奧氏體不銹鋼tig焊的焊接工藝評定

1、奧氏體不銹鋼tig焊的焊接工藝評定設(shè)計奧氏體不銹鋼tig焊的焊接工藝評定設(shè)計摘要 焊接過程是特殊過程。焊接結(jié)果不容易經(jīng)濟地通過檢驗和試驗完全驗證，有些問題在設(shè)備使用后才曝露出來造成不應(yīng)有的損失。在產(chǎn)品施焊前就需要確認(rèn)焊接工藝能否保證焊接接頭的使用性能。焊接工藝評定又是制造安裝單位的技術(shù)資源和技術(shù)儲備，是焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量控制水平和能力的標(biāo)志，也是獲得優(yōu)良焊接質(zhì)量的保證。通過焊接工藝評定的研究能更好的了解焊接技術(shù)和焊接工藝的特性，掌握焊接工程的內(nèi)在規(guī)律。關(guān)鍵詞 焊接工藝評定 一般過程 指導(dǎo)書 評定報告 檢測 焊縫引 言在現(xiàn)代生產(chǎn)中，隨著社會的進步、生產(chǎn)力的發(fā)展對焊接產(chǎn)品的要求越來越高，不銹鋼以其

2、耐腐蝕，耐酸等良好的性能得到廣泛應(yīng)用奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，以gr-ni型不銹鋼最為普遍。目前奧氏體不銹鋼大致分為gr18-ni8型、gr25-ni20型、gr25-ni35型。還有廣泛開發(fā)應(yīng)用的超級奧氏體不銹鋼。本文以1gr18ni9ti鋼為例做焊接工藝評定。第一章 焊接工藝評定基本原理1.1 焊接工藝評定的目的焊接工藝評定的目的是驗證施焊單位擬定的焊接工藝的正確性，并評定施焊單位能力。1.2焊接工藝評定的一般程序焊接工藝評定的一般過程是：在產(chǎn)品施焊之前，根據(jù)材料的焊接性能，結(jié)合產(chǎn)品的制造工藝擬定焊接工藝指導(dǎo)書，遵照焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)施焊試件、制取式樣，檢查試件和式樣，測定焊接接頭是

3、否具有所要求的使用性能，提出焊接工藝評定報告，對擬定的焊接工藝指導(dǎo)書進行評定作出結(jié)論。根據(jù)評定合格的焊接工藝指導(dǎo)書，可以編制出在它覆蓋范圍內(nèi)若干焊接工藝規(guī)程，規(guī)范生產(chǎn)單位的制造安裝焊接工作。若評定不合格，則應(yīng)分析不合格原因，修訂焊接工藝指導(dǎo)書，重新評定。1.3 焊接性能是焊接工藝評定基礎(chǔ)1.3.1 焊接性能試驗?zāi)康?、作用和方法焊接性能是金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性。即材料在限定的施工條件下焊接符合設(shè)計要求的構(gòu)建，并滿足預(yù)定服役要求的能力。焊接性能受材料、焊接方法、構(gòu)件類型及使用要求四個因素的影響。焊接性能試驗包括焊接工藝性能試驗和焊接接頭使用性能試驗。焊接工藝性能試驗主要指焊接裂紋敏感性試驗、焊

4、接氣孔敏感性試驗；焊接接頭使用性能包括力學(xué)性能、耐腐蝕性能、抗疲勞性能、抗脆斷性能。通過焊接性能試驗可以了解焊接方法、焊接工藝對金屬材料的適應(yīng)性；了解焊接材料的匹配性；可以合理地選擇焊接工藝參數(shù)。焊接裂紋敏感性試驗可分為間接法和直接法兩大類。做焊接性能試驗時要根據(jù)金屬材料的特點，要有針對性。奧氏體不銹鋼從凝固到冷卻至室溫都保持奧氏體組織，不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，沒有冷裂紋傾向。對奧氏體不銹鋼不做熱影響區(qū)最高硬度試驗或y形坡口焊接裂紋試驗。第2章 奧氏體不銹鋼tig焊的焊接工藝評定理論基礎(chǔ)2.1對接焊縫、角焊縫的焊接工藝評定2.1.1 評定對接焊縫工藝時，采用對接焊縫試件。對接焊縫試件評定合格的焊接工

