焊接技术及焊接检验培训.ppt

用加热或加压力等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来的方法。,焊接动画,焊接,熔化焊：电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等,压力焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等,钎焊：软钎焊、硬钎焊,焊接成形的分类,焊接成形的特点,接头牢固、密封性好。,可化大为小、以小拼大。,可实现异种金属的连接。,重量轻、加工装配简单。,焊接结构不可拆卸。,焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。,第四篇 焊接,电弧焊,其他常用焊接方法,常用金属材料的焊接,焊接结构设计,1-1 焊接电弧,一、电弧焊焊接过程,引弧,二、焊接电弧,1.焊接电弧的概念,在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象。,第一章 电弧焊,电弧焊动画,2.电弧的构造及热量分布,2400k 36%,2600k 42%,50008000k 21%,3.电弧的极性,直流电源正接极,直流电源反接极,用于薄板金属的焊接,1-2 焊接接头的组织与性能,焊接接头,焊缝区,焊接热影响区,1 焊缝区,熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。,2 焊接热影响区,焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。,焊接热影响区,熔合区,过热区,正火区,部分相变区,熔合区,焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）,加热温度：,T液T固,强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。,过热区,加热温度：,T固1100,塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。,在热影响区内具有过热组织或晶粒显著粗大的区域。（1-3mm）,正火区,在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm）,力学性能优于母材。,部分相变区,在热影响区内发生部分相变的区域。,力学性能较母材稍差。,力学性能最差的区域：,熔合区和过热区,焊接接头的主要缺陷,气孔焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸出而形成的空穴。,夹渣夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。,未焊透未焊透是焊接接头根部未完全熔透的现象。,焊接裂纹是由于焊接残余应力较大而在焊缝或热影响区产生的裂纹。,改善焊接热影响区组织和性能的方法：,小电流、快速焊接；,采用先进的焊接方法；,焊前预热、焊后热处理（正火）,1-3 焊接应力与变形,焊接应力状态：焊缝区域拉应力两侧冷金属压应力,焊 接 应 力,焊接应力与变形产生的根本原因：焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。,焊 接 变 形,焊接应力及变形的预防、消除措施,焊缝不要密集交叉，截面和长度应尽可能小。,合理选择焊接顺序。,（）,（）,（）,1 4 3 2,1,2,3,4,5,6,1 2 3 4,焊接应力及变形的预防、消除措施,1,4,5,2,3,6,焊前反变形,焊后,焊前预弯反变形,焊后,采用反变形法。,焊接应力及变形的预防、消除措施,焊接变形的矫正:机械矫正火焰矫正,焊前预热150 350,焊后热处理:去应力退火,机械矫正法,火焰矫正法,焊接应力及变形的预防、消除措施,1-4 焊条电弧焊,一、焊接过程,熔化,焊缝,药皮熔化+液态金属,熔渣,电弧焊动画,二、电焊条,1.电焊条的组成及作用,电焊条,焊条芯,药皮,焊缝填充材料 填充焊缝,电极传导电流 导电,脱氧保护作用,冶金作用,稳定电弧作用,2.电焊条的分类,二、电焊条,碳钢焊条、低合金钢焊条J 不锈钢焊条A；堆焊焊条D；铸铁焊条Z；铜及铜合金焊条T；铝及铝合金焊条L；,酸性焊条 碱性焊条,二、电焊条,型号 国标,牌号 行标,二、电焊条,3.