(完整版)不銹鋼開題報(bào)告.doc

1、一、課題題目和課題研究現(xiàn)狀不銹鋼鎢極氬弧焊缺陷分析及解決措施鋼是我們現(xiàn)代社會(huì)中不可缺少的一種材料，它可以看作一個(gè)國家工業(yè)化的標(biāo)志。鋼的產(chǎn)量越高就代表這個(gè)國家的工業(yè)化水平越高。不銹鋼是鋼中非常重要的一種，由于具有優(yōu)良的耐蝕性、耐磨性、強(qiáng)韌性和良好的可加工性，廣泛的應(yīng)用于宇航、海洋、軍工、化工、能源等方面，以及日用家具、建筑裝潢、交通車輛的裝飾上，在現(xiàn)在的各行各業(yè)中已經(jīng)被越來越多的使用。在不銹鋼中奧氏體不銹鋼又是其中非常重要的一種，在發(fā)達(dá)國家每年消耗的鋼中有 70%的是不銹鋼，在我國也達(dá)到了65%左右。因此開發(fā)和使用好不銹鋼對(duì)我國的工業(yè)來說已經(jīng)越來越重要了。我國不銹鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步較晚，建國以來到改

2、革開放前，我國不銹鋼的需求主要是以工業(yè)和國防尖端使用為主。改革開放后，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，拉動(dòng)了不銹鋼的需求。進(jìn)入上世紀(jì) 90 年代后，我國不銹鋼產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，不銹鋼需求的增速遠(yuǎn)高于全球水平。 1990 年以來，全球不銹鋼表觀消費(fèi)量以年均 6%的速度增長，而 90 年代的 10 年間，我國不銹鋼表觀消費(fèi)量是世界年均增長率的 2.9 倍。進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國不銹鋼產(chǎn)業(yè)高速增長。不銹鋼是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛、性能價(jià)格比最優(yōu)的鋼材表面處理方法。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西電東送、西氣東輸、南水北調(diào)、三峽工程、農(nóng)網(wǎng)及城市電網(wǎng)二網(wǎng)改造等項(xiàng)目的深入展開，我國熱鍍鋅行業(yè)已進(jìn)入

3、新一輪的高速發(fā)展階段。我國不銹鋼行業(yè)原材料中的鉻鎳在國外是供大于求，而在我國是供不應(yīng)求的狀況；不銹鋼則是產(chǎn)能過剩，供大于求，盈利空間波動(dòng)頻繁。隨著不銹鋼行業(yè)競爭的不斷加劇，大型不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)間并購整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國內(nèi)優(yōu)秀的不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對(duì)行業(yè)市場的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究。正因?yàn)槿绱耍淮笈鷩鴥?nèi)優(yōu)秀的不銹鋼品牌迅速崛起，逐漸成為不銹鋼行業(yè)中的翹楚。國外關(guān)于不銹鋼的研究開展較早，歐洲、美國和日本等國已制訂了不銹鋼材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。設(shè)計(jì)規(guī)范的逐漸完善與相應(yīng)研究的開展促進(jìn)了不銹鋼在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。AISI 在 1968 年出版。 AISI 經(jīng)過廣泛

4、的研究，加深了對(duì)不銹鋼結(jié)構(gòu)的理解，結(jié)合新的試驗(yàn)結(jié)果在1974 年對(duì)規(guī)范進(jìn)行了修訂。美國土木工程師協(xié)會(huì) (ASCE)于 1991 年和 2002 年對(duì)規(guī)范進(jìn)行了擴(kuò)展和更新，取代了 AISI 標(biāo)準(zhǔn)。澳大利亞、新西蘭和南非基于美國規(guī)范制訂了大體相同的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。 1995 年日本不銹鋼建筑協(xié)會(huì)出版了不銹鋼建筑設(shè)計(jì)與建造標(biāo)準(zhǔn)卿。該標(biāo)準(zhǔn)基于極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，即考慮了正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)，包括構(gòu)件截面設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)和不銹鋼構(gòu)件的加工等規(guī)定。歐洲鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)(SCI)在 1989-1992 年間對(duì)不銹鋼在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用進(jìn)行了研究， 研究涉及到材料選擇范圍、構(gòu)件加工和維護(hù)保養(yǎng)。研究結(jié)果包括材料力

