(完整版)不銹鋼開題報告.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)代社會中不可缺少的一種材料，它可以看作一個國家工業(yè)化的標志。鋼的產(chǎn)量越高就代表這個國家的工業(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、強韌性和良好的可加工性，廣泛的應用于宇航、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)達國家每年消耗的鋼中有 70%的是不銹鋼，在我國也達到了65%左右。因此開發(fā)和使用好不銹鋼對我國的工業(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)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，拉動了不銹鋼的需求。進入上世紀 90 年代后，我國不銹鋼產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期，不銹鋼需求的增速遠高于全球水平。 1990 年以來，全球不銹鋼表觀消費量以年均 6%的速度增長，而 90 年代的 10 年間，我國不銹鋼表觀消費量是世界年均增長率的 2.9 倍。進入 21 世紀，我國不銹鋼產(chǎn)業(yè)高速增長。不銹鋼是當今世界上應用最廣泛、性能價格比最優(yōu)的鋼材表面處理方法。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，西電東送、西氣東輸、南水北調、三峽工程、農(nóng)網(wǎng)及城市電網(wǎng)二網(wǎng)改造等項目的深入展開，我國熱鍍鋅行業(yè)已進入

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，而在我國是供不應求的狀況；不銹鋼則是產(chǎn)能過剩，供大于求，盈利空間波動頻繁。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作日趨頻繁，國內優(yōu)秀的不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此，一大批國內優(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構設計規(guī)范。設計規(guī)范的逐漸完善與相應研究的開展促進了不銹鋼在建筑結構中的應用。AISI 在 1968 年出版。 AISI 經(jīng)過廣泛

4、的研究，加深了對不銹鋼結構的理解，結合新的試驗結果在1974 年對規(guī)范進行了修訂。美國土木工程師協(xié)會 (ASCE)于 1991 年和 2002 年對規(guī)范進行了擴展和更新，取代了 AISI 標準。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構設計規(guī)范。 1995 年日本不銹鋼建筑協(xié)會出版了不銹鋼建筑設計與建造標準卿。該標準基于極限狀態(tài)設計，即考慮了正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)，包括構件截面設計、抗震設計和不銹鋼構件的加工等規(guī)定。歐洲鋼結構學會(SCI)在 1989-1992 年間對不銹鋼在建筑結構中應用進行了研究， 研究涉及到材料選擇范圍、構件加工和維護保養(yǎng)。研究結果包括材料力

5、學性能、構件和節(jié)點試驗、數(shù)據(jù)分析以及設計建議、 應用范例等，由歐洲不銹鋼協(xié)會 (Euro In-ox) 在 1994 年出版為不銹鋼結構設計手冊，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準規(guī)范草案 1.4 節(jié)(ENV 1993-1-4)主要根據(jù)這個設計手冊提出了不銹鋼結構的設計準則，并于1996 年出版，這個部分作為鋼結構設計規(guī)范 歐洲規(guī)范 3 的 1.4 節(jié)(包括不銹鋼的補充設計規(guī)定 )。在 2006 年，EN 1993-1-4 作為正式的歐洲規(guī)范出版卿，其主要內容與不銹鋼結構設計手冊的修訂保持一致，二者的區(qū)別在于 EN 1993-1-4 關于防火設計的規(guī)定比設

6、計手冊上偏于安全和保守。隨著工業(yè)革命的發(fā)展，在石油 、化工、醫(yī)藥、食品 各個領域，應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，同時它的品種和規(guī)格也在不斷擴張 。不銹鋼的焊接方式也是千姿萬態(tài)， 當今社會可以實現(xiàn)機械化 、焊接時無粉塵 、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) 在實際生產(chǎn)中應用已十分廣泛， 它的優(yōu)點是機械保護效果好，焊縫金屬純凈， 焊接質量優(yōu)良 ,一般用于精密焊接及高質量的焊接；在小電流時電弧很穩(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；采用氣體保護電焊，易于自動控制；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 .對于不銹鋼而言， TIG 焊在平板對接不開坡口時只能焊接 3 mm 以下的鋼板，這使其應用僅限于薄壁件的焊接，而對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)生原因十分復雜，根據(jù)生產(chǎn)實踐，我們發(fā)現(xiàn)焊接缺陷有時候歸咎于冶金或者工藝方面，甚至有時候也受環(huán)境因素影響很大。在這種復雜而綜合的條件下，焊接的檢測人員要掌握一定的焊接知識，時刻警惕，才能及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。究其本質，每一項方法都一定有他的優(yōu)點和不足，而焊接方式的不足就會造成焊接缺陷。實際上，焊接生產(chǎn)中焊接

