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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高效焊接方法,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號:U671 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)01-0000-01
1 前言
船舶制造是國家十大振興規劃的行業之一,船舶焊接技術是現代造船模式中的關鍵技術之一,其焊接工時約占船舶制造總工時的30%~40%,焊接成本約占船舶制造總成本的30%~50%,因此先進的船舶高效焊接技術在提高船舶制造效率、降低船舶制造成本以及提高船舶制造質量等方面具有十分重要的作用。
2 船舶高效焊接工藝的現狀
我國是世界造船大國,也正朝著世界第一造船大國的目標邁進,其船舶制造能力也在不斷擴大。2005年我國船舶完工噸位突破1000萬t,達到了1200萬t,約占世界造船總量17%。正是在這樣的一個造船總量不斷攀升的大背景下,采用高效焊接來提高生產效率是船舶制造的必由之路。目前我國造船工業中常見的高效焊接技術主要有:
2.1 焊條電弧焊
(1)向下立焊焊條:與向上立焊相比,效率提高1-2倍。
(2)鐵粉焊條焊接工藝:工藝簡單實用,通過提高熔敷效率達到高的生產效率,一般提高50%以上。
(3)重力焊條:采用高效鐵粉焊條(一般直徑為5~8 mm ,長度為 550 mm、 700 mm和900 mm),熔敷率在130%~180%之間,常見的焊條牌號有CJ501FeZ等。
2.2 C02氣體保護焊
(1)實芯焊絲
我國氣體保護實芯焊絲的品種太少,今后大力擴大品種的同時,也需進一步改進實芯焊絲的工藝性能,降低飛濺、成形美觀等。焊絲表面應具有防銹、功能。國內常見的牌號是E49-1和E50-6焊絲。
(2)藥芯焊絲
藥芯焊絲是CO2氣體保護焊的主要焊材,其配合各種類型的襯墊可以實現單面焊一次成形,其特點是焊道成形美觀、電弧穩定、飛濺小、全位置焊接、工藝性能良好、焊接熔敷速度快、生產率高等特點。現在船廠普遍采用藥芯焊絲來焊接船舶結構,以后CO2氣保護藥芯焊絲焊接將成為船廠的主要焊接材料和工藝。
2.3 埋弧焊工藝
主要應用于平板平直焊縫,主要有單絲、多絲埋弧焊和窄間隙埋弧焊,其中應用于平面分段流水線的FCB法焊接,FCB法是銅板上撒布厚度均勻的襯墊焊劑,并用壓縮空氣軟管等頂升裝置把上述填好焊劑的銅板壓緊到焊縫背面,從正面進行焊接而形成背面焊道的一種單面埋弧焊接法,焊絲為Nittetsu Y―A(φ6.4 mm和φ4.8 mm),底層焊劑NSH一1R,主要是保證焊縫的背面成形,表面焊劑NSH一50,主要作用是保持電弧穩定燃燒。該工藝焊接速度快,最高可達1500 mm/min。因此,需要在高速和大熱量輸入的情況下保證焊縫具有良好的力學性能和背面成形。另一種應用較廣的方法是焊劑石棉襯墊單面焊(FAB法),它是一種單面埋弧自動焊方法,利用柔性襯墊材料裝在坡口背面,并用鋁板和磁性壓緊裝置將其固定,其特點是簡便、省力、材料成本低廉。它主要應用于曲面鋼板的拼接以及船體建造中船臺合攏階段甲板大口的焊接。
2.4 不銹鋼焊接
不銹鋼焊接多見于不銹鋼管及其附件之間的對接和角接,焊接方法多采用純CO2氣體或CO2+Ar混合氣體的CO2半自動或自動焊接(MAG焊),也可采用鎢極氬弧焊。根據母材的不同,對于C02半自動或自動焊焊絲,焊絲牌號常為1Crl8Ni9Ti焊絲、316L實芯或藥芯焊絲,以及317L實芯或藥芯焊絲,焊絲直徑為細絲,即φ1.0 mm和φ1.2 mm焊絲;對于鎢極氬弧焊,焊絲牌號一樣,只是焊絲的規格為粗絲,一般為φ1.6 mm和φ2.4 mm焊絲。
