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电焊怎么焊?一条视频解决(后附厚板焊接工艺)

视频介绍的焊接方法大家可以学习下,小编刚开始步入社会时,第一天学习电焊,师傅给了一包焊条,我就蹲着在一个试件上面焊了一晌,结果下班后满脸黑油,身上也被烤了好多三角,蜕皮好几层,后来经过三个月练习,总算会焊了,大家有什么分享的吗?可以联系小编哦,招聘,找工作的,都可以联系小编。

厚板焊接工艺

本工程所有的材料大部为:Q345D和Q345GJD,钢材化学成分及力学性能如下表所示:

钢材化学成分及力学性能

化学成分

力学性能

抗拉强度

屈服强度

碳当量分析:

CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15≈0.425%

冷裂纹敏感指数PC为:

PC=PCM+[H]/60+δ/600=0.604%

PCM= C+ Si/30+( Mn+Cr+Cu)/20+ Ni/60+ Mo/15+V/10+5B≈0.255

根据经验以及《金属材料焊接》中相关资料介绍:

当CE<0.4%时,钢材的淬硬倾向很小,可焊性好,焊接前一般不需要预热。

当CE=0.4-0.6%时,钢材的淬硬倾向逐渐增加,须采取适当预热、控制线能量等工艺措施。

当CE>0.6%时,淬硬倾向大,很难焊接,需要采取较高的预热和严格的工艺措施。

因此,结合本工程的钢材的碳当量计算结果可知,该种厚钢板在焊接时存在一定的淬硬倾向,焊接性比较差,有一定产生焊接冷裂纹的倾向。焊接性能不良,厚度最厚达100mm,很大一部分在50、60、70、80、90等。容易产生各类不良不良焊接倾向。

(1)箱形截面角焊逢焊接时易产生焊缝根部裂纹

由于钢板很厚,坡口较大,同时角焊缝打底时采用单丝气体保护焊,若预热做得不完善或预热不均匀,则单丝焊接时热输入量显得不足,容易在焊缝根部产生缺陷。因此考虑采用双丝气体保护焊打底,加大根部焊接线能量输入,有效地解决了根部焊接缺陷,同时提高了工作效率。在现场焊接时采用大电流水冷XC600气体保护焊接,也相应能提高焊接效率,同时实现连续较大电流焊接。减少厚板焊接根部裂纹。

(2)焊接效率底,易产生焊缝层间缺陷

在横向箱柱生产线上,采用双丝双弧埋弧焊接,焊接速度为单丝焊接的2—3倍,焊接效率大幅提高,同时双丝间可以调整横向距离,增加熔池宽度,减少层间缺陷的风险。采用窄间隙焊接坡口时,表面焊缝可以一次完成,外观美好,缺陷的风险减小。另外,双丝之间有相互预热和后热的效应,降低了预热、后热条件。

(3)厚板接头拘束度大,因接头填充填充大带来焊接变形与应力高,而板材性能一般较薄板性能差,且厚板焊接冷却速度快,易发生层状撕裂。

9.1.1防止厚板层状撕裂的措施

(一)防止厚板层状撕裂的原则

(1)深化设计时,严把设计关,特别是坡口设计和构件加工精度指标要严格控制,从根本上消除层状撕裂出现的必要条件。

(2)优选钢材、焊材和供货商,在关键部位合理应用抗层状撕裂的优质Z向钢,并在加工前严格进行钢材Z向性能复检和UT探伤复查,从而保证接头抗层状撕裂能力,从材料品质上消除层状撕裂出现的必要条件。

(3)厚板火焰切割前预热,火焰切割后切割断面检查。提高坡口以及宜产生层状撕裂面的加工精度,消除材料表面的微小应力集中点和硬化组织,从根本上杜决层状撕裂出现的充分条件。

(4)采用特殊的焊接工艺

a. 采用合理科学的焊接顺序,尽量减少焊接应力;

b. 预热和后热,尽量减少和释放应力;

c. 选择高效、大熔敷、深熔的减少焊接次数的低氢焊接方法和低氢型焊材,并严格遵守操作要领,焊材强度适中,有足够的韧性,由此提高接头抗裂能力;

d. 采用非常规的道间消除应力方法,比如捶击、打渣等行之有效的方法;

e. 后热结束后用砂轮把焊缝的加强高磨去一层,此举的目的是释放部分应力,消除应力集中点,消除焊缝表面的硬淬组织,彻底消除产生层状撕裂的一切环境条件。

(二)防止厚板层状撕裂的工艺措施

(1)原材料Z向性能的要求

从产生层状撕裂的倾向性方面来说,应综合考虑各种因素,如焊缝有效厚度的影响INF(A),节点形式与构造的影响INF(B),与板厚直接相关的接头横向拘束影响INF(C),焊接拘束度影响INF(D),焊接预热条件的影响INF(E),并根据下面的层状撕裂经验公式计算层状撕裂危险性指数LTR:

