焊接工艺范文1
关键词：钛管焊接 气体保护罩装置 焊接工艺 参数
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（b）-0083-02
2012年我公司在土耳其BIGA项目施工中，其中涉及到镍基、钛基两种有色金属管道材质，该文主要讲述钛管的焊接技术以及工艺要求。
材质为（ASME-B861 Ti2）钛管，规格Φ57*5～Φ325*5共计10个规格尺寸。Ti2为工业纯钛，强度为σb 450～600 MPa，其具有良好的塑性、韧性和抗腐蚀性，尤其具有很好的低温性能，所以钛基材料广泛用于化工、电力项目中。在管道预制安装项目前我们制作了各种焊接试验，采用不同气体保护参数进行试验，最终获得了最佳保护效果的焊接工艺，并对钛管材料的焊接进行了焊接工艺评定，编制了详尽的焊接工艺卡，从而保证了焊接质量。
1 钛管的焊接工艺
1.1 焊接性分析
钛及其合金具有很强的化学活泼性，当温度超过400 ℃时即开始与氧、氮、氢及碳发生反应，高于600 ℃时反应剧烈。而氧、氮、氢及碳含量的增加会导致钛及其合金焊缝金属的脆化，所以TA2钛管焊接时的气体保护是关键问题，同时控制焊缝及热影响区的温度，避免因过热产生粗大晶粒、过热组织，导致金属的机械性能降低。
1.2 焊接易出现的焊接缺陷
（1）气孔问题。焊接钛及其合金时，经过焊缝RT后经常会发现在熔合线附近产生聚集型气孔。气孔主要为氢气孔；由于氢在钛中的溶解度随温度的升高而降低，焊接时熔合线附近的温度高，会引起氢脱溶而出。如果焊接区周围气氛中的氢分压高，则熔融金属中的氢不容易析出，于是便聚集形成氢气孔。
（2）裂纹问题。焊接钛基材料时由于材质的硫、磷杂质含量很少，所以很少会出现热裂纹；但是焊接钛材时很有可能出现冷裂纹且具有延迟现象。主要是由于钛的导热性较差，热量散失慢，容易出现焊缝晶粒粗大；当气体杂质含量较高时，焊接接头的塑性降低，特别是当焊缝中溶解较多的氢时会形成氢脆。
1.3 气体保护
钛材焊接时由于对气体的纯度要求较高，所以我们选用 99.999%高纯度氩气；氩气所要保护的范围为熔池、热影响区域以及两侧熔合线以外各10 mm区域的母材。为此需要制定特殊的气体保护装置；管道内部使用氩气室装置进行保护。
1.4 焊前准备
1.4.1 坡口加工
钛管切割后，采用氧化铝砂轮机打磨出坡口，如图1所示，加工坡口不允许使母材产生过热变色。
1.4.2 坡口及焊丝清理
（1）坡口及其两侧各50 mm以内的内外表面进行清理，清理程序如下：光机打磨砂纸轮抛光丙酮清洗。清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可以作业。如果放置时间超过2小时，须重新清理一遍或者采用自粘胶带及塑料布对坡口予以保护。
（2）操作人员在焊接过程中必须戴洁净的手套。
1.5 焊接材料的选用
依据母材的分组故选择匹配性较好的ERTi-2，规格为Φ2.0/2.4化学成分如表1所示。
1.6 主要的焊接参数
（1）氩气的流量大小直接影响在焊接过程焊缝的保护效果，根据验证的结果得出能够满足要求的气体流量参数。
（2） 焊接电流大小直接影响在焊接过程中的热输入量，所以根据验证的结果得出能够满足要求的焊接参数，如表2所示。
2 焊缝质量评定
焊接完成后主要通过焊缝外观表面颜色判断焊缝质量的好坏，焊缝表面的颜色主要与氩气保护、破口清洁度等有直接关系；具体根据表面颜色判定焊缝质量好坏如表3所示。
如果在焊接过程中焊缝表面出现蓝色或是青紫色应立即停止焊接，查找原因及时改进焊接措施；如果焊缝表面出现暗灰色应立即停止焊接进行返修，将暗灰色部分全部铲除，重新焊接。
3 结语
综上所述，在钛管焊接过程中，需要从焊接可能产生的问题即气孔问题、焊接裂纹问题以及气体保护问题等，对焊接的流程进行严格把控，做好焊接前的准备工作，保证坡口加工过程中的温度正常，确定坡口与焊丝的清理工作的有效完成，焊接材料选用的过程中，也需要严格按照具体要求参数执行。另外，从焊接结果来看，外观观察上所有的焊缝表面色为银白色时，其焊接工艺最佳。结合焊接流程而言，为了保证TA2钛管在焊接时的气体有效保护、控制焊缝和热影响区温度，尽可能避免因为温度过热产生较大的晶粒、过热组织等，需要在施工中注重各个环节流程，从焊接选材、材料清理、焊接过程中的温度选择、焊接各方面参数的设定角度入手，不断进行工作总结，以便钛管焊接工艺水平的有效提高。
参考文献
[1] 王静，赵睿.钛管TIG焊接工艺探讨[J].石油化工设备技术，2010（1）：48-51，72.
