第一章 第二節(jié) 焊前的質(zhì)量控制

1、第二節(jié) 焊前的質(zhì)量控制課時(shí)：2 課型：新授課教學(xué)目標(biāo)：1、 使學(xué)生養(yǎng)成良好的習(xí)慣，在施工前就考慮施工質(zhì)量2、 掌握焊前質(zhì)量控制的內(nèi)容教學(xué)方法：講授教學(xué)重、難點(diǎn)：1、 原材料的質(zhì)量控制2、 焊接工藝評(píng)定導(dǎo)入新課：焊前的各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)是從什么地方考試的呢？焊前的各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)是焊接質(zhì)量控制的開始，它主要包括焊接原材料質(zhì)量控制、焊接焊接前個(gè)工序質(zhì)量控制、焊接工藝評(píng)定?！傲己玫拈_始是成功的一半”。 1、原材料質(zhì)量控制 （1）金屬原材料的質(zhì)量檢驗(yàn) 焊接結(jié)構(gòu)使用的金屬材料種類很多，即使同種類的金屬材料也有不同的型號(hào)。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)金屬材料的型號(hào)，出廠質(zhì)量檢驗(yàn)證明書(合格證)加以鑒定。同時(shí)，還須作外部檢查和抽樣復(fù)

2、核，以檢查發(fā)現(xiàn)在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的外部缺陷和防止型號(hào)錯(cuò)亂。對(duì)于有嚴(yán)重外部缺陷的應(yīng)挑出不用，對(duì)于沒有出廠合格證或新使用的材料必須進(jìn)行化學(xué)成分分析、機(jī)械性能試驗(yàn)及可焊性試驗(yàn)后才能投產(chǎn)使用。 （2）焊絲質(zhì)量的檢驗(yàn) 焊接碳鋼和合金鋼所用的焊絲其化學(xué)成分、機(jī)械性能、焊接性能等應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在使用前，每捆焊絲必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行化學(xué)成分復(fù)核、外部檢查及直徑測(cè)量。焊絲表面不應(yīng)有氧化皮、銹蝕、油污等。若采用化學(xué)酸洗法清除焊絲上的氧化皮、銹蝕時(shí)，應(yīng)注意控制酸洗的時(shí)間，若酸洗時(shí)間過長(zhǎng)，而又立即使用時(shí)，會(huì)影響焊接質(zhì)量，甚至出現(xiàn)裂紋。 （3）焊條質(zhì)量的檢驗(yàn) 焊條質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)首先檢查其外表質(zhì)量，然后核實(shí)其化學(xué)成分、機(jī)械性能、焊接

3、性能等是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或出廠的要求。對(duì)焊條的化學(xué)成分及機(jī)械性能進(jìn)行檢查時(shí)，首先用這種焊條焊成焊縫，然后對(duì)其焊縫進(jìn)行化學(xué)成分和機(jī)械性能測(cè)定，合格的焊條其焊縫金屬的化學(xué)成分及機(jī)械性能應(yīng)符合其說明書所規(guī)定的要求。 所謂焊接性能良好的焊條，是指在說明書中所推薦的規(guī)范下焊接時(shí)，焊條容易起弧、電弧穩(wěn)定、飛濺少、藥皮熔化均勻、熔渣不影響連續(xù)焊接、熔渣流動(dòng)性好、覆蓋均勻、脫渣容易；并且在一般情況下，焊縫中不應(yīng)有裂紋、氣孔，夾渣等工藝缺陷。 焊條的藥皮應(yīng)是緊密的，沒有氣孔、裂紋、腫脹和未調(diào)勻的藥團(tuán)，同時(shí)要牢固地緊貼在焊芯上并且有一定的強(qiáng)度，直徑小于4mm的焊條，從05米處平放自由落在鋼臺(tái)上，藥皮不損壞。藥皮在焊

