高炉炉体钢结构构件的焊接及质量检验评定标准.doc
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1、高炉炉体为例钢结构构件的焊接及质量检验评定标准一、钢结构构件常用的焊接方法及分类、焊接方法概述焊接是借助于能源,使两个分离的物体产生原子(分子)间结合而连接成整体的过程。根据对象和用途大致可分为建筑焊接结构、和容器焊接结构、管道焊接结构、导电性焊接结构四类。钢结构包含了这四类焊接结构。选用的结构材料是钢材,而且大多为普通碳素钢和低合金结构钢,常用的钢号有Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq等。主要的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧焊、溶嘴电渣焊、窄间隙坡口焊、螺栓焊、点焊等。、手工电弧焊依靠电弧的热量进行焊接的方法称为电弧焊。手工电弧焊是用手工操作焊条进
2、行焊接的一种电弧焊,是钢结构焊接中最常用的方法。、气体保护电弧焊又称为融化极气体电弧焊,以焊丝和焊件作为两个极,两极之间产生电弧热来融化焊丝和焊件母材。同时想焊接区域送入保护气体,使电弧融化的焊丝、熔池及附近的母材与周围的空气隔开,焊丝自动送进,在电弧作用下不断溶化,与溶化的母材一起融合,形成焊缝金属。、自保护电弧焊自保护电弧焊曾称为无气体保护电弧焊。与气体保护电弧焊相比抗风性好,风速达10m/s时仍能得到无气孔而且力学性能优越的焊缝。由于自动焊接,因此焊接效率极高。焊枪轻不用气瓶,因此操作十分轻便。但焊丝价格比CO2保护焊的要高。、埋弧焊埋弧焊是电弧在可溶化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊
3、。向溶池连续不断送进的裸焊丝,既是金属电极也是填充材料,电弧在焊剂层下燃烧,将焊丝、母材溶化而形成溶池,焊融的焊剂成为溶渣,覆盖在液态金属溶池的表面,使高温溶池金属与空气隔开,焊剂形成溶渣除了起保护作用外,沿海与溶化金属参与冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。、溶嘴电渣焊(CES焊接)溶嘴电渣焊是一种立向位置的自动焊接方法,在钢制滑块围起的焊接区,中间安置溶嘴,通过溶嘴连续供给焊丝,以通过溶化渣的电流产生的电阻热为热源,在溶化焊丝和焊嘴的同时,待连接的母材坡口也溶化而进行的焊接方法。二、焊接应力及焊接变形、焊接应力焊接过程中,焊接热源对焊件进行局部加热,产生了不均匀的温度场,导致材料热胀冷缩
4、的不均匀。处于高温区域的材料在加热(冷却)过程中会产生有较大的伸长(收缩)量,但由于受到周围材料的约束而不能自由伸长(收缩)。于是在焊件中产生内应力,使高温区的材料受到挤压(拉伸)产生塑性变形。同时,金属材料在焊接过程中随着温度的变化还会发生相应的相变,不同的金属组织是有不同的性能,也会引起 的变化,对焊接应力及变形产生不同程度的影响,于是焊接过程对焊件进行了局部的、不均匀的加热是产生焊接应力和焊接变形的主要原因。焊接过程中,应力变形是随时间而改变的,当焊件温度降至常温时,残存与焊件中的应力称为焊接残余应力;残留的变形称为焊接残余变形,焊接应力及变形的分布和大小与被焊材料的线膨胀系数、弹性模量
5、、屈服点、焊件尺寸、形状和温度场等因素有关,而温度场又与被焊材料的热导率、热容、密度、焊接工艺参数、环境条件等密切相关。任何因素的波动均会对应力和变形产生影响。、焊接变形的种类焊接变形可分为线性缩短、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形失稳变形等。线性缩短:是指焊件收缩引起的长度缩短和宽度变窄的变形,有纵向缩短和横向缩短之分。线性缩短的规律:、线膨胀系数大的材料焊后焊缝收缩量大。、焊缝长度长的收缩量大。、一般对接焊缝的纵向收缩量为0.150.3mm/m;角焊缝的纵向收缩量为0.20.4mm/m;断续角焊缝为00.1mm/m。、横向收缩量随着焊缝宽度的增加而增加,同一条焊缝的横向收缩量约相当于24