焊接工艺范文2
关键词：无铅手工焊接 焊接工艺 分析
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-060-03
尽管随着贴片技术与波峰焊技术的普遍使用，电子制造对手工的焊接使用慢慢减少，但是在产品试制、科学研究、学校实训和产品维修过程中手工焊接仍然需要。手工焊接是自动焊接的基础，也是电子工程人员必须掌握的基本技能。2005年以前我国基本都是有铅的焊接，欧盟从2006 年7月1日起在消费类电子产品中禁用铅，我国也从2007年3月1日起对电子产品推行无铅化，现在已经基本实现无铅化了。电烙铁是手工无铅焊接的主要工具，理论来源于实践但可以指导实践，只有深刻领会“焊接温度”、“焊接时间”的含意，通过理论的指导再加上勤奋的练习才能把电烙铁使用好。
1 有铅与无铅焊料工艺窗口比较
无铅焊料种类繁多，不同国家有不同的指定材料，SAC305是我国常用的无铅焊料，即Sn-3.0Ag-0.5Cu（Sn-Ag-Cu系）。焊料对整个工艺的可操作性、可靠性等方面起着决定性的作用，无铅焊料与有铅焊料Sn63Pb37相比有不同特性。图1中分别是锡铅焊料与无铅焊料的手工焊接工艺窗口。
PCB损坏温度区，温度为300℃左右，焊点达到这个温度会造成PCB焊盘损坏；元器件损坏温度区，温度为260℃左右，焊点达到这个温度会造成元件损坏；回流焊接温度区；虚线为焊锡熔点温度；助焊剂活化区，为该区域的下半部分。
从图1可知，Pb-Sn焊料的回流焊接温度为215℃ -230℃，无铅回流焊接温度为245℃ -255℃左右。若以元器件损坏温度为260℃为顶线，焊料的回流焊接温度为底线，则两线之间的温度差称为“焊接工艺窗口”。Pb-Sn焊料的工艺窗口为40℃左右；无铅焊料（SAC305）的工艺窗口仅为20℃左右，显然无铅焊料工艺窗口比有铅焊料工艺窗口要窄许多，实际上，工艺窗口的缩小比理论值大。
焊料的工艺窗口直接影响了焊接时工艺控制的难易程度，工艺窗口宽的焊料，在温度控制偏高时也不会使元件损坏；而工艺窗口窄的焊料，在温度控制偏高时会使元件损坏，温度控制偏低时会出现冷焊。因为无铅焊料工艺窗口比有铅焊料工艺窗口要窄许多，所以无铅焊接时工艺控制要难很多，无铅焊接过程中容易造成元件及PCB焊盘的损伤。此外，无铅焊料的表面张力大、流动性差，焊料的润湿性比有铅焊料差，焊接过程中易出现拉尖、短路、气孔等缺陷。
2 手工焊接工具的选择
工艺窗口的缩小给工艺人员带来很大的挑战，同时焊接温度的提高也对焊接工艺提出了更高的要求。手工焊接的主要工具是电烙铁，“工欲善其事，必先利其器”，要提高无铅手工焊接的工艺水平，必须要有合适的电烙铁。电烙铁要功率大、温控精度高、回温速率快，同时要注意烙铁头的配匹性以及烙铁头镀层质量。理想无铅手工焊接温度曲线如图2所示。
进行手工无铅焊接，要掌握焊接时的三个重要温度参数：
（1）无铅焊料的熔点温度。焊料熔点提高了40℃，烙铁头温度也要相应提高，而且不同的焊料有不同的熔点。如：锡-银（Sn-Ag）熔点约为217℃，锡-铜（Sn-Cu）熔点约为227℃。
（2）最适合的焊接温度。要形成有效的合金焊点，焊接温度要比焊料的熔点高出40℃，焊接时保持这个温度3-5秒，其接合面才能生成1-3min厚度的金属化合物层，此时焊点的机械、电气性能最好。
（3）电烙铁加热设定温度。无铅焊料的焊接，烙铁的设定温度应采用低端温度。温度的设定要根据被焊元件的耐热性、焊接部位吸收热量成度等因素进行设定。
3 电烙铁的操作方法
手工烙铁无铅焊接与有铅焊接的工艺过程是相同的，电烙铁操作者应该严格要求自已，培养良好的操作习惯，做到正确的焊接姿势，熟练掌握焊接的基本操作步骤和手工焊接的基本要领。
3.1焊接的姿势
电子产品手工焊接的姿势一般采用坐姿，工作台和坐椅的高度要合适，操作者的头部与电烙铁之间相对位置应保持30～50cm，一手拿烙铁，一手拿焊锡丝，注视焊接点。
3.2握电烙铁的方法
通常电烙铁的操作方法有三种：反握法、正握法和笔握法，反握法适合于较大功率的电烙铁（>75W），用于焊接大焊点；正握法适用于中功率电烙铁及带弯头电烙铁的操作；笔握法适用于小功率的电烙铁，主要用于电子产品的手工焊接。
3.3电烙铁接触焊点的方向
电子产品的手工焊接一般使用笔握法焊接，焊接时应将电烙铁呈45度方向接触焊点。
3.4手工焊接操作的基本步骤
通常手工焊接操作过程可分为五个操作步骤（也称五步法），如图3所示。
（1）准备施焊：首先将电烙铁加热到工作温度，准备焊锡丝。然后将烙铁头和焊锡丝接近焊盘，准备焊接；
（2）加热焊件：将烙铁头移到焊盘和焊件，使其均匀预热，不要施加压力或随意移动电烙铁；
（3）熔化焊料：将焊锡丝送到烙铁头与焊盘接触部位，使之熔化；
（4）移开焊料：待焊点成型后，迅速移开焊锡丝；
（5）移开烙铁：移开电烙铁，待焊点冷却成型。
在焊点较小的情况下，也可采用三步法完成焊接，即将五步法中的（2）、（3）步合并，（4）、（5）步合并。
4 手工焊接温度曲线及其热能量传导
4.1手工焊接温度曲线
手工焊接要形成可靠焊点，降低产品废品率，提高生产效率。这与焊接过程的控制有紧密联系，在上述五步操作法中，每一步的温度曲线如下：
第一步准备施焊中，所要焊接的焊盘仍处于室温，仅是烙铁头达到预设的温度，焊盘温度状态如图4所示。
