焊接结构201最新整.ppt
第8章 钢结构焊接生产工艺,8.1 钢结构加工工艺的基本知识 钢结构焊接制造（即焊接结构生产）是从焊接生产的准备工作开始的，它包括结构的工艺性审查、工艺方案和工艺规程设计、工艺评定、编制工艺文件（含定额编制）和质量保证文件、定购原材料和辅助材料、外购和自行设计制造装配焊接设备和装备；从材料入库真正开始了焊接结构制造工艺过程，包括材料复验入库、备料加工、装配焊接、焊后热处理、质量检验、成品验收；其中还穿插返修、涂饰和喷漆；最后合格产品入库的全过程。,2023/11/3,2023/11/3,2023/11/3,2023/11/3,2023/11/3,2023/11/3,1、焊接生产的准备工作 了解生产任务，审查（重点是工艺性审查）与熟悉结构图样；了解产品技术要求，在进行工艺分析的基础上，制定全部产品的工艺流程；进行工艺评定，编制工艺规程及全部工艺文件、质量保证文件；根据需要定购或自行设计制造装配焊接设备和装备，根据工艺流程的要求，对生产面积进行调整和建设等。,2023/11/3,2、材料库 主要任务是材料的保管和发放，它对材料进行分类、储存和保管并按规定发放。材料库主要有两种:一是金属材料库，主要存放保管钢材；二是焊接材料库，主要存放焊丝、焊剂和焊条。,2023/11/3,3、焊接生产的备料加工工艺 首先进行材料预处理，包括矫正、除锈（如喷丸）、表面防护处理（如喷涂导电漆等）、预落料等。备料包括放样、划线、号料、下料（标值移植）；机加工：边缘加工、矫正、成形加工、端面加工以及号孔、钻（冲）孔等为装配焊接提供合格零件的过程。,2023/11/3,4、装配焊接工艺 它是两个既不相同又密不可分的工序。它包括边缘清理、装配、焊接。装配-焊接顺序可分为：整装-整焊、部件装配焊接-总装配焊接、交替装焊三种类型 装配焊接过程中时常还需穿插其它的加工，例如机械加工、预热及焊后热处理、零部件的矫形等，贯穿整个生产过程的检验工序也穿插其间。,2023/11/3,5、焊后热处理 根据焊件材料的类别，可以选用下列不同种类的焊后热处理：消除应力处理、回火、正火+回火（又称空气调质处理）、调质处理（淬火+回火）、固溶处理（只用于奥氏体不锈钢）、稳定化处理（只用于稳定型奥氏体不锈钢）、时效处理（用于沉淀硬化钢）。,2023/11/3,6、检验工序 贯穿整个生产过程，检验工序从原材料的检验，如入库的复验开始，随后在生产加工每道工序都要采用不同的工艺进行不同内容的检验，最终质量检验可分为：焊接结构的外形尺寸检查；焊缝的外观检查；焊接接头的无损检查；焊接接头的密封性检查；结构整体的耐压检查。,2023/11/3,8.2 钢结构焊接工艺审查主要审查以下几个方面:1、是否有利于减少焊接应力与变形(1)尽量减少焊缝数量,2023/11/3,(2)选用对称的构件截面 尽可能地选用对称的构件截面和焊缝位置。(3)尽量减小焊缝尺寸 在不影响结构的强度与刚度的前提下，尽可能的减小焊缝截面尺寸或把连续角焊缝设计成断续角焊缝，减小了焊缝截面尺寸和长度，能减少塑性变形区的范围，使焊接应力与变形减少。(4)尽量减少焊缝数量 对复杂的结构应采用分部件装配法，尽量减少总装焊缝数量并使之分布合理，这样能大大减少结构的变形。,2023/11/3,2023/11/3,800t压床底座结构方案比较,(5)避免焊缝相交 尽量避免各条焊缝相交，因为在交点处会产生三轴应力，使材料塑性降低，并造成严重的应力集中。,2023/11/3,2、是否有利于减少生产劳动量(1)合理的确定焊缝,2023/11/3,(2)尽量取消多余的加工,2023/11/3,(3)尽量减少辅助工时 焊接结构生产中辅助工时一般占有较大的比例，减少辅助工时对提高生产率有重要意义。结构中焊缝所在位置应使焊接设备调整次数最少，焊件翻转的次数最少。(4)尽量利用型钢和标准件 型钢具有各种形状，经过相互组合可以构成刚性更大的各种焊接结构，对同一结构如果用型钢来制造，则其焊接工作量会比用钢板制造要少得多。