(完整版)不銹鋼開(kāi)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(guó)家工業(yè)化的標(biāo)志。鋼的產(chǎn)量越高就代表這個(gè)國(guó)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(lái)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(guó)家每年消耗的鋼中有 70%的是不銹鋼，在我國(guó)也達(dá)到了65%左右。因此開(kāi)發(fā)和使用好不銹鋼對(duì)我國(guó)的工業(yè)來(lái)說(shuō)已經(jīng)越來(lái)越重要了。我國(guó)不銹鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步較晚，建國(guó)以來(lái)到改

2、革開(kāi)放前，我國(guó)不銹鋼的需求主要是以工業(yè)和國(guó)防尖端使用為主。改革開(kāi)放后，國(guó)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(guó)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(lái)，全球不銹鋼表觀消費(fèi)量以年均 6%的速度增長(zhǎng)，而 90 年代的 10 年間，我國(guó)不銹鋼表觀消費(fèi)量是世界年均增長(zhǎng)率的 2.9 倍。進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)不銹鋼產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)。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(kāi)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(kāi)，我國(guó)熱鍍鋅行業(yè)已進(jìn)入

3、新一輪的高速發(fā)展階段。我國(guó)不銹鋼行業(yè)原材料中的鉻鎳在國(guó)外是供大于求，而在我國(guó)是供不應(yīng)求的狀況；不銹鋼則是產(chǎn)能過(guò)剩，供大于求，盈利空間波動(dòng)頻繁。隨著不銹鋼行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)愈來(lái)愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)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?，一大批?guó)內(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(guó)外關(guān)于不銹鋼的研究開(kāi)展較早，歐洲、美國(guó)和日本等國(guó)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(kāi)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(guò)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(guó)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(guó)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(zhǎng)，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(wàn)態(tài)， 當(dāng)今社會(huì)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 、焊接時(shí)無(wú)粉塵 、無(wú)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?jī)?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(méi)有熔渣，工人可以清楚地看到熔池和焊縫的成形過(guò)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(kāi)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(kāi)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(guó)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(guó)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)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?jī)?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(guò)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(lái)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(zhǎng)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(guò)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(guò)對(duì)比不同焊接參數(shù)所得到不同的焊接試板。通過(guò)外觀檢驗(yàn)的和無(wú)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)程中，因氣體來(lái)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(guò)長(zhǎng)，焊速過(guò)快和電流過(guò)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(guò)低。6 、未將引弧和熄弧的位置錯(cuò)開(kāi)。7 、焊接區(qū)保護(hù)不良，熔他面積過(guò)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(guò)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(guò)

15、長(zhǎng)、底層施焊電流過(guò)大。2 、立焊時(shí)電流過(guò)大、運(yùn)條擺不當(dāng)。3 、焊縫裝配間隙過(guò)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(guò)短。2 、自動(dòng)焊時(shí)送絲與電源同時(shí)切斷，沒(méi)有先停絲再斷電。五、咬邊電弧將焊縫邊緣的母材焙化后，沒(méi)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(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)、運(yùn)條速度不當(dāng)、電弧熱量過(guò)高。2 、埋弧焊的電壓過(guò)低、焊速過(guò)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(guò)小、咬邊過(guò)深。6 、電流過(guò)小，焊速過(guò)快，焊渣來(lái)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(guò)小、電壓過(guò)低、焊速過(guò)快、電弧過(guò)長(zhǎng)、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(guò)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(guò)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(guò)程中可能遇到的困難和問(wèn)題，以及解決的措施可能出現(xiàn)的難點(diǎn)：1 、在研究過(guò)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(jiǎn)單合適的參數(shù)。2 、在鎢極頭的使用過(guò)程中，若出現(xiàn)電流或受熱過(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(kāi)題報(bào)告；9.18開(kāi)題報(bào)告答辯；9