电焊条的选用,根据被焊工件的强度选用,根据被焊工件的化学成分选用,根据被焊工件工作条件和结构选用,根据实际生产状况选用,一、埋弧焊焊接过程及设备,焊接热源：电弧热,1-5 埋弧焊,溶池保护：焊剂（气、渣）,埋弧焊动画,一、埋弧焊设备及焊接过程,1-5 埋弧焊,焊接设备：焊接电源控制箱焊接小车,特点：生产率高；焊接质量稳定；节省金属材料；改善了劳动条件；只能在水平位置焊接。,二、埋弧焊特点,三.埋弧焊工艺,1）焊前准备,板厚在2025mm以下的工件可不开坡口；实际生产中，板厚在1422mm应开Y型坡口，板厚在2250mm，可开双Y型坡口或U型坡口。,三.埋弧焊工艺,1）焊前准备,环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a(a=2040mm),直径小于250mm一般不采用埋弧焊。,三.埋弧焊工艺,2）采取防漏措施,双面焊；手工电弧焊封底；焊剂垫；垫板。,3)要有引弧板和引出板,应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径 环形焊缝焊接。,四、埋弧焊应用,压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体、起重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。,1-6 气体保护焊,一.氩弧焊,利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。,熔化极氩弧焊动画,不熔化极氩弧焊动画,氩弧焊的特点：,机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊接质量优良。,电弧燃烧稳定，飞溅小。,焊接热影响区和变形小。,可进行全位置焊接。,氩气昂贵，设备造价高。,应用：,适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。,适用所有金属材料的焊接。,以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。,二.CO2气体保护焊,CO2气体保护焊录像,生产率高（是手弧焊的13倍）。,成本低（是手弧焊的40%）。,焊接热影响区和变形小。,可进行全位置焊接。,氧化、飞溅严重，气孔倾向大，焊缝成形差。,应用：,适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。,目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等。,CO2气体保护焊的特点,1-7 等离子弧焊接与切割,一、焊接过程,二、焊接特点,1 生产率高,2 焊缝表面质量好,用于焊接薄的箔材,第二章 其它常用焊接方法,2-1 电阻焊,利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。,点焊,工艺参数,电极压力,焊接电流,通电时间,适中,焊点距离：,太近分流现象严重,太远强度不够,应用：4mm以下的薄板搭接。,点焊动画,电阻焊,焊点的形成,缝焊动画,缝焊,应用：3mm以下的薄板搭接。,如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。,电阻焊,电阻焊,缝焊录像,对焊,电阻对焊,闪光对焊录像,电阻焊,对焊,电阻焊,电阻对焊应用：用于断面简单，直径（或边长）小于20mm或强度要求不太高的工件。,闪光对焊应用：用于重要工件的焊接。可焊相同金属，也可焊异种金属（铝钢、铝铜等）。工件直径0.01mm200mm。,电阻焊,对焊,对接接头形式,主要用于棒料的对接,一.摩擦焊焊接过程,2-2 摩擦焊,二.摩擦焊接头型式,应用适用于黑色金属、有色金属；也适用于特种材料、异种材料焊接。,软钎焊钎料的熔点在450以下。接头强度低，一般为60190MPa，工作温度低于100。,2-3 钎焊,是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。,硬钎焊钎料的熔点在450以上。接头强度高，在200MPa以上，工作温度较高。,钎料,溶剂,钎料的作用：连接 填充,钎料的种类：软钎料：锡铝合金(焊锡)硬钎料：铝基、铜基、银基、镍基合金等。,溶剂的作用：清理作用去除表面氧化皮降低表面张力改善液态钎料对焊件的湿润性。保护作用,主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝异种金属的焊接。,目前软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；硬钎焊用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接。