4、芯上應(yīng)同心。藥皮偏心的焊條，除發(fā)生偏弧外，還破壞其焊接性能。 使用焊條時(shí)，還需注意運(yùn)輸過程和保管時(shí)是否受到損傷和受潮變質(zhì)。變質(zhì)和損傷的焊條不能使用。焊條施焊前需經(jīng)烘干，以去除水分。 （4）焊劑的檢驗(yàn) 檢驗(yàn)焊劑時(shí)應(yīng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行。焊劑檢驗(yàn)主要是檢查其顆粒度、成分、焊接性能及濕度。焊劑應(yīng)與焊絲配合使用方能保證焊縫金屬的化學(xué)成分及機(jī)械性能滿足要求，焊接不同種類的鋼材，則要求不同類型的焊劑配合。具有良好性能的焊劑，其電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫金屬成型良好，脫渣容易，焊縫中沒有氣孔、裂紋等缺陷。 焊劑顆粒度隨焊劑的類型不同而不同，如低硅中氟型和中硅中氟型其顆粒的大小為0.43mm，高硅中氟型或低硅高氟型

5、的為0.252mm。焊劑的單位體積重量(假比重)即lOOcm3的干燥焊劑其重量與體積之比，如玻璃狀焊劑應(yīng)在1.41.6gcm3，浮石狀焊劑為0.70.9gcm3。焊劑的濕度要求取100克焊劑在經(jīng)300400烘烤2小時(shí)后，所含水分不得超過1%。焊劑在使用前，必須按規(guī)定的要求烘干，沒有注明要求的均須經(jīng)250烘12小時(shí)。 2、焊接前各工序質(zhì)量控制 （1）生產(chǎn)圖紙和工藝 焊接前必須首先熟悉焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝圖紙和工藝，這是保證焊接產(chǎn)品順利生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。主要內(nèi)容包括如下及方面：1) 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、采用的材料種類及技術(shù)要求；2) 產(chǎn)品焊接部位的尺寸、焊接接頭及坡口的結(jié)構(gòu)形式；3) 采用的焊接方法、焊接電

6、流、焊接電壓、焊接速度、焊接順序等，焊接過程中預(yù)熱及層間溫度的控制；4) 焊后熱處理工藝、焊件檢驗(yàn)方法及焊接產(chǎn)品的質(zhì)量要求。（2）母材預(yù)處理和下料1）母材預(yù)處理5) 金屬結(jié)構(gòu)材料的預(yù)處理主要是指鋼材在使用前進(jìn)行矯正和表面處理。鋼材在吊裝運(yùn)輸和存放過程中如果不嚴(yán)格遵守有關(guān)的操作規(guī)程，往往會(huì)產(chǎn)生各種變形。例如：整體彎曲、局部彎曲、波浪形變形等，不可直接用于生產(chǎn)而必須加以矯正。6) 薄板矯正多用多輥軸矯平機(jī)，卷筒鋼板開卷也可采用矯平機(jī)矯平。厚板應(yīng)采用大型水7) 壓機(jī)在平臺(tái)矯正，型鋼的彎曲變形可采用專用的型鋼矯正機(jī)進(jìn)行矯正。8) 鋼板和型鋼發(fā)生局部彎曲可用火焰矯正法矯正。加熱溫度一般不超過鋼材回火溫度

7、，加熱后可在空氣中冷卻或噴水冷卻。9) 鋼材表面的氧化物、鐵銹及油污對(duì)焊縫的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不利的影響，焊接前必須將其清除。清理方法有機(jī)械法和化學(xué)法兩種。機(jī)械清理法包括噴砂、噴丸、砂輪修磨和鋼絲輪打磨等、其中噴丸效果較好，在鋼板預(yù)處理連續(xù)生產(chǎn)線中大多采用噴丸清理工藝。化學(xué)清理法通常采用酸溶液清理，即將鋼材浸入2%4%的硫酸溶液槽內(nèi)，保持一定時(shí)間后取出后放入1%2%的石灰石液槽內(nèi)中和，取出烘干。鋼材表面殘留的石灰膜可防止金屬表面再次氧化，切割或焊接前將其從切口或坡口面上清除即可。10) 2）下料11) 焊件毛坯的切割下料是保證結(jié)構(gòu)尺寸精度的重要工作，應(yīng)嚴(yán)格控制。采用機(jī)械剪切、手工熱切割和機(jī)械熱切割法下