第二步加热焊件和三步熔化焊料的操作过程中，加热的烙铁头接触焊盘和焊锡丝，烙铁头上存储的热能量传递给焊盘、被焊物的管脚和焊锡，焊锡和焊盘温度快速上升，因为电烙铁头存储热能量的供应是非控制的，所以此时烙铁头温度有所下降，如图5所示。当焊盘温度达到设定要求时，焊料熔化，同时焊剂也快速熔化，焊剂中的活化剂快速地去除元件引脚及焊盘上的氧化层，焊料迅速在铜层上铺展润湿，并形成有效的焊点，如图6所示。
在焊接过程中，烙铁头与被焊工件相互接触，形成锡焊点所需的温度称为“焊接温度”，切记，电烙铁显示的温度（旋钮刻度），不等于能形成焊点所需的焊接温度。美军标（MIL-STD/IPC Rule of Thumb）规定焊接温度为焊料熔点加上40℃，例如无铅焊料Sn60Pb40（熔点为183℃），其焊接温度为223℃。
烙铁头与被焊工件相互接触，形成锡焊点所需的时间称为“焊接时间”，该时间美军标规定在3～5秒之间为宜。
第四步移开焊料和第五步移开烙铁的操作中，应先移开锡丝后再移开烙铁头。否则会出现拉尖现象，如图7所示。
第五步后是焊盘的冷却并形成有效的焊点，应注意此时焊料末完全冷却，被焊工件不宜震动否则会出现扰焊故障，如图8所示。
将上述步骤中焊盘上温度变化采用温度记录仪测量，可得到如下连续的温度曲线图形，即为手工烙铁焊接温度曲线，如图9所示。
4.2手工焊接的热能量传导
从“热能”角度来说，影响电子焊接成功的最重要因素是对焊点需要的热量的有效传递和控制，电烙铁操作的五个步骤中，第二加热焊件和第三步熔化焊料是焊点形成的过程，也是手工焊接的最为关键的一步。
焊接过程是热能量从热源向被焊物的热能量传送过程，在这个过程中，加热的烙铁头接触焊盘和焊锡，烙铁头上存储的热能量传递给焊盘，被焊物的管脚和焊锡使其升温，当焊锡丝熔化时助焊剂开始活化，此时进人“助焊剂活化区”（如图9所示），活化剂能够去除被焊物上的氧化层，保证形成良好的焊接润湿，在这期间，电烙铁不能温度过高，否则会使加速助焊剂的分解，影响焊接的效果。
随着电烙铁热能的继续传递，温度达到焊接温度时，就进入“回流焊接区”（如图9所示），焊锡在被焊物表面流动，填充间隙形成焊点，在这期间，电烙铁中的加热体要能及时补充热量，才能保证形成优良的焊点。除很小的焊点情况外，形成可靠焊点的能量是加热体的补偿能量，当烙铁接触初期，烙铁头温度是下降的，当温度降到一定值，电热芯开始加热补充热能，合并后的热能提供焊料回流焊接的需要。不同品牌烙铁质量的区别就在于第二次补热是否及时。
5结束语
无铅手工焊接对焊接的工艺提出了更高的要求。电烙铁是手工无铅焊接的主要工具，如何提高手工焊接的质量？理论来源于实践但可以指导实践，只有深刻领会“焊接温度”、“焊接时间”的含意，通过理论的指导再加上勤奋的练习才能把电烙铁使用好，从而提高手工焊接的工艺水平。
参考文献：
[1] 张文典.实用表面组装技术[M].北京：电子工业出版社，2002.
[2] 华苇.电子设备装联工艺基础[M].北京：宇航出版社，1992.
[3] 胡峥.电子技术基础与技能[M].北京：机械工业出版社，2010.
[4] 邵志和.无铅工艺和有铅工艺[J].电子工艺技术，2009（04）.
焊接工艺范文3
关键词 焊接工艺；传统；条件；操作
中图分类号TG44 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）89-0043-02
0 引言
焊接工艺在金属出现以后就开始产生，并且经过历代人的不断钻研逐渐完善和发展成熟。焊接艺术在方式方法、材料应用、操作条件等方面都有了很多的变化和进步，让焊接工艺成为工业生产、人们生活，甚至是科研工作中不可缺少的一种工艺。现在的焊接工艺也突破了传统的局限性，不仅仅是在金属范围内，而且还发展到非金属领域。焊接工艺的应用范围越来越广泛，在生产和生活中的地位也越来越高。
焊接工艺通俗的解释就是把金属或者非金属通过一定的材料在高温或者高压条件下，把两个或者两个以上的金属或者非金属连接在一起的工艺。现在的焊接工艺，在焊接材料和条件方面都有了新的突破和发展，让这种技术更好的为人们生产生活服务，有更大的利用价值和发展空间。随着焊接工艺的不断进步，对于工艺的精确性和稳定性要求越来越高，这就需要更加专业的焊接人才的培养。我国也正在逐渐的加强这种专业的高素质焊接人才的培养，让焊接这项古老的传统工艺有更深的发展[1]。
1 焊接工艺存在的不足
焊接工艺虽然相对于以前有了很大的突破和进步，也在被人们通过各种创新手段与其他工艺相结合，发展新型焊接技术和方法。但是由于各方面原因还是让焊接工艺存在着一些不足，让焊接的质量和效率不能够达到预期的目的。
1.1 焊接操作问题
现在的焊接工艺虽然有了一定的操作程序和规格，但是在实际操作过程中还是难免不能够达到非常精确和稳定的地步。在操作过程中由于操作人员焊接过程中手法快慢控制不准确，即使是非常细小的失误和不正当操作都会带来焊接质量的问题，如焊瘤、气孔和焊缝不理想等状况出现。还有就是操作时，技术人员对焊接电流、电压、保护气体和焊接材料的控制，如果电流或者电压控制不稳定，或者是保护气体和焊接材料用量或者用法不合理也会导致焊接质量的下降。这些都是由于技术人员操作所产生的问题，可以说是人为造成的，但是这也是焊接工艺的一部分，也是焊接工艺的不足之处。一种工艺无论能够带来多大的效益和好处，如果没有很好的执行能力，也是这种工艺的不足之处，因为执行者也是工艺的一部分[2]。
1.2 焊接质量问题