2.5 活性氣體保護焊焊接技術(MAG焊)
所謂的活性氣體保護焊焊接技術就是采用CO2+Ar混合氣體的CO2半自動或自動焊接,普遍應用于不銹鋼的焊接。上海船舶工藝研究所開發適合船廠專用的雙絲單面MAG焊接技術與裝備,該項技術的主要特點是,可無間隙裝配,坡口內定位焊、添加切斷細焊絲,背面應用陶瓷襯墊,板厚在12~22 mm范圍內可一次成形,焊接速度快,焊接效率高,焊接質量好。
3 中海工業(江蘇)有限公司今后幾年的高效焊的發展以及應用
中海工業(江蘇)有限公司作為我國船舶的骨干企業,未來幾年隨著公司3#船塢的啟用以及公司轉型升級的發展必然,其造船規模與總量將有大幅度提高,預計2015年達到年造船總量150萬t。要實現上述目標,除了擴大生產規模,提升造船管理水平外,加快高效焊接方法應用,提高焊接生產效率也勢在必行。因此,中海工業(江蘇)有限公司今后幾年的高效焊發展趨勢有以下幾大特點:
3.1 焊接工藝、方法的多樣化
為了適應船舶制造不同區域生產流程節奏,確保各生產節點有序按時完工,根據現代造船技術特點,焊接新工藝推廣應用是解決焊接生產效率提高的唯一途徑。如平面分段制造區域縱骨焊接采用多電極C02氣保護自動焊,平直分段內底板、甲板對接采用雙絲MAG焊。
3.2 C02氣保護焊將完全替代焊條電弧焊
目前,手工焊條焊接仍是中海工業(江蘇)有限公司不可或缺的主要生產工藝,而公司造船由于承接船舶向大型化、高附加值船舶轉變,焊條電弧焊低生產效率不可能滿足生產需要,自動角焊、半自動角焊、垂直自動角焊等各類C02氣保護焊將替代焊條電弧焊,甚至在船塢、平臺區域和曲面分段制造車間也將不再采用焊條電弧焊方法,其或許只在少量焊縫修補中可能會使用。
3.3 焊接設備向大型化、系統化、集成化、自動化轉變
中海工業(江蘇)有限公司由于造船模式、生產管理、工藝流程變化,對焊接生產提出了全新要求,焊接必將以機械化、自動化生產為主,這決定了選用的焊接設備具有大型化、集成化特點。以平面分段生產線為例,大拼板焊接需采用三絲的FCB單面焊接站,該焊接系統除了穩定可靠的大功率埋弧焊電源外,還應具有自動送板、準確定位、液壓控制等裝置。此外,需要配備高精度的跟蹤器及適合于焊機精確行走的大型門架結構件。而縱骨焊接工位的多電極焊接系統可以滿足多根T形縱骨同時焊接,不僅生產效率高,而且焊接變形小,該系統除焊接外,同時具備自動定位縱骨功能。另外,曲面分段、船塢、平臺等生產區域需配備C02氣保護自動焊、雙絲埋弧焊、垂直氣電焊等各類自動化焊接設備。
3.4 焊接材料的工藝、性能要求高
由于焊接方法的多樣化和自動化程度提高,對焊材工藝要求進一步提高,自動化焊接勢必提高焊接熱輸入量。為保證焊接接頭綜合力學性能,特別是焊縫強度、韌性等指標,船舶焊接生產中需要大量高性能焊材應用。另外,焊接自動化、機械化的高效率取決于焊接生產過程連續性,所以選用的焊材應具有穩定質量和良好的焊接工藝性。同時,為了進一步提高焊接生產效率,要求大尺寸焊縫或厚板焊接時采用高熔敷率焊材。對某些特殊船型,由于船板及部件的特殊性,焊接材料的性能同樣需要具有特殊的技術特點。
4 結語
從目前來看,中海工業(江蘇)有限公司在建的船舶以常規散貨船為主,但隨著公司的轉型升級發展以及憑借目前積累的11萬噸油輪、10000箱集裝箱船的建造經驗,公司將有能力建造LNG、LPG船以及海工船型等高附加值船舶。因此我們應該珍惜這樣一個良好契機,充分利用現代化造船船用焊接設備,通過對造船焊接工藝不斷研究、改進,開發出適于中海造船的焊接生產工藝,從而加快向現代化造船模式轉化,把船舶焊接技術水平提高到一個新的高度。
參考文獻:
[1] 鄭贊.船舶高端進口焊材國產化淺析 金屬加工,2008(16).
