焊接技术方案

焊接技术方案（8篇）

1.焊接技术方案 篇一

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文中介绍了机器人柔性焊接工作站的技术方案以及关键部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设计。通过方案设计，解决了变位机定位精度要求高、控制系统与机器人的通讯、智能搬运器的取货动作、工件的快速定位卡紧等技术难题。

随着工业自动化的普及和发展，焊接变位机的应用也逐渐普及，主要是在汽车，电子，机械等领域的焊接,焊接变位机结合焊接机器人组成一个小型流水线可以更好地节约能源和提高生产效率。

1、技术方案

机器人柔性焊接工作站立足于一小型自动化流水线作业，能焊接长度在2.5米以下的各种工件，集自动上料、半自动定位装卡、自动焊接、自动卸货于一体。从而降低工人劳动强度，提高生产效率。为了达到总体设计要求，制定了满足要求的技术方案，该设备主要由工件定位工装、智能搬运器、变位机、构件周转架、码垛架、送料机构、电气及气动系统等构成一小型流水线，见图1。

主要流程：

1）上料机构把原材料输送到工位一； 2）人工辅助装卡定位；

3）变位机把装卡好的工件旋转到工位二； 4）机器人焊接位置1； 5）翻转轴翻转90度； 6）机器人焊接位置2； 7）翻转轴翻转180度； 深圳稻草人自动化培训

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8）机器人焊接位置3，工件焊接完成； 9）变位机把焊接完的工件旋转到工位一；

10）智能搬运器到工位1取货搬运到码货架。这样一个流程结束，其中，工位一装卡区和工位二焊接区同时进行，大大提高了焊接效率。

2、变位机的设计

变位机是机器人柔性焊接工作站的核心部件，主要由钢结构、旋转轴、翻转轴、导轨、快速卡环等组成，如图2。

各部分的主要功能： 1）钢结构为支撑部件；

2）旋转轴使工位一和工位二的位置互换，达到焊接、卸货和装卡目的；

3）两个翻转轴为工位1或工位2的变位，使得机器人在最有利于焊缝成型的位置焊接和工件装卡；

4）导轨作用是导向智能搬运器横移到变位机上取货； 5）快速卡环主要是焊接不同工件时快速更换工装。

机器人柔性焊接工作站焊接精度主要由变位机的精度确定，由于机器人柔性焊接工作站的焊接精度在0.5mm以内，即变位机直径为3.8米的转盘在旋转180度后的定位精度在0.5mm以内，翻转定位精度也要在0.5mm以内。为达到以上要求，传动采用伺服电机+复式活齿减速器，传动精度达到0.01mm。

3、智能搬运器的设计

智能搬运器主要由升降架，横移架、导向套、横移轮、伸缩叉臂等组成，通过三台电机的运行，实现能同时升降、横移、伸缩动作的功能，从而达到卸货目的，如图3。深圳稻草人自动化培训

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智能搬运器是机器人柔性焊接工作站实现流水作业的重要部件，主要作用是通过导轨把变位机上焊接完成的工件搬运到码货架，降低工人劳动强度，提高了码垛效率。

4、工件定位工装的设计

工件定位工装主要由工装支座、定位勾、定位架、气缸等组成，工装支座为通用型，根据不同工件更换不同的定位架安装在工装支座上，通过变位机快速卡环将整个工件定位工装与变位机连接；如图4。

为同时实现工件的定位卡紧，巧妙的利用气缸的伸缩动作，通过弹簧、拉钩，实现了工件的定位卡紧两个动作。通过变异，这一机构被广泛应用在其他工件的定位卡紧中。

5、控制系统设计

控制系统揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC定位模块等主流自动化控制元件，精度得到了保证，操作更便利，维护更简单。深圳稻草人自动化培训

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6、结束语

本文通过对机器人柔性焊接工作站的方案设计以及重要部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设计分析，在控制系统设计过程中揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC等主流自动化控制元件；并通过PLC与焊接机器人通讯，使得焊接变位机与焊接机器人无缝联接。解决了以下关键技术：

1）传动采用伺服电机+复式活齿减速器，解决了变位机定位精度的高要求； 2）解决了控制系统与机器人通讯问题； 3）解决了工件的快速定位卡紧；

机器人柔性焊接工作站的设计及投入使用，极大的提高生产效率，与人工焊接比较，效率提高了3倍多，并且大大降低了工人的劳动强度。

2.焊接技术方案 篇二

一、变形原因分析

产品标准要求,货厢与副车架之间的间隙须控制在6mm以内。部分产品实际装配后,货厢与副车架之间的间隙明显超出上述要求。

先对间隙副车架上平面进行检测,其平面度满足工艺要求。再对货厢的底板进行测量,发现底板变形量基本等于货厢和副车架的间隙,由此说明货厢与副车架之间的间隙超标的原因是货厢底板变形。货厢底板焊后变形不仅造成了巨大的经济损失,同时也严重影响了产品的市场声誉,为此我们决定对货厢底板变形的原因进行分析。

货厢底板结构主要由外纵梁1、内纵梁2、横梁(3、4、5)和前横梁6组成,如图1所示。分析认为,造成货厢底板变形的因素主要有4点:一是货厢底板原材料本身的平面度不合格,二是货厢大梁折弯角度出现偏差,三是焊接设备质量不稳定,四是焊接工艺不当。

焊接工艺不当包括以下4点:一是底板在焊接过程中周围的环境温度变化过大,二是底板横、纵梁的焊接顺序不合理,三是焊接工艺参数不合理,四是未对焊接变形进行有效控制。

在焊接前对货厢底板平面度进行检测,平面度均合格。对过程检验结果进行确认,折弯角度偏差均在0.6°以内,符合工艺要求。检查焊接设备,未发现有任何问题。

检查车间厂房通风良好,内部温度在15～25℃,符合工艺要求。底板焊接时焊道采用断续焊,工艺参数要求明确、执行到位。底板横、纵梁的焊接顺序是由两端向中间推进。检查底板焊接完成时的变形量在2～4mm,完全冷却后的变形量增大为5～12mm,变形量明显偏大。

分析认为,采取该顺序焊接时,由于底板在大面积焊接过程中焊接的顺序不同,冷却速度也不同,造成焊后产生的内应力释放无序,最终导致底板变形较大。

通过实物检验及分析可以看出,造成底板变形的主要原因有2点:一是由于未对焊接变形进行有效控制,导致底板在其内应力作用下产生变形;二是底板横、纵梁的焊接顺序不合理,造成变形的累积和叠加。

1.外纵梁2.内纵梁3、4、5.横梁6.前横梁

二.改进方案

1. 改进焊接工艺

为了能使货厢底板焊后的内应力均匀分布,以减少焊后变形,决定采用垫铁对其进行反变形控制,同时对焊接工艺进行改进,如图1所示。改进的焊接工艺中,焊接电流为260～300A,焊接电压为28～32V。

(1)垫加垫铁

先在底板纵向中心线处垫加1条2300mm×100mm×8mm的垫铁,再在底板距中心线454.5 mm两侧各垫加1条2300mm×100mm×5mm的垫铁。3条垫铁均纵向垫加,垫铁两端与底板两端平齐。

(2)调整垫铁

用吊具将底板吊装到焊接平台,即可调整垫铁位置。调整方法如下:

首先,调整3处垫铁的位置,直至其符合要求。

其次,吊装外纵梁1、内纵梁2,将其凹面向下放置在底板平面上,调整位置,并在外纵梁1、内纵梁2的前、中、后位置两侧各点焊3处进行固定(焊点要落入焊接横梁位置中)。

再次,吊装前横梁6,将其凹面向下放置在底板平面上,调整位置,并在前横梁6的左、右两侧各点焊2处进行固定(焊点要落入焊接区域中)。

最后,将横梁3、4、5凹面向下放置在底板平面上,调整位置,在左右两端各点焊2处进行固定(焊点要落入焊接区域中)。

(3)焊接横梁与底板

首先,2人同时从底板一侧的横梁4开始焊接,焊接方向从中间向外,焊缝长度50mm,焊角高度6mm。再焊接另一侧的横梁。

其次,2人同时焊接2根内纵梁1间的横梁5,焊接方向从外侧向中间,焊缝长度100mm,焊角高度6mm。

最后,焊接底板2根外横梁1以外的横梁3,焊接顺序同焊接横梁。

(4)焊接纵梁与底板

先焊接内纵梁2,后焊接外纵梁1,2人同时从纵梁的中间向外焊接,焊缝长度100mm,焊角高度6mm。

2. 用工装控制焊接变形

在自由状态下,焊接过程中焊接件必然存在变形,而且板材越薄,板面越大,焊接电流越大,变形越严重。底板在自由状态下焊接,本身缺乏固定点,在产品特定工艺下,焊接变形从根本上是无法消除的,为此只能采用适当的固定、压(夹)紧工装进行变形控制及矫形。为此,我们制作了一种压紧、矫形工装,如图2所示。

该工装作为压紧工装使用前,需先将垫铁移除,再将货厢底板放置在平台上。压紧时,需操纵龙门式液压缸活塞杆伸出下压工件,以使纵梁及底板与平台贴合。采取上述工装,不仅可以减少由于焊接顺序不合理、冷却时间不同而产生的变形,从而达到整体焊接变形最小的目的,还可对变形超标的底板进行矫正,确保底板平度面度满足要求。

3.焊接技术方案 篇三

关键词： 电子束焊接设备；电气安全；电子枪系统；真空；性能试验

中图分类号： TP242.2，TH115

Acceptance scheme design of electron welding equipment

Chen Heng1，2，Shi Chunbiao1，2，Yu Wei1，2

（1.Institute of Mechanical Manufacturing Technology， China Academe Engineering Physics， Mianyang 621900，China；

2. National Machine Tool Production Quality Supervision Testing Center（Sichuan）， Mianyang 621900，China）

Abstract： A systemic and comprehensive program was designed to check the electron welding equipment from safety， capability and work performance. How to test a electron welding equipment was designed from electrical safety， electron gun system， vacuum system， work performance and other aspects. It provides a reference for the developers of electron welding equipment during their designing work.