,2023/11/3,(5)尽量利用复合结构和继承性强的结构,2023/11/3,采用复合结构,2023/11/3,(6)有利于采用先进的焊接方法 埋弧焊的熔深比手工电弧焊大，有时不需要开坡口，从而节省工时；采用二氧化碳气体保护焊，不仅成本低、变形小而且不需清渣。,2023/11/3,3、有利于施工方便和改善工人的劳动条件尽量使结构具有良好的可焊到性,2023/11/3,(2)尽量有利于焊接机械化和自动化 当产品批量大、数量多的时候，必须考虑制造过程的机械化和自动化。原则上应减少零件的数量，减少短焊缝，增加长焊缝，尽量使焊缝排列规则和采用同一种接头形式。(3)尽量有利于检验方便 严格检验焊接接头质量是保证结构质量的重要措施，对于结构上需要检验的焊接接头，必须考虑到是否检验方便。一般来说，可焊到性好的焊缝检验也不会困难。,2023/11/3,4、有利于减少应力集中(1)尽量避免焊缝过于集中,2023/11/3,(2)尽量使焊接接头形式合理减小应力集中,2023/11/3,(3)尽量避免构件截面的突变 在截面变化的地方必须采用圆滑过渡，不要形成尖角。,2023/11/3,(4)应用复合结构,2023/11/3,5、是否有利于节约材料和合理使用材料尽量选用焊接性好的材料来制造焊接结构 首先应满足结构工作条件和使用性能的需要；其次是满足焊接特点的需要。（首先材料的焊接性，其次考虑材料的强度）,2023/11/3,（2）使用材料一定要合理 一般来说，零件的形状越简单，材料的利用率就越高。,2023/11/3,8.3工艺性审查的方式和程序 初步设计和技术设计阶段的工艺性审查一般采用各方（设计、工艺、制造部门的技术人员和主管）参加的会审方式。全套图样审查完毕，无大修改意见的，审查者应在“工艺”栏内签字，对有较大修改意见的，暂不签字，审查者应填写“产品结构工艺性审查记录”（见JB/Z187.4-1888）与图样一并交设计部门。,2023/11/3,2023/11/3,8.3 焊接生产工艺方案的设计,1、工艺分析和编制工艺方案的原则 首先，从产品焊接结构生产的要求入手，包括技术要求、经济要求、劳动保护、安全卫生，明确焊接结构生产的规模和方式，使确定的工艺方案在保证钢结构质量的同时，充分考虑生产周期、成本和环境保护；其次，根据本企业能力，积极采用国内外先进工艺技术和装备，以不断提高企业工艺水平和生产能力。,2023/11/3,2、工艺分析的依据和内容 工艺分析的重点是装配焊接工艺过程分析。工艺分析总是优先考虑采用先进的焊接工艺，分析结构形式、生产规模，选用保证结构技术要求、有高的焊缝质量和劳动生产率、良好的劳动条件的焊接方法；其次，在保证产品技术条件和质量的前提下，要进行成本分析，千方百计降低产品成本。,2023/11/3,3、焊接生产工艺方案拟定 对小批试制阶段工艺、工装验证情况的小结；工艺关键件质量攻关措施意见和关键工序质量控制点设置意见；工艺文件和工艺装备的进一步修改、完善意见；专用设备或生产自动线的设计制造意见；采用有关新材料、新工艺的意见；对生产节拍的安排和投产方式的建议；装配方案和车间平面布置的调整意见。,2023/11/3,8.4 焊接工艺评定 焊接工艺评定是通过对焊接接头的力学性能或其它性能的试验证实焊接工艺规程的正确性和合理性的一种程序。焊接工艺规程是否能提供合乎技术要求的焊接接头，需要通过焊接工艺评定或焊接试验来确定。重要的钢结构如压力容器、锅炉、能源与电力设备的金属结构、桥梁、重要的建筑结构等，在编制焊接工艺规程之前都要进行焊接工艺评定。,2023/11/3,焊接工艺评定程序,了解应进行焊接工艺评定的结构特点和有关数据，确定出应进行焊接工艺评定的若干典型接头，避免重复评定或漏评，编写焊接工艺评定任务书。在工艺分析的基础上，由焊接工程师（工艺主管）拟订焊接工艺，编制焊接工艺评定指导书;焊接试件应按标准规定的图样，施焊记录焊接工艺评定所用的设备、装备、仪表等参数；由焊好的试件加工试样，并进行试样的性能试验。在各项检测试验结束、试验报告汇集之后进行总结，编制“焊接工艺评定报告”。编制焊接工艺指导书。,2023/11/3,焊接工艺评定的规则 我国已制定了多种焊接工艺评定标准，它们是蒸汽锅炉安全技术监察规程，部颁标准JB442089锅炉焊接工艺评定，JB47082000钢制压力容器焊接工艺评定以及JB/T696393钢制件熔化焊工艺评定。