡到焊縫熔池中去。

根據(jù)國際焊接學(xué)會的分類，熔化極氣保焊焊絲金屬的熔滴過渡類型主要有自由過渡、短路過渡、混合過渡。

影晌焊絲熔滴過渡類型的主要因素

(1)電流的大?。河绊懭鄣芜^渡類型的最主要因素。

(2)電源類型：采用直流反接（焊絲接正極），既具有陰極破碎作用，電弧又比交流電源穩(wěn)定。

(3)保護氣體：在Ar中加入少量O2或CO2和在Ar(20%）+He混合氣體中，可以得到穩(wěn)定的噴射過渡。

(4)焊絲材料與直徑：在反接條件下，焊絲導(dǎo)熱性能較強時，焊絲端頭不易形成筆尖狀的液體金屬柱，不可能產(chǎn)生射流過渡。焊絲材料不同臨界電流含義也不同。焊絲直徑越小，臨界電流越低，越容易實現(xiàn)射流過渡。

(5)焊絲伸出長度：長度增加，有利于熔滴過渡，降低臨界電流值。但過長易使伸長段軟化，電弧不穩(wěn)定。一般伸出長度范圍在12-25mm。

2、焊接設(shè)備

分類：半自動焊和自動焊

組成：焊接電源、送絲系統(tǒng)、焊槍（手工焊）或行走系統(tǒng)（自動焊）、供氣系統(tǒng)（同鎢極氬弧焊）和冷卻水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)

焊接電源：直流和脈沖電流（脈沖電流熔化極氣電焊，MIGP)

采用脈沖電流時更容易實現(xiàn)自動化、全位置焊接

焊接電源提供兩個電流，一個是穩(wěn)定的維弧電流（基值電流），以維持電弧正常燃燒、不熄滅，在維弧時間內(nèi)不會產(chǎn)生噴射過渡。另一個是脈沖（峰值）電流，它比臨界電流高，給熔滴施加一個較大的力促使過渡。主要優(yōu)點是熔滴過渡可控，平均電流比連續(xù)電流噴射過渡的臨界電流低，對母材的熱輸入低，適合各種材料、各種位置工件的焊接，既可以焊薄板，又可用于厚板焊接；生產(chǎn)率高、質(zhì)量好，同時焊接電流調(diào)節(jié)范圍寬，包括從短路過渡到噴射過渡的所有電流區(qū)域；但設(shè)備較復(fù)雜、成本高，對操作者要求較高。

送絲系統(tǒng)：由送絲機（包括電動機、減速器、校直輪、送絲輪）、送絲軟管、焊絲盤等組成。送絲系統(tǒng)有推絲式、拉絲式、推拉式等。

焊槍：半自動焊焊槍和自動焊焊槍，自動焊焊槍載流容量較大（1500A），工作時間長，一般采用內(nèi)部水冷卻

保護氣體：氬氣、氦氣及混合氣體

焊絲：成分通常應(yīng)同母材成分相近，具有良好的焊接工藝性能+保證良好的接頭性能，直徑一般在0.8-2.5mm

五、二氧化碳氣保焊焊接工藝

1、原理

CO2氣體來源廣、價格低在0℃和一個大氣壓下的CO2氣體密度是1.9768g/L，為空氣的1.5倍，所以焊接過程中能有效地排開空氣，保護焊接區(qū)域。要注意其純度應(yīng)滿足焊接要求：CO2＞99％，O2＜0.1％，H20＜1~2g／m3。焊縫質(zhì)量要求高時，純度也應(yīng)提高。

2、設(shè)備

焊絲：選用原則除與非熔化極氣保焊(氬弧焊)焊絲有相同之處外，還要特別注意對焊絲成分的特殊要求：焊絲必須有足夠數(shù)量的脫氧元素和能補償有益元素的燒損，如Si、Mn等(常選用高Si、高Mn焊絲)焊絲的含碳量要低，一般要求含碳量小于0.11％。應(yīng)保證焊絲金屬具有滿意的力學(xué)性能和抗裂性能。

3、焊接規(guī)范

CO2氣體保護焊的焊接規(guī)范包括焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、送絲速度、電源極性、焊接速度和保護氣流量等。

電弧焊通常都是短路過渡，若想獲得穩(wěn)定的短路過渡，只有合適的電弧電壓和焊接電流匹配，一般電弧電壓為18-24V，焊接電流為80-180A細絲小電流短路過渡電弧焊接時．氣體流量為5~15L/min；粗絲大電流潛弧射滴過渡時氣體流量為10~20L/min。