5、學(xué)性能、構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析以及設(shè)計(jì)建議、 應(yīng)用范例等，由歐洲不銹鋼協(xié)會(huì) (Euro In-ox) 在 1994 年出版為不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，并分別于 2002 年和 2006 年修訂成第二版和第三版山隨后歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范草案 1.4 節(jié)(ENV 1993-1-4)主要根據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)手冊(cè)提出了不銹鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并于1996 年出版，這個(gè)部分作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 歐洲規(guī)范 3 的 1.4 節(jié)(包括不銹鋼的補(bǔ)充設(shè)計(jì)規(guī)定 )。在 2006 年，EN 1993-1-4 作為正式的歐洲規(guī)范出版卿，其主要內(nèi)容與不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)的修訂保持一致，二者的區(qū)別在于 EN 1993-1-4 關(guān)于防火設(shè)計(jì)的規(guī)定比設(shè)

6、計(jì)手冊(cè)上偏于安全和保守。隨著工業(yè)革命的發(fā)展，在石油 、化工、醫(yī)藥、食品 各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用耐腐蝕的不銹鋼管道，使不銹鋼管道的用量每年大幅度增長，同時(shí)它的品種和規(guī)格也在不斷擴(kuò)張 。不銹鋼的焊接方式也是千姿萬態(tài)， 當(dāng)今社會(huì)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 、焊接時(shí)無粉塵 、無飛濺的有鎢極氬弧焊 （TIG ）、熔化極氬弧焊（ MIG ）、等離子弧焊（ PAW）等 。鎢極氬弧焊 (TIG) 在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用已十分廣泛， 它的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械保護(hù)效果好，焊縫金屬純凈， 焊接質(zhì)量優(yōu)良 ,一般用于精密焊接及高質(zhì)量的焊接；在小電流時(shí)電弧很穩(wěn)定；焊縫區(qū)沒有熔渣，工人可以清楚地看到熔池和焊縫的成形過程；采用氣體保護(hù)電焊，易于自動(dòng)控制；適于薄

7、板焊接、全位置焊接以及不加襯墊的單面焊雙面成形工藝。但是其單道焊縫熔深淺、熔敷率低 .對(duì)于不銹鋼而言， TIG 焊在平板對(duì)接不開坡口時(shí)只能焊接 3 mm 以下的鋼板，這使其應(yīng)用僅限于薄壁件的焊接，而對(duì)于厚度較大的板材或管材則需開坡口采取多層焊接，增加了工藝的復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)效率。由于焊接缺陷的產(chǎn)生原因十分復(fù)雜，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)焊接缺陷有時(shí)候歸咎于冶金或者工藝方面，甚至有時(shí)候也受環(huán)境因素影響很大。在這種復(fù)雜而綜合的條件下，焊接的檢測(cè)人員要掌握一定的焊接知識(shí)，時(shí)刻警惕，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。究其本質(zhì)，每一項(xiàng)方法都一定有他的優(yōu)點(diǎn)和不足，而焊接方式的不足就會(huì)造成焊接缺陷。實(shí)際上，焊接生產(chǎn)中焊接