5、藝亦適用于角焊縫。試件形式示意圖1。. 圖1 焊接工藝評定試件形式2.1.2 管與板角焊縫試件評定合格的焊接工藝適用于板材的角焊縫，反之亦可。板材對接焊縫試件評定合格的焊接工藝適用于管材的對接焊縫，反之亦可。2.1.3焊接工藝因素焊接工藝評定因素分為重要因素、補加因素和次要因素 重要因素是指影響焊接接頭力學(xué)性能（沖擊韌性除外）的焊接工藝因素。 補加因素是指影響焊接接頭沖擊韌性的焊接工藝因素。當(dāng)規(guī)定進行沖擊試驗時，需增加補加因素。 次要因素是指對要求測定的力學(xué)性能無明顯影響的焊接工藝因素。 表1 奧氏體不銹鋼tig焊的焊接工藝評定因素因素種類焊接工藝評定因素的主要內(nèi)容重要因素藥芯焊絲牌號(只考慮

6、類別代號后頭兩位數(shù)字)、焊絲鋼號、增加或取消填充金屬、實心焊絲改為藥芯焊絲或相反、預(yù)熱溫度比已評定合格值低50以上、保護氣體種類、混合保護氣體配比、補加因素從已評定合格的焊接位置改變?yōu)橄蛏狭⒑浮㈦娏鞣N類和極性、增加線能量次要因素坡口形式、在同組別號內(nèi)選擇不同鋼號做電板、坡口根部間隙、增加鋼墊板、填充金屬橫截面積、焊接位置、改變尾部保護氣體、保護氣體流量、電流種類和極性、電流值和電壓值、烏極的直徑和種類、不擺動或擺動焊、烏極間距、噴嘴尺寸2.1.4. 評定規(guī)則2.1.4.1 焊接方法 改變焊接方法，需要重新評定焊接工藝 。2.1.4.2 各種焊接方法的焊接工藝評定重要因素、補加因素和次要因素 1

7、）當(dāng)變更任何一個重要因素時都需要重新評定焊接工藝。 2）當(dāng)增加或變更任何一個補加因素時，則可按增加或變更的補加因素增焊沖擊韌性試件進行試驗。 3）當(dāng)變更次要因素時不需要重新評定焊接工藝，但需要重新編制焊接工藝指導(dǎo)書。2.1.4.3 當(dāng)同一條焊縫使用兩種或兩種以上焊接方法或重要因素、補加因素不同的焊接工藝時，可按每種焊接方法或焊接工藝分別進行評定；亦可使用兩種或兩種以上焊接方法、焊接工藝試件，進行組合評定。 組合評定合格后用于焊件時，可以采用其中一種或幾種焊接方法、焊接工藝，但應(yīng)保證其重要因素、補加因素不變，按相關(guān)條款確定每種焊接方法或焊接工藝適用于焊件厚度的有效范圍。2.1.5熱處理改變焊后熱

8、處理類別，需重新評定焊接工藝。除氣焊外，當(dāng)規(guī)定進行沖擊試驗時，焊后熱處理的保溫溫度范圍或保溫時間范圍改變后要重新評定焊接工藝。試件的焊后熱處理應(yīng)與焊件在制造過程中的焊后熱處理基本相同，低于下轉(zhuǎn)變溫度進行焊后熱處理時，試件保溫時間不得少于焊件在制造過程中累計保溫時間的80%。 奧氏體鋼的使用溫度高于或等于196時，可免做沖擊試驗，一般不熱處理。2.1.6試件厚度和焊件厚度評定合格的對接焊縫試件的焊接工藝適用于焊件厚度的有效范圍：表2 試件焊縫金屬厚度與焊件焊縫金屬厚度規(guī)定 mm表3 試件厚度與焊件厚度規(guī)定 mm1） 對接焊縫試件評定合格的焊接工藝用于角焊縫焊件時，焊件厚度的有效范圍不限。2） 組