,钎焊的应用,利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法。,焊接热源：电阻热,保护介质：液态熔渣,2-4 电渣焊,焊接过程,电渣焊动画,电渣焊特点,1 大厚度工件可一次焊成。,2 生产率高，成本低。,3 焊接质量好。不易产生夹渣、气孔等缺陷。,4 热影响区大焊后热处理。,应用,1 适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料；,2 适用于厚大工件。厚度大于40mm的大型结构件。,2-5 真空电子束焊接,2-6 激光焊接,激光焊接录像,激光切割录像,polo的激光焊接生产线,2007-7-9 20:17,第三章 常用金属材料的焊接,3-1 金属材料的焊接性,一.金属材料的焊接性,被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。,焊接性,工艺焊接性：,使用焊接性：,焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性,焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能,二.影响焊接性的因素,1）焊接方法,4）工艺参数,2）焊接材料,3）焊件化学成分,3-1 金属材料的焊接性,C,影响最显著,基本元素,折合成碳的相当含量对焊接性的影响,其它元素,CE=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15,CE0.4%,CE=0.4%0.6%,CE0.6%,焊接性良好,较差,差,3-2 碳钢的焊接,一.低碳钢的焊接,低碳钢：C0.25%,CE 0.4%,焊接性良好。,Q235、10、15、20等,（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。,（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接 应力。,焊接时还需注意以下问题：,3-2 碳钢的焊接,二.中碳钢的焊接,中碳钢：C0.250.60%,问题,焊缝区易产生热裂纹,热影响区易产生冷裂纹,措施,焊前预热（150250），焊后缓冷。,选用低氢型焊条。（如J426、J427、J506、J507）,焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。,焊接方法：手工电弧焊,三.高碳钢的焊接,高碳钢：C0.60%,焊接性差。,CE 0.60%,问题,焊缝区易产生热裂纹,热影响区易产生冷裂纹,措施,焊前预热（250350），焊后缓冷。,选用低氢型焊条。,焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。,避免选用高碳钢作为焊接结构件。,修补,3-2 碳钢的焊接,3-3 合金结构钢的焊接,合金结构钢,机械制造用结构钢,普通低合金结构钢,（调质钢、渗碳钢）,（压力容器、锅炉、桥梁、车辆、船舶等结构。）,普通低合金结构钢：,低强度普通低合金结构钢：,高强度普通低合金结构钢：,s400MPa,CE0.4%,16Mn、09Mn2Si,s400MPa,CE0.4%0.5%,焊接性良好。,焊接性较差。,15MnVN、18MnMoNb、14MnMoV,焊前预热（150250），焊后缓冷；选用低氢型焊条；焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。,3-3 合金结构钢的焊接,3-4 铸铁的焊补,一、铸铁焊补的特点（困难）,1.熔合区易产生白口组织和淬硬组织；,2.焊缝区易产生裂纹；,3.焊缝区易产生气孔；,4.熔池金属易流失；,二、铸铁焊补的方法,1.热焊法,焊前将焊件整体或局部预热至600700并施焊，焊后缓冷。,用于形状复杂，焊后需要机械加工的重要件。如汽缸体、汽缸盖、机床导轨等,2.冷焊法,焊前不预热或低温预热（400）的焊补方法。,焊条选用,选用钢芯或铸铁芯铸铁焊条,一般非加工表面的焊补,选用镍基铸铁焊条,选用铜基铸铁焊条,重要铸件加工面的焊补,焊后须加工的灰铁件的焊补,一、铜及铜合金的焊接,1.铜及铜合金的焊接特点,2）易氧化；,3）易产生气孔；,1）难熔合；,4）易变形开裂；,2.铜及铜合金的焊接方法,氩弧焊、气焊、钎焊。,3-5 有色金属的焊接,二、铝及铝合金的焊接,1.铝及铝合金的焊接特点,1）易氧化；,2）易产生气孔；,4）接头易软化；,3）易变形开裂；,2.