Key words： electron welding equipment； electrical safety； electron gun system； vacuum； performance test

1.2絕缘电阻试验

绝缘电阻试验的主要目的是验证机床动力电路、控制电路中相线/部件相对于外露可导电部分的绝缘能力，评判机床防漏电水平。该试验主要参考标准为GB/T 26675—2011[3]。机床电气系统绝缘电阻试验主要包括整机测试、动力电路测试以及控制电路测试，在机床验收中主要以整机测试为主。整机测试方法为在保护接地导线和电源端子间施加DC500 V电压，稳定后测量绝缘电阻，其难点在于对测试机床电气结构的调整。一般情况下，需对电气结构作如下调整：断开浪涌保护器件、用短接线短接动力电路的所有执行部件的控制电器（接触器、继电器、空气开关等），使动力电路处于接通状态；短接变压器的初级与次级；断开控制电路与保护联结电路的连接等。

[BT2]1.3耐压试验

耐压性能是考核机床绝缘的一个重要指标，当外界电流出现高压渗入时仍能确保电路对设备的良好绝缘，防止设备在运行中被击穿，造成触电或其它事故。耐压试验只针对动力电路，且必须在绝缘电阻试验通过的基础上才能进行。试验在外部保护接地端子PE和相线之间进行，试验电压在10 s内从0 V上升到1 000 V，并保持5 s，如果没有发生击穿现象，则符合试验主要参考标准GB/T 26676-2011[4]要求。另外，外绝缘破坏性放电电压与试验时的大气条件有关，放电电压随空气密度增加而升高。为保证耐压试验结果的准确，不应在图1所示的温度和湿度阴影区域外进行耐压试验。

除此之外，电气安全项目中还有一个特别值得注意的地方是高压电源的安全防护。高压电源是电子束焊接设备的主要部分，它为电子束焊接设备提供加速电源和偏压电源。研究表明，高压电源在工作时，电源的内部会产生过电压或过电流以致损坏电源或IGBT，[HJ]因此必须采取保护电路来保证电源的安全工作[5]。高压电源保护电路应包括过压保护电路、梯度上升及下降电路与过电流保护电路。

[BT1]2电子枪系统

电子枪系统是整个电子束焊接设备的核心部分，其性能能够直接反映整个电子束焊接设备的好坏，是验收的关键环节。通过对于标准的分析与所内多年使用、维护经验指导，总结出以下几个电子枪系统重点检测项目：加速电压、束流、聚焦电流等。

根据标准《Welding-Acceptance inspection of electron beam welding machines-Part 1：Principles and acceptance conditions》 ISO 14744-1中规定。表2中给出的检测项目限值是根据国外多年测试数据积累给出。若无特殊要求，以下限值的设定能够为电子枪系统的性能评判提供准确、可靠的基准。

电子枪系统参数的测量一般是通过引出测试点进行测量。根据ISO标准，测量时，各参数应该进行如下配置。

（1）纹波：加速电压和束流的纹波应该在如下参数配置情况下分别测量。①额定最大加速电压+额定最大束流；额定最大加速电压+0.5倍额定最大束流；额定最大加速电压+0.1倍额定最大束流；②额定最小加速电压+额定最大束流；额定最小加速电压+0.5倍额定最大束流；额定最小加速电压+0.1倍额定最大束流。聚焦电流的纹波应该在额定最大值与额定最小值两种情况下分别测量。

（2）稳定性：加速电压、束流以及聚焦电流的稳定性应该在如下参数配置情况下测量：额定最大加速电压+0.1倍额定最大束流+0.5倍（额定最大聚焦电流+额定最小聚焦电流）；连续运行时间不少于30 min。

nlc202309090752

（3）重复性：加速电压、束流以及聚焦电流的重复性应该在如下参数配置情况下测量：0.5倍（额定最大加速电压+额定最小加速电压）+0.5倍额定最大束流+0.5倍（额定最大聚焦电流+额定最小聚焦电流）；开关5次进行重复测量。

[BT1]3真空系统

真空系统一般包括电子枪真空系统（分子泵前级泵、分子泵）、室低真空系统（旋片泵、罗茨泵、低真空阀）、室高真空系统（扩散泵、高真空阀）以及挡板阀、放气阀、真空测量仪器等，它主要用于维持电子枪和真空室的真空状态，以满足零件焊接的需要。

[BT2]3.1真空度

从电子束的加工工艺来说，焊接质量很大程度上取决于真空系统的环境。真空度的提高不但可以减少高速电子束的减速和阻尼现象，而且抽真空的效率对电子束的整个加工时间起着决定性的作用[6]。真空系统的真空度和抽真空时间的评判可以参照表3中的要求进行。

3.2真空系统噪声

真空系统的组成必然决定了其在运行过程中会产生大量的噪声，然而噪声是一种影响十分广泛的环境污染，对人的生理和心理都有严重影响。特别是在企业的机加车间，机床的噪声危害很大，如果达到80 dB（A）以上，将对工人的听觉健康、注意力和情绪造成严重威胁[7]。文中借鉴GB/T 9061—2006 《金属切削机床通用技术条件》中的方法使用2型声级计，按照图2测试点位置进行测量，噪声水平不应超过80 dB（A）。

除此以外，真空室的真空度保持能力也

是评判真空系统性能的重要指标，以真空泄漏率表示。具体试验方法为：首先测量真空室容积V；当真空室达到工作真空度后，读取真空度P1，时间t1；停止真空泵对真空室抽气；经过一定时间t2（一般为12 h）后，读取此时的

式中：V为真空室容积，单位为m3；P1与P2分别为停止真空泵前后的真空室氣压，单位为Pa；t1与t2分别为停止真空泵前后读取真空室气压的时间值，单位为h。

4性能试验

4.1空运转试验

电子束焊接设备在验收的时候需要进行空运转试验，检测各项功能是否正常。其空运转试验可按照表4进行。

4.2负荷运转试验

负荷运转试验应在空运转试验合格后进行，并对其工作台最大承载试验、连续焊接试验等项目进行检测。焊缝电子观察系统的性能检测也在此阶段进行，以能否清晰观察到焊缝位置为判定标准。[FL）]

传动轴在全行程内移动，进给和回退动作应灵活，限位可靠，无爬行现象。检验手轮（柄）操纵力及其反向空程量。

（1）电器检查：通电后检查各指示灯、显示器、继电器、接触器等的工作状态是否正常。操作程序按使用说明书；

（2）电源参数检验：真空电子束焊接设备的供电电源应是三相动力电源系统，且网压波动不能超过±10%；

（3）急停器件急停动作试验5次，应符合GB 5226.1的规定。

控制系统功能试验[]

控制系统应进行如下试验：

（1）多轴运动；（2）灯丝加热优化；（3）高频扫描；（4）焊缝成形；

（5）其它。

工作液系统试验[]在设计规定的最高工作液压力下，应符合以下要求：（1）容器、泵、阀、管路、管接头处不应渗漏；

（2）压力和流量调节装置应灵敏、可靠；压力表和流量表指示应灵敏、正确。[BG）F][HT]

4.3几何精度

电子束焊接设备精度检验应在负荷运转试验前进行，试验后须复检精度（可根据情况抽查某些项目）。电子束焊接设备几何精度检测包括工作台x向（y向）运动在水平面的直线度、工作台x向（y向）运动在垂直面的直线度、转台径向跳动以及转台端面跳动等项目。检验过程中不应调整影响机床性能、精度的机构和零件，否则将对复检精度产生一定影响。

[BT2]4.4试件评定

电子束焊件检验项目主要包括力学性能、外观质量、内部质量和致密性检查四部分[8]。焊件最大深宽比能够集中体现电子束焊接设备的工作性能，因此将其也作为评判焊接质量的关键指标，且高性能的电子束焊接设备焊件最大深宽比能够达到20∶[KG-*2]1以上。

4.5其它

电子束焊接设备检测除了需要完成上述的几个主要项目以外，还存在一些其它需要重点检测的内容，例如真空室尺寸、电子束偏转控制装置、运动系统、控制系统、冷却系统等。这些都是能够直接影响设备是否合格、能否顺利通过验收的重要因素。

5结束语

提出从电气安全、电子枪系统、真空系统和设备性能等方面对电子束焊接设备进行检查验收，是对长期开展电子束焊接设备检测活动的总结。检测项目根据国家及国际相关标准梳理，项目齐全，条理清晰，检测方法可行。为今后电子束焊接设备设计人员提供了系统的依据，有利于电子束焊接设备市场朝着更加正规、标准的方向发展。

参考文献

[1]左从进. ZD系列电子束焊接技术及应用[J]. 制造技术与机床，2004（2）：41-43.

[2]全国工业机械电气系统标准化技术委员会. GB/T 26679—2011 机床电气、电子和可编程电子控制系统保护联结电路连续性试验规范[S].北京：中国标准出版社，2011.

[3][CM（24]全国工业机械电气系统标准化技术委员会. GB/T[CM）][LL] [KG*2]26675—2011 机床电气、电子和可编程电子控制系统绝缘电阻试验规范[S].北京：中国标准出版社，2011.

[4]全国工业机械电气系统标准化技术委员会. GB/T 26676—2011 机床电气、电子和可编程电子控制系统耐压试验规范[S].北京：中国标准出版社，2011.

[5]叶汉民. 电子束焊机用逆变型高压电源的设计[J].电力电子技术，2000（5）：3-5.

[6]薛虹，顾文琪，刘俊标，等. 实用化电子束曝光机的真空系统[C]//第十二届全国电子束、离子束、光子束学术会议论文，2003：118-120.

[7]宋敏. 机床噪声的防治研究[J].时代农机，2015（3）：63-65.

[8]国防科学技术工业委员会.GJB 1718A-2005 电子束焊接[S].北京：国防科学工委军标出版发行部，2005.