關鍵詞:焊接專業 技工院校 高效低耗
焊接涉及眾多行業,包括船舶、汽車、工程機械和鋼結構等行業,在各行業中的發展不平衡。由于焊接人才的培養周期長、工作壽命短等特點以及學生選擇焊接專業的意愿較低、培養成本過高導致學校不愿開設該專業等原因,出現了用工缺口很大的現象。如何高效低耗地培養出大批符合社會需求的高水平、高素質的焊接技術人才已成為技工院校人才教育急需突破的瓶頸。
高效即在盡可能短的培養周期內培養出適合企業需求的高素質學生;低耗即通過各種合理手段降低培養成本。而傳統的焊接教學一方面基本上是采取理實分開的教學模式;實習課主要以焊條電弧焊為主,不僅與企業的需求相脫節,而且實習環境差、勞動強度大,學生抵制情緒較高,招生數量下降。另一方面,由于焊條電弧焊耗材太多,培養成本過高,很多院校不愿意開設焊接專業。這顯然是與高效低耗的要求相違背的。
結合多年教學的經驗和走訪本地多家企業,筆者認為可以從下幾個方面進行改革。
一、改善實訓項目順序,節約使用焊接材料
傳統的焊接實訓項目順序是平焊立焊橫焊仰焊。筆者通過多年一線教學的深入觀察,發現在經過初步的認識實習后,首先進行立焊的實訓項目更有利于學生練習單面焊雙面成型技術。這樣的安排順序還能進一步壓縮其他項目的訓練時間,提高學生技能水平。
循環使用焊接材料也可以降低實習成本,例如:上屆學生用于焊接角焊縫的試件,可以繼續用作下屆學生練習平焊的材料;另外注意焊條頭的保存,不得隨意丟棄。每學期末再將沒有使用價值的廢鐵、焊條頭和焊渣變賣廢品,可節省實訓費用。
二、突破傳統教學觀念,改革焊接實訓教學計劃
焊條電弧焊是實訓基本功,但不是其全部的內容。目前企業廣泛需要CO2焊、氬弧焊、自動焊甚至新興的激光焊、攪拌摩擦焊及操作焊接機器人等。如前文所述,焊條電弧焊具有多項缺點,嚴重降低焊接招生人數,直接造成未來焊接人才匱乏。改革焊接實訓教學計劃,一定要全面、準確、快速。本文分別從焊接方法、接頭形式、焊接位置、焊接試件的順序介紹。
1.焊接方法的順序
在經過焊接認識實習(含安全教育)后,可以安排CO2(MAG)實心焊絲的實訓練習;隨后可以穿插CO2藥芯焊絲的實訓練習;在講授過焊條電弧焊及焊條選擇的相關理論后,再安排換條電弧焊實訓練習;最后進行TIG 鎢極氬弧焊的實訓練習。不僅打破傳統的實訓順序,并且大大壓縮了焊條電弧焊的課時比例,降低成本的同時又增加了其他先進焊接技術的練習時間,與企業的要求相接軌。
2.焊接試件的順序
遵從由簡到繁,按部就班的練習順序:即先練習板狀試件,然后練習管板狀試件,最后練習管狀試件;難度也應循序漸進,先練直徑管然后逐漸減小管的直徑。
3.焊接位置的順序
從最簡單的船型焊開始過渡到立焊,然后是平焊和橫焊的練習,再次由仰焊練習過渡到45°斜固定無障礙焊練習,最后進行固定加障礙焊練習。
4.焊接接頭形式的順序
在熟悉了T形接頭后進行外角接頭練習,然后練習搭接焊練習,最后重點練習對接焊:在熟悉雙面焊后進行單面焊雙面成型練習。
三、更新教學理念,采用“巡回指導”教學法
整合理論知識以夠用為準。結合實踐操作進行講解,實現理論與實踐融會貫通。鼓勵建設校外實訓基地,通過校企合作,在生產性實訓車間為企業生產產品,將教學成本轉移到生產成本中,既降低了能耗,又使學生有了實戰經驗,實現產教結合并培養了學生吃苦耐勞的精神,有利于提高其綜合能力。
實訓中的“巡回指導”教學法,有利于教師及時發現學生的問題并予以糾正,從而避免材料的浪費和做無用功。“授人以魚,不如授人以漁”,實踐中學生往往出現蠻干卻忽視了開動腦筋的情況。教師多培養學生發現問題、分析問題并解決問題的能力,使學生增強自信,增加學習的熱情和動力。
四、小結