8、質(zhì)量始終與焊接缺陷相關(guān)聯(lián)。這些缺陷直接影響著工程質(zhì)量，一旦發(fā)生就有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。20 世紀(jì) 60、70 年代，蘇聯(lián)把一層很薄的活性焊劑涂在母材待焊表面上，進(jìn)行鎢極氬弧焊（TIG ），此時(shí)的熔深是傳統(tǒng)鎢極氬弧焊（TIG ）的 23 倍，也可單面焊雙面成形，生產(chǎn)率高，成本低。到了90 年代，美、 英等國家研制出錳鋼、低合金剛、不銹鋼等不同材料的活性焊劑，形成焊接的新方法 A-TIG 焊。在 20 世紀(jì)末，我國也研發(fā)出使碳鋼、不銹鋼和鋁合金的鎢極氬弧焊（ TIG ）熔深增加 12 倍活性焊劑。二、選題的目的和意義希望通過本課題確定不銹鋼鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)及其調(diào)節(jié)范圍，分析焊接參數(shù)對(duì)焊接缺

9、陷的影響。熟練掌握設(shè)備操作技能與試驗(yàn)方法，為高新技術(shù)設(shè)備向?qū)嶒?yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)化提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；在得到穩(wěn)定結(jié)論的基礎(chǔ)上，利用其結(jié)論，開發(fā)出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為進(jìn)一步推動(dòng)我院教學(xué)改革作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。通過此畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生將了解不銹鋼的焊接方法， TIG 焊的操作方法，不銹鋼鎢極氬弧焊常出現(xiàn)的缺陷有哪些，不同的因素對(duì)不銹鋼的缺陷有什么影響。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來證實(shí)缺陷的影響因素及影響方式。根據(jù)任務(wù)書制定總體實(shí)驗(yàn)方案制定，學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的分析方法。三、課題的基本內(nèi)容本文主要研究內(nèi)容是不銹鋼在鎢極氬弧焊下各個(gè)參數(shù)對(duì)焊接缺陷的影響，具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1、首先熟悉不銹鋼的鋼種極其焊接性，熟悉不銹鋼的焊接方式鎢極氬弧焊（ TIG

10、 ）、熔化極氬弧焊（ MIG ）、等離子弧焊 （PAW）等。2、采用鎢極氬弧焊設(shè)備，采用不同的氬弧焊工藝參數(shù)對(duì)不銹鋼表面進(jìn)行堆焊用以實(shí)驗(yàn)不同工藝參數(shù)可能產(chǎn)生的缺陷。3、觀察焊接表面形貌及產(chǎn)生的缺陷，通過焊接檢驗(yàn)的方式對(duì)焊接的質(zhì)量驗(yàn)證試驗(yàn)。4、以對(duì)比分析的方式來探究不銹鋼鎢極氬弧焊的缺陷及解決措施，分析不銹鋼鎢極氬弧焊產(chǎn)生缺陷的原因并制定可行的解決措施。四、研究方案及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)本實(shí)驗(yàn)采用的是交直流兩用機(jī)鎢極氬弧焊焊接電源，為使氬氣很好地保護(hù)焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線與焊接處工件應(yīng)保持80 85角 , 填充焊絲與工件表面夾角應(yīng)盡可能地小， 一般為 10左右采用直流正接法在 1.5mm

11、 不銹鋼板上進(jìn)行堆焊一條 8cm 長的焊縫，使用錐形和圓臺(tái)形兩種不同的鎢極形狀進(jìn)行一組實(shí)驗(yàn)。通過改變電流，改變焊接速度，進(jìn)行兩組焊接實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生缺陷，通過對(duì)比不同焊接參數(shù)所得到不同的焊接試板。通過外觀檢驗(yàn)的和無損探傷的方式對(duì)試板進(jìn)行檢驗(yàn)。分析不同參數(shù)情況下焊接所產(chǎn)生的缺陷。對(duì)比分析確定可行的焊接參數(shù)， 避免焊接產(chǎn)生缺陷的解決措施。焊接電氣體流量鎢極直徑焊接速度鎢極伸出長流（ A）(L/min)（mm）（mm/min）度（ mm）3061.625026061.625029061.6250212061.6250215061.62502焊接電氣體流量鎢極直徑焊接速度鎢極伸出長流（A）(L/m