4.雨季施工方案焊接类 篇四

山东泉林秸秆综合利用有限公司 3×520t/h吨锅炉烟气脱硫工程

雨季施工方案

编制：

审核： 批准：

山东明晟化工工程有限公司

2014年5月

目录

1.工程简介.......................................................................................3 2.编制依据：....................................................................................3 3.焊前准备措施：............................................................................4 4.质量保证措施：............................................................................7 5.其他安全措施：............................................................................9 6.绿色施工：....................................................................................9

1.工程简介

本项目是山东明晟化工工程有限公司总承包的山东泉林秸秆综合利用有限公司3X520T/h吨锅炉烟气脱硫工程，该项目采用了氨法烟气脱硫工艺 1.2 气候条件

现本工程施工已进入夏季，降雨较多，对焊接及各工序施工影响较大，为确保工程质量，搞好安全生产，保证各项计划指标任务的完成，尽早做好充分准备，以“预防为主，做好防风、挡雨、排水工作”，总的要求是小雨不间断施工，大雨期间暂停施工，大雨过后即可施工，暴雨过后不影响施工。确保整个雨季正常的施工生产，确保工程实体、材料、设备、设施等不受损失，无安全责任事故，故特制定本方案适用于本工程雨季施工。2.编制依据：

1.1 《火力发电工程施工组织设计导则（试行）》((81)火发字第70号)1.2 《电力建设安全工作规程》（火力发电厂部分）（DL 5009.1-2002）1.3 《焊接工艺评定规程》（DL/T 868-2004）1.4 《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869-2012）1.5 《电力建设施工质量验收及评价规程 第七部分：焊接》（DL/T5210.7-2010）

3.焊前准备措施：

由于夏季施工暴风雨等恶劣天气的不确定性和突发性，对破坏程度难以进行预测，需要加强对气象信息的控制管理，注意收听天气预报，及时调整施工部署，并定期进行雨季施工技术交底和施工检查制度，使参建施工人员做到心中有数，牢固树立冬季施工质量要点避免和降低雨季施工对工期和质量的影响。3.1 合理安排作息时间

夏季施工作业时间尽量向两端压缩，避开中午的高温，气温超过37℃时，停止室外作业。遇较大的暴风雨天气应停止所有的作业，人员撤到安全地方。

3.2 做好现场与道路排水

3.2.1根据施工平面图、排水总平面图，利用自然地形确定排水方向，按规定坡度挖好排水沟，确保排水畅通无阻。

3.2.2考虑雨季的影响，凡有可能积水的区域，现场挖好截水沟与排水沟，如场内排水口不能直通场外泄水处，则应在合适的位置挖集水坑，准备抽水设备，防止场内积水，保证道路畅通，路面根据实际情况分别硬化或加铺沙砾。3.3 临时用电措施

3.3.1雨期前必须做好机电设备的防潮、防霉、防锈蚀、防雷击等项措施，检查电气设备及架空线路的避雷装置，现场施工人员、安全员、技术人员定期对现场进行雨期安全检查，发现问题及时处理。3.3.2雨季施工之前，应对现场的电源、电箱的接地、绝缘等项目进行摇测，并做好记录，下雨后应对所有的电器设备、电箱进行检查一次，各个电箱的门必须关好，不得有敞开现象。

3.3.3凡露天使用的电气设备必须搭设防护棚且不得漏雨。设备放置处不得有水要架空高于地面一定距离。配电闸箱要有醒目的防触电标志闸箱门要上锁电焊机的一、二次线要有防护罩。

3.3.4各种用电器的漏电保护装置必须灵敏，定期检查各种施工用线，绝缘外包必须完好无破损，防止因雨水漏电伤人；室外设置的电焊机、砂轮机等设备上部应搭设雨棚，下部采取支垫方法防止雨水浸泡。3.3.5电源线不得架设裸线或塑料导线，配电箱必须防雨。机电设备的金属外皮必须采取可靠的接零保护，机动电闸箱的漏电保护装置要可靠。

3.3.6任何机械操作人员必须持证上岗，并按规定穿绝缘胶鞋和戴绝缘手套。

3.3.7遇大雨停止一切机电操作，现场的总电箱必须关闭电源,雨后应及时组织检查机械、电器的安全性能，大雨天气严禁进行设备及构件的吊运以及人工搬运材料或设备等工作。

3.3.8现场使用的电缆线、电线等严禁浸泡在雨水中或铺设在潮湿的地面上，应当架空安装或埋地及设置安全可靠的防护措施。3.4 施工机械的防雨防雷措施

现场用电的机具设备，必须有防雨设施、安装漏电保护器、接地、接零必须良好：配电盘、开关箱、电焊机、卷扬机必须有防雨和防止人身触电保护措施，并随时维护、检查、维修。3.4.1防雨。所有机械棚要搭设固牢，防止倒塌淋雨。机具设备采取防雨、防淹措施，可搭设防雨棚或用防雨布封存，四周排水较好。安装接地装臵。移动电闸箱的漏电保护装臵要可靠灵敏。

3.4.2防雷击。根据厂址历年的气候条件，夏季是雷电多发季节，在施工现场为防止雷电袭击造成事故，必须在钢管脚手架、塔式起重机、物料提升机、人货电梯等安装有效的避雷装置，避雷接地电阻不得大于10Ω。

3.4.3防触电。施工现场用电必须符合三级配电两级保护，三级电箱作重复接地，电阻小于10Ω；电线电缆合理埋设，不得出现老化或破损的电缆；遇暴风雨天气，要安排专业电工现场值班检查，必要时立即拉闸断电，所有施工人员下班前必须将各设备工具电源断开。低压电线架设必须离地面或作业层以上，绝缘良好。3.5 脚手架措施

脚手架的安全与稳固性直接影响到工人的生命安全。在雨期施工中，任何麻痹大意和疏忽都可能导致事故发生。因此雨期施工，脚手架应采取如下措施：

3.5.1加固脚手架基础。施工前期很多脚手架是直接立于土石基础之上，雨期如遇大雨浸泡就会沉陷，导致脚手架的支撑悬空或脚手架倾覆。为防止此类事故发生，可在脚手架底部加垫钢板或以条石为基础。3.5.2适当添加与建筑物的连接杆件。这样可增加脚手架的整体性与抗倾覆的能力，增加稳固性。

3.5.3脚手架上的操作平台应做好防滑与防跌落措施，竹跳板应铺满加固，在平台两边加装防护网等。

3.5.4经常性检查脚手架连接处的连接件，如发现松动或位移要及时加固和恢复。

3.5.5雨期不宜在脚手架进行过多施工，工作面不能铺得过大，要控制脚手架上的人员、构件及其它建筑材料的数量，在脚手架上的动作不宜过于激烈。

3.5.6金属脚手架要做好防漏电措施。脚手架与现场施工电缆（线）的交接处应良好的绝缘介质隔离，并配以必要的漏电保护装臵；或者重新布置现场施工电缆（线），避免与金属脚手架的交接。4.质量保证措施：

4.1 严格按照技术措施、技术规范、施工程序及质量标准施工，严格工序交接和工程验交制度，减少、杜绝施工质量问题。

4.2 施工过程中技术人员要定期进行技术交底和施工检查制度,使施工人员能清楚的意识到施工要求及质量控制点。

4.3 焊工必须认真做好焊工自检记录并交给焊接专业质检员复查，焊接专业质检员认真复查后做好外观质量测量检查记录，并通知项目质检员组织相关人员进行分批次验收，验收合格后项目质检员做好质量分批验收记录及分项工程综合质量验收评定，做到及时、准确，施工记录与工程同步,各责任人签字齐全，施工过程中的资料妥善保存。4.4 焊接材料分门别类的堆放在干燥室内，并作好标记，注明焊接材料的牌号、品种、规格。用于堆放焊接材料的料架离墙300mm，离地100mm-150mm.，干燥室内并配备去湿机和温湿度自动记录仪，确保湿度在60%以下，温度≥10℃。

4.5 各种不同牌号的焊条在烘燥时应分门别类地放好，并作好标记，注明所烘燥焊条牌号、品种、规格，烘箱内每格堆放的焊条不宜超过30mm,以防止受热不均和潮气不易排出；焊丝使用前应清除锈、垢和油污，至露出金属光泽。

4.6 焊工凭《焊工日任务单》领料，对所用焊丝、焊条须认真核对色标，以防差错，焊条领用时应装入保温温度为80-110℃的专用保温筒内，盖好盖子，并在焊接过程中通电加热随用随取，每天焊接工作结束后或焊材限制使用时间已到，焊条须送回焊条管理仓库。4.7 焊条应放置在保温筒内，严禁发放给不带保温筒的焊工；每人每次领用的焊条不超过5Kg，超出的焊条分批领用。

4.8 严禁一手焊接，另一手拿一把焊条，或把焊条放在地上或放到被焊工件上，雨季施工严格控制焊条烘干温度，焊条必须放在保温桶中存放，用一根取一根，将焊条保温桶盖盖好，被雨水淋湿过的焊丝、焊条，焊丝使用之前需将表明干燥洁净，焊条一律不得再次使用。4.9 作好临时防雨的储备，如篷布、防滑跳板等；雨、雾天气，大气相对湿度大于90%环境下无有效措施严禁施焊。

4.10施工过程中做好防止雨水、泥沙、杂物等进入管内的措施，雨后进行焊接作业，被焊接工件的表面必须进行干燥。

4.11坡口区及坡口两侧母材，焊接前应打磨清理，使之落出金属光泽。母材及坡口位置会聚集很多杂质及时对焊接有害的化学元素，水、油污、铁锈等，焊接前应对母材及坡口位置认真打磨清理。4.12施焊过程一般应连续完成。若被迫中断而无法当天完成焊接的，应采取必要的措施保证第二天焊接的质量。再次施工前应对该焊口未完成的焊口进行火焰烘干处理，排除潮气及水分，且应仔细检查焊缝并确认无裂纹后，方可按照工艺 要求继续施焊。

4.13焊接工棚搭设时做好防暴风雨的准备，需要做焊后热处理的焊口，同时关注天气预报，若天气预报显示有雨时，在下雨之前再次对工棚进行牢固检查，保证暴风雨来临时不受影响。5.其他安全措施：

5.1 雨季施工应保证施工人员的防雨水具的需要。尤其注意施工用电防护。降雨时，除特殊情况外，应停止高空作业，并将高空人员撤到安全检查地带，拉断电闸。

5.2 脚手板的防滑条绑扎牢固，定期检查、加固防滑条，钢板铺设的施工坡道的要焊防滑条，非钢材搭设的坡道要绑扎防滑条，防止上下人员意外跌落伤害，雨后立即组织人力进行清扫，特别注意的是脚手架雨后较滑，操作人员特别注意防滑、防坠落。

5.3 对于坑洞处应设置防护栏或警告标志，以防人员滑落。5.4 雨季天气闷热，后勤要做好施工人员的防暑降温工作。6.绿色施工：

6.1 认真落实各项除“四害”措施，严格控制“四害”的滋生，设置专职保洁人员，保持现场干净清洁；禁止在施工区内焚烧建筑垃圾以及其他会产生有毒，有害尘烟和恶臭气体的物质。6.2 加强对焊条头管理，应集中进行回收处理。6.3 对焊接所用废旧手套应回收处理。

6.4 打磨所用的电磨头，废弃砂轮片应带离施工现场进行集中处理。6.5 施工现场内设置封闭式垃圾站，废料及时分拆和清运回收，废弃物的运输应确保不散撒、不混放、送有废弃物处理资质的单位或场所进行处理、消纳。对可回收的废弃物做到在回收利用。

6.6 所有运输车辆进入现场后禁止鸣笛，夜间装卸材料应做到轻拿轻放，以减少噪声，淘汰老旧焊机采用新型逆变焊机减少施工用电量及噪音危害，施工场界噪声应小于65DB。