8、料，應(yīng)在待下料的金屬毛坯上按圖樣和1:1的比例進(jìn)行劃線。對(duì)于批量生產(chǎn)的工件，可采用按圖樣的圖形和實(shí)際尺寸制作的樣板劃線。每塊都應(yīng)注明產(chǎn)品、圖號(hào)、規(guī)格、圖形符號(hào)和孔徑等，并經(jīng)檢查合格后才能使用。手工劃線和樣板的尺寸公差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并考慮焊接的收縮量后和加工余量。12) 鋼材可以采用剪床剪切下料或采用熱切割方法下料。常用熱切割方法有火焰切割、等離子弧切割和激光切割。激光切割多用于薄板的精密切割。等離子弧切割主要用于不銹鋼及有色金屬的切割。13) 不銹鋼鋼板切割下料時(shí)應(yīng)注意切口附近的硬化現(xiàn)象。因?yàn)橛不瘞?duì)鋼板性能有不利14) 影響，所以應(yīng)采用機(jī)械加工方法去除掉。合金元素含量超過3%的高強(qiáng)度鋼和耐

9、熱鋼厚板切割時(shí)，表面會(huì)產(chǎn)生淬硬現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致形成切割裂紋。因此，低合金高強(qiáng)度鋼和耐熱鋼厚板切割前，應(yīng)將切口的起始端預(yù)熱100150，當(dāng)鋼板厚度超過70mm時(shí)，應(yīng)在切割前將鋼板進(jìn)行退火處理。15) 3）坡口加工16) 為使焊縫的厚度達(dá)到規(guī)定的尺寸不出現(xiàn)焊接缺陷和獲得全焊透的焊接接頭，焊縫的邊緣應(yīng)按板厚和焊接工藝要求加工成各種形式的坡口。17) 常用焊接接頭坡口形式有V形、X形、U形及雙U形。設(shè)計(jì)和選擇坡口焊縫時(shí)，應(yīng)考慮坡口角度、根部間隙、鈍邊和根部半徑。18) 焊條電弧焊時(shí)，為保證焊條能夠接近焊接接頭根部以及多層焊時(shí)側(cè)邊熔合良好，坡口角度與根部間隙之間應(yīng)保持一定的比例關(guān)系。當(dāng)坡口角度減小時(shí)，

10、根部間隙必須適當(dāng)增大。因?yàn)楦块g隙過小，根部難以熔透，必須采用較小規(guī)格的焊條，降低焊接速度；反之如果根部間隙過大，則需要較多的填充金屬，提高了焊接成本和增大了焊接變形。19) 熔化極氣體保護(hù)焊由于采用的焊絲較細(xì)，且使用特殊導(dǎo)電嘴，可以實(shí)現(xiàn)厚板（大于200mm）I形坡口的窄間隙對(duì)接焊。20) 開有坡口的焊接接頭，一般需要留有鈍邊來(lái)確保焊縫質(zhì)量。鈍邊高度以既保證熔透又不致燒穿為佳。焊條電弧焊V形或雙面U形坡口取03mm，雙面V形或雙面U形坡口取02mm。埋弧焊的熔深比焊條電弧焊大，因此鈍邊可適當(dāng)增加，以減少填充金屬。21) 帶有鈍邊的接頭，根部間隙主要取決于焊接位置和焊接工藝參數(shù)，在保證焊透的前提