4、二氧化碳氣保焊的優(yōu)點

(1)成本低，僅為手工電弧焊和埋弧焊的40%～50%；

(2)CO2電弧穿透能力強，熔深大，生產(chǎn)率比手工電弧焊高1～4倍；

(3)焊縫氫含量低，抗氫氣孔能力強；

(4)焊絲中Mn含量高，脫硫作用好，因而焊接接頭的抗裂性好。

(5)適合薄板焊接；

(6)易實現(xiàn)全位置焊接；

(7)廣泛應(yīng)用于低碳鋼、低合金鋼等金屬材料的一般結(jié)構(gòu)焊接。

5、二氧化碳氣保焊的缺點

在電弧的高溫作用下，CO2會分解為CO和O，因而具有較強的氧化性，會使焊縫增氧，還會使焊縫力學(xué)性能下降，形成氣孔，燒損Mn、Si等合金元素，因此在選用焊絲時應(yīng)注意；由于CO2氣流的冷卻作用及強烈的氧化反應(yīng)，焊接過程小易產(chǎn)生金屬飛濺，使熔敷系數(shù)降低，浪費焊接材料，飛濺金屬黏著導(dǎo)電嘴，引起送絲不暢，電弧不穩(wěn)。只適合焊接低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不能用于焊接高合金鋼和非鐵合金。重要焊接結(jié)構(gòu)很少采用。

六、電渣焊焊接工藝

1、電渣焊定義：利用電流通過液體熔渣產(chǎn)生的電阻熱作熱源，將工件和填充金屬熔合成焊縫的焊接方法。

焊接過程（三個階段）：引弧造渣階段、正常焊接階段和引出階段。

合格的焊縫在正常焊接階段產(chǎn)生，兩端焊縫部分應(yīng)割除。

2、電渣焊設(shè)備

電源：交流電源。為保證穩(wěn)定的電渣過程，避免產(chǎn)生電弧放電或電渣-電弧的混合過程，電源的空載電壓低、感抗小，為平特性電源。電渣焊中間無停頓，電源暫載率為100％合適

機頭：送絲機構(gòu)、擺動機構(gòu)和上下行走機構(gòu)送絲速度可均勻無級調(diào)節(jié)；擺動機構(gòu)是為了擴大單根焊絲的焊接工件厚度。擺動距離、行走速度均可控制調(diào)整

水冷成形塊：與焊接工件一起圍組焊縫區(qū)，同時提高熔池金屬的冷卻速度一般由紫銅板制成，有固定式和移動式（成形滑塊）

3、焊接材料

電極（焊絲）：注意母材對焊縫的稀釋作用焊縫成分和性能主要由焊絲與母材來決定，焊劑用量很少，也很少通過焊劑向焊縫金屬滲合金。

焊劑：在焊接過程中熔化成熔渣后，渣池具有相當(dāng)?shù)碾娮瓒闺娔苻D(zhuǎn)化成熱能以焊接，此熱能還有預(yù)熱作用，并使熔池金屬緩慢冷卻，很少有滲合金的作用。熔渣具有一定的導(dǎo)電性能，粘度太大將在焊縫金屬中產(chǎn)生夾渣和咬肉現(xiàn)象；粘度太小會使熔渣從工件邊緣與滑塊間的縫隙中流失，嚴(yán)重時會破壞焊接過程，導(dǎo)致焊接中斷

4、焊接規(guī)范選擇

裝配間隙：對接接頭及丁字接頭的裝配，工件裝配間隙=焊縫寬度+焊縫橫向收縮量

焊接電流：焊絲送進速度和焊接電流成嚴(yán)格的正比關(guān)系。由于焊接電流波動較大，在給定工藝參數(shù)時，常給出焊絲送進速度以代替焊接電流。

5、電渣焊特點

分類：絲極電渣焊，熔嘴電渣焊，板極電渣焊

優(yōu)點：適合焊接厚件，且一次焊成；

缺點：接頭的焊縫區(qū)、熱影響區(qū)都較大，高溫停留時間長，易產(chǎn)生粗大晶粒和過熱組織，接頭沖擊韌性較低。

七、窄間隙焊焊接工藝

1、窄間隙焊的必要性

電渣焊：晶粒粗大、熱影響區(qū)寬，焊后必須進行熱處理，周期長，成本高，質(zhì)量不十分穩(wěn)定。

埋弧自動焊：壁厚增加，熱影響區(qū)增大，特別是對高強度鋼，會嚴(yán)重影響接頭的斷裂韌性，降低抗脆斷的能力等

窄間隙焊：焊接坡口的截面積比其他類型有很大的縮小。目前采用的窄間隙焊接多屬于熔化極氣電焊，也有埋弧窄間隙焊。

2、窄間隙焊的特點

①坡口狹小，大大減小焊縫截面積，提高焊接速度，常用I形坡口，寬度約為8-12mm，焊接材料的消耗比其他方法低。

②主要適于焊接厚壁工件，焊接熱輸入量小，熱影響區(qū)狹?。▋蓚?cè)壁的熔池僅為0.5-1mm），接頭沖擊韌性高。

③由于坡口狹窄，采用惰性氣體保護，電弧作熱源，焊后殘余應(yīng)力低，焊縫中含氫量少，產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋的敏感性也隨之降低。

④對低合金高強度鋼及可焊性較差的鋼，可簡化焊接工藝

⑤可進行全位置焊接

⑥與電渣焊和埋弧自動焊相比，同一臺設(shè)備的總成本可降低30%-40％左右。