5.吊耳焊接新工艺方案 篇五

（一）一、方案简述

将吊耳焊接、后桥拼焊、后桥满焊在一台机器上操作，由一人操作两台机器

二、优缺点

1、可以节约人员，提升效率；

2、先在桥管上焊吊耳，再拼焊和满焊，可以保证吊耳的平面度，提升产品

质量；

3、操作步骤较多，焊接前调整的单元较多；

4、机器的比较复杂，要解决稳定性；

5、由于同时满焊，要解决滑动部位和滚动部位的飞溅问题。

三、操作简述

1、调节：根据待焊接后桥的型号，选择不同的行程限位块。再根据吊耳的间距，调整好吊耳挡板限位，拧紧螺帽，再根据吊耳高度，调整好吊耳挡板限位；

2、启动按钮，行程气缸顶出到位，定位圆台上升到位，将油包放在定位圆台上，中间旋转气缸压紧，车加工好的后桥管套入油包内，将后桥管往两侧分开，直至法兰贴紧定位圆，旋转后桥管，使法兰与角度限位线贴紧，启动旋转气缸夹紧；

3、左手拿吊耳中间孔套在定位板定位凸台上（定位板带磁铁），启动吊耳限位

气缸，右手用焊枪点上，再将两边吊耳满焊上；

4、再往后桥管与油包连接处均匀焊上三点；

5、再启动按钮，中间气缸下降，中间和旋转气缸松开，满焊压紧气缸伸出，电

机旋转带动工件旋转，开始满焊；

6.2焊接设计_焊接技术教程 篇六

。fu是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，同时fu 高可以增加结构的安全保障。2） 较高的塑性和韧性塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗交变荷载作用的能力。3）   良好的工艺性能良好的工艺性能不但能保证通过冷加工、热加工和焊接加工成各种形式结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不良影响。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境能力。按以上要求，钢结构设计规范具体规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接结构尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。2.1.1.2 钢结构用钢的分类 [5]在钢结构中采用的钢材主要有两种：碳素结构钢（或称普通碳素钢）和低合金结构钢。1） 碳素结构钢根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）的规定，将碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五种牌号，钢的牌号有屈服强度字母（Q）、屈服强度值、质量等级符号（A、B、C和D）、脱氧方法符号等四部分顺序组成。常见用钢具体参数见表2-1-1。2） 低合金钢根据《低合金高强度结构钢》（GB1591-94）的规定，低合金高强度结构钢分为Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等五种，其中Q345、Q390为钢结构常用钢种，Q420已在九江长江大桥中成功使用。具体参数见表2-1-1。2.1.1.2 钢结构用钢选用原则[5] [6]钢材的选用在钢结构设计中是重要的一环，选择的目的是既要保证结构的安全，又要做到可靠和经济合理。选择钢材时应考虑以下几点。1） 结构的重要性对重型工业建筑钢结构、大跨度钢结构、压力容器、高层或超高层民用建筑或构筑物等重要结构，应考虑选用质量好的钢材；其他按工作性质分别选用普通质量的钢材；另外，安全等级不同，要求的钢材质量也应不同。2） 载荷情况一般承受静载荷的结构，应主要以满足强度要求来选取。直接承受交变载荷的结构，若属于低周疲劳，在保证一定强度要求下，着重考虑材料的塑性和韧性；若属于高周疲劳，这时强度队疲劳抗力起着主导作用，应选择强度高的材料。承受冲击载荷的结构，所选材料应具有足够的延性和韧性。按刚度条件设计的结构，其工作应力一般比较小，但其壁厚较厚，此时选材不应是高强度的，而应是塑性和韧性好的一般强度的材料。在厚度方向受到拉伸载荷，应选择层状夹杂少，厚度方向塑性好的材料，以防止产生层状撕裂。3） 连接方法焊接结构对材质的要求应严格一些。例如，在化学成分方面必须严格控制碳、硫、磷的含量；非焊接结构对碳当量可放宽要求。4） 结构所处的温度和环境在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。露天结构易产生时效，有害介质作用的钢材易腐蚀、疲劳和断裂，应区别地选择不同的材质，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准GB/T4172《焊接结构有耐候钢》的规定。5） 钢材厚度厚钢材辊轧次数少 ，轧制压缩比相对薄板小。所以厚度大的钢材不仅强度较小，而且塑性、冲击韧性和焊接性能也较差。因此，厚度大的焊接结构应采用材质好的钢材。推荐采用Z向钢，其材质应符合现行国家标准GB/T5313《厚度方向性能钢材》的规定。2焊接设计2.1 材料选用2.1.1母材材料选用2.1.1.1 钢结构对材料的要求[5]钢结构所用的钢必须符合下列要求：1）   较高的抗拉强度fu 和屈服点fyfy是衡量结构承载能力的指标，fy高则可减轻结构自重、节约钢材和降低造价。fu是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，同时fu 高可以增加结构的安全保障。2） 较高的塑性和韧性塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗交变荷载作用的能力。3）   良好的工艺性能良好的工艺性能不但能保证通过冷加工、热加工和焊接加工成各种形式结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不良影响。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境能力。按以上要求，钢结构设计规范具体规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接结构尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。2.1.1.2 钢结构用钢的分类 [5]在钢结构中采用的钢材主要有两种：碳素结构钢（或称普通碳素钢）和低合金结构钢。1） 碳素结构钢根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）的规定，将碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五种牌号，钢的牌号有屈服强度字母（Q）、屈服强度值、质量等级符号（A、B、C和D）、脱氧方法符号等四部分顺序组成。常见用钢具体参数见表2-1-1。2） 低合金钢根据《低合金高强度结构钢》（GB1591-94）的规定，低合金高强度结构钢分为Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等五种，其中Q345、Q390为钢结构常用钢种，Q420已在九江长江大桥中成功使用。具体参数见表2-1-1。2.1.1.2 钢结构用钢选用原则[5] [6]钢材的选用在钢结构设计中是重要的一环，选择的目的是既要保证结构的安全，又要做到可靠和经济合理。选择钢材时应考虑以下几点。1） 结构的重要性对重型工业建筑钢结构、大跨度钢结构、压力容器、高层或超高层民用建筑或构筑物等重要结构，应考虑选用质量好的钢材；其他按工作性质分别选用普通质量的钢材；另外，安全等级不同，要求的钢材质量也应不同。2） 载荷情况一般承受静载荷的结构，应主要以满足强度要求来选取。直接承受交变载荷的结构，若属于低周疲劳，在保证一定强度要求下，着重考虑材料的塑性和韧性；若属于高周疲劳，这时强度队疲劳抗力起着主导作用，应选择强度高的材料。承受冲击载荷的结构，所选材料应具有足够的延性和韧性。按刚度条件设计的结构，其工作应力一般比较小，但其壁厚较厚，此时选材不应是高强度的，而应是塑性和韧性好的一般强度的材料。在厚度方向受到拉伸载荷，应选择层状夹杂少，厚度方向塑性好的材料，以防止产生层状撕裂。3） 连接方法焊接结构对材质的要求应严格一些。例如，在化学成分方面必须严格控制碳、硫、磷的含量；非焊接结构对碳当量可放宽要求。4） 结构所处的温度和环境在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。露天结构易产生时效，有害介质作用的钢材易腐蚀、疲劳和断裂，应区别地选择不同的材质，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准GB/T4172《焊接结构有耐候钢》的规定。5） 钢材厚度厚钢材辊轧次数少 ，轧制压缩比相对薄板小。所以厚度大的钢材不仅强度较小，而且塑性、冲击韧性和焊接性能也较差。因此，厚度大的焊接结构应采用材质好的钢材。推荐采用Z向钢，其材质应符合现行国家标准GB/T5313《厚度方向性能钢材》的规定。6）对于需要演算疲劳的焊接结构的钢材，应具用常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具用0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具用-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要演算疲劳的构件相同。表2-1-1 常见结构钢力学性能及匹配焊接材料表2-1-1续①       表中钢材力学性能的单值均为最小值。②       板厚δ>60～100mm时的Re值。③       用于一般结构，其他用于重大结构。④       由供需双方协议。⑤       含Ar-CO2混合气体保护焊。⑥       薄板I形坡口对接。⑦       中、厚板坡口对接。7）下列情况的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢：①焊接结构。a． 直接承受动力载荷或振动载荷且需要演算疲劳的结构。b． 工作温度低于-20℃时的直接承受动力载荷或振动载荷但不需要演算疲劳的结构以及承受静力载荷的受弯及受拉德重要承重结构。c． 工作温度等于或低于-30℃的所有承重结构。② 非焊接结构。工作温度等于或低于-20℃时的直接承受动力载荷且需 要演算疲劳的结构。8）承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。对焊接结构还应具有碳含量的合格证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。2.1.2焊接材料匹配[3] [7] [8] [9] [10] [11]焊接不同类别钢材时，焊接材料的匹配应符合设计要求。常见结构钢材采用焊条电弧焊、CO2气体保护焊和埋弧焊进行焊接，焊接材料可按表2-1-1中的规定。2.2 焊接方法的选用[12]选择焊接方法时必须符合以下要求：能保证焊接产品的质量优良可靠；生产率高，生产费用低，工作条件好，能获得较好的经济效益。影响这两方面的因素很多，概括如下：㈠    产品特点⑴     产品结构类型本单位焊接的产品按结构特点大致可分为以下三大类。1） 结构类 如桥梁钢结构、起重机械等的钢结构；2） 机械零件类 如机械产品的零部件等；3） 半成品类 如工字梁、管子等。这些不同结构的产品由于焊缝的长短、形状、焊接位置等个不相同，因而适用的焊接方法也会不同。结构类产品中规则的的长焊缝和环缝宜采用埋弧焊；手弧焊用于打底焊和短焊缝焊接，机械类产品接头一般较短，根据其准确度要求，选用气体保护焊（一般厚度）、电渣焊（重型构件易于立焊的）；半成品类的产品的焊接接头往往是规则的，宜采用适于机械化的焊接方法，如埋弧焊和气体保护焊。表2-1-2焊接方法影响因素①       ②栓钉的材料为ML15 和ML15Al。（GB/T6478- 《冷镦和冷挤压用钢》）； 栓钉的规格有：M10、M13、M16、M19、M22、M25等（GB/T10433- 《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》）⑵     工件厚度工件的厚度可在一定程度上决定所适用的焊接方法。每种焊接方法由于所用热源不同，都有一定的适用的材料厚度范围。对于熔焊而言，是以焊透而不烧穿为前提。可焊最小的厚度是指稳定状态下单面单道焊恰好焊透而不发生烧穿的厚度。显然，焊件越薄，越须注意烧穿问题；可焊最大厚度则决定于该焊接方法在最大热输入下单面单道焊的最大熔深。焊件越厚，越须注意焊透问题。如果该结构允许开坡口又能采用双面多层多道焊，则可焊的最大厚度在技术上不再有困难，此时焊接方法由生产率和经济因素决定。在推荐的厚度范围内焊接时较易控制焊接质量和保持合理的生产率。⑶     接头形式和焊接位置焊接接头形式通常由产品结构形式、使用要求和母材的厚度等因素决定。对接、搭接、T形接和角接是最基本的形式，这些接头形式对大部分熔焊方法均适用。⑷      焊接位置在不能变位的情况下焊接焊件上所有的焊缝，就会因焊缝处于不同空间位置而须采用平焊、立焊、横焊、或仰焊等四种不同的位置的焊接。一种焊接方法能进行这四种位置的焊接称可全位置焊的方法。就熔焊而言，埋弧焊只适用于平焊位置，电渣焊适用于立焊。其他如焊条电弧焊、各种气体保护电弧焊均能全位置焊。各种焊接方法中以平焊最容易操作，生产率高，焊接质量容易保证，而仰焊操作最难，极易产生焊接缺陷。因此有条件的应是焊件变位，让焊缝都处于平焊位置施焊。㈡   母材特性母材的特性考虑的包括母材的物理性能、力学性能和冶金性能。由于焊接结构中最常用是普通碳钢和低合金钢，几乎所有焊接方法都能选用，但随着含碳量或合金含量的增加，其焊接性能变差。