6、m长的焊缝的纵向收缩量。也就是说焊缝的横向收缩是主要的。角焊缝的横向收缩比对接焊缝的横向收缩小;断续角焊缝比连续角焊缝小。、多层焊时,第一层最大、第二层约为第一层的20%,第三层为第一层的5%10%,最后几层更少。、在刚性固定条件下焊接收缩量大约能减少40%70%;但焊后有较大的焊接残余应力;角变形是由于焊缝截面形状在厚度方向上不对称引起的;波浪变形大面积薄板拼焊时,在内应力作用下产生能够失稳而成为波浪变形;扭曲变形一旦产生则难以矫正,主要由于装配质量不好,工件搁置不正,焊接顺序和方向安排不当造成的,在施工中特别引起注意。、焊接残余应力和变形的控制在钢结构施工中,不仅要考虑到强度、稳定性、经济
7、性,而且必须考虑焊缝将产生的应力、变形对机构的影响。通常有以下几点:、在钢结构施焊中考虑卡具以减少焊接变形的可能性。、合理的安装焊接方法和焊接参数。、反变形法(由于预拼装焊接产生的变形)。、刚性固定。、锤击法。、强迫冷却法。、预热和焊后热处理。三、常见焊接缺陷的产生原因和防止与修补方法、焊接的主要缺陷国标金属溶化焊焊接缺陷分类及说明(GB641786)将焊缝缺陷分为六类:裂纹、孔穴、固体夹条、未溶合和未焊透、形状缺陷和上述的其它缺陷。、裂纹缺陷的产生原因和防止与修补方法裂纹缺陷有热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。热裂纹:热裂纹是由于焊缝金属结晶时造成严重偏析。存在低熔点杂质,另外是由于焊接拉伸应力的作
8、用而产生的。防止措施有:、选择偏析元素和有害杂质含量低的钢材和焊接材料,控制碳、硫、磷等含量。、提高焊缝金属塑性。、采用受弧板逐渐断弧。衰减焊接电流等,填满弧坑,防止弧坑裂纹。、避免产生应力集中的焊接缺陷,如未焊透、夹渣等。、可采用预热和后热。冷裂纹:是由于接头中存在淬硬组织,扩散氢的存在和浓集,同时有较大的拉伸应力。防止的办法是焊前烘烤,彻底清理坡口和焊丝表面的油、水、锈污等减少扩散氢的含量。焊前预热,焊后缓冷,进行焊后热处理。采取降低消除焊接应力的工艺措施(如:高炉热风炉炉帽用锤击发、震动法消除残余应力的方法)。再热裂纹:是由于过饱和和固溶的碳化物在再次加热时析出,造成晶内强化,另外是由焊
9、接残余应力造成的。因此,焊前预热、焊后缓冷是很重要的措施,另外选用强度等级稍低于母材的焊接材料。焊接缺陷的修补方法用渗透探伤试验或磁粉探伤试验等手段确认裂纹长度,并且从裂纹两端起至少要铲除50mm以上的富余部分。当无法确认缺陷长度时,要沿其焊缝全长铲除形成船底形的沟状,作适当预热修补焊接,焊后再次检查。、孔穴缺陷产生原因和防止与修补方法孔穴缺陷分为气孔和弧坑缩孔两种。气孔造成的主要原因是:、焊条、焊剂潮湿,药皮剥落。、坡口表面有油、水、锈污等未清理干净。、电弧过长,熔池面积过大。、保护气体流量小、纯度低。、焊距摆动大,焊丝搅动熔池不充分。、焊接环境温度大,焊工操作不熟练。防止措施:、不得使用药
10、皮剥落、开裂、变质、偏心和焊丝锈蚀的焊条,对焊条和焊丝要进行烘烤。、认真处理坡口。、控制焊接电流和电弧长度。、提高操作技术,改善焊接环境。弧坑缩孔是由于焊接电流过大,灭弧时间短而造成的,因此要选用合适的焊接参数,焊接时填满弧坑或采用电流衰减灭弧。利用超声波探伤,搞清楚缺陷的位置后,用碳弧气刨等完全铲除焊缝,形成船底形的沟再进行补焊,焊后再次检查。、固体夹渣缺陷查声原因和防止与修补方法固体夹渣缺陷有夹渣和金属杂质两种缺陷,造成夹渣的原因有:、多道焊层清理不干净。、电流过小,焊接速度快,熔渣来不及浮出。、焊条和焊枪角度不当,焊工操作不熟练,坡口设计不合理,焊条形状不良。防止办法:彻底清理层间焊道;