焊接工艺虽然很好的解决了人们在生产和生活中的很多难题，但是焊接工艺中还是存在焊接后母材料的质量问题。如果焊接质量出现问题，那么被焊接的金属或者是非金属不能够被很好的使用，甚至不能够被使用，那么焊接工艺就失去了应有的意义和价值。如在钢筋的焊接时，经常会出现咬边、焊瘤和焊缝过大的情况，这些问题的出现让焊接质量大大下降，严重的甚至会影响钢筋的使用，如果在建筑行业中钢筋质量出现问题，那么带来的安全问题让我们不敢去想象。
1.3 焊接安全问题
任何操作和工艺都应该注意的就是安全问题，焊接工艺也不例外。在技术人员进行操作的时候可能出现火星、铁水、废渣的迸溅问题，而且焊接时带有高温、高压和可燃性气体的工作，这些都是一些潜在的安全问题。火星、金属液体的迸溅对技术人员，甚至是其他人员都造成了很大的威胁。高温、高压、电流、可燃性气体更是要特别注意的，这些焊接过程中运用到的，如果出现问题处理不当，不但会导致焊接失败，而且对人们的生命财产安全也是个极大的威胁[3]。
2 提高焊接工艺水平的措施分析
2.1 规范操作程序，培训专业焊接人员
焊接工艺的操作是有着非常严谨的工序的，要稳定、精确和熟练的操作手法，这就要求我们要不断的规范焊接操作的程序，培养专业的焊接人员。现在的焊接工艺由很多的焊接方法和手段组成，每一种焊接方法都有着不同的注意事项和关键操作过程，所以要把每一项焊接方法都制定相应的操作程序和规范，让人们在焊接过程中严格执行。
同时专业的焊接人员培养也是对焊接工艺水平提高的一种体现，因为焊接操作是焊接工艺的一部分，这方面专业人才的培养，是对焊接工艺的完善。只有专业的技术人员，才能够保证规范焊接，达到良好的焊接质量，在焊接过程中不出现过多的失误。在焊接时能够很好的控制焊接速度，电流、电压等，而且能够注意焊接的环境是不是符合规定，是不是能够让焊接达到最佳效果。
2.2 焊接与计算机技术结合
焊接存在的一个最大问题就是操作不够精确和稳定，而且安全问题不能够保证。如果焊接工艺与计算机技术相结合，就可能很好的避免以前的不足之处。计算机技术能够通过软件编程，非常精确的控制焊接速度、电压、电流和气压等一些关键要素。而且自动化操作，可以避免一些人为操作所带来的危险，让操作人员处于一个相对安全的工作环境。
2.3 做好焊接前的检查工作
焊接工作要进行，必须要在检查所有器材和周围环境以后才能开始。因为焊接对风速、电流、压力有着很高的要求，如果不能达到规范的要求，焊接时不能够很好的展开和达到预期效果的。同时焊接前要检查被焊接金属是否有油渍、铁锈，还要对环境进行检查，是否有明火、可燃物、危险气体泄漏等问题[4]。
3 结论
焊接工艺水平在不断地提高中，但是当前我们的条件和技术手段都非常有限，虽然能够不断的进行创新和发展。但是在此同时，我们提高焊接工艺水平还可已通过严格把握焊接要素，减少焊接失误和焊接危险的等方面进行[5]。只有全方面的提高焊接工艺，才能让这项传统工艺更好的为人们服务，作出更大的贡献，在科技进步过程中也不断的进步。
参考文献
[1]熊腊森.焊接工程基础[J].机械工业出版社，2005-03-01.
[2]《焊接工艺与操作技巧丛书》编委会.CO2气体保护焊工艺与操作技巧[J].辽宁科学技术出版社，2010-06-01.
[3]李颁宏.实用长输管焊接技术[J].化学工业出版社，2009-03-01.
焊接工艺范文4
关键词：重型轨道；U71Mn；焊接工艺；热处理
1.前言
金瓯化肥厂散装库内安装的耙料机共有两条轨道，其长度为365m，轨距为48m，直线度偏差为10mm，同跨两平行轨道标高相对差小于5mm，施工难点是两侧轨道的跨距、直线度、全长标高等安装要求高。采用标准长度为12m的重型钢轨，为保证耙料机安全运行，采用焊接方式连接，两侧共60个接头。本工程轨道接头全部采用手工电弧焊方法焊接，焊后将焊缝磨平，使整排轨道最终成为一个整体，可有效减少行进过程中的冲击和振动，提高耙料机的使用寿命和运行的安全性。
以QU100型号钢轨为例，材质为U71Mn钢，其基本尺寸见表1：
表1 QU100型钢轨尺寸
型号 截面尺寸（mm）
轨高 顶宽 顶下宽 底宽 腰厚
QU100 150 100 108 150 38
由于U71Mn钢为高碳中锰钢，含碳量很高，其可焊性很差，焊接难度较大。如果在焊接过程中未控制好各种焊接参数，未实施有效的热处理，则很容易在焊口处出现裂纹。根据钢轨生产厂家提供的焊接方案，结合现场文件编制焊接预规程，并进行一系列的焊接工艺试验，最终可成功避免焊接裂纹的产生及控制焊接挠曲变形，完成轨道的整体焊接工作。
2.U71Mn钢焊接性分析
依据钢轨生产厂商提供的质量证明书，重型钢轨型号为QU100、材质为U71Mn，其主要化学成分见表2：
表2 U71Mn钢的主要化学成分
材质 主要化学成分%
C Si Mn S P
U71Mn 0.71 0.28 1.22 0.008 0.012
该材质力学性能为：抗拉强度σb≥885Mpa，屈服强度σs≥450Mpa，伸长率A=11%。
从表2中C、Mn元素含量可知U71Mn钢为高碳中锰钢。Mn元素含量高，钢的强度和冲击韧性也高。中锰钢较耐磨，含碳量偏高，强度及硬度也高，韧性差，焊接冷却时容易得到马氏体组织。
根据碳当量（Ceq）法计算U71Mn钢的碳当量为：Ceq=C+Mn/6+Si/24+Cr/5+Mo/4+V/14+Ni/40=0.93%