12、in)（mm）（ mm/min）度（ mm）9061.615029061.620029061.625029061.630029061.63502外觀檢驗(yàn)：以目測(cè)觀察為主，并可以借助低倍放大鏡觀察。通過觀察焊縫外形尺寸及形狀的缺陷、焊接接頭幾何尺寸的缺陷、是否出現(xiàn)裂紋、氣孔、焊瘤、弧坑、咬邊、夾渣、未焊透等缺陷。一、裂紋裂紋端部形狀尖銳，應(yīng)力集中嚴(yán)重，對(duì)承受交變和沖擊載荷、靜拉力影響較大，是焊接過程中最危險(xiǎn)的缺陷。 按其產(chǎn)生的原因可分冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋等。裂紋分冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋a 、冷裂紋指在 200以下產(chǎn)生的裂紋，它與氫有密切關(guān)系，其產(chǎn)生的主要原因是：1 、對(duì)大厚工件選用預(yù)熱溫度

13、和焊后緩冷措施不合適。2 、焊材選用不合適。3 、焊接接頭剛性大、工藝不合理。4 、焊縫及其附近產(chǎn)生硬脆組織。5 、焊接規(guī)范選擇不當(dāng)。B 、熱裂紋指在 300以上產(chǎn)生的裂紋 ( 主要是凝固裂紋 ) ，其產(chǎn)生的主要原因是：1 、成份的影響。焊接純奧氏體鋼、某些高鎳合金鋼和有色金屬時(shí)易出現(xiàn)。2 、焊縫中含有較多的硫等有害雜質(zhì)元素。3 、焊接條件及接頭狀選擇不當(dāng)。C 、再熱裂紋即消除應(yīng)力退火裂紋。指在高強(qiáng)度鋼的焊接區(qū)，由于焊后熱處理或在高溫下使用，在熱影響區(qū)產(chǎn)生的晶界裂紋，其產(chǎn)生的主要原因是：1 、消除應(yīng)力退火的熱處理?xiàng)l件不當(dāng)。2 、合金成分的影響。如鉻、鉬、釩、鈮、硼等元素具有增大再熱裂紋的傾向。

14、3 、焊材、焊接規(guī)范選擇不當(dāng)。4 、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成大的應(yīng)力集中。二、氣孔在焊接過程中，因氣體來不及及時(shí)逸出而在焊縫金屬內(nèi)部或表面所形成的空穴。其產(chǎn)生的原因是：1 、焊條、焊劑烘干不夠。2 、焊接工藝不夠穩(wěn)定，電弧電壓偏高，電弧過長，焊速過快和電流過小。3 、填充金屬和母材表面油、銹等未清除干凈。4 、未采用后退法熔化引弧點(diǎn)。5 、預(yù)熱溫度過低。6 、未將引弧和熄弧的位置錯(cuò)開。7 、焊接區(qū)保護(hù)不良，熔他面積過大。8 、交流電源易出現(xiàn)氣孔，直流反接的氣孔傾向最小。三、焊瘤在焊接過程中，熔化金屬流到焊縫外未熔化的母材上所形成的金屬瘤，它改變了焊縫的橫截面，對(duì)動(dòng)載不利。其產(chǎn)生的原因是：1 、電弧過