高碳钢或碳当量高的合金结构钢宜采用冷却速度慢的焊接方法，已减少热影响区开裂倾向。选择好焊接方法的影响因素还包括技术水平、设备和焊接用消耗材料等。所有的因素须综合考虑，选择最经济最适用的方法。表2-1-2提供了综合各种因素而适用的焊接方法，以供参考。2.3 焊接结构设计2.3.1焊接应力 [5] [12] [13]2.3.1.1 焊接应力的特点和分类⑴ 特点没有外力作用的情况下，平衡于物体内的应力称内应力。引起内应力的原因很多，由焊接引起的内应力称焊接应力。焊接应力也和其他原因引起的内应力一样，有一个基本特点，即在整个焊件内构成一个平衡力系，其内力与内力矩的总和都为零：因此，在焊件横截面上内应力的分布（图2-3-1），总是既有拉应力，又有压应力，是双值同时出现的。而且应力分布图上拉应力的面积（图中用表示的影线面积）等于压应力得面积（用表示的影线面积）。图2-3-1长板对接焊后横截面上的纵向应力的分布⑵   分类（见表2-3-1）表2-3-1焊接应力分类2.3.1.2焊接残余应力对结构的影响熔化焊必然会带来焊接残余应力，焊接残余应力在钢结构中并非都是有害的。根据钢结构在工程中的受力情况、使用的材料、不同的结构设计等，正确选择焊接工艺，将不利的因素变为有利的因素。同时要做到具体情况具体分析。1）对静载强度的影响塑性良好的金属材料，焊接残余应力的存在并不影响焊接结构的静载强度。在塑性差的焊件上，因塑性变形困难，当残余应力峰值达到材料的抗拉强度时，局部首先发生开裂，最后导致钢结构整体破坏。由此可知，焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料钢结构的静载强度。2）对构件加工尺寸精度的影响对尺寸精度要求高的焊接结构，焊后一般都采用切削加工来保证构件的技术条件和装配精度。通过切削加工把一部分材料从构件上去除，使截面积相应减小，同时也释放了部分残余应力，使构件中原有残余应力的平衡得到破坏，引起构件变形。图2-3-2带气割边及带盖板的焊接杆件的内应力3）对受压杆件稳定性的影响焊接后工字梁（H形）中的残余压应力和外载引起的压应力叠加之和达到材料的屈服点时，这部分截面就丧失进一步承受外载的能力，削弱了有效截面积。这种压力的存在，会使工字梁的稳定性明显下降，使局部或整体失稳，产生变形。焊接残余应力对杆件稳定性的影响大小，与内应力的分布有关，若能使有效截面远离压杆的中性轴，如图2-3-2所示的H形焊接杆件，可以改善其稳定性。图中a是用气割翼板外边缘，图中b是翼板上加盖板在边缘进行焊接，均使边缘存在较大拉内应力。这样的结构内应力状态其失稳临界应力比一般焊接的H形截面高。4）对应力腐蚀裂纹的影响金属材料在某些特定介质和拉应力的共同作用下发生的延迟开裂现象，称为应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹主要是由材质、腐蚀介质和拉应力共同作用的结果。采用熔化焊焊接的构件，焊接残余应力是不可避免的。焊件在特定的腐蚀介质中，尽管拉应力不一定很高都会产生应力腐蚀开裂。其中残余拉应力大小对腐蚀速度有很大的影响，当焊接残余应力与外载荷产生的拉应力叠加后的拉应力值越高，产生应力腐蚀裂纹的倾向就高，产生应力腐蚀开裂的时间就越短。所以，在腐蚀介质中服役的焊件，首先要选择抗介质腐蚀性能好的材料，此外对钢结构的焊缝及其周围处进行锤击，使焊缝延展开，消除焊接残余应力。对条件允许焊接加工的钢结构，在使用前进行消除应力退火等。2.3.1.3从设计方面调节和控制焊接残余应力（工艺措施见下章）焊接内应力是可以通过结构设计和焊接工艺措施等进行调节与控制。工艺措施将在下一章详细介绍。1） 尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸。多一条焊缝就多一处内应力源；过大的焊缝尺寸，焊接时受热区加大。使引起残余应力与变形的压缩塑变区或变形量增大。2） 避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离。焊缝过分集中不仅使应力分布更不均匀，而且可能出现双向或三向复杂的应力状态。3） 采用刚性较小的接头形式。2.3.2焊接变形 [5] [12] [13]2.3.2.1 焊接变形的特点和分类⑴ 特点焊件由于焊接而产生的变形称焊接变形。焊接变形与焊件形状尺寸、材料的热物理性能及加热条件等因素有关。如果是简单的金属杆件在自由状态下均匀的加热或冷却，该杆件将按热膨冷缩的基本规律在长度上产生伸长或缩短的变形，焊接时不均匀加热过程，热源只集中在焊接部位，且以一定速度向前移动。局部受热金属的膨胀能引起整个焊件发生平面内或平面外的各种形态的变形。变形是从焊接时便产生，并随焊接热源的移动和焊件上温度分布的变化而变化。一般情况下一条焊缝在施焊处受热发生膨胀变形，后面开始在凝固和冷却处发生收缩。膨胀和收缩在这条焊缝上不同部位分别产生，直至焊接结束并冷至室温，变形才停止。⑵分类焊接过程中随时间而变的变形称焊接瞬时变形，它对焊接施工过程发生影响。焊完冷后，焊件上残留下来的变形称焊接残余变形，它对结构质量和使用性能发生影响。我们关心最多的是焊接残余变形，因为它直接影响结构的使用性能。所以在没有特别说明情况下，一般所说的焊接变形，多是指焊接残余变形。按变形后的形态分，焊接残余变形可归纳成表2-3-2所示的几种类型。它们与焊件的形态、尺寸、焊缝在焊件上的位置、焊缝坡口的几何形状等因素有关。表2-3-2焊接残余变形分类多层焊的纵向收缩量，将上式中的塑性变形区面积AH改为一层焊缝金属的截面积，并将所计算的结果再与系数k2相乘。k2=1+85n=σsME式中  n——层数。因双面角焊缝焊接热输入量有一部分重叠，所以，估算T形接头纵向收缩量时可按单面焊再乘一个系数进行，即△LT=（1.15～1.40）△L单（式中AH是指一条焊缝的截面积）。2）横向收缩对接接头的横向收缩大小与焊接线能量、坡口形式、焊缝截面积以及焊接工艺有关。对接接头的横向收缩量△B的估算可按下式进行：△B=0.2AMδ+ 0.05b式中  △B——对接接头的横向变形量，mm；A——焊缝的截面积，mm2；δ——板厚，mm；b——对接间隙，mm。2.3.2.3从设计方面控制焊接残余变形（工艺方面见下章）1）合理选择构件截面提高构件的抗变形能力设计结构时要尽量使构件稳定、截面对称，薄壁箱形构建的内板布置要合理，特别是两端的内隔板要尽量向端部布置；构件的悬出部分不易过长；构件放置或吊起时，支承部位应具有足够的刚度等。较容易变形或不易被矫正的结构形式要避免采用。可采用各种型钢、弯曲件和冲压件(如工字梁、槽钢和角钢)代替焊接结构，对焊接变形大的结构尽量采用铆接和螺栓连接。对一些易变形的细长杆件或结构可采用临时工艺筋板、冲压加强筋、增加板厚等形式提高板件的刚度。如从控制变形的角度考虑，钢桥结构的箱形薄壁结构的板材不宜太薄，如起重20t、跨度28m的箱形双梁式起重机，主体箱形梁长度达45m、断面为宽800mm、高1666mm、内侧腹板厚度为8mm，外侧腹板6mm，焊成箱形后，无论整体变形还是局部变形都比较大，而且矫正困难。因此，箱形钢结构的强度不但要考虑板厚、刚度和稳定性，而且制造和安装过程中的变形也是很重要的。2）合理选择焊缝尺寸和布置焊缝的位置焊缝尺寸过大不但增加了焊接工作量，对焊件输入的热量也多，而且也增加了焊接变形。所以，在满足强度和工艺要求的前提下，尽可能的减少焊缝长度尺寸和焊缝数量，对联系焊缝在保证工件不相互窜动的前提下，可采用局部点固焊缝；对无密封要求的焊缝，尽可能采用断续焊缝。但对易淬火钢要防止焊缝尺寸过小产生淬硬组织等。设计焊缝时，尽量设计在构件截面中心轴的附近和对称于中性轴的位置，使产生的焊接变形尽可能的相互抵消。如工字梁其截面是对称的，焊缝也对称与工字梁截面的中性轴。焊接时只要焊接顺序选用合理，焊接变形就可以得到有效的控制，特别是挠曲变形可以得到有效的控制。3）合理选择焊缝的截面和坡口形式要做到在保证焊缝承载能力的前提下，设计时应尽量采用焊缝截面尺寸小的焊缝。但要防止因焊缝尺寸过小，热量输入少，焊缝冷却速度快易造成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。因此，应根据板厚、焊接方法、焊接工艺等合理的选择焊缝尺寸。此外，要根据钢结构的形状、尺寸大小等选择坡口形式。如平板对接焊缝，一般选用对称的坡口，对于直径和板厚都较大的圆形对接筒体，可采用非对称坡口形式控制变形。在选择坡口形式时还应考虑坡口加工的难易、焊接材料用量、焊接时工件是否能够翻转及焊工的操作方便等问题。如直径比较小的筒体，由于在内部操作困难，所以纵焊缝或环焊缝可开单面V或U形坡口。具体坡口形状和尺寸见下节内容。4）尽量减少不必要的焊缝焊缝数量与填充金属量成正比，所以，在保证强度的前提下，钢结构中应尽量减少焊缝数量，避免不必要的焊缝。为防止薄板产生波浪变形，可适当采用筋板增加钢结构的刚度，用型钢和冲压件代替焊件。2.3.3焊接接头构造的设计与选择 （主要是熔焊接头）2.3.3.1焊接接头的基本类型[12]焊接结构上的接头，按被连接构件之间的相对位置及其组成的几何形状，可归纳为图2-3-3所示的五种类型：a为对接接头；b为角接接头；c为T形接头；d为搭接接头；e为卷边接头。图2-3-3熔焊接头的基本类型2.3.3.2常用焊接接头的工作特性 [12] [6]1）对接接头将两焊件的表面构成135°～180°夹角的接头均称对接接头。优点:传力效率最高，应力集中较低,并易保证焊透和排除工艺缺陷，具有较好的综合性能，使重要零件和结构连接的首选接头。缺点：焊前准备工作量大，组装费工时，而且焊接变形也较大。对接接头应力分布均匀，应力集中产生在焊趾处。如果在焊趾处加工成过渡圆弧半径或削平焊缝余高h，均能使应力集中减小或消失，提高接头的疲劳强度。当两块被连接板的厚度相差较大时，按GB/T985、GB/T986，须将厚板削薄至薄板厚度相同时再焊接见图2-3-4。为了防止因板厚不同引起作用力偏心传递，两块板的中心线应尽可能重合，见图2-3-4b。直接承受动力载荷且需要进行疲劳计算的结构，斜角坡度不应大于1：4，其它结构坡度不能大于1：2.5。图2-3-4不同板厚钢板对接接头设计（L≥3δ-δ1）2）搭接接头搭接接头时两平板部分地相互搭置，用角焊缝进行连接的接头 。优点：焊前准备工作量较小，装配较容易，对焊工技术水平要求较对接接头低，且横向收缩量也较小，可用于工作环境良好，不重要的结构中。缺点：母材和焊接材料消耗大，接头动载强度低，搭接面有间隙，若外漏易发生腐蚀，若封闭泽不能在高温工作。能采用对接接头的尽量不采用搭接接头。图2-3-5正面搭接接头的弯曲变形搭接接头受轴向力时，以焊趾和焊根处的应力集中最大，增加根部熔深可降低。只有正面角焊缝的搭接接头 ，强度低，应在背面加焊一条焊缝。当背面无法焊时，可采用锯齿状焊缝。搭接接头承受拉力时，正向角焊缝与作用力偏心，接头上产生附加弯曲应力，使应力集中加剧。为了减少弯曲应力，两条正面角焊缝之间的距离不应小于其板厚的4倍，但也不宜大于40K（动载时）或60K(静载时)，否则应力集中大，K为侧面角焊缝的焊脚尺寸。见图2-3-5。3） T形接头和十字接头T形接头是将一件端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头。三件相交组成“十”字形的接头叫十字接头。优点：能承受各种方向外力和力矩。缺点：接头在外力作用下力线扭曲很大，造成极不均匀的应力分布。在外力作用下，应力集中点在根部和过渡处。立板开坡口并焊透的接头，应力集中可大为降低。对重要构件，尤其是在动载下工作的T形和十字接头应开坡口并焊透。该类型接头应尽量避免在其板厚方向承受高拉应力，因轧制的钢板常有夹层缺陷，尤其是厚板更易产生层状撕裂，所以应将工作焊缝转化为联系焊缝。如两个方向都受力，则宜采用圆形、方形或特殊形状的轧钢、锻钢插入件。4)角接接头两焊件端部夹角在30°～135°范围内的接头。角接接头独立使用的承载能力很低，一般都用它组成箱体结构、容器结构后期作用。2.3.3.3设计与选择焊接接头须考虑的因素 [12]焊接接头有图2-3-3所示的基本形式。须正确的设计和选择。合理的接头设计和选择不尽能保证结构的局部和整体强度，还可以简化生产工艺，节省制造成本；反之，则可能影响结构的安全使用，甚至无法施焊。下列为设计和选择焊接接头形式时须考虑的几个因素：①   产品结构形状 、尺寸、材质及技术要求；②   焊接方法及接头的基本特性；③   接头承受载荷的性质、大小，如拉伸、压缩、弯曲、交变载荷和冲击等；④   接头的工作环境，如温度、腐蚀介质等；⑤   焊接变形与控制，以及施焊的难易程度；⑥   接头焊前的准备和焊接所需费用。2.3.3.4 坡口的设计与选择 [12] [13][14] [15]1）设计与选择坡口的原则对接、T形接和角接接头中为了保证焊透常在焊前对待焊边缘加工出各种形状的坡口，如何设计和选择坡口，主要取决被焊件的厚度、焊接方法、焊接位置和焊接工艺程序。（相关内容在下面的坡口焊缝设计中说明）。此外，还应尽量做到：①   填充材料应最少。例如，同样厚度平板对接，双面V形坡口比单面V形坡口节省一半的填充金属材料；②   具有号的可达性。例如，有些情况不便或不能两面施焊时，宜选择单面V形或U形坡口；③   坡口容易加工，且费用低。④   要有利于控制焊接变形。双面对称坡口角变形小。2）标准的坡口形状和尺寸国家标准GB/T985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸》和GB/T986-88《埋弧焊焊缝坡口基本形式与尺寸》（见附录Ⅰ和附录Ⅱ）。因此，除有特殊要求的焊缝坡口需另行设计外，一般焊接结构的焊缝坡口陡可以直接从国家标准中选用。2.3.3.5 焊缝设计㈠.焊缝质量等级 [6]焊缝应根据结构的重要性、载荷特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级：1.