11、下，間隙盡可能減小。22) 坡口加工可以采用機(jī)械加工或熱切割法。V形坡口和X形坡口可以在機(jī)械氣割下料時(shí)，采用雙割據(jù)或三割據(jù)同時(shí)完成坡口的加工。23) 坡口加工的尺寸公差對(duì)于焊件的組裝和焊接質(zhì)量有很大的影響，應(yīng)嚴(yán)格檢查和控制。坡口的尺寸公差一般不超過±0.5mm。24) 4）成形加工25) 大多數(shù)焊接結(jié)構(gòu)，如壓力容器。船舶、橋梁和重型機(jī)械等，許多部件為達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙的要求，焊接之前都需要經(jīng)過成形加工。成形工藝包括沖壓、卷制、彎曲和旋壓等。26) 圓筒形和圓錐形焊件，如壓力容器的筒體和過渡段、鍋爐鍋筒、大直徑管道等都是采用不同厚度的鋼板卷制而成的。卷制通常在=三輥筒或四輥筒卷板機(jī)上進(jìn)行

12、，厚壁筒體亦可采用特制的模具在水壓機(jī)上沖壓成形。筒體的卷制實(shí)質(zhì)上是一種彎曲工藝。在常溫下彎曲，既所謂冷彎時(shí)，工件的彎曲半徑不應(yīng)小于該種材料特定的最小值，對(duì)于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，彎曲半徑不應(yīng)小于25（為板厚），否則材料的力學(xué)性能會(huì)大大下降。冷卷的筒體，當(dāng)其外層纖維的伸長(zhǎng)率超過15%時(shí)，應(yīng)在冷卷后做回火處理，以消除冷作硬化引起的不良后果，通常板厚小于50mm的鋼板應(yīng)采用熱卷或熱壓成形。27) 正常的熱卷或熱沖壓溫度應(yīng)選擇在材料的正火溫度，以保證熱成形后材料仍保持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)性能。當(dāng)卷制某些對(duì)高溫作用較敏感的合金鋼板時(shí)，應(yīng)制備母材金屬試板，且隨爐加熱并隨隨工件同時(shí)出爐，以檢驗(yàn)?zāi)覆慕饘俪尚魏蟮牧W(xué)性能是

13、否符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。28) 壓力容器、鍋筒、儲(chǔ)罐等球形封頭、頂蓋、球罐通常采用水壓機(jī)或油壓機(jī)在特制的模具上冷沖壓或熱沖壓而成。當(dāng)沖壓后的工件冷變形程度超過容許極限或沖壓溫度超過材料正常的正火溫度時(shí)，沖壓后工件應(yīng)作相應(yīng)熱處理。以恢復(fù)材料的力學(xué)性能。奧氏體不銹鋼冷沖壓件，沖壓后應(yīng)作固溶處理。29) 在許多焊接結(jié)構(gòu)中大量采用管件和型材，一般也要求按設(shè)計(jì)圖紙彎曲成形，管材彎曲可按管子直徑、壁厚和成形精度要求分別采用手動(dòng)、電動(dòng)、液壓傳動(dòng)以及數(shù)控液壓彎管機(jī)。型材的彎曲可采用三輥或四輥型材彎曲機(jī)。30) 5）裝配31) 焊接結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中為保證產(chǎn)品質(zhì)量，常需要轉(zhuǎn)配和焊接機(jī)械裝備。焊接機(jī)械裝備種類繁多，有簡(jiǎn)單的夾

14、具，也有復(fù)雜的焊接變位機(jī)械。裝配與焊接機(jī)械裝備的特點(diǎn)與適用場(chǎng)合見表1-4。表1-4 裝配與焊接機(jī)械裝備的特點(diǎn)與適用場(chǎng)合機(jī)械裝備特點(diǎn)與適用場(chǎng)合夾具功能單一，主要起定位和夾緊作用；結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，多由定位元件、夾緊元件和夾具組成，一般沒有連續(xù)動(dòng)作的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；手動(dòng)的夾具可攜帶和挪動(dòng)，適于現(xiàn)場(chǎng)安裝或大型金屬結(jié)構(gòu)的裝配和焊接場(chǎng)合下使用焊件變位機(jī)焊件被夾持在可變位的臺(tái)或架上，該變位臺(tái)或架由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使之在空間變換位置，以適應(yīng)裝配和焊接需要，適于結(jié)構(gòu)比較緊湊、焊縫短而分布不規(guī)則的焊件裝配和焊接時(shí)使用焊機(jī)變位機(jī)焊機(jī)或焊接機(jī)頭通過該機(jī)械實(shí)現(xiàn)平移、升降等運(yùn)動(dòng)，使之達(dá)到施焊位置并完成焊接。多用于焊件變位有困難的大型金