一般碳当量Ceq为0.4%-0.5%时，钢即不具备良好的可焊性。U71Mn钢的碳当量高达0.93%，淬硬倾向大，在焊接过程易产生马氏体组织，很容易形成冷裂纹。焊材中S、P等杂质控制不当易在未填满的弧坑处产生热裂纹。每根轨道长度达12m，焊接过程中产生的挠曲变形引起的内应力会影响焊缝的受力状态，长期受力可能导致疲劳裂纹。
通过上述分析可知，U71Mn钢的可焊性能较差，在工艺试验和现场实践时必须采用合理的焊接工艺和热处理方案来改善钢的焊接性，获得质量符合要求的焊接接头，以保证轨道的使用性能。
3.首次焊接工艺试验
进行U71Mn钢焊接工艺试验时，采用两个12m长的钢轨进行，以保证焊接接头与现场有一致的拘束条件，同时也方便测量焊接过程中的变形情况。
依据钢轨生产厂商提供的焊接方案，结合现场使用的焊接工艺评定文件，编制出轨道焊接的预规程，按照预规程进行工艺试验，以验证该工艺在现场施工的可行性。该焊接工艺要点如下：
（1）焊条选型：AWS E11015-G，φ4.0
U71Mn属于低合金钢，可根据强度匹配原则选取焊接材料。此处的焊缝对钢轨主要起连接作用，可按低强匹配原则来选焊材，本工艺试验选取AWS A5.5 E11015-G φ4.0mm焊条。该焊条化学成分见表3：
表3 E11015-G主要化学成分
焊条 化学成分%
Mn Si P S Ni Cr Mo
E11015-G ≥1.0 ≥0.8 ≤0.03 ≤0.03 ≥0.5 ≥0.3 ≥0.2
该焊条力学性能为：抗拉强度σb≥760Mpa，屈服强度σs≥670Mpa，伸长率A≥15%，常温冲击值为60J。
（2）焊接前将轨道焊接区两侧至少20mm处打磨出金属光泽。对轨道端面进行液体渗透检测，以确保端面无裂纹。轨道组对型式为I型坡口，用于组对的两轨道端面间隙为15-18mm。底部使用钢垫板（材质Q235，厚度为10mm）作为永久垫板，焊完后保留在接头底部。
考虑焊接变形因素，采用反变形方法来抵消焊接过程中轨道的变形。焊接前用附加垫板把轨道接头处垫起一定的高度以保证在焊完后轨道平直。轨道组对示意图见图1。
图1 轨道组对示意图 图2 铜垫板模具
（3）焊接前对轨道组对接头进行预热，预热采用普通的气焊喷嘴围绕接头附近反复进行加热，应尽可能使钢轨全截面加热均匀，预热温度为300-350℃，预热范围为焊缝中心线两侧各200mm，使用红外线测温仪测量预热温度。电极接法为直流反接法，焊接方法为手工电弧焊。焊条使用前按说明书的要求烘干、保温，烘干温度为350℃-400℃，保温时间为1小时。（4）第一阶段的焊接，在轨道端面的一侧用直径φ4.0的焊条焊接首条焊缝，焊接电流为130A左右，然后在另一侧焊第二条焊缝，来回往复焊接，采用对称的焊接方式来焊接轨道底部。（5）第二阶段的焊接，在轨道接头两侧面先装上铜垫板模具，见图2，用自制夹具轧牢，并调整垫板与轨道的间隙到4-6mm。用直径φ4.0的焊条在第一阶段基础上施焊，焊接电流调整为140A左右。焊接时在中间引弧并不断在接头中运条，使一些焊渣从轨道和垫板之间的间隙流出，使焊缝表面光滑无缺口。（6）第三阶段焊接前，保持第二阶段焊接时轨道接头两侧面的铜垫板，在上层基础上进行堆焊，焊接电流为150A左右。完成整个接头处的焊接后，堆焊高度高于轨道面2mm左右。
每完成一道焊缝，必须把焊渣清除干净后才能继续施焊。焊接过程中要严格控制层间温度，与预热温度的范围相同。每一接头尽量一次性焊接完成，不能断断续续。如被迫中断较长时间，再次焊接前要用火焰重新对接头部分预热。（7）轨道焊接及修补完工后，立即用火焰把焊缝接头及附近区域（焊缝中心线两侧各150mm左右）加热至550-600℃进行焊后消除应力热处理，使用红外线测温仪测量接头温度。达到规定的温度后继续用火焰维持温度，时间为20分钟，然后用保温棉包裹进行保温，使温度缓慢冷却。（8）轨道接头冷却到室温后，对轨道接头的顶面及两侧面的焊缝进行打磨，一般要求焊缝不允许低于母材表面，轨道接头处高低差应小于1mm，且平滑过渡。
4.缺陷分析及技术措施
按照预规程进行轨道焊接工艺试验后，对轨道外观尺寸进行测量，组对钢轨顶面收缩5-6mm，可适当增大组对间隙；轴向偏差1-2mm，符合要求；接头有点向下弯曲，应重新调整附加垫板抽出时机。
对焊缝表面做液体渗透检测，在轨腰中部两侧焊缝熔合线处发现了竖向微裂纹，对裂纹处进行打磨，左侧打磨5mm深时消除，右侧打磨4mm深时消除，可判断为非贯穿性裂纹。
经分析，产生裂纹的原因如下：
（1）轨道焊缝的I型结构决定了其接头拘束应力较大，不均匀的加热和冷却使焊接过程中产生的热应力及焊接接头组织转变叠加在接头上，容易导致裂纹。（2）室温下U71Mn钢焊缝组织为高碳马氏体。高碳片状马氏体具有高强度、高硬度的特点，其组织中存在大量显微裂纹，因而在应力、扩散氢等作用下极易形成冷裂纹。（3）焊前预热温度偏低，焊后采用火焰加热方式进行消除应力热处理方式不当。母材和焊缝热膨胀系数不同，温度梯度较大容易导致熔合线处开裂。
针对以上产生裂纹的原因，经研究讨论后，制定以下措施：
（1）采取合理的组对方式，调整反变形的角度；采用正确的焊接顺序，不准刚性固定、强行组对，以改善接头的应力状况。（2）提高预热温度至350-400℃，提高焊后消除应力热处理温度至620-650℃。改变热处理方式，采用热处理设备提供恒定温度进行热处理，保温时间延长至30分钟，缓冷以利于焊缝中氢的扩散，改善接头应力状况。（3）严格控制焊条的烘焙、保温，减少氢含量。（4）滞后抽出底部附加垫板时机，待第二阶段完全焊完时再抽出底部铜垫板，以保证接头的变形符合要求。
5.二次焊接工艺试验