在需要计算疲劳结构中，凡对接焊缝均应焊透。作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T 形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级；纵向对接焊缝应为二级。2.在不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝，受拉时不应低于二级。受压时宜为二级。因一级或二级对接焊缝的抗拉强度正好与母材的相等，而三级焊缝只有母材强度的85%。3.重级工作制和Q≥50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝处于构件的弯曲受压区，主要承受剪应力和轮压产生的局部压应力，没有受到明确的拉应力作用，按理不会产生疲劳破坏，但由于承担轨道偏心等带来的不利影响，国内外均发现连接及附近经常开裂。所以规定，应予焊透，质量等级不低于二级。焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝。4.不要求焊透T形接头采用的角焊缝以及不焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，由于内部探伤困难，不能要求其质量等级为一级或二级。因此对直接承受动力载荷且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝只能规定其外观质量标准应符合二级；其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。（二）.焊缝设计要点[12][6]1.   角焊缝⑴角焊缝断面形式实际应用的角焊缝大致有图2-3-6所示的几种断面形式。图中K为焊脚尺寸，α为计算厚度，强度计算时称它为计算断面。图2-3-6常用角焊缝断面形状及其计算断面a）标准角焊缝 b)外凸焊缝  c）内凹焊缝 d）不等腰角焊缝 e）深熔焊缝⑶尺寸要求①      焊缝的焊脚尺寸K（mm）不得小于1.5，t（mm）为较厚焊件厚度(当采用低氢型碱性焊条施焊时，t可采用较薄焊件的厚度)。但对埋弧自动焊，最小焊脚尺寸可减小1mm；对T形连接的单面焊缝，应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊脚尺寸与焊件厚度相同。②     角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍（钢管结构除外）但板件（厚度为t）边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合：当t≤6mm时，K≤t；当t＞6mm时，K≤t-（1～2）mm。圆孔或槽孔内的角焊缝焊脚尺寸尚不宜大于圆孔或槽孔短径的1/3。③     当焊件的厚度相差较大且等焊脚尺寸不能符合以上两条时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边应符合第②款的要求；与较厚焊件接触的焊脚边应符合①的要求。不等焊脚角焊缝不宜在静载下采用，因为增加焊脚长度并不能提高静载强度，反而增加填充金属量。④     侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8K和40mm，不宜大于60K，当大于时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。⑤     在直接承受动力载荷的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚尺寸的比例：对正面角焊缝宜为1：1.5（长边顺内力方向）；对侧面角焊缝可为1：1。⑥     在次要构件或次要焊缝连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝焊段的长度不得小于10K或50mm，其静距不应大于15t（受压构件）或30t（受拉构件），t为较薄焊件的厚度。⑦     当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t（当t＞12mm）或190mm（当t≤12mm），t为较薄焊件的厚度。⑷   其他要求①     杆件与节点板德连接焊缝宜采用两面侧焊，也可用三面围焊，对角钢杆件可采用L形围焊，所有围焊的转角处必须连续施焊。②     当角焊缝的端部在构件转角处作长度为2K的绕角焊时，转角处必须连续施焊。③     在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm。④     角焊缝两焊脚边的夹角α一般为90°（直角角焊缝）。夹角α＞135°（焊缝表面较难成型，受力状况不良）或α＜60°（焊缝施焊条件差，根部将留有空隙和焊渣）的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。2．坡口焊缝采用坡口焊缝的主要目的是为了保证接头能焊透而不出现工艺缺陷。在设计或选择坡口焊缝时，必须注意施焊可达性，其中主要考虑坡口角度、根部间隙、钝边和根部半径等参数。下列是注意事项：①焊条电弧焊时，为了保证焊条能够接近接头根部，并能在多层焊时侧边熔合良好，当减小坡口角时，根部间隙必须增大。注意，前者减小，可用较少的填充金属量。而后者增大，却增加填充金属量。研究发现，板厚δ＜20mm时，用大坡口角度而用小根部间隙，δ＞20mm时用小坡口角度大根部间隙的坡口形式才算经济的。② 根部间隙过小，根部难以熔透，并须采用较小规定的焊条，从而减慢焊接过程;若根部间隙过大，虽然应用衬垫可保证焊接质量，但需较多的填充金属，从而提高焊接成本，并增加焊接变形。③ 熔化气体保护焊由于焊丝细，且使用特殊导电嘴，可以实现厚板（＞200mm）L 形坡口的窄间隙（＜10mm)的对接焊。④开坡口的接头，不留钝边的坡口称锐坡口，背面无衬垫情况下焊接第一层焊道时极易烧穿，而且需用较多的填充金属，故一般都留钝边。钝边的高度以既保证熔透又不至烧穿为度。焊条电弧焊V或U形坡口的钝边一般取0～3mm，双面V或U形坡口取0～2mm。埋弧焊的熔深比焊条电弧焊大，故钝边可适当加大以减小填充金属。留钝边的接头，根部间隙的大小主要决定于焊接工艺与焊接位置。在保证焊透的前提下，间隙尽可能小。平焊时，可允许用较大焊接电流，根部间隙可为零；立焊时根部间隙宜大些，焊厚板时可在3mm以上。在单面焊背面成形操作工艺中，根部间隙一般较大，约与所用焊条的直径相当。背面有永久性衬垫时，应取消钝边，因为这时的钝边会减小接头根部与衬垫之间的熔合。⑤J形或U形坡口上常做出根部半径，主要是为了在深坡口内焊条或焊丝能接近焊缝根部，并降低第一层焊道的冷却速度，以保证根部良好的熔合和成型。焊条电弧焊时，根部半径一般取R=6～8mm，随板厚增加和坡口角减小而适当增大。⑥若条件允许，板厚结构宜设计或选用双面开坡口的焊缝，双面V形焊缝不仅比单面V形焊缝少用一半的填充材料，而且可作两面交替焊接，把焊接角度控制到最小。⑦背面无衬垫的对接接头，在钝边部位常有未焊透或夹杂等缺陷，一般都要求从背面进行清根。现广泛采用碳弧气刨方法清根。清根深度应确保露出无缺陷的焊缝金属，而且清根后的沟槽轮廓形状也应便于运条施焊。3.T形接头的焊缝T形(或十字)接头的焊缝可以是角焊缝、坡口焊缝或者两者的组合。选择何种焊缝决定于强度要求和制造成本。在静载等强条件下，成本便成为考虑的主要因素。图2-3-7示出三种与母材等强的焊缝设计。这三种焊缝截面积（填充金属）的比较，以开双面V形坡口焊缝最省。但这种接头需额外的坡口加工，而且焊接时要求用小直径焊条和较小的电流打底以防根部烧穿。因此，这种坡口焊缝只在较厚板的T形接头中采用才是经济的。不开坡口的角焊缝消耗填充金属最多，其优点是焊件不需特殊加工，同时可以用直径大的焊条，以大电流施焊。熔敷率高。由于贴角焊缝的填充金属随板厚的平方而增加，所以它适用于小厚板的T形接头。单面V形坡口焊缝在经济上无优越性，唯一优点是当另一侧施焊有困难时，可以选用。它比单面贴角焊缝要安全可靠的多，T形接头不推荐用这种单面贴角焊缝。图2-3-7T形接头角焊缝与坡口焊缝比较δ—板厚  K—焊脚尺寸 Aω—焊缝总截面际必须指出，只承受压载荷的T形（或十字）接头，如端面接触良好（磨平顶紧），大部分载荷由端面直接传递，焊缝所承受载荷减小，故焊缝可以不焊透，角焊缝尺寸也可减小。4.部分熔透接头的焊缝重型机器的焊接结构，往往是为了保证具有足够的刚度而增加钢板的厚度，其实际工作应力却很小。在这种情况下构件之间连接的焊缝一般并不须要全部熔透，而是在满足强度要求的前提下，正确地设计焊缝的形状和尺寸。①对于对接接头，按强度要求确定出焊缝的有效厚度α后，采用两面对称焊的对接接头。②对于T形接头，如果是联系焊缝，则取最小的焊角尺寸K，参考表2-3-4选用。如果是工作焊缝，在厚钢板情况下，建议采用两面开小坡口的部分熔透的角焊缝，其尺寸通过强度计算确定。T形接头部分熔透的焊缝实际上是坡口焊缝与角焊缝组合的焊缝。在同样承载能力下，它比两面不开坡口的角焊缝节省大量填充金属。当背面施焊有困难时，可采用单面开小坡口的角焊缝背面只焊一道角焊缝并按最小焊角尺寸确定，见表2-3-4。表2-3-4 角焊缝的最小焊脚尺寸注：最小焊脚尺寸K不得超过较薄钢板的厚度。2.3.3.6焊接接头的静强度计算㈠ 工作焊缝与联系焊缝[12]在焊接结构中的焊缝，按其所起的作用可分为工作焊缝和联系焊缝两种，见图2-3-8所示。工作焊缝又称承载焊缝，它与被连接材料是串联的，承担着全部载荷的作用，焊缝上的应力为工作应力，一旦焊缝断裂，结构立即失效；联系焊缝又称非承载焊缝，它与被连接材料是并联的，传递很小的载荷，主要起构件之间相互联系的作用。焊缝上的应力为联系应力，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效。设计焊接结构时，对工作焊缝必须进行强度计算，对联系焊缝不必计算。对于既有工作应力又有联系应力的焊缝，则只计算工作应力而忽略联系应力。图2-3-8 工作焊缝与联系焊缝a）对接工作焊缝  b）对接联系焊缝c）角工作焊缝    d) 角联系焊缝㈢    焊接接头的许用应力设计法[12]（1）强度条件许用应力设计法又称传统设计法或安全系数设计法。它是以满足工作能力为基本要求的一种设计方法，对于一般用途的构件，设计时应满足的强度条件为工作应力≤许用应力或者 安全系数-≥许用安全系数这里的失效应力，如果为屈服准则，则为材料的屈服点，如按断裂准则，则为强度极限：在疲劳强度设计中为疲劳极限。许用应力和许用安全系数一般由国家工程主管部门根据安全和经济原则，按材料的强度、载荷、环境条件、加工质量计算精确度和构件的重要性等加以确定。我国锅炉和压力容器、起重机、桥梁、铁路车辆等行业都在各自设计规范中确定了各种材料的许用应力和许用安全系数。工作应力一般是采用工程力学的理论和方法进行分析计算：对重要构件可采用有限元法等进行分析与计算，以获得更为精确的结果。（2） 简易的焊接接头强度计算法1）焊接接头静载强度计算的假定在静载条件下，当焊缝金属和母材均具有较好塑性时，可作如下假定：①   焊接残余应力对接头强度没有影响；②   由于几何不连续而引起局部应力集中，对接头强度没有影响：认为焊缝上的工作应力是均匀分布，以平均应力进行计算。③   忽略焊缝的余高和少量熔深，以焊缝中最小的载面为计算截面（又称危险断面）。④   认为角焊缝都是在切应力作用下破坏，一律按切应力计算其强度。⑤   正面角焊缝和侧面角焊缝在强度上无差别。2）坡口焊缝静载强度计算公式基于上述假定对熔透的坡口焊缝的静载强度得到了简化，表2-3-5给出了计算公式。表中熔透对接接头焊缝的静载强度计算公式与母材的静载强度计算公式完全相同，焊缝的计算厚度取被连接的两板中较薄的厚度。焊缝长度一般取焊缝的实际长度；熔透的T形接头和十字接头按对接焊缝进行强度计算，焊缝的计算厚度取立板的厚度。一般情况下，按等强度原则选择焊缝填充金属的优质碳素结构钢和低合金结构钢全熔透的坡口焊缝，可以不进行强度计算。3)角焊缝的静载强度计算公式经上述简化后得到的由角焊缝组成的接头的静载强度计算公式，见表2-3-6。表中角焊缝的计算长度一般取每条焊缝实际长度减去10mm，计算厚度取内接三角形的最小高度。在设计计算角焊缝时，一般应遵循下列原则和规范：①   侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8K（K为焊脚尺寸），并不小于40mm。②   角焊缝的最小焊脚尺寸补应小于4mm，当焊件厚度小于4mm时，可与焊件厚度相等。③   因构造上需要的非承载角焊缝，其最小焊脚尺寸可根据焊件厚度和焊接工艺要求确定，可参照表2-3-4。④   在承受静载的次要焊件中，如果计算出的角焊缝的焊脚尺寸小于规定的最小值，可采用断续焊缝。断续焊缝的焊脚尺寸可根据折算方法确定。断续焊缝之间的距离在受压构件中部应大于15δ，受拉构件中一般不应大于30δ，δ为被焊构件中较薄件的厚度。在腐蚀介质下工作的构件不应采用断续焊缝。表2-3-5坡口焊缝静载强度计算公式30％强度焊缝     K=。100％强度的角焊缝就是等强度焊缝，它主要用于集中载荷的部位，如导轨的焊接；50％强度的角焊缝用于焊接箱体中，若为单面角焊缝，则焊脚尺寸要加倍，即K= 3/4δ；30％强度的角焊缝主要用于并不承载的角焊缝，当它小于最小焊脚尺寸（表2-3-4）时，则取最小焊脚尺寸。（4）焊缝的许用应力前面介绍的设计用的许用应力通常由国家工程主管部门根据安全和经济原则，根据材料性质、载荷、环境、加工质量、计算和检测精确度和构件的重要性等综合后确定。表2-3-8列出一般机械焊接结构中焊缝的许用应力。我国起重机行业采用的焊接许用应力见表2-3-9。表2-3-6角焊缝接头静载强度计算公式表2-3-8机械焊接结构中焊缝的许用应力

