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1、 第二講 1.2焊接變形與應(yīng)力1.3焊接缺陷及其防止1.4 焊接產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)第1章 焊接總論第1章 焊接總論1.2 焊接變形與應(yīng)力 焊接完成后經(jīng)常發(fā)現(xiàn)焊件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸改變,甚至由于裂縫致使結(jié)構(gòu)斷裂。這類(lèi)現(xiàn)象主要是由于焊接變形應(yīng)力引起的。 一般情況下,焊接應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響不大,但有時(shí)可引起裂縫及影響焊后機(jī)械加工精度;焊接變形則給裝配工作帶來(lái)困難,并增加了矯正工作量。 第1章 焊接總論 1 焊接變形與焊接應(yīng)力的概念n焊接應(yīng)力按作用時(shí)間可分為焊接瞬時(shí)應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力。n焊接殘余應(yīng)力:焊后殘留在焊件內(nèi)的焊接應(yīng)力。n焊接變形: 焊接時(shí),焊件所產(chǎn)生的變形為焊接變形。 焊接后,在焊件或結(jié)構(gòu)中殘留的變形

2、為焊接殘余變形。n焊接殘余變形主要有收縮變形,彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形等。 第1章 焊接總論2 焊接變形與應(yīng)力產(chǎn)生的原因 焊接時(shí),焊件不均勻的局部加熱及冷卻是焊接變形和應(yīng)力產(chǎn)生的根本原因。 以平板對(duì)焊為例,若加熱時(shí)因熱膨脹而伸長(zhǎng)不受周?chē)饘傧拗?,則其伸長(zhǎng)自由進(jìn)行。實(shí)際受周?chē)饘僮璧K,伸長(zhǎng)不能實(shí)現(xiàn),由此被加熱部分受壓應(yīng)力,周?chē)饘偈芾瓚?yīng)力。 焊件冷卻后,因被加熱金屬在加熱時(shí)產(chǎn)生了壓縮塑性變形,所以最后的長(zhǎng)度比未被加熱金屬長(zhǎng)度短些。 第1章 焊接總論金屬件在均勻加熱和冷卻時(shí)的應(yīng)力和變形(a) 焊接加熱時(shí)(b) 焊接冷卻后第1章 焊接總論3 焊接應(yīng)力與焊接變形之間的關(guān)系(1)焊接應(yīng)力分布

3、和焊接變形大小取決于材料的線膨脹系數(shù)、彈性模量、屈服點(diǎn)、焊件的形狀尺寸、材料的物性參數(shù)以及焊接參數(shù)等因素有關(guān)。(2)在焊接結(jié)構(gòu)中,焊接應(yīng)力和焊接變形同時(shí)存在,又相互制約。變形小而應(yīng)力卻增加了;反之,是焊接應(yīng)力減小,要允許焊件有一定程度的變形。這要根據(jù)具體情況而定,以減少應(yīng)力為主,還是減少變形為主。(3)生產(chǎn)中,要求焊接結(jié)構(gòu)既不能有較大的焊接變形,又不允許有較大的焊接應(yīng)力。第1章 焊接總論4 焊接變形的基本形式n(1)縱向及橫向的尺寸收縮變形,它是由于焊縫及近焊縫區(qū)縱向和橫向收縮引起,具體表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、寬度縮短n(2)工件的彎曲,若焊縫分布在鋼板一側(cè),則引起鋼板彎曲。n(3)扭曲、角變形,當(dāng)焊

4、縫在鋼板厚度方向分布不均勻或上下焊縫不是同時(shí)焊接時(shí),都會(huì)引起扭曲或角變形。第1章 焊接總論 常見(jiàn)焊件變形的類(lèi)型(a)縮短變形(c)彎曲變形(b)角變形第1章 焊接總論(d)扭曲變形(e)波浪變形 常見(jiàn)焊件變形的類(lèi)型第1章 焊接總論5 預(yù)防和減少焊接變形和應(yīng)力的措施預(yù)防和減少焊接變形和應(yīng)力主要有兩方面:n結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理n采取正確的焊接工藝 第1章 焊接總論(1)選擇正確的焊接程序 a)收縮量大的焊縫應(yīng)該先焊。 如:一個(gè)結(jié)構(gòu)中,既有對(duì)接焊縫,又有角接焊縫,則應(yīng)先焊對(duì)接焊縫,后焊角焊縫。第1章 焊接總論(b)采用對(duì)稱(chēng)焊接程序例如雙V型坡口,能有效減少焊縫變形。第1章 焊接總論(c)長(zhǎng)焊縫焊接時(shí),應(yīng)注意