LTR=INF(A)+ INF(B)+ INF(C)+ INF(D)+ INF(E)

若层状撕裂危险性指数计算结果介于10—20者,采用+Z15钢板,介于20—30者,采用+25钢板,若有更大风险,甚至考虑采用+Z35钢板。

(2)焊接坡口减小,垫板间隙加大

在本程中,所选用的钢板材料为Q345CZ15,板材厚度高达100mm,如果按照常规焊接工艺方法进行制作,坡口形式如下图所示:

由于坡口角度大,焊接状态易得到保证,焊丝与母材间夹角较大,不易产生夹渣。坡口面积较大,焊接位置和光线较好,对焊工的操作带来了很大的方便。

但是,从上图的坡口形式中,我们不难发现有如下几个问题:

a. 坡口面宽度高达68mm,因此,必然导致整体热输入量十分巨大,使焊缝组织晶粒粗大,焊缝表面裂纹的倾向性增加。

b. 由于焊缝的截面积高达3650 mm2,增大了层状撕裂危险性,并且,增大了焊接收缩和焊接变形的倾向。

c. 由于焊缝横截面积大,因此,焊缝的每层道数增加,焊缝的总道数增加,增大了发生夹渣的可能性。

d. 焊缝的外观成型由于盖面道数多而使外观成型不美观,并且,由于单位长度上的焊缝金属填充量大大增加,焊材的消耗量也明显增加,致使焊接效率十分低下,焊接成本大幅提高,不能满足生产进度及降低成本的要求。

e. LTR=68.2*0.3-10+0.2*100+5-8=27.46  容易产生层装撕裂。

考虑到常规坡口在本工程厚板焊接中存在种种问题,对本工程之厚板与超厚板箱形截面角焊缝采用窄间隙坡口具体形式如下:

对常规坡口进行分析后不难发现:采用窄间隙坡口,可以减小层状撕裂风险。

在坡口的加工上,若采用常规坡口,则坡口面的宽度为68.2mm,而采用窄间隙坡口,坡口面的宽度为40mm,这样,在坡口的宽度上减小了41%,从产生层状撕裂的倾向性方面来说,应综合考虑各种因素,如焊缝有效厚度的影INF(A),节点形式与构造的影响INF(B),与板厚直接相关的接头横向拘束影响INF(C),焊接拘束度影响INF(D),焊接预热条件的影响INF(E),并根据下面的层状撕裂经验公式计算层状撕裂危险性指数LTR:

LTR=INF(A)+ INF(B)+ INF(C)+ INF(D)+ INF(E),

计算结果如下:

窄间隙坡口:LTR=40*0.3-10+0.2*100+5-8=19.0

常规坡口:  LTR=68.2*0.3-10+0.2*100+5-8=27.46

可见,选用常规坡口时,其层状撕裂的危险性很大,必须选择Z25的钢板方可避免发生层状撕裂;当选用窄间隙坡口时,选择Z15的钢板即有可能避免层状撕裂。因此,我们所选用的坡口是较为妥当的,具有较好的抗层状撕裂的性能。

同时,若采用窄间隙坡口,还能带来如下优势:

①可以节约大量的焊材电能及人工

采用常规坡口时,1m长度所消耗的焊丝量为28.7Kg;而采用窄间隙工艺时,1m长度所消耗的焊丝量时16.9Kg。因此,整个焊缝焊接材料节约41%,相应的焊接人工和电能也可节约41%。

从焊接操作方面来看,采用窄间隙焊接时,在根部焊接及每层焊道与侧壁的良好熔合方面要比常规坡口有一定的难度:其根部易产生未焊透,两侧易产生夹渣。实际运作中,我们通过控制根部气保护打底焊时的焊丝角度及焊道排列来保证根部焊透。另外,在焊剂的选择上,我们选用脱渣性能良好的焊剂来保证两侧坡口面的良好熔合,从而避免夹渣。

②焊接收缩变形明显减小,焊缝组织晶粒得到细化

焊缝冲击韧性得到提高焊缝剖面减小41%,热输入量相应减小,焊接变形明显下降。如图示,焊缝收缩变形,由原来的1.5—2mm下降到0.5—1mm。

(3) 焊丝焊材的选择(要保证—30℃以下的冲击韧性)