7.焊接技术方案 篇七

关键词：余热锅炉,高温过热器,爆管,焊接

0 引言

阿曼萨拉拉独立电厂项目#5余热锅炉为杭州锅炉集团股份有限公司生产的卧式无再燃、无补燃双压余热锅炉,2012年3月7日在14天可靠性试验前发生#1高过模块鳍片管爆管(断裂)事故。为了保障#5余热锅炉满负荷可靠性试验的顺利进行,防止类似事故的再次发生以及为机组的后续试验和安全稳定运行提供有效的依据,对该处爆管进行了分析,并根据焊接修复方案和厂家建议进行了现场修复。

1 爆管的断口观测

本次爆管发生在#1高过模块集箱左侧数第12根鳍片管处,发生爆管的高温过热器管与连接集箱材质均为12Cr1MoVG,集箱规格为Φ219.1 mm×23.01 mm,鳍片管规格为Φ44.45 mm×3.94 mm。爆口发生在集箱角焊缝根部位置,鳍片管口完全断裂飞脱,断口较为平整,管壁减薄较多,可见较明显的塑性变形现象,断口附近外壁无明显宏观裂纹(进行过PT检测),断口内壁无腐蚀痕迹。断口外观为椭圆形,断裂位置离集箱管座角焊缝约3～5 mm。厂家图纸标注管壁厚度为3.94 mm,游标卡尺测量断口处最薄管壁厚度仅为2.50 mm,最薄处位于椭圆形断口的长轴两端。该处断口外观有较为明显的拉伸颈缩现象。