通过对首次焊接工艺试验的分析和总结，重新制定轨道焊接工艺预规程，并进行第二次焊接工艺试验。此次试验与首次试验相比有以下不同：
（1）焊前预热温度提高至350-400℃，在焊接接头附近的轨道上缠绕保温棉用以保持预热温度。加热过程中使用红外线测温仪控制升温速度≤200℃/h，减小温度梯度。（2）按照首次焊接工艺试验的步骤对轨道接头施焊，提高层间温度至350-400℃。每焊完一层都要用红外线测温仪温度接头及附近区域的温度，如低于要求值，则在焊接下一层前用火焰加热接头区域，以保证层间温度符合要求。（3）改变轨腰两侧铜垫板的形状，制作多对铜垫板。第二阶段焊接时，使用小弧度的铜垫板，以保证焊条在轨道间隙内回摆。焊接到中间位置时，更换大弧度的铜垫板，以适应新高度的焊接。逐层清渣，仔细检查无缺陷后方可进行下一层的焊接，确保焊缝表面光滑无缺口。（4）完成第二阶段的焊接后取掉底部的附加垫板，继续焊接第三阶段直至完成。由于焊接变形，刚好在全部焊完后轨道变得平直。（5）轨道焊接及修补完工后，立即用热处理设备对焊缝及附近区域实施消除应力热处理，测量并记录热处理的温度，然后用保温棉包裹加热区域。温度达到620-650℃时保温30分钟，升温和降温速率控制在≤200℃/h。
轨道接头冷却到室温后，对轨道接头的顶面及两侧面的焊缝进行打磨。第二次轨道焊接工艺试验完成后，测量轨道外观尺寸，均符合要求值。对试验接头进行液体渗透检测，未发现裂纹。48小时后对该接头进行超声波检测，未发现内部存在裂纹，至此可以确定轨道U71Mn钢的焊接工艺试验取得了成功，得到了合格的焊接接头。
6.轨道焊接工艺应用
在完成轨道U71Mn钢的焊接工艺试验后，把该工艺应用到了金瓯化肥厂包装储运系统中耙料机轨道的安装施工中，顺利地完成了两侧共60个轨道接头的焊接工作。经液体渗透检测，未发现裂纹及其他表面缺陷，合格率达100%。
焊接工艺范文5
【关键词】铝合金，MIG，工艺
序言
由于铝合金具有比重和弹性模量小、耐腐蚀、可焊接、易加工、无磁性和低温性能好等特点，铝合金在现代工业中得到广泛的应用。防锈铝合金5083 （LF4）属于Al-Mg系列铝合金，具有良好的抗腐蚀性，广泛应用在需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的产品中，如汽车、飞机、船舶、天然气管道等。5083铝合金焊接时容易出现气孔等缺陷，影响焊接产品的使用性能。因而，研究5083铝合金焊接的焊接工艺能为生产提供依据，从而提高焊接产品质量。
1、5083铝合金焊接性分析
5083铝合金化学成分及力学性能见表1、2。
5083铝合金焊接性分析如下：
1）5083铝合金属于AL-Mg系列合金，根据5083铝合金的化学成分（表1）分析可知：5083铝合金含Mg和Mn元素较高，其抗脆性、抗蚀性、可焊性较好。由于Mn元素的含量较多，可以提高铝合金的力学性能，又不使合金抗腐蚀下降，同时提高了5083铝合金的焊接性。同时加入Mn元素能使含Mg元素相分布均匀，提高强度、抗蚀性。
2）由于铝合金的化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多属于难熔物质。焊接时易产生夹渣等缺陷。
3）铝合金热导率大（约为钢的4倍），加之其热导率较大，焊接时容易造成未熔合现象。
4）由于铝合金的热膨胀系数约为钢的2倍，相反其弹性模量却只有钢的1/3，焊件易产生较大的热应力，导致变形及裂纹。
5）气孔是焊接5083铝合金过程中常见的缺陷。而氢是铝合金焊接时产生气孔的主要原因。焊接时，氢的来源有两个方面：一是弧柱气氛中的水分；二是焊丝及母材表面氧化膜吸附的水分。为此，焊接铝镁合金时，焊前必须仔细清除坡口附近的氧化膜，保持焊丝及母材干燥。
2. 5083铝合金焊接工艺分析
根据以上分析制定如下焊接工艺：
1）焊接方法
目前，国内铝合金所用焊接方法主要有MIG焊及TIG焊。由于MIG焊采用惰性气体Ar或He作为保护气，保护效果好，几乎所有的金属材料都可以焊接，因此应用范围广。MIG焊采用焊丝作电极，与TIG焊相比，可采用大的电流密度焊接，母材熔深大，焊接铝及其合金时生产效率高，故广泛应用于现代化企业的铝合金焊接。本文选用MIG焊方法进行焊接实验分析。
2）焊接材料
铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外，按具体要求应使对接接头的抗拉强度、塑性达到规定要求，焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊丝的选用主要按照下列原则：
a）铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近；
b）铝合金焊丝中的 耐蚀元素（镁、锰、硅等）的含量一般不低于母材；
c）异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝；
d）不要求耐蚀性的高强度铝合金（热处理强化铝合金）可采用异种成分的焊丝，（注意强度可能低于母材）。
根据以上原则及铝合金化学成分力学性能，选用5183焊丝作为MIG 的焊丝。焊丝具体化学成分见表3。
3）焊前清理
焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污，清除质量直接影响焊接工艺与接头质量，如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法。