11、合理选用坡口形式,改善焊层成型,提高操作技术。金属夹杂缺陷是由于:、氩弧焊采用接触引弧,操作不熟练。、钨极与熔池或焊丝短路。、焊接电流过大,钨棒严重烧损。防止办法:氩弧焊时尽量采用高频引弧,提高操作技术,选用合适的焊接工艺。、未熔合未焊透缺陷产生的原因和防止与修补方法、未熔合缺陷主要是由于送条速度过快,焊条焊距角度不对,电弧吹偏;坡口设计不合理,电流过小,电弧过长,坡口或夹层清理不干净造成的。防止方法:提高操作技术。选用合适的工艺参数,选用合理的坡口形式,彻底清理焊件。、未焊透缺陷是由于坡口设计不良,间隙过小,操作不熟练造成的。防止方法:选用合理坡口形式,保证组对间隙,选用合适的 参数,提高操
12、作技术。、形状缺陷产生的原因和防止与修补方法、形状缺陷分为咬边、焊瘤、下塌、根部收缩、错边、角度偏差、焊缝超高、表面不规则等。、咬边缺陷是由于电流过大或电弧过长,埋弧焊时电压过低。焊条和焊丝的角度不合适等原因造成的,对咬边部分需用直径3.24.0mm的焊丝进行修补焊接。、焊瘤是由于电流偏大或火焰率过大造成的,另外焊工技术差也是主要原因。对于主要的对接焊部分的焊瘤要用砂轮等出去。、下塌缺陷又称为压坑缺陷,是由于焊接电流过大,速度过慢。因此熔池金属温度过高而造成的。有碳弧气刨进行铲除,然后修补焊接。、根部收缩缺陷主要是焊接电流过大或火焰率过大,使熔池体积过大造成的,因此要选用合适的工艺参数。、错边
13、缺陷主要是组对不好,因此要求组对时严格要求。从背面进行补焊,也可使用背衬焊剂垫进行底层焊接,希望焊成倾斜度为1/2:5。、角度偏差缺陷主要由于组对不好,因此要求组对好,采用控制变形的措施才能防止发生。、焊缝超高、焊脚不对称、焊缝高度不齐、表面不规则等缺陷产生的主要原因是:焊接层次布置不好,焊工技术差,护目镜颜色过深,影响了观察熔池情况。焊缝超高可磨成适当的高度,也可做修补焊接,在焊缝两侧修补成比较整齐的形状。、其他缺陷其他缺陷主要有电弧擦伤、飞溅、表面撕裂等。、电弧擦伤是由于焊把与工件无意接触,焊接电缆破损;未在坡口内引弧,而是在母材上任意引弧而造成的。因此,启动电焊机前,检查焊接,严禁与工件
14、短路;包裹绝缘带,必须在坡口内引弧,严肃工艺纪律。、飞溅是由于焊接电流过大,或没有采取防护措施,也有因CO2气体保护焊焊接回路电感量不合适造成的。可采用涂白垩芬调整CO2气体保护焊焊接贿赂的电感。四、焊接的质量检验焊接质量检查包括焊前检查、焊接生产中检验和成品保护。、焊前检验检验技术文件(图纸标准、工艺规程等)是否齐全。焊接材料(焊条、焊丝、焊剂、气体等)和钢材原材料的质量检验,构件装配和焊接件边缘质量检验、焊接设备是否完善。焊工应经过考试取得合格证,停焊时间达六个月以上,应重新考核。、焊接生产中的检验主要是对焊接设备运行情况、焊接规范和焊接工艺的执行情况,以及多层焊接过程中夹渣、未焊透等缺陷
15、的自检等,目的是防止焊接过程中缺陷的形成。焊接工艺评定、首次采用的焊接方法,采用新的焊接材料施焊,采用的重要的焊接接头形式,需要进行预热、后热或焊后热处理的构件,都应进行工艺评定。、进行工艺评定的钢材、焊接材料和焊接方法应与工程所使用的相同;对于要求熔透的T型接头焊接试件,应与工程实物相当。焊接工艺评定应由较高技能的焊工施焊。焊接工艺、施焊电源的网路电压、波动值应在5%范围内,超过时应增设专用变压器或温压装置。、根据焊接工艺评定编制工艺指导书,焊接过程中应严格执行。、对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及组合焊缝应在焊缝的两端设置引弧和引出板;其材料和坡口形式应与焊件相同。引弧和引
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