2 爆管的材质分析

经过现场光谱检查,该处集箱与鳍片管材质为12Cr1MoVG,与图纸设计一致。化学成分元素含量对材质的力学性能有很大影响,因此对爆管截取试样进行化学成分分析。经对比,该爆管化学元素含量符合GB5310—2008《高压锅炉用无缝钢管》中12Cr1MoVG化学成分要求,试验数据如表1所示。

3 爆管的硬度分析

根据制造要求,12Cr1MoVG材质的集箱管座应进行消应力热处理,以消除焊接应力,然后检测硬度来验证焊后热处理的效果。对事故鳍片管进行了硬度检测(布氏硬度),检测数据如下:断裂端硬度值为225、229、229,切断端硬度值为216、214、215。DL/T438—2009《火力发电厂金属技术监督规程》的规范性附录C中,电站常用金属材料12Cr1MoVG硬度参考值(布氏硬度)为135～179,由此可见该处断管硬度值高于标准要求。

4 爆管的微观分析

本次爆管断裂发生在集箱管座角焊缝的焊接热影响区内,对于手弧焊,此处位置处于过热粗晶区或者相变重结晶区。过热区金属处于过热的状态,奥氏体晶粒发生严重的长大现象,冷却之后便得到粗大的组织。因此该区韧性很低,易产生脆化或裂纹;相变重结晶区一般在空气中冷却后会得到均匀而细小的珠光体和铁素体,此区塑性和韧性一般较好。经过金相微观分析,材料组织为铁素体+珠光体,晶粒度为6～7级,符合GB5310—2008标准,如图1、2所示。

5爆管的应力分析

爆管在生产制造、安装以及电厂运行过程中可能存在或受到的应力主要有:(1)管子与集箱局部焊接残余应力。在管子与集箱焊接的过程中,由于局部不均匀的温度场以及由它引起的局部塑性变形会产生焊接应力和变形。如果焊件在焊接过程中的热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限,当焊件冷却后,仍留有未能消除的应力,即焊接残留应力,便降低了金属管的强度。(2)鳍片管与集箱装配不均匀可能引起局部残余应力,减低管子的强度。(3)通过挡板门控制锅炉启停的运行方式会带来热冲击力。

6 爆管分析小结

锅炉受热面管一般是在高温、压力和腐蚀介质下长期工作,当管子钢材承受不了其工作状态的负荷时,就会发生不同形式的损坏而造成事故。发电厂锅炉受热面管常见事故主要有以下几种类型:长时超温爆管、短时超温爆管、材质不良爆管和腐蚀热疲劳损坏等。

从温度监控记录看,#5余热锅炉不存在超温运行现象;在进行抢修时,对发生爆管的鳍片管上下均进行了内窥镜检测,未发现有堵塞管路的异物,因此也不存在因异物堵塞管路气流不畅而导致的局部超温。鉴于以上分析,该处爆管可能是多应力作用下的金属断裂,即该处鳍片管在焊接残余应力、交变热应力以及金属管材高温热膨胀的作用下,在金属组织粗大、韧性低的焊接热影响区过热粗晶区附近发生断裂。

7 焊接修复方案

(1)检查确认:1)检查发生断裂的管子两侧相同部位是否存在变形情况;2)从管子断裂开口处,往上用内窥镜检查管内是否存在异物而阻滞蒸汽流畅运行。(2)焊接修复步骤:1)割除有缺陷的管端,并打磨单边30°焊接坡口。2)清除集箱上原角焊缝金属,并取出残留管段。3)取相同规格的备管预弯,按照尺寸切割后,在对接一端加工焊接坡口,并清理管段内外表面。4)清理集箱内铁屑等杂物后,进行点焊安装。5)焊前,将返修角焊缝区域约100 mm范围内预热到150℃。6)焊接规范:①对接焊:焊丝H08CrMoVA,Φ2.0 mm,焊接电流100～130 A;②角焊:焊丝H08CrMoVA,Φ2.0 mm,焊接电流160～190 A。7)对接焊口100%RT检查,角焊缝清理后100%PT检查。(3)焊后热处理:焊后进行局部热处理,工艺参数为:恒温温度(720±15)℃,恒温时间90 min,升降温速率不大于125℃/h,温度降低至300℃以下不控制。

8 厂家建议

鉴于锅炉启动过程中会给金属管带来热应力冲击,同时烟气局部不均匀可能引起局部的应力集中现象,故建议机组由单循环切换至联合循环的顺序为:(1)在启动初期调整燃机,降低燃机的排气温度;(2)燃气挡板由旁路状态切换至全开(烟气挡板可中间停留,控制余热锅炉升温速度,但中间停留时间不超过30 min);(3)余热锅炉带负荷运行;(4)汽轮机并汽至启动完毕。

9 结语

电站建设中,由于电站高温高压的运行环境以及复杂多样的系统和设备材质,类似的爆管事故时有发生。本文仅提供一种爆管分析和焊接修复的思路,以期类似的爆管事故发生后能得到及时分析和解决。阿曼萨拉拉独立电厂#5余热锅炉经以上方案焊接修复后圆满完成了满负荷14天可靠性试验,并一直稳定运行。

参考文献

[1]何喜梅,闫斌,张棉绒,等.高温过热器管爆管分析[J].青海电力,2008(3)

8.浅谈金属焊接技术 篇八

关键词：金属焊接 技术 缺陷 防止措施

随着机械行业的飞速发展，大功率电机设备得到广泛使用。通过创新焊接技术在一定程度上可以节省材料和生产成本。在焊接过程中，通过采用堆焊过渡层，以及开应力释放槽的方法可以有效地解决裂纹问题。先进的焊接工艺一方面确保了齿圈及轮毂的机械性能，另一方面节省了制造成本，缩短了生产周期。在当前的工业生产中，焊接机器人得到推广性使用，提高了焊接质量。为了进一步提高焊接质量，科研人员依然对焊接的本质进行研究，进而不断探索新的焊接工艺和方法。

1 焊接的分类

1.1 压焊 在固态条件下，通过对两工件进行加压，进而在一定程度上实现原子间的结合，这种焊接工艺被称为固态焊接。对于压焊工艺来说，通常情况下比较常用的是电阻对焊。将电流通过两工件的连接端，由于连接端的电阻较大，在电流通过时使得此处的温度升高，当温度升高到一定程度，连接端成为塑性状态时，在轴向压力的作用下，使得两工件连接成—体，进而完成焊接。在工件进行焊接的过程中，通过向连接端施加压力，而不是向连接端填充材料，这是压焊工艺的共性所在。通过压焊工艺对工件进行焊接，焊接过程得到了简化，进而在一定程度上提高了焊接的安全性。

1.2 熔焊 在对工件进行焊接的过程中，通过对接口进行加热，使其达到熔化状态，这种焊接方法不需要施加任何的压力，因此被称为熔焊。通过熔焊对工件进行焊接时，通过热源对待焊两工件接口进行迅速加热，使接口处熔化，进而形成熔池。熔池随着热源的移动不断向前移动，经冷却后，熔池形成连续的焊缝，进而完成对两工件的焊接。通过熔焊对工件进行焊接中，如果熔池直接与大气接触，在氧气的作用下，金属和各种合金元素会发生氧化，大气中的氮、水蒸汽等同时也会进入熔池，进而在一定程度上影响焊缝的质量。

1.3 钎焊 在对工件进行焊接的过程中，采用比工件熔点低的金属作钎料，通过对工件和钎料进行加热，超过钎料熔点所对应的温度，但是低于工件熔点对应的温度，这种焊接方式称为钎焊。进行焊接时，接口间隙通过液态钎料进行润湿和填充，在一定程度上实現工件的焊接。受工件材料、焊接材料、焊接电流的影响，焊后在焊缝和热影响区产生过热、脆化等现象，进而降低焊件性能。

2 焊接中常见缺陷的产生原因及防治措施

2.1 咬边 咬边原因：是由于焊接运条速度快或焊条角度不当引起的。咬边减小了工作截面，造成应力集中。防止措施：利用合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制电弧长度。运用合适的氩弧焊参数，注意焊接速度不宜过高，手法必须平稳。

2.2 铸铁含碳量高，焊接时易产生白口，既脆又硬，焊后容易产生裂纹；铸铁含磷高，给焊接带来了一定困难。预防措施：选择合适的焊接电流和焊接速度，清理坡口边缘水分和锈迹。严格清理和焙烘焊接材料。如果发现焊条剥落或焊芯锈蚀时，要把焊丝除锈，选用合适的焊接工艺参数。焊接速度和线能量应尽可能小些。

2.3 未焊透 产生原因：焊接时，在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象是没有焊透，具体原因是由于焊接保护方法不当，焊接部位变形过大，熔合区的可切削性低，提高焊缝补处的防渗透性能差，会出现未焊透现象。防止措施：正确选取坡口尺寸，焊清根要彻底。加热时，适当部位要先加热使之膨胀，减少焊接应力与形变，选择减应区，具体部位选在零件棱角、边缘和加强肋等强度较高的部位。

2.4 焊接裂纹 产生原因：是焊接熔池中存有低熔点杂质，这些杂质结晶凝固最晚，凝固后的强度又极低，这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，造成晶间开裂。预防措施：对有裂纹的缺陷，补焊时熔池应始终处于氩气保护下，使用手工加丝钨极氩弧焊时，要使用高频衰减，不应连弧。对于硬钎焊用熔点高于500℃的钎料进行钎焊，软钎焊，用熔点低于400℃，尽量减少受基本金属可焊性的限制，一般适用于强度要求不高的零件的裂纹和断裂的修复，尤其适用于低速运动零件的研伤、划伤等局部缺陷的修补。

2.5 夹渣 产生原因：焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣，焊接电流太小，电流太小形成“糊渣”，使用碱性焊条的电弧过长会造成夹渣。防止措施：先用煤油或汽油等将待焊补的部位擦洗干净，用稀盐酸去污粉，用钢丝刷反复刷擦露出金属光泽，用干净的细钢丝刷刷擦，染上一层均匀的淡红色。将焊剂涂在焊补部位及烙铁上，用电烙铁切下少量焊条涂在施焊部位，迅速地在镀铜面上往复移动涂擦，并注意赶出细缝及小凹坑中的气体。

3 总结

综上所述，金属焊接技术的不断发展已经在众多领域中得到了广泛的灵活应用。金属焊接技术的优势与特点被众多相关人士所青睐，同时，其自身也有不可抗拒的缺点所在。因此，在金属焊接过程中，要善于使用其技术优点，将控制措施做得最好，熟悉相关金属焊接技术的注意事项，保证做好焊接工作的质量控制要求。只有保证了焊接的质量，才可以使金属焊接技术更好的应用于各个领域。

参考文献：

[1]赵熹华.焊接检验[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]DL/T868-2004，焊接工艺评定规程[S].