本文通過分析,闡述了在焊接教學過程中應采用理實合一的教學理念,采取建立校外實訓基地、更新教學觀念,改變實訓項目順序等措施,尤其是不再堅持以焊條電弧焊為主的傳統思路,堅持高效低耗的學生培養方針。總之,以企業的需求作為學生培養的標準,實現技工院校為社會、為行業和企業服務的辦學宗旨。
參考文獻:
關鍵詞:船舶制造;焊接;質量;因素;對策
中圖分類號:TB
文獻標識碼:A
doi:10.19311/ki.16723198.2017.10.094
船舶制造是一個非常復雜的系統工程,對于船舶制造過程中存在的焊接變形現象,我們要加以關注并深入地研究,由于船舶制造過程中的焊接質量與船舶整體結構的強度、工作性能等方面有直接的影響和關聯,而對于船舶制造過程中出來的焊接變形無法通過某一項單一的措施,來加以防范和應對,需要綜合分析船舶制造中焊接的影響因素,結合船舶焊接不同部位的特點,采用科學有效的焊接加工工藝和技術,更好地減少船舶制造中焊接變形的不良現象,更好地提升船舶制造的精度。
1船舶制造過程中焊接質量的問題表現分析
1.1焊接結構的穩定性不足
在船舶制造過程中,船舶的強度和硬度尤其關鍵,它是決定焊接結構穩定性的重要衡量指標,如果船舶的強度和硬度方面存在缺陷或不足,則會極大地影響焊接結構的穩定性。由于焊接材料以及傳統焊接技術的不足,船舶焊接的結構穩定性還存在不足,對于船舶制造的整體質量有較大的影響。
1.2焊接材料性能存在不足
在我國船舶制造工藝加工之中,焊接材料及其設備的配置還存在明顯的不足,這較大地影響了船舶制造的質量。隨著船舶制造業的精度要求不斷提高,對于焊接質量的要求也隨之提升,而焊接材料缺乏優質性能,這就極大地降低了焊接部位的穩定性。如:大型輪船要求多絲埋弧單面焊的焊絲和焊劑;對船舶的骨角焊縫加工需要采用防銹蝕的焊接材料等。
1.3焊接技術人員的專業化水平不足
我國船舶制造業的發展進程中,焊接技術人員的專業焊接水平還偏低,相對于國外先進國家的焊接施工技術而言,還有一定的差距,由于焊接新工藝和新工藝不斷涌現,如果焊接技術人員缺少足夠的專業知識和技能,則無法勝任船舶制造過程中的焊接工作,難以實現對焊接質量的高效控制。
2船舶制造中焊接質量問題的影響因素及其解決措施
2.1氣孔
在船舶制造的焊接過程中,焊接時所產生的氣孔是一種常見而普遍存在的問題,這是由于在焊接施工的過程中,部分熔池內的氣泡沒有充分、及時溢出,在船體金屬材料逐漸冷卻凝固的過程中,這些留存在熔池內的氣泡就成了空穴,成了焊接質量缺陷。造成這種焊接質量問題的影響因素,主要在于以下幾點:(1)焊接的邊緣部位殘留有水分、金屬銹蝕或油漬。(2)焊接施工操作沒有依照規定的程序和流程,進行嚴格的焊接操作施工,導致焊接的焊條的烘焙度不足。(3)焊接施工操作時存在焊芯銹蝕的現象。(4)焊接施工中的電壓控制不合理。對于焊接中產生的氣孔缺陷性問題,要注重對焊接截面的合理控制,并根據焊接的施工情況,選取針對性的措施,以規避氣泡的產生。
2.2夾渣
在船舶制造的焊接施工過程中,這種夾渣現象和問題會極大地降低焊接的致密性,同時也降低焊接部位的強度,不利于船舶制造的整體質量的提升。出現這個焊接質量問題的影響因素,主要包括有以下幾種:(1)焊接的施工速度控制不當,出現焊接過快的現象。(2)焊接施工過程中的電流過小,也會導致夾渣現象的出現。(3)焊接施工過程中,如果焊縫的邊緣有氧割,也會出現夾渣的問題。對于焊接中出現的夾渣缺陷性問題,首先要選擇適宜的坡口尺寸,整理并清潔焊接的邊緣部位;然后還要注重控制好焊接施工的速度,確保焊接施工中的融化狀態與焊接的匹配性。
2.3咬邊