5、焊接方向和順序例如:平板的拼焊第1章 焊接總論(2)反變形法n反變形法即:預(yù)先將焊件在變形相反的方向加以彎曲,以抵消因焊接后收縮所產(chǎn)生的變形,例如平板的反變形。 (a)焊前反變形 (b)焊后第1章 焊接總論(3)固定法、預(yù)熱法、焊后熱處理n固定法:焊接前將焊件固定,可減少焊后變形。固定方法很多,且焊接時(shí)不必過(guò)分考慮焊接程序。n預(yù)熱法:預(yù)熱目的是使焊接區(qū)的溫度和結(jié)構(gòu)溫度差減少,以降低焊接變形和抗力,對(duì)于可焊性差的材料常用此法,如中碳鋼、鑄鐵、特殊鋼等。對(duì)鋼焊件,預(yù)熱溫度一般為100350。 n焊后熱處理:消除應(yīng)力退火是消除焊接應(yīng)力的有效方法,對(duì)于重要結(jié)構(gòu)和精密構(gòu)件,都可以使用該方法。第1章 焊接

6、總論1.3 焊接缺陷及其防治n焊接是大型安裝工程建設(shè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵工作,其質(zhì)量的好壞、效率的高低直接影響工程的安全運(yùn)行和制造工期。n結(jié)合工程建造期間的施工管理經(jīng)驗(yàn),在人員、設(shè)備材料、標(biāo)準(zhǔn)文件和環(huán)境等方面加強(qiáng)焊接管理,有針對(duì)性地采取嚴(yán)格措施,可確保焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良,確保優(yōu)質(zhì)焊接工程的實(shí)現(xiàn)。 第1章 焊接總論幾種質(zhì)量較好的焊縫第1章 焊接總論超級(jí)鋼激光焊接接頭板厚3mm,線能量為180J/mm超級(jí)鋼等離子弧焊接接頭板厚3mm,線能量為830J/mm第1章 焊接總論1.3.1 常見(jiàn)的焊接缺陷n1、外觀缺陷:外觀缺陷(表面缺陷)是指不用借助于儀器,從工件表面可以發(fā)現(xiàn)的缺陷。 常見(jiàn)的外觀缺陷有咬邊、焊瘤、凹陷

7、及焊接變形等,有時(shí)還有表面氣孔和表面裂紋。單面焊的根部未焊透等。 第1章 焊接總論1 外觀缺陷A A、咬邊、咬邊沿著焊縫邊緣在母材部分形成的低于基體表面的凹陷或溝槽, 是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒(méi)有得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充所留下的缺口。第1章 焊接總論咬邊的原因及后果 原因:是電弧熱量太高,即電流太大,運(yùn)條速度太小所造成的。 后果:咬邊減小了母材的有效截面積,降低結(jié)構(gòu)的承載能力,同時(shí)還會(huì)造成應(yīng)力集中,發(fā)展為裂紋源。 第1章 焊接總論B 焊瘤n焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上或從焊縫根部溢出,冷卻后形成的未與母材熔合的金屬瘤即為焊瘤. 第1章 焊接總論 原因:焊接規(guī)范過(guò)強(qiáng)、焊條熔化

8、過(guò)快、焊條質(zhì)量欠佳(如偏芯),焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢(shì)不當(dāng)?shù)榷既菀讕?lái)焊瘤。在橫、立、仰位置更易形成焊瘤。 后果:焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷,易導(dǎo)致裂紋。同時(shí),焊瘤改變了焊縫的實(shí)際尺寸,會(huì)帶來(lái)應(yīng)力集中。管子內(nèi)部的焊瘤減小了它的內(nèi)徑,可能造成流動(dòng)物堵塞。焊瘤的形成原因及后果第1章 焊接總論 防止焊瘤的措施: 使焊縫處于平焊位置, 正確選用規(guī)范, 選用無(wú)偏芯焊條, 合理操作。 第1章 焊接總論 凹坑指焊縫表面或背面局部的低于母材的部分。C 凹坑第1章 焊接總論 原因:凹坑多是由于收弧時(shí)焊條(焊絲)未作短時(shí)間停留造成的(此時(shí)的凹坑稱(chēng)為弧坑),仰、立、橫焊時(shí),常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。 后果:凹坑