这些标准基本上都是按照美国ASME锅炉与压力容器法规第九卷焊接与钎焊评定编制的。,2023/11/3,按照AWS“钢结构焊接法规”，可将焊接工艺规程分为两大类：一类是免作评定的焊接工艺规程，或称通用焊接工艺规程，只要规程的各项内容均在法规规定的范围之内，则该焊接工艺规程可以免作焊接工艺评定试验。另一类焊接工艺规程，必须按法规的有关规定作焊接工艺评定试验，以证明该工艺规程的正确性。,2023/11/3,焊接工艺评定内容1、焊接方法 从一种焊接方法改用另一种焊接方法，或每种焊接方法的重要工艺参数的变化超过原评定合格的范围，需对该焊接工艺规程作评定试验。2、母材金属 3、焊接填充金属和电极 焊接填充材料强度级别的提高，从低氢型焊条改成高氢型焊条或改用非标准焊条、焊丝或焊丝-焊剂组合的变动.在钨极氩弧焊中，增加或取消填充丝，从添加冷丝改成添加热丝或反之，钨极直径的改变以及采用非标准钨极；,2023/11/3,4、预热和层间温度 如预热温度和层间温度降低值超过下列规定，则应通过工艺评定试验。对于焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊和药芯焊丝电弧焊为14；对于钨极氩弧焊为55。对于要求缺口冲击韧度的焊接接头，层间温度不应比规定值高55以上。5、焊接电参数 重要的焊接电参数包括：焊接电流、电流种类和极性，熔滴过渡形式、电弧电压、焊丝送进速度、焊接速度和热输入量。,2023/11/3,6、保护气体 在各种气体保护焊中，保护气体从一种气体改为另一种保护气体或改用混合气体，或改变混合气体的配比或取消气体保护，或使用非标准保护气体均看作是重要参数的改变。7、坡口形式和尺寸 全焊透开坡口接头的工艺评定适用于所有通用焊接工艺规程所采用的各种坡口，包括局部焊透开坡口的接头形式。,2023/11/3,8、焊接位置 从一种焊接位置改成另一种焊接位置需通过焊接工艺评定。焊条电弧焊和气体保护焊立焊时，焊接方向从向上立焊改成向下立焊或反之，亦应看作重要工艺参数的变动。9、母材金属的规格 母材金属的规格对于板结构只考虑母材金属厚度，对于管结构应同时考虑管径和壁厚。,2023/11/3,8.4.4 焊接工艺评定试验 钢结构焊接工艺评定试验项目包括：1、目视检查；2、无损检验100%RT；3、对接接头弯曲试验4件、拉伸试验2件、缺口冲击试验6件 4、宏观金相检验;5、硬度。,2023/11/3,膨胀水箱,2023/11/3,制定膨胀水箱工艺评定,2023/11/3,8.4.5 焊接工艺评定报告其内容应包括下列各部分：(1)评定报告编号及相对应的设计书编号。（2）评定项目名称。（3）评定试验采用的焊接方法，焊接位置。（4）所依据的产品技术标准编号。（5）试板的坡口形式、实际的坡口尺寸。（6）试板焊接接头焊接顺序和焊缝的层次。（7）试板母材金属的牌号、规格、类别号，如采用非法规和非标准材料，则应列出实际的化学成分化验结果和力学性能的实测数据。（8）焊接试板所用的焊接材料，列出牌号、规格以及该批焊材入厂复验结果，包括化学成分和力学性能。,2023/11/3,（9）评定试板焊前实际的预热温度、层间温度和后热温度等。（10）试板焊后热处理的实际加热温度和保温时间，对于合金钢应记录实际的升温和冷却速度。（11）焊接电参数，记录试板焊接过程中实际使用的焊接电流、电弧电压、焊接速度。对于熔化极气体保护焊和电渣焊应记录实测的送丝速度。电流种类和极性应清楚表明。如采用脉冲电流，应记录脉冲电流的各参数。（12）凡是在试板焊接中加以监控或检测的操作技术参数都应加以记录，其它参数可不作记录。,2023/11/3,（13）力学性能检验结果，应注明检验报告的编号、试样编号、试样形式，实测的接头强度性能和抗弯性能数据。（14）其它性能的检验结果，角焊缝宏观检查结果，或耐蚀性检验结果、硬度测定结果。（15）评定结论。（16）编制、校对、审核人员签名。（17）企业管理者代表批准，以示对报告的正确性和合法性负责。