焊接材料的选择受许多因素的影响,概括起来主要有三个方面的因素,即焊接性、工艺性和经济性。焊接性因素主要受母材成分和性质的影响,同时也与接头尺寸、形状以及焊接工艺条件有关。在工艺性方面,尚需考虑操作性能及成型性能:操作性能包括稳弧性、飞溅、脱渣性、烟尘情况等;成型性能是指焊缝表面成型、熔透成型以及几何形状上的缺欠情况,焊接操作工艺性应该能够适应焊缝空间位置的施焊要求。焊接材料选择的经济性是一个重要方面,主要体现在生产成本中,焊接材料的选用必须结合具体条件,切忌盲目。

在本工程中,对厚板进行焊接时,为防止氢裂纹,限制氢的来源。采用H10Mn2与SJ301组合,熔敷金属强度远高于母材强度,650MPa左右,当采用H10Mn2与SJ101组合,熔敷金属强度为550MPa左右,熔敷金属强度与母材强度相近。在一定扩散氢条件下,厚板多层焊时,焊缝强度越高,产生冷裂纹的可能性越大,由此可知选用H10Mn2与SJ101组合是合理的。在焊接完毕后,焊缝金属韧性较高,扩散氢含量低,抗冷裂性能良好,并且脱渣性、焊缝成型良好。

(4) 焊接工艺参数确定

a. 预热温度确定

预热的目的是减小焊缝冷却速度,防止钢材在焊接时产生冷裂纹。预热温度并非越高越好,不适当的提高预热温度会降低焊缝的强度,同时还会增大熔合比而对焊缝产生不良影响。应该首先确定最低预热温度,实际的预热温度只要不低于最低预热温度即可。

根据ANSI/AWSD1.1《钢结构焊接规范》的规定,采用碳当量和冷裂纹敏感指数来评估钢材的焊接性和确定预热温度。现采用氢含量控制法确定预热温度:

根据PC计算和AWSD1.1的规定,利用控制氢含量的方法来防止焊接冷裂纹,即接头在冷却到大约50℃以后,残留在接头中的平均含氢量不超过某一临界值,则不会产生裂纹,而氢含量的临界值取决于钢的化学成分和拘束,利用这一方法可以估算出足以使氢扩散出焊接接头所必需的预热温度。

利用控制氢含量的方法确定预热温度,首先确定接头的拘束程度及熔池中的含氢量,对于拘束分为高、中、低三级,并根据经验来确定拘束等级。

根据AWSD1.1的规定,对于使用干燥焊剂的埋弧焊的氢含量定义为H2低氢含量,H值为10ml/100g。

PCM= C+ Si/30+( Mn+Cr+Cu)/20+ Ni/60+ Mo/15+V/10+5B≈0.255

敏感度指数——12PCM+log10H=4.24。

在AWSD1.1的规定中,为使用方便,对敏感度指数进行了分组A-G,从A到G的每一字母都包括了敏感度指数的一小段范围:

A=3.0 B=3.1—3.5 C=3.6—4.0 D=4.1—4.5 F=5.1—5.5 G=5.6—7.0

将这些分组与拘束和厚度相结合,用以确定最低预热温度和道间温度,根据拘束等级、板厚与敏感度指数的关系得出最低预热温度为150℃。

b. 后热温度确定

后热的目的是减少扩散氢,防止延迟开裂,即在冷裂纹尚在潜伏期未起裂前实施的焊后加热。后热一方面可以减少扩散氢,另一方面也可以减少残余应力和改善接头组织。最低焊后热处理温度TPC与钢的成分有关,经验公式为:

TPC=455.5[(CE)P]-111.4℃

(CE)P=C+0.2033Mn+0.0473Cr+0.1228Mo+0.0292Ni-0.079Si+0.0359Cu-1.595P+1.692S+0.844V

可得TPC=203℃

因此,为加速氢的扩散逸出,将后热温度定为200-300℃范围内。

根据上述预热及后热的计算,准备采取的远红外加热措施。预热及厚热、保温温度可以自行设定,并自动执行。

c. 实际操作中焊接工艺根据具体工艺评定决定

(5) 焊接应力的处理

整个钢结构建筑主体为一个大的焊接构件,处理不当将导致焊接应力极大,必须进行控制和消除。主要从如下几个方面着手:

a. 通过窄间隙焊缝,减少焊接金属填充量,大量减少了热输入量,整体减少焊接应力

b. 通过控制焊接顺序,实施有效顺序凝固,减少焊接应力叠加。整个柱、梁采取的顺序焊接,从刚性强处到刚性弱处,从构件密集处到构件稀疏处,从钢板较厚处到钢板较薄处、收缩后再焊。对单个构件采用从中间往两边,对称焊接方法,若不能对称焊接,则需要在构件对称处加热,做到等热量输入,保证不产生因焊接方法不当引起得焊接变形及焊接应力。

c. 局部通过远红外后热,消除焊接应力

d. 在主桁架补缺段,采用气体保护焊丝多层、多道焊,减少焊接应力。

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