9、減小了焊縫的有效截面積,弧坑常帶有弧坑裂紋和弧坑縮孔。 凹坑的形成原因及后果第1章 焊接總論 防止凹坑的措施 選用有電流衰減系統(tǒng)的焊機(jī), 盡量選用平焊位置, 選用合適的焊接規(guī)范, 收弧時(shí)讓焊條在熔池內(nèi)短時(shí)間停 留或環(huán)形擺動(dòng),填滿(mǎn)弧坑。第1章 焊接總論n未焊滿(mǎn)是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽。 D 未焊滿(mǎn)第1章 焊接總論 原因:填充金屬不足是產(chǎn)生未焊滿(mǎn)的根本原因。規(guī)范太弱,焊條過(guò)細(xì),運(yùn)條不當(dāng)?shù)葧?huì)導(dǎo)致未焊滿(mǎn)。 后果:未焊滿(mǎn)同樣削弱了焊縫,容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,同時(shí),由于規(guī)范太弱使冷卻速度增大,容易帶來(lái)氣孔、裂紋等。 防止未焊滿(mǎn)的措施: 加大焊接電流,加焊蓋面焊縫。 未焊滿(mǎn)的形成原因及后果第1章 焊接總

10、論E 燒穿n燒穿是指焊接過(guò)程中,熔深超過(guò)工件厚度,熔化金屬自焊縫背面流出,形成穿孔性缺陷。第1章 焊接總論 原因:焊接電流過(guò)大,速度太慢,電弧在焊縫處停留過(guò)久,都會(huì)產(chǎn)生燒穿缺陷。工件間隙太大,鈍邊太小也容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。 后果:燒穿是鍋爐壓力容器產(chǎn)品上不允許存在的缺陷,它完全破壞了焊縫,使接頭喪失其聯(lián)接及承載能力。 燒穿的形成原因及后果第1章 焊接總論 防止燒穿的措施: 選用較小電流并配合合適的焊接速度, 減小裝配間隙, 在焊縫背面加設(shè)墊板或藥墊, 使用脈沖焊,能有效地防止燒穿。第1章 焊接總論2、氣孔和夾渣A、氣孔 氣孔是指焊接時(shí),熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出,殘存于焊縫之中所形成的空穴。

11、 其氣體可能是熔池從外界吸收的,也可能是焊接冶金過(guò)程中反應(yīng)生成的。第1章 焊接總論焊縫氣孔缺陷焊縫氣孔缺陷第1章 焊接總論氣孔從其形狀上分,有球狀氣孔、條蟲(chóng)狀氣孔; 從數(shù)量上可分為單個(gè)氣孔和群狀氣孔。群狀氣孔又分均勻分布?xì)饪?密集狀氣孔和鏈狀分布?xì)饪?按氣孔內(nèi)氣體成分分類(lèi),有氫氣孔、氮?dú)饪?、二氧化碳?xì)饪住⒁谎趸細(xì)饪?、氧氣孔等。熔焊氣孔多為氫氣孔和一氧化碳?xì)饪住?(1)氣孔的分類(lèi)氣孔的分類(lèi)第1章 焊接總論(2)產(chǎn)生氣孔的主要原因產(chǎn)生氣孔的主要原因 母材或填充金屬表面有銹、油污等,焊條及焊劑未烘干會(huì)增加氣孔量,因?yàn)殇P、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體,增加了高溫金屬中氣體的含量。焊

12、接線能量過(guò)小,熔池冷卻速度大,不利于氣體逸出。焊縫金屬脫氧不足也會(huì)增加氧氣孔。 第1章 焊接總論(3)氣孔的危害氣孔的危害 氣孔減少了焊縫的有效截面積,使焊縫疏松,從而降低了接頭的強(qiáng)度、塑性,還會(huì)引起泄漏。氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。 第1章 焊接總論(4)防止氣孔的措施防止氣孔的措施a.清除焊絲,工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。 b.采用堿性焊條、焊劑,并徹底烘干。 c.采用直流反接并用短電弧施焊。 d.焊前預(yù)熱,減緩冷卻速度。 e.用偏強(qiáng)的規(guī)范施焊。 第1章 焊接總論B、夾渣 n夾渣是指焊后溶渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。第1章 焊接總論3、裂紋 焊縫中原子結(jié)