9、合評定合格后，當(dāng)作單一焊接方法（或焊接工藝）分別評定來確定適用于焊件母材的厚度有效范圍。3） 本次設(shè)計使用的奧氏體母材厚度為 1.5t102.1.7.試件制備母材、焊接材料、坡口和試件的焊接必須符合焊接工藝規(guī)程的要求。 試件的數(shù)量和尺寸應(yīng)滿足制備試樣的要求，試樣也可以直接在焊件上切取。 對接焊縫試件尺寸：試件厚度應(yīng)充分考慮適用于焊件厚度的有效范圍。 角焊縫試件尺寸見表4和圖2、圖3。表4 板材角焊縫試件尺寸 mm圖2 板材角焊縫試件及試樣圖3 管材角焊縫試件2.1.8 對接焊縫試件和試樣的檢驗2.1.8.1 試件檢驗項目：外觀檢查、無損檢測、力學(xué)性能試驗。 外觀檢查和按 jb4730 進行無損

10、檢測結(jié)果不得有裂紋。 2.1.8.2 力學(xué)性能試驗項目包括拉伸試驗、夏比 v 型缺口沖擊試驗（當(dāng)規(guī)定時）和彎曲試驗。 a) 力學(xué)性能試驗項目和取樣數(shù)量應(yīng)符合表 5 的規(guī)定。 b) 當(dāng)試件采用兩種或兩種以上焊接方法（或焊接工藝）時： 拉伸試樣和彎曲試樣的受拉面應(yīng)包括每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫金屬和熱影響區(qū)； 當(dāng)規(guī)定做沖擊試驗時，對每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都要做沖擊試驗。 表 5 力學(xué)性能和彎曲性能試驗項目和取樣數(shù)量 2.1.8.3 力學(xué)性能試驗的取樣要求： a) 取樣時，一般采用冷加工方法，當(dāng)采用熱加工方法取樣時，則應(yīng)去除熱影響區(qū)。 b) 試件允許避開缺陷制取試樣，

11、取樣位置按規(guī)定。 c) 試樣去除焊縫余高前允許對試樣進行冷校平。 d) 板狀對接焊縫試件上試樣取樣位置見圖 4。 圖4 板材對接焊縫試件上試樣位置圖2.1.8.4 拉伸試驗2.1.8.4.1 取樣和加工要求 a) 試樣的焊縫余高應(yīng)以機械方法去除，使之與母材齊平。試樣厚度應(yīng)等于或接近試件母材厚度 t。 b) 厚度小于或等于 30mm 的試件，采用全厚度試樣進行試驗。 c) 當(dāng)試驗機受能力限制不能進行全厚度的拉伸試驗時，則可將試件在厚度方向上均勻分層取樣，等分后制取試樣厚度應(yīng)接近試驗機所能試驗的最大厚度。等分后的兩片或多片試樣試驗代替一個全厚度試樣的試驗。 2.1.8.4.2 試樣形式緊湊型板接頭

12、帶肩板形試樣（見圖 5）適用于所有厚度板狀的對接焊縫試件。圖5 緊湊型板接頭帶肩板形拉伸試樣2.1.8.4.3合格指標(biāo)試樣的抗拉強度應(yīng)不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的下限值。2.1.8.5 彎曲試驗2.1.8.5.1 試樣加工要求 試樣的焊縫余高應(yīng)采用機械方法去除，面彎、背彎試樣的拉伸表面應(yīng)加工齊平，試樣受拉伸表面不得有劃痕和損傷。 2.1.8.5.2 試樣形式a) 橫向側(cè)彎試樣見圖6。圖6 橫向側(cè)彎試樣 b) 面彎和背彎試樣見圖 7。 試件厚度 t 為 1038mm ，試樣寬度等于試件厚度。 圖7 面彎和背彎試樣2.1.8.5.3 合格指標(biāo)試樣在彎曲到規(guī)定的角度后，其拉伸面上沿任何方向不得有單條長大于

13、3mm的裂紋和缺陷。試樣的棱角開裂一般不記。2.1.8.6 沖擊試驗 2.1.8.6.1 試樣 a) 試樣取向：試樣縱軸應(yīng)垂直于焊縫軸線，缺口軸線垂直于母材表面。 b) 取樣位置；在試件厚度上的取樣位置見圖 8。 c) 缺口位置：焊縫區(qū)試樣的缺口軸線應(yīng)位于焊縫中心線上。 熱影響區(qū)試樣的缺口軸線至試樣軸線與熔合線交點的距離大于零，且應(yīng)盡可能多的通過熱影響區(qū)。 圖8 沖擊試樣位置圖 2.1.8.6.2 合格指標(biāo) 焊接接頭每個區(qū) 3 個試樣為一組的常溫的沖擊吸收功平均值應(yīng)符合圖樣或相關(guān)技術(shù)文件規(guī)定，且不得小于 27j，至多允許有 1 個試樣的沖擊吸收功低于規(guī)定值，但不低于規(guī)定值的 70%。 2.1.

