焊接基本知识 (2).ppt

第一节 特种设备常用的焊接方法 一、焊接的定义与特点 1、定义： 焊接是利用原子之间的扩散与结合，使分离的金属材料牢固地连接起来，成为一个整体的过程。 GB/T 3375-94《焊接术语》：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。 焊接的实质是一个条件非常恶劣的热处理过程。 焊接的应用非常广泛，天上、地下、水里都有。 焊接工作量占整个压力容器制造工作的30%。 焊接电弧 焊条电弧焊的焊接过程 交流弧焊机 直流弧焊机 由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法： 手工钨极氩弧焊的焊接过程 手工钨极氩弧焊焊接设备 埋弧自动焊 电焊条的构成（药皮+焊芯） 对接焊缝位置 管板角接头焊缝位置 埋弧焊坡口示例 埋弧焊坡口示例 焊接接头的组成 由于焊缝金属的化学成分较合理，二次结晶的晶粒较细，所以焊缝部位的金属具有较好的力学性能。焊接接头的薄弱的部位在熔合区和热影响区。该部位在结构上也常是不连续的，容易形成应力集中，因而最容易出现问题。 第三节 焊接变形与应力 焊接应力及变形的概念 在焊接过程中，工件受电弧热的不均匀加热而产生的应力及变形是暂时的。当工件冷却后，仍然保留在工件内部的应力及变形叫残余应力及残余变形。我们所说的焊接应力及变形，就指的是焊接的残余应力和焊接残余变形 焊接应力的分类 根据引起应力的基本原因分类 热应力、组织应力 根据应力存在的时间分类 瞬时应力、残余应力 根据应力作用的方向分类 纵向应力、横向应力 单向应力、两向应力、三向应力 焊接变形的分类 由于焊接接头的形式，工件的厚度和形状、焊缝的长度及其位置不同，焊接时会出现各种形式不同的变形。可分为：横向变形、纵向变形、弯曲变形、角变形、波浪变形及扭曲变形。 焊件焊后的变形形式主要有 焊接应力与变形的不利影响 焊接应力和变形是焊接结构生产中经常遇到的难题，它不但对焊接结构的尺寸和外形有重要影响，而且有可能降低结构的承载能力。焊接结构破坏事故许多是由焊接 应力和变形所引起的。当焊接结构出现变形时，需要花许多工时去矫正。比较复杂的变形，矫正的工作量可能比焊接工作量还要大。 焊接应力与变形的不利影响 焊接应力在焊接结构中的存在，直接影响结构的承载能力，降低焊接接头及整个结构的疲劳强度，甚至会引发裂纹、产生疲劳裂纹或脆性断裂而引起事故。 典型事故： 比利时阿尔贝特运河上多座钢桥脆性断裂 1938 年3月，跨度为74.5M的哈瑟尔钢桥在交付使用一年后，当一辆电车和几个行人通过时，突然断裂为三节，坠入阿尔贝特运河。当时桥上载荷很小，气温较低，为-20℃.据统计，1938～1950年在比利时共有14座大桥断裂。归结大桥断裂的原因主要有四点：应力集中、残余应力、低温和冲击韧性值太低。 典型事故： 南非液化氨罐爆炸 1973年7月13日，南非波切夫斯特隆化肥厂，4座容量为50T的卧式液氨储罐发生爆炸，30T无水液氨逸出，氨气云造成8人死亡。当时气温19℃，该事故是由于蝶形封头的脆性断裂而引起。具体原因 ：① 储罐制成时未做消除应力处理;②焊缝修补引起附加应力而又未做消除应力处理。 典型事故： 混铁炉吊车梁坠落 某厂125T吊车在向混铁炉兑铁水时，当主小车 移动时，听到异常响声，同时整个吊车开始晃动。接着吊车主梁中部突然断裂,下翼缘板、腹板全部撕裂开；撕裂长度2.5M。值得庆幸的是，盛有铁水的铁水罐坐在地面上未翻倒，没有发生次生灾害。经调查分析，主要原因是由于立粱下翼板与走道板的焊接缺陷和残余应力引发微裂纹，并沿着垂直于拉应力的方向扩展，逐渐形成疲劳裂纹。 焊接变形与应力的关系，影响焊接变形与应力的因素 焊接变形与应力是由许多因素同时作用造成的。其中最主要的因素有：焊件上温度分布不均匀；熔敷金属的收缩；焊接接头金属组织转变及关键的刚性约束等。 a . 焊件上温度分布不均匀 由于电弧的作用，焊件局部被加热到熔化温度，焊缝与母材之间形成了很大的温度梯度。按热胀冷缩的原理，物体受热要伸长，不同温度其伸长量也不同，接高温区域要求伸长量大而受阻，形成了压应力；而温度较低的区域伸长量小的部分因抵抗高温区的伸长，形成了拉伸应力。冷却过程--------。 b . 熔敷金属的收缩 焊缝金属在凝固及随后冷却过程中，体积要收缩，在焊件内引起变形和应力，其变形和应力的大小取决于熔敷金属的收缩量而熔敷金属的收缩量又取决于熔化金属的数量。如V形坡口的角变形，就是由于焊缝上部的熔敷金属数量多，收缩量大，而焊缝下部的截面小，熔敷金属的数量小，收缩