13、合遭到破壞,形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙橫裂紋第1章 焊接總論中心裂紋第1章 焊接總論u 根據(jù)裂紋尺寸大小分為(1)宏觀裂紋 (2)微觀裂紋 (3)超顯微裂紋,指晶間裂紋和晶內(nèi)裂紋。u從產(chǎn)生溫度上,裂紋分為兩類(lèi): (1) 熱裂紋:產(chǎn)生于Ac3線附近的裂紋。一般是焊接完畢即出現(xiàn)。這種裂紋主要發(fā)生在晶界,裂紋面上有氧化色彩,失去金屬光澤。 (2) 冷裂紋:指在焊畢冷至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M3點(diǎn)以下產(chǎn)生的裂紋,一般是在焊后一段時(shí)間才出現(xiàn)。 A 裂紋的分類(lèi)第1章 焊接總論熱裂紋發(fā)生于焊縫金屬凝固末期熱裂紋發(fā)生于焊縫金屬凝固末期,敏感溫度區(qū)敏感溫度區(qū)大致在固相線附近的高溫區(qū)。大致在固相線附近的高溫區(qū)。 熱裂紋都是

14、沿晶界開(kāi)裂熱裂紋都是沿晶界開(kāi)裂,通常發(fā)生在低合金鋼、通常發(fā)生在低合金鋼、奧氏體不銹鋼、雜質(zhì)較多的碳鋼等材料的氣焊縫奧氏體不銹鋼、雜質(zhì)較多的碳鋼等材料的氣焊縫中。中。熱裂紋(結(jié)晶裂紋) 的形成第1章 焊接總論a.產(chǎn)生于較低溫度,且產(chǎn)生于焊后一段時(shí)間以后,故又稱(chēng)延遲裂紋。b.主要產(chǎn)生于熱影響區(qū),也有發(fā)生在焊縫區(qū)的。c.冷裂紋可能是沿晶開(kāi)裂,穿晶開(kāi)裂或兩者混合出現(xiàn)。d.冷裂紋引起的構(gòu)件破壞是典型的脆斷。冷裂紋的形成第1章 焊接總論壓力容器事故除極少數(shù)是由于設(shè)計(jì)不合理,選材不當(dāng)引起的,絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。尤其是冷裂紋:a.瘁硬組織(馬氏體)減小了金屬的塑性?xún)?chǔ)備。 b.接頭的殘余應(yīng)力使焊縫

15、受拉。 c.接頭內(nèi)有一定的含氫量。 在所有的裂紋中,冷裂紋的危害性最大。B裂紋的危害第1章 焊接總論4、其他缺陷(1)未焊透(2)未熔合(3)焊縫化學(xué)成分或組織成分不符合要求(4)過(guò)熱和過(guò)燒(5)白點(diǎn)第1章 焊接總論1.4 焊接產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn) n焊接檢驗(yàn)可以分為破壞性檢驗(yàn)、非破壞性檢驗(yàn)和聲發(fā)射檢測(cè)三大類(lèi)。第1章 焊接總論焊接產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)破壞性試驗(yàn)力學(xué)性能試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)化學(xué)分析、腐蝕試驗(yàn)金相檢驗(yàn)宏觀檢驗(yàn)、微觀檢驗(yàn)、斷口檢驗(yàn)非破壞性試驗(yàn)外觀檢驗(yàn)外觀形狀、尺寸、表面缺陷強(qiáng)度檢驗(yàn)水壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)致密性試驗(yàn)氣密性試驗(yàn)、吹氣試驗(yàn)、氨滲漏試驗(yàn)、煤油試驗(yàn)、載水試驗(yàn)、沉水試驗(yàn)、水沖試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、渦流檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)表1 焊接產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn) 第1章 焊接總論檢驗(yàn)過(guò)程檢驗(yàn)過(guò)程檢驗(yàn)內(nèi)容檢驗(yàn)內(nèi)容焊前檢驗(yàn)基本金屬質(zhì)量、焊接材料質(zhì)量、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊件備料、焊件裝配質(zhì)量、焊接試板、輔機(jī)具、工具、焊接環(huán)境、焊接預(yù)熱、焊工資格焊接過(guò)程檢驗(yàn)焊接規(guī)范、復(fù)核焊接材料、焊接順序、焊道表面質(zhì)量、后熱、焊后熱處理焊后檢驗(yàn)外觀檢查、無(wú)損檢測(cè)、力學(xué)性能、金相檢驗(yàn)、焊縫鐵素體含量、致密性檢驗(yàn)、焊縫強(qiáng)度檢驗(yàn)等。安裝調(diào)試質(zhì)量檢驗(yàn)資料齊全、質(zhì)量證明文件、實(shí)物與技術(shù)文件一致性、產(chǎn)品重要部位、易

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