在船舶制造的過程中,焊接材料存在凹陷的現象,就會使焊接出現接頭,使焊接連續的強度無法達到規定的要求和標準,從而降低船舶制造的質量。產生這種焊接質量問題的因素,主要體現為以下幾點:(1)焊接施工過程中的焊接速度控制不當所導致的,如果焊接的運動速度過快,則會使焊接出現“咬邊”的現象。(2)焊接施工中的電流控制不當所導致的。對于焊接施工中存在的“咬邊”缺陷性問題,要認真分析焊接施工中的荷載狀態、應力狀況等,合理控制焊接的速度,實現對焊接軌道的平整度控制。
2.4未熔合和焊透
在船舶制造中的焊接過程中,存在材料和焊件之間沒有充分焊接的現象,這種焊接問題對于船舶制造的質量有較大的影響。產生這種焊接問題的因素主要表現為:(1)焊接施工中的速度控制不當,導致焊接速度過快而產生未完全熔合和焊透。(2)焊接施工過程中的電流控制不當,電流過小也會導致焊接未完全熔合和焊透。(3)材料的直徑超過了一定的范圍,導致焊接時的坡度過小,無法充分熔合和焊透。對于這種焊接缺陷性問題,要注意焊接施工的速度控制,使焊接的擺動與熔合狀態相契合,同時也還要注意控制坡口的尺寸。
2.5焊接裂紋
在船舶制造過程中的焊接施工之中,船舶結構出現大小不同的裂紋,會極大地影響船舶整體的美觀,也存在較大的安全隱患。其產生的影響因素主要在于焊接施工過程中的速度控制不當以及焊接深度控制不當。對于焊接裂紋的缺陷性問題,應當采用修補的方式,以減少焊接裂紋的擴散。
3船舶制造中焊接質量提升的具體措施
3.1注重焊接結構的優化設計,提升結構穩定性
在船舶制造的焊接過程中,要重視焊接結構的優化設計,這是一項重要的基礎性工作內容,要依照船舶制造的技術標準和要求,選取最為適宜的船舶結構設計方式,注重焊接點位置的合理選擇,并注重對船舶整體的結構設計,以最大程度上提高船舶結構的穩定性。
3.2優化焊接設備和焊接材料
在船舶制造的焊接施工技術運用中,要重視焊接設備的優化和焊接材料的合理選用。隨著高效焊接方法的不斷普及,高效的焊接設備也在不斷地進行升級,原有的旋轉式直流焊機已經被淘汰,替之以高效的整流交直流弧焊機、逆變弧焊機、CO2半自動焊機等。對于船舶制造中的焊接材料的選用,也不斷向機械化和自動化的方向發展,普遍采用了藥芯焊絲、實芯焊絲等焊接材料,品種相對齊全。然而,我國在高速焊、多絲埋弧焊等方面的專用焊絲還無法自主生產,還依賴于國外進口。
3.3優化焊接專業化操作水平
在船舶制造的焊接技術應用中,要提升焊接人員的專業化操作水平,要掌握新的焊接工和焊接方法,掌握焊接不同工藝的具體操作要領,并強化焊接檢驗,調整和改進焊接中存在的問題,確保焊接的有效性。
4結束語
綜上所述,在我國的船舶制造業之中,焊接施工工藝和流程是不可缺少的系統化工程,在這個焊接施工操作之中,焊接材料、焊接設備、焊接人員都是不可缺少的關鍵要素,我們要分析焊接施工中存在的缺陷性問題,探索焊接質量問題的解決對策,并從各個方面,提升船舶制造中焊接的質量,推進我國的航運事業發展。
參考文獻
[1]王平.影響船舶制造中焊接質量的因素及對策經驗談[J].民營科技,2014,(07).
[2]蔡德軍.船舶焊接質量控制措施初探[J].科技創業家,2014,(09).
關鍵詞:焊接技術;長輸管道施工;應用
中圖分類號:P755文獻標識碼: A
一、影響長輸管道焊接的因素
在長輸管道焊接施工中,會有各種因素影響著管道焊接的質量,主要有以下幾個因素:
氣候環境。溫度、濕度等環境條件會對焊接的質量產生一定的影響;流動性施工。在長輸管道的焊接施工中,工作地點會隨工程的進度不斷的發生變化,使得焊接質量難以保證;地形、地貌。長輸管道在鋪設施工過程中會遇到各種的地形、地貌,導致焊縫位置變化多端,會對焊接質量產生直接的影響;施工場地如果比較狹窄,也會使機械化的焊接工藝的適用性差,不能應用先進的焊接技