8、質量始終與焊接缺陷相關聯(lián)。這些缺陷直接影響著工程質量，一旦發(fā)生就有可能導致嚴重的后果。20 世紀 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，進行鎢極氬弧焊（TIG ），此時的熔深是傳統(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)及其調節(jié)范圍，分析焊接參數(shù)對焊接缺

9、陷的影響。熟練掌握設備操作技能與試驗方法，為高新技術設備向實驗教學轉化提供實驗數(shù)據(jù)；在得到穩(wěn)定結論的基礎上，利用其結論，開發(fā)出創(chuàng)新實驗項目，為進一步推動我院教學改革作出應有的貢獻。通過此畢業(yè)設計，學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，不同的因素對不銹鋼的缺陷有什么影響。通過對比實驗來證實缺陷的影響因素及影響方式。根據(jù)任務書制定總體實驗方案制定，學會數(shù)據(jù)的分析方法。三、課題的基本內容本文主要研究內容是不銹鋼在鎢極氬弧焊下各個參數(shù)對焊接缺陷的影響，具體內容包括以下幾個方面：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、采用鎢極氬弧焊設備，采用不同的氬弧焊工藝參數(shù)對不銹鋼表面進行堆焊用以實驗不同工藝參數(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，通過焊接檢驗的方式對焊接的質量驗證試驗。4、以對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、研究方案及預期達到的目標本實驗采用的是交直流兩用機鎢極氬弧焊焊接電源，為使氬氣很好地保護焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線與焊接處工件應保持80 85角 , 填充焊絲與工件表面夾角應盡可能地小， 一般為 10左右采用直流正接法在 1.5mm

11、 不銹鋼板上進行堆焊一條 8cm 長的焊縫，使用錐形和圓臺形兩種不同的鎢極形狀進行一組實驗。通過改變電流，改變焊接速度，進行兩組焊接實驗，觀察實驗中產(chǎn)生缺陷，通過對比不同焊接參數(shù)所得到不同的焊接試板。通過外觀檢驗的和無損探傷的方式對試板進行檢驗。分析不同參數(shù)情況下焊接所產(chǎn)生的缺陷。對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：以目測觀察為主，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，應力集中嚴重，對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，它與氫有密切關系，其產(chǎn)生的主要原因是：1 、對大厚工件選用預熱溫度

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。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易出現(xiàn)。2 、焊縫中含有較多的硫等有害雜質元素。3 、焊接條件及接頭狀選擇不當。C 、再熱裂紋即消除應力退火裂紋。指在高強度鋼的焊接區(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 、消除應力退火的熱處理條件不當。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。4 、結構設計不合理造成大的應力集中。二、氣孔在焊接過程中，因氣體來不及及時逸出而在焊縫金屬內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。5 、預熱溫度過低。6 、未將引弧和熄弧的位置錯開。7 、焊接區(qū)保護不良，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，對動載不利。其產(chǎn)生的原因是：1 、電弧過

15、長、底層施焊電流過大。2 、立焊時電流過大、運條擺不當。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 、焊接收弧時操作不當，熄弧時間過短。2 、自動焊時送絲與電源同時切斷，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充而留下缺口。咬邊削弱了接頭的受力截面，使接頭強度降低，造成應力集中，使可能在咬邊處導致破壞。其產(chǎn)生的原因是：1 、電流過大，電弧過長、運條速度不當、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、夾渣在焊縫金屬內部或熔合線部位存在的非金屬夾雜物。夾渣對力學性能有影響，影響程度

16、與夾渣的數(shù)量和形狀有關。其產(chǎn)生的原因是：1 、多層焊時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。4 、焊層形狀不良、坡口角度設計不當。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，對應力集中很敏感，對強度、疲勞等性能影響較大。其產(chǎn)生的原因是：1 、坡口設計不良，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 、埋弧自動焊時的焊偏。通過實驗及其檢測

17、的方式得出缺陷的產(chǎn)生原因，各參數(shù)對焊接缺陷的影響，進而可以通過控制焊接工藝的方式預防焊接缺陷的產(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，對鎢極氬弧焊和不銹鋼的焊接的可行性的研究和學習，了解了大部分的易出現(xiàn)焊接缺陷，閱讀了最近關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。已具備有實驗的材料，實驗時所需要的焊機、焊材、游標卡尺、砂紙、裁料機、檢驗工具等等六、預計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：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)設置異常而導致的機器報警或發(fā)出異常的情況，此時需要立即停止焊接，查閱相關資料及時向導師和同學求解，及時地解決，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)生大面積的粘貼時需要及時的替換，以免對試驗數(shù)據(jù)的準確性造成誤差。3 、焊接過程中容易出現(xiàn)飛濺，此時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行認真的打磨焊接區(qū)，并用丙酮溶液對其進行擦拭。七、進度安排8.24布置畢業(yè)設計事項；8.259.17查閱技術文件，提出開題報告；9.18開題報告答辯；9