15、長、底層施焊電流過大。2 、立焊時(shí)電流過大、運(yùn)條擺不當(dāng)。3 、焊縫裝配間隙過大。四、弧坑焊縫在收尾處有明顯的缺肉和凹陷。其產(chǎn)生的原因是：1 、焊接收弧時(shí)操作不當(dāng)，熄弧時(shí)間過短。2 、自動(dòng)焊時(shí)送絲與電源同時(shí)切斷，沒有先停絲再斷電。五、咬邊電弧將焊縫邊緣的母材焙化后，沒有得到焊縫金屬的補(bǔ)充而留下缺口。咬邊削弱了接頭的受力截面，使接頭強(qiáng)度降低，造成應(yīng)力集中，使可能在咬邊處導(dǎo)致破壞。其產(chǎn)生的原因是：1 、電流過大，電弧過長、運(yùn)條速度不當(dāng)、電弧熱量過高。2 、埋弧焊的電壓過低、焊速過高。3 、焊條、焊絲的傾斜角度不正確。六、夾渣在焊縫金屬內(nèi)部或熔合線部位存在的非金屬夾雜物。夾渣對(duì)力學(xué)性能有影響，影響程度

16、與夾渣的數(shù)量和形狀有關(guān)。其產(chǎn)生的原因是：1 、多層焊時(shí)每層焊渣未清除干凈。2 、焊件上留有厚銹。3 、焊條藥皮的物理性能不當(dāng)。4 、焊層形狀不良、坡口角度設(shè)計(jì)不當(dāng)。5 、焊縫的熔寬與熔深之比過小、咬邊過深。6 、電流過小，焊速過快，焊渣來不及浮起。七、未焊透母材之間或母材與熔敷金屬之間存在局部未熔合現(xiàn)象。它一般存在于單面焊的焊縫根部，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，對(duì)強(qiáng)度、疲勞等性能影響較大。其產(chǎn)生的原因是：1 、坡口設(shè)計(jì)不良，角度小、鈍邊大、間隙小。2 、焊條、焊絲角度不正確。3 、電流過小、電壓過低、焊速過快、電弧過長、有磁偏吹等。4 、焊件有厚銹，未清除干凈。5 、埋弧自動(dòng)焊時(shí)的焊偏。通過實(shí)驗(yàn)及其檢測(cè)

17、的方式得出缺陷的產(chǎn)生原因，各參數(shù)對(duì)焊接缺陷的影響，進(jìn)而可以通過控制焊接工藝的方式預(yù)防焊接缺陷的產(chǎn)生。五、為完成課題已具備和所需的條件為完成課題，已經(jīng)查閱了大部分資料，對(duì)鎢極氬弧焊和不銹鋼的焊接的可行性的研究和學(xué)習(xí)，了解了大部分的易出現(xiàn)焊接缺陷，閱讀了最近關(guān)于不銹鋼氬弧焊的論文和其它資料，已具備了研究本課題的知識(shí)。已具備有實(shí)驗(yàn)的材料，實(shí)驗(yàn)時(shí)所需要的焊機(jī)、焊材、游標(biāo)卡尺、砂紙、裁料機(jī)、檢驗(yàn)工具等等六、預(yù)計(jì)研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施可能出現(xiàn)的難點(diǎn)：1 、在研究過程中面臨著參數(shù)的選取，可能出現(xiàn)由于參數(shù)設(shè)置異常而導(dǎo)致的機(jī)器報(bào)警或發(fā)出異常的情況，此時(shí)需要立即停止焊接，查閱相關(guān)資料及時(shí)向?qū)熀屯瑢W(xué)求解，及時(shí)地解決，尋找最簡單合適的參數(shù)。2 、在鎢極頭的使用過程中，若出現(xiàn)電流或受熱過大，有燒損或發(fā)生大面積的粘貼時(shí)需要及時(shí)的替換，以免對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性造成誤差。3 、焊接過程中容易出現(xiàn)飛濺，此時(shí)需要注意的就是試樣的清潔問題，表面的油污氧化物的殘留很容易引起飛濺的發(fā)生，故在焊接的過程前必須用砂紙進(jìn)行認(rèn)真的打磨焊接區(qū)，并用丙酮溶液對(duì)其進(jìn)行擦拭。七、進(jìn)度安排8.24布置畢業(yè)設(shè)計(jì)事項(xiàng)；8.259.17查閱技術(shù)文件，提出開題報(bào)告；9.18開題報(bào)告答辯；9