铝及铝合金的焊接方法,氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊。,第四章 焊接结构的设计,4-1 焊接结构件材料的选择,1.优先选用低碳钢和低强度的低合金钢；,2.对于重要件应优先选用镇静钢（脱氧）；,3.尽量选用同一牌号的材料；,4.材料的厚度最好相等；,5.尽量选用型材。,注意焊接方法应和材料的焊接性、焊件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素相适应。,4-2 焊接接头的工艺设计,一、接头形式的设计,1.对接接头,2.搭接接头,3.角接接头,4.T字接接头,对接接头,接头受力简单、均匀，应力集中较小，强度较高，优先选用,搭接接头,接头强度好。但受力复杂，应力集中严 重，易产生焊接缺陷。,不同厚度的工件焊接时：,二、坡口形式的设计,三、焊缝的布置,焊缝布置应尽量分散,不合理,合理,不合理,合理,焊缝布置应尽量分散,不合理,合理,三、焊缝的布置,焊缝的位置应尽可能对称布置,不合理,合理,三、焊缝的布置,焊缝的位置应尽可能对称布置,不合理,合理,三、焊缝的布置,不合理,合理,焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置,三、焊缝的布置,焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置,不合理,合理,三、焊缝的布置,焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置,三、焊缝的布置,不合理,合理,不合理,合理,不合理,合理,焊缝应尽量避开机械加工表面,三、焊缝的布置,焊缝位置应便于焊接操作,三、焊缝的布置,不合理,合理,三、焊缝的布置,焊缝位置应便于焊接操作,不合理,合理,三、焊缝的布置,焊缝位置应便于焊接操作,不合理,合理,焊接检验基础知识,目录,一、常用的焊接检验方法二、射线、超声、磁粉、渗透检验简介三、其他检验方法简介,一、常用的焊接检验方法,射线检测（RT）超声波检测（UT）渗透检测（PT）磁粉检测（MT）涡流检测（ET）光谱试验硬度试验金相及机械性能试验,无损检测方法:在不损坏试件的前提下,以物理或化学方法为手段.借助先进的技术和设备器材,对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。,二、射线、超声、渗透、磁粉检测简介,射线检测,检测原理:指用X射线或射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法.(类似于阳光可以穿过纸等物质)被射线曝光的的带有潜影的胶片经过暗室处理后变为带有可见影象的底片,故事：伦琴是怎样发现射线的？,德国沃兹堡大学校长、著名的物理学家伦琴教授。,底片显示缺陷演示 根部未熔 夹杂,外部咬边 根部凹陷,工业探伤射线种类:X射线:利用X射线装置(X光机)发出,在阴极(钨丝)和阳极(金属靶)间加很高的直流电压,阴极释放的电子被电场加速后撞击在阳极靶上,使原子处于激发态而释放能量发射光子,即发射标识X射线.射线:由放射装置发出.是放射性同位素经过衰变或衰变后,从激发态向稳定态过渡的过程中从原子核内发出的.,射线的特点 是一种电磁波都具有反射，折射等光学性质;能使胶片感光；都是电离辐射能对人和生物造成危害；穿过物体时具有衰减规律;X-可控，可调，取决于管电压,-不可控，不可调，取决于源的性质；射线强度:X-可控，可调-随时间变化；,电磁辐射:电磁辐射是一种复合的电磁波。电磁辐射包括电离辐射（X射线、射线）和非电离辐射（无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线），人们常习惯于把非电离辐射称为电磁辐射。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感。因此，电磁辐射可对人体造成影响和损伤。,辐射防护1、距离法：将辐射源视为点源，则辐射场中某点的照射量、吸收剂量均与该点和源的距离的平方成反比。距离防护人们较为熟知的屏蔽方法，当距离增加一倍时，射线剂量可以减少到原来的1/4。由于现场的条件不一样，射线工作现场检测人员会依据具体条件划出安全距离做出警戒标识,2、时间法：减少受到照射的时间可以减少接受的照射剂量。在照射率一定时，由于 最大容许剂量剂量率时间时间防护主要是针对从事射线工作的人员，有时一项工作需要几个人来接替完成，确保每个工作人员在允许的剂量水平下完成操作。