4）焊接工艺参数
本文采用6mm板厚5083铝合金对接焊，焊接接头形式如图1所示
5）焊接气孔的防止措施
焊接5083铝合金过程中常见的缺陷是气孔。气孔主要是由氢引起的.而氢的来源很多，主要有电弧气氛中的氢，铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。因而在焊接5083铝合金时，焊前必须仔细地清除坡口附近的氧化膜，保持焊丝及母材干燥，从而减少氢的来源，达到防止气孔的目的。
3. 结论
由于5083铝合金在焊接过程中容易出现气孔的焊接缺陷，制定了合理的焊接工艺包括、焊接材料、工艺参数、焊前清理等。结果表明，合理的焊接工艺参数可以有效控制焊缝焊接气孔的产生。
参考文献
[1] 张连生.金属材料焊接 [M].北京：机械工业出版社，2009.
[2] 邓洪军.金属学与热处理 [M].北京：机械工业出版社，2009.
焊接工艺范文6
关键词 高强钢岔管 低合金钢钢管 异种钢的焊接工艺
Abstract The bifurcated tube site of Cloud 南金汉拉扎 power plant installation, for example, a brief introduction of high-strength steel fork tube WDB620, low alloy steel pipe the Q345C dissimilar steel welding process.Keywords high strength steel manifords low-alloy steel pipe dissimilar steel welding process
中图分类号：TU511.3+7文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
从现代的焊接技术来说，大多数两种不同的金属或合金（甚至包括诸如石墨、玻璃、陶瓷和金刚石等具有结晶状态的非金属与金属）之间都可以进行焊接。当然，对于某些组合的异种金属可以采用常用的焊接方法和焊接工艺即能获得满意的结果，而对于另外一些焊接性差的异种金属组合就不得不采用特种焊接方法和复杂的焊接工艺才能获得符合要求的焊接接头。本文以云南金汉拉扎水电站高强钢岔管现场安装为例，浅谈WDB620/Q345C不同材质钢材的焊接工艺。
金汉拉扎水电站引水压力钢管主管直径φ2200mm，支管直径φ1500mm/φ900mm，钢管（衬）采用Q345C钢材，岔管采用Y型加月牙肋板形式，主材为WDB620高强钢，其中主管内径为φ2200mm，支管内径为φ1500mm，岔管壁厚为44mm，月牙肋板厚度为70mm，公切球φ=2560mm,岔管总重量为15.273T，其中岔管结构安装如下图所示：
图1：岔管结构安装示意图
这两种材料的焊接为异种材料的焊接，非调质高强钢WDB620岔管和低合金钢Q345C钢管的焊接工艺直接影响岔管的安装质量，采用科学合理的焊接工艺显得尤为重要。
1、WDB620 非调质高强钢、Q345C低合金钢的主要技术性能
异种金属的焊接，由于焊缝金属与母材金属在成分、组织及性能上的明显区别，会引起一系列在同种金属焊接时所不存在的问题，这在选择焊接方法及焊接材料以及确定工艺规范时都需加以考虑。异种金属能否获得满意的焊接接头，首先取决于被焊金属的物理-化学性能和采用的焊接方法和工艺。
表1： WDB620高强钢、Q345C化学成分，%
表2：WDB620、Q345C力学性能
根据碳当量Ceq（%）=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15以及焊接裂纹敏感系数Pcm(%)=C+ Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B公式计算可以得出：WDB620碳当量Ceq≤0.42%，焊接裂纹敏感系数Pcm≤0.15%，由此看出，与其他调质高强钢相比较而言，WDB620高强钢具有良好的强韧性匹配、优良的低温冲击韧性和冷成形性、具有较好的焊接性能，裂纹倾向较小，但由于板厚(板厚δ为44mm)较大，在焊接热循环的强烈作用下,焊接接头易产生敏感的金相组织, 其熔敷金属内部不可避免的会产生晶格缺陷, 进而产生焊接缺陷；低合金钢Q345C碳当量Ceq≤0.51%，大于0.45%，可见Q345C低合金钢焊接性能不是很好，焊接裂纹敏感系数Pcm≤0.32%，裂纹倾向较大,Q345C钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降，导致焊后发生裂纹。因而考虑到以上使焊接接头产生焊接缺陷的不利的因素, 从材料控制及工艺措施出发,对于WDB620、Q345C异种钢的焊接需制定严格的工艺措施，在焊接过程中严格控制线能量、焊前预热和焊后保温等措施。
2、WDB620非调质高强钢岔管/Q345C低合金钢钢管的焊接工艺
由于WDB620高强钢、Q345C低合金钢母材的化学成分、物理性能及力学性能都有较大的差异，焊接时必须采取一定的特殊工艺措施才能获得满意的焊接接头。