,2023/11/3,8.5 钢结构焊接加工工艺规程 按照美国ASME锅炉与压力容器法规第九卷QW-200.1条款，焊接工艺规程定义为一种经评定合格的书面焊接工艺文件，以指导按法规的要求焊制产品焊缝。,2023/11/3,2023/11/3,工艺分析和工艺方案编制的依据和内容,焊接工艺规程的内容 焊接工艺规程是指导焊工按法规要求焊制产品焊缝的工艺文件。具体项目包括：焊接方法，母材金属类别及钢号，厚度范围，焊接材料的种类、牌号、规格，预热和后热温度，热处理方法和制度，焊接工艺参数，接头及坡口形式，操作技术和焊后检查方法及要求。对于厚壁焊件或形状复杂的易变形的焊件还应规定焊接顺序。,2023/11/3,对于一般的焊接结构和非法规产品，焊接工艺规程可直接按产品技术条件、产品图样、工厂有关焊接标准，焊接材料和焊接工艺试验报告以及已积累的生产经验数据编制焊接工艺规程，经过一定的审批程序即可投入使用，无需事先经过焊接工艺评定。对于受监督的重要焊接结构和法规产品，每一份焊接工艺规程必须有相应的焊接工艺评定报告作为支持，即应根据已评定合格的工艺评定报告来编制焊接工艺规程。焊接工艺规程原则上是以产品接头形式为单位进行编制。,2023/11/3,工艺规程的类型和工艺规程的文件（1）工艺过程卡片：主要用于单件小批生产的产品示例。（2）工艺卡片：用于各种批量生产的产品。（3）工序卡片：主要用于大批量生产的产品和单件小批生产中的关键工序。（4）操作指导卡片（作业指导书）：用于建立工序质量控制点的工序。（5）工艺守则：某一专业应共同遵守的通用操作要求。（6）检验卡片：用于关键工序检查。（7）装配系统图：配合装配的工艺过程或工序卡片使用，以便于复杂产品的装配。（8）热处理、成形、锻造工艺卡片等。,2023/11/3,2023/11/3,3 零件的几何形状及载荷特性 零件上槽、孔、圆角、缺口和螺纹等的存在，使零件的外形不连续，由此产生了应力集中。在拉压、弯曲、扭转载荷作用下，一般来说，随着零件尺寸的增大，其疲劳极限下降。而且缺口试样比光滑试样的尺寸效应更为显著。零件所受的载荷应力超过材料的疲劳极限时，定义为“超载”，低于疲劳极限的应力称为“次载”。对于高周疲劳，增大应力则会出现容易产生多个裂纹；疲劳条带之间的距离增大；最终瞬断区的面积增大。,2023/11/3,4 金属材料的组织和性能 结构钢的疲劳强度最高，其原因是钢中的碳与碳化物元素形成碳化物弥散在钢中，使钢的晶粒得到细化提高材料的形变抗力和提高疲劳强度；细小均匀的回火马氏体较珠光体加马氏体及贝氏体加马氏体混合组织具有更佳的疲劳抗力；铁素体加珠光体组织钢材的疲劳抗力随珠光体组织含量的增加而增加；铸铁，特别是球墨铸铁，具有足够的强度和极小的缺口敏感性，因此具有较好的疲劳性能。非金属夹杂物、疏松、偏析等缺陷均使材料的疲劳抗力降低。,2023/11/3,7.5 提高疲劳强度的措施,1 降低应力集中和危险部位上的实际应力,2023/11/3,设计工艺规程的基本要求1、做到正确、完整、统一、清晰。2、尽可能采用国内外先进工艺技术和经验。3、在保证产品质量基础上，尽可能提高生产率和降低消耗。4、必须考虑生产安全和工业卫生（环境保护）。5、结构和工艺特征相近的构件、零件应尽量设计典型工艺规程。6、各专业工艺规程在设计过程中应协调一致，不得相互矛盾。7、工艺规程中所用的术语、符号、代号要符合相应标准的规定。8、工艺规程中的计量单位应全部采用法定计量单位。9、工艺规程的格式、幅面与填写方法和编号应分别按JB/Z 187.3、JB/Z 2541888执行。,2023/11/3,例：图1筒节备料、装配-焊接工艺,2023/11/3,小 结 焊接工艺审核是制定焊接工艺规程得重要环节。主要从焊缝位置合理性，施焊方便，工艺得正确性及焊接过程中焊接应力与变形得防止。焊接工艺文件是指导焊接生产的、是保证焊接质量的必备文件。,2023/11/3,讨论题,1.焊接工艺评定的目的和意义？2.焊接工艺评定实验内容有哪些？3.重新评定焊接工艺的原则是什么？4.钢结构焊接制造工艺文件有哪些？编制图1筒节备料、焊接工艺卡。,2023/11/3,