14、8.7 角焊縫試件和試樣的檢驗檢驗項目：外觀檢查，金相檢驗（宏觀）外觀檢驗不得有裂紋。金項檢驗焊縫根部應(yīng)焊透，焊縫和熱影響區(qū)不得有裂紋、未熔合；角焊縫兩焊腳之差不宜大于3mm。 第3章 奧氏體不銹鋼tig焊的焊接工藝評定焊 接 工 藝 評 定編號: hp001評定單位:德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院評定日期: 2010年12月焊接工藝評定任務(wù)書任務(wù)書編號hr001工藝評定編號hp001產(chǎn)品名稱制造編號級別母 材板 材管 材焊 材焊 條焊 絲焊 劑牌號1gr18ni9ti型號h0gr21ni10ti規(guī)格8規(guī)格2;2.5;2.5接頭型式對接焊接方法tig焊焊接位置水平對接焊預(yù)熱和焊后熱處理要求無評定標(biāo)準(zhǔn)鋼制產(chǎn)品

15、焊接試板的力學(xué)性能檢測焊縫結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)計壓力設(shè)計溫度工作介質(zhì)備注要求檢驗項目外觀檢查無損探傷射線（）、超聲（ ）、表面（ ）力 學(xué) 及 彎 曲 性 能 試 驗項 目拉 伸彎 曲沖 擊試樣數(shù)量焊接接頭全焊縫面彎背彎側(cè)彎焊縫熱影響區(qū)22222宏觀金相微觀金相其他項目編 制日 期審 核日 期焊接工藝評定指導(dǎo)書任務(wù)書編號hr001工藝評定編號hp001第1頁產(chǎn)品名稱制造編號共2頁母材板材管材墊板焊絲牌號、規(guī)格底層中間層面層牌號1gr18ni9ti2；2.522.52.5規(guī)格8分類號未列入標(biāo)準(zhǔn)的鋼材或國外鋼材接頭型式對接化學(xué)成分焊接方法tig焊焊接位置水平對接焊試件規(guī)程機械性能清根方法坡口、間隙、焊道分

16、布及順序示意圖焊前予熱加 熱方 式溫 度范 圍層 間溫 度測 溫方 法焊后熱處理種 類加熱方式溫 度范 圍保 溫時 間冷 卻方 式測 溫方 法說明：其他工藝要求執(zhí)行編制的通用焊接工藝守則特殊要求：焊 接 工 藝 參 數(shù)第2頁共2頁焊層序號焊道數(shù)量焊絲牌號焊材規(guī)格mm焊 接電 源焊 接電 流a電 弧電 壓v焊 接速 度cm/min氣體流量l/min線能量kj/cm種類極性11h0gr21ni10ti2直流正接9010012165821h0gr21ni10ti2.5直流正接11012012165831h0gr21ni10ti2.5直流正接100110121669施焊設(shè)備型號ws400檢驗項目執(zhí)行標(biāo)

17、準(zhǔn)檢驗項目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)外觀檢查目測沖擊試驗（常溫、低溫）jb4744無損探傷金相檢驗拉伸試驗jb4744彎曲試驗jb4744備注試件做斷面檢查，斷面無無氣孔、未熔合、未焊透為合格編制日期審核日期焊 接 工 藝 評 定 報 告編號: hp001評定單位:德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院評定日期： 2010年12月工藝評定（報告）編號hp001通用焊接工藝卡編號hk001第1頁試 件 編 號hs001相應(yīng)工藝指導(dǎo)書編號hz001共3頁接頭型式對接焊接方法埋弧自動焊焊接位置水平母材板材管材墊板焊 絲底 層中間層面層牌號1gr18ni9tih0gr21ni10ti22.52.5規(guī)格8代號坡口、間隙、焊道分布及順序示意圖烘