焊接材料的选择：正确选择焊接材料是异种钢焊接时的关键，焊接接头质量和性能与焊接材料的关系十分密切。异种钢焊接接头的焊缝和熔合区，由于有合金元素被稀释和碳迁移等因素的影响，存在着一个过渡区段，这里不但化学成分和金相组织不均匀，而且物理性能也不同，甚至力学性能也有极大的差异，可能引起缺陷或严重降低性能，所以必须按照母材的成分、性能、焊接接头形式和使用要求正确的选择焊接材料。对于高强钢与低合金钢的焊接，应选择与强度较低的母材相匹配的焊接材料，且焊缝金属的抗拉强度不超过强度较高的母材标准规定的抗拉强度上限值。在WDB620高强钢与Q345C低合金钢的焊接过程中，由于Q345C钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与Q345C母材等强的原则，选用E5015型电焊条，其化学成分及力学性能分别见表3、表4所示。
表3 ：E5015焊条化学成分（%）：
表4： E5015焊条力学性能：
焊前准备: 焊条E5015经350℃烘焙，保温1-2h烘干后焊条保存在150℃保温筒内，做到随取随用；
焊接设备：ZX7―400S焊机；
焊接方法：采用手工电弧焊；
焊接坡口：根据规范及图纸要求，WDB620高强钢岔管与Q345C低合金钢压力钢管主管管体、支管管体的施工现场安装环缝坡口分别如下图图2、图3所示：
图2：高强钢岔管与主管管体的安装焊缝坡口示意图
图3：高强钢岔管与支管管体的安装焊缝坡口示意图
异种钢焊接时，预热温度主要根据母材的淬火裂纹倾向大小和焊缝金属的合金化程度来确定，通过合理的焊后热处理，可以改善焊接接头的组织和性能，消除部分焊接残余应力与促使焊缝金属中的氢逸出。通过焊接工艺评定试验，制定出科学合理的焊接工艺规范，以获得综合力学性能较好的焊接接头，根据WDB620/Q345C钢的焊接工艺评定结果，其预热温度、层道间温度及焊接热输入范围见表5；
表5：WDB620/Q345C预热温度、层间温度及焊接热输入
注：当环境气温低于0℃或湿度大于90%时，预热温度取上限值。
WDB620高强钢/Q345C钢施焊时采用以下焊接工艺参数：
表6：焊条电弧焊焊接参数
注：（1）焊接工艺参数可适当调整，但焊接热输入不应超出表5中规定；
（2）DC+表示直流反接法。
为减小焊接变形,提高焊缝的塑性和韧性,焊接采用小线能量,快速多层多道焊，每层熔敷金属厚度不大于焊条直径。在同一层焊缝断面上,焊缝底部采用全宽度运条;中部由两侧向中央微摆动多层多道施焊;最后,盖面焊则采用全宽运条，保证焊接条纹一致。根据金汉拉扎水电站岔管安装现场实际情况，对于WDB620高强钢岔管与Q345C钢管管体的焊接，先焊安装焊缝内坡口，采用小范围焊接，特别是第一层的焊接，增加焊接层次，以此减少焊接变形量。层（道）间将熔渣及飞溅清理干净，并进行逐层检查，经自检合格后方可焊接次层焊缝，各层道焊缝之间接头应错开，每层焊接接头应错开15-20mm。内坡口焊接完毕后，背面采用碳弧气刨清根，使内外两面焊缝的实际面积接近相等，有利于减少焊接变形及降低残余应力，用机械方法清除刨槽渗碳层并呈金属光泽，防止表层碳化严重造成裂纹，最后再焊接外坡口直至焊满，焊缝应圆滑过渡，其表面不得有裂纹、弧坑、气孔等缺陷，焊后清除焊渣及飞溅物。
（1）提高施工人员的质量意识是贯彻焊接工艺的关键。
在施工前，进行全员技术交底，详细讲解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺的必要性和控制要点。
（2）施焊前应检查定位焊缝的质量，若有缺陷应予清除，并重新进行焊接。
（3）预热温度、层间温度及焊接热输入
a）有预热要求焊缝在焊接过程中应不低于预热温度，层（道）间温度不应超出表5所规定的范围；
b）焊接的预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控制，采用远红外履带式加热炉片，微电脑自动设定曲线和记录曲线，热电偶测量温度。预热时热电偶的测点距离坡口边缘15-20mm；
c）须设置专职人员对焊接过程中预热温度、层（道）间温度及焊接热输入进行测定和控制，如超标应立即通知焊工暂停作业；
d）需后热焊缝应在焊后（不低于预热温度）立即进行，加热宽度与预热时要求相同。
（4）WDB620钢和WDB620/Q345C清根后，应及时焊接。
（5）焊接完成后应在12小时内进行焊后热处理，如不能及时进行热处理应采取保温、缓冷措施。在进行热处理时应采用两根热电偶测温，热电偶点焊在安装焊缝坡口的里外侧。
3、焊后质量检验
（1）焊后通过肉眼对焊缝裂纹、表面夹渣、咬边、未焊满、表面气孔、焊瘤、焊接飞溅等进行检查满足规范要求，所有焊缝按DL 5017―2007 《压力钢管制造、安装及验收规范》中表6.4.1 中的相关规定进行焊缝外观检查。
（2） 根据合同及规范要求，对岔管现场安装焊缝进行100%超声波检测，内部质量无损探伤评定依据GB/T 345―1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》。
4、结语
通过实践证明，选用上述合理的焊接材料、焊接参数和热处理方式，现场焊接质量控制措施可靠，获得了满意的焊接接头质量，其焊接内部质量和焊接变形控制均达到了预期的目标及规程规范的要求。云南金汉拉扎水电站引水压力钢管充水试验的安全、顺利进行，也是对高强钢岔管安装现场整体焊接质量进行了一次很好的检验，同时也证明了WDB620高强钢/Q345C低合金钢具有良好的焊接性能，为以后异种钢的焊接提供了可借鉴的经验。
参考文献