15、屬結(jié)構(gòu)的焊接，可以和焊件變位機(jī)配合只用焊工變位機(jī)由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降，將焊工送至施焊部位，適用于高大焊接產(chǎn)品的裝配、焊接和檢驗(yàn)等6）焊前預(yù)熱焊前預(yù)熱是防止厚板焊接結(jié)構(gòu)、低合金和中合金鋼接頭焊接裂紋的有效措施之一。焊前預(yù)熱有利于改善焊接過程的熱循環(huán)，降低焊接接頭區(qū)域的冷卻速度，防止焊縫與熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，減少焊接變形，提高焊縫金屬與熱影響區(qū)的塑性與沖擊韌性。焊件的預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)母材的含碳量和合金含量、焊件的結(jié)構(gòu)形式和接頭的拘束度、所選用焊接材料的擴(kuò)散氫含量、施焊條件等因素來(lái)確定。母材含碳量和合金含量越高，厚度越大，焊前要求的預(yù)熱溫度也越高。鋼制壓力容器焊前預(yù)熱100以上的鋼種厚度參見表1-5。

16、表1-5 鋼制壓力容器預(yù)熱100以上鋼種厚度鋼種碳鋼16MnR15MnVR厚度>38>34>32對(duì)于焊接工程結(jié)構(gòu)，可以采用碳當(dāng)量（CE）和冷裂紋指數(shù)法確定預(yù)熱溫度。碳當(dāng)量和低合金鋼焊接根據(jù)碳當(dāng)量范圍確定預(yù)熱溫度，見表1-6。表1-6 典型鋼種根據(jù)碳當(dāng)量范圍確定預(yù)熱溫度碳當(dāng)量CE/%預(yù)熱溫度/CE<0.45無(wú)需預(yù)熱0.45CE<0.6100200CE0.62003703、焊接工藝評(píng)定 （1）焊接工藝評(píng)定的目的焊接工藝評(píng)定是通過焊接接頭的力學(xué)性能或其它性能的試驗(yàn)證實(shí)焊接工藝規(guī)程的正確性和合理性的一種程序。生產(chǎn)廠家應(yīng)按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)督規(guī)程或國(guó)際通用的法規(guī)，自行組織并完

17、成焊接工藝評(píng)定工作。焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)不同于以科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)為目的而進(jìn)行的試驗(yàn)，其目的主要有兩個(gè)：一是為了驗(yàn)證焊接產(chǎn)品制造之前所擬定的焊接工藝是否正確；二是評(píng)定在所擬定的焊接工藝是合格的情況下，焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)單位能否制造出符合技術(shù)條件要求的焊接接頭。所以焊接工藝評(píng)定的目的在于檢驗(yàn)、評(píng)定擬定焊接工藝的正確性、是否合理、是否能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，評(píng)定制造單位是否有能力焊接出符合要求的焊接接頭，為制定焊接工藝提供可靠依據(jù)。（2）焊接工藝評(píng)定的一般程序各生產(chǎn)單位因產(chǎn)品質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)不盡相同，工藝評(píng)定程序會(huì)有一定差別。以下為焊接工藝評(píng)定的一般程序。1) 焊接工藝評(píng)定立項(xiàng)；2) 下達(dá)焊接工藝評(píng)定任務(wù)書；3) 編制焊接工藝指導(dǎo)書；4) 編制焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)執(zhí)行計(jì)劃；5) 試件的準(zhǔn)備和焊接；6) 焊接試件的檢驗(yàn)；7) 編寫焊接工藝評(píng)定報(bào)告。對(duì)于評(píng)定中不合格的項(xiàng)目，應(yīng)找出原因并糾正后正確進(jìn)行評(píng)定。如焊接工藝評(píng)定任務(wù)書、焊接工藝評(píng)定報(bào)告、施焊記錄、各項(xiàng)檢