18、干溫度恒溫時間記錄人日期焊條烘干焊劑烘干清根方法未列入標(biāo)準(zhǔn)鋼材或國外鋼材焊前予熱加 熱方 式溫度范圍層間溫度測溫方法化學(xué)成分焊后熱處理種類加熱方式溫度范圍保溫時間h冷 卻方 式測 溫方 法機械性能報告編號：焊 接 工 藝 參 數(shù)第2頁 共3頁焊層序號焊道數(shù)量焊絲牌號焊材規(guī)格mm焊 接電 源焊 接電 流a電 弧電 壓v焊 接速 度cm/min氣體流量l/min線能量kj/cm種類極性11h0gr21ni10ti2直流正接9010012165821h0gr21ni10ti2.5直流正接11012012165831h0gr21ni10ti2.5直流正接100110121669施工技術(shù)說明：其他技術(shù)要

19、求均應(yīng)符合通用焊接工藝守則設(shè)備型號：ws400 焊工姓名：環(huán)境溫度：27 焊工鋼?。篴相對濕度：40 記錄人： 2010 年 12月26日試件編號：hs001檢 驗 項 目 評 定 結(jié) 果第3頁共3頁檢 驗 項 目評定結(jié)果報告編號日期外觀檢查：無裂紋、夾渣、弧坑和氣孔 檢驗員： 合格2010.12.27射 線 探 傷拍片張數(shù)評定級別拉 伸 試 驗試樣數(shù)量焊接接頭全焊縫合格2010.12.27彎曲試驗面彎背彎側(cè)彎合格2010.12.27沖擊檢驗缺口位置試 驗溫 度合格2010.12.27焊縫熱影響區(qū)金相檢驗宏 觀微 觀合格2010.12.27檢查其他檢驗：綜合評定結(jié)論：試驗過程符合鋼制產(chǎn)品焊接試

20、板的力學(xué)性能檢測規(guī)程 試驗結(jié)果合格本評定適用范圍: 板與板對接全焊透焊縫備注編 制日 期審 核日 期批 準(zhǔn)日 期第4章 結(jié)束語 tig焊接技術(shù)在現(xiàn)代焊接領(lǐng)域仍占有不可替代的作用。尤其在低中合金鋼，有色金屬和一些特殊性能鋼的焊接方面，tig焊接技術(shù)的作用更顯突出。奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，以gr-ni型不銹鋼最為普遍。優(yōu)質(zhì)的tig焊能滿足奧氏體不銹鋼的設(shè)計要求，保證正常的使用壽命。而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷，就會影響常品的使用壽命，甚至給安全生產(chǎn)帶來威脅，引起安全事故。為了防止這些缺陷的產(chǎn)生，對tig焊技術(shù)進行更深一步探索。通過對質(zhì)量差原因的分析，逐步改善和提高奧氏體tig焊的焊接質(zhì)量。奧

21、氏體tig焊的焊接質(zhì)量受到焊接設(shè)備、焊絲、操作技術(shù)水平等的限制。通過對這些限制的深入研究找出造成質(zhì)量差的原因，提出相應(yīng)措施，解決這些缺陷，使其進一步完善，加以推廣，并對奧氏體不銹鋼的焊接作業(yè)起到一定指導(dǎo)作用。參考文獻1.王新民. 焊接技能實訓(xùn)： 機械工業(yè)出版社2.烏日根. 焊接質(zhì)量檢測： 化學(xué)工業(yè)出版社3.王貴斗. 金屬材料與熱處理： 機械工業(yè)出版社4.鄧洪軍. 金屬熔焊原理： 機械工業(yè)出版社5.雷世明. 焊接方法與設(shè)備： 機械工業(yè)出版社6. 李莉. 焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)： 機械工業(yè)出版社7.李榮雪. 金屬材料焊接工藝： 機械工業(yè)出版社8.馮秋官. 機械制圖與計算機繪圖： 機械工業(yè)出版社9.全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編. 承壓設(shè)備焊接工程師： 云南科技出版社10.勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫. 焊接工藝與技能訓(xùn)練： 中國勞動和社會保障出版社致 謝感謝李海章老師在論文撰寫過程中給予的指導(dǎo)和幫助。李海章老師一絲不茍的作風(fēng)，