,3、屏蔽法：按照射线的衰减规律，如果在工作人员与源之间设立适当的屏蔽物体，则射线穿过屏蔽物体后其强度将大大降低，也必然减少产生的照射剂量。射线作业人员的防护服，现场的板梁、管排、房屋等都能达到不错的屏蔽效果。,超声波检测,检测原理:超声波探伤仪产生电振荡并加于换能器(探头)上,激励探头发射超声波,同时将探头送回的电信号进行放大,通过一定方式显示出来,从而得到被探工件内部有无缺陷及缺陷位置和大小等信息.(A扫描）,人们把能引起听觉的机械波称为声波，频率在2020000Hz之间。频率低于20HZ的机械波称为次生波，频率高于20000Hz的机械波称为超声波。次生波和超声波都是听不见的。大自然的许多活动伴随次生波的产生，应用于气象、海洋、地震学等方面,超声波的性质：1）方向性好，可以定向发射，犹如一束手电筒灯光可以在黑暗中寻找到所需物品一样在被检材料中发现缺陷。2）能量高，穿透能力强。3）在界面上产生反射、折射和波型转换。,射线检测与超声波检测比较：、射线检测可得到缺陷直观图象，而超声波检测不能，定性困难定量精度不高。、射线检测对体积性缺陷（气孔夹杂类）检出率高，而超声波检测对面积性缺陷（裂纹未熔类）检出率高。、射线检测适宜厚度较薄的工件，而超声波检测适宜于较厚工件。、射线检测适宜于对接焊缝，超声波检测适宜于各种工件、射线检测对缺陷在厚度方向上很难定位，超声波检测则相反。,检测原理：工件表面被施涂渗透液后，在毛细管作用下，经过一定时间的渗透，渗透液可以渗进表面开口缺陷中，经过去除表面多余的渗透液和干燥后，再在工件表面施加吸附介质显象剂，在毛细管作用下，渗透剂回渗到显象剂中，缺陷处的痕迹即被显示，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。,渗透检测,毛细现象:拿一根很细的玻璃管,把它的一端插入装在玻璃容器里的水里.由于水能润湿玻璃管壁,所以可看到说在这根管子里上升,水能呈凹面,并高出容器的水面.管子的内径越小,它里面的水面也越高.(若是水银则相反),按照渗透液所含染料成分分类：1）荧光渗透探伤法2）着色渗透探伤法：只需在白光或日光下进行，在没有电源的场合下也能工作。3）荧光着色渗透探伤法,磁粉检测,检测原理：铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。,能影响磁场的物质称为磁介质.磁介质分为:顺磁性材料在外加磁场中呈现微弱磁性,并产生与外加磁场同方向的附加磁场,如铝锰等.抗磁性材料在外加磁场中呈现微弱磁性,并产生与外加磁场同方向的附加磁场,如铜银等.铁磁性材料在外加磁场中呈现很强的磁性,并产生与外加磁场同方向的附加磁场,如铁、镍、钴及其合金。,主要工艺步骤：预处理磁化工件施加磁粉磁痕分析退磁后处理,三、其他检验方法简介,涡流检测,检测原理：是以电磁感应原理为基础的.金属材料在交变磁场作用下产生涡流,根据涡流的大小和分布可检出铁磁性和非铁磁性材料的缺陷.由于涡流是交流电,在导体表面的电流密度较大,随着向内部深入,电流按指数函数减小,因此试件表面取得的信息最多,缺陷越深越难检测.,根据线圈形状可以大致分为:穿过式线圈:绕在工件上探头式线圈:局部检测插入式线圈:内部,涡流检测的特点:适用于各种导电材质的试件探伤;检测速度快;可检出表面及近表面缺陷;无法判断缺陷性质;形状复杂的试件很难适用.,涡流检测技术电厂建设中的主要应用:凝汽器不锈钢管的涡流抽检.,光谱检测,检测原理：利用被检材料中原子（或离子）发射的特征线光谱，或某些分子（或基团）所发射的特征带光谱的波长和强度，来检测元素的存在及其含量的方法。,看谱镜 直接用眼睛观测谱线强度，用于半定量分析或定性分析的光谱分析仪器。有固定式和便携式两种，常用于金属与合金的分类、验证等。直读光谱仪 由光电倍增管或CCD检测器检测出谱线，以电讯号或含量读数的形式显示，用于快速定量分析的光谱分析仪器，可提高金属与合金成分的分析速度和分析准确度。,半定量分析：利用谱线亮度（强度）与元素含量的函数关系，粗略地确定被检材料中某种成分大致含量的分析方法，其误差一般在70%130%之间。电力设备金属构件合金成分半定量分析常采用看谱法和直读光谱法。,硬度检测,硬度检测的分类：1）布氏硬度 HBW(硬质合金球压头)2）洛氏硬度 HRA/HRB/HRC3)维氏硬度 HV4)里氏硬度 HL(电力建设现场用),里氏硬度试验原理:用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值.,金相及机械性能试验,金相试验：是指以分析金属内部组织形态分析为主的试验。机械性能试验：包含冲击、拉伸、弯曲、压扁、硬度等取样试验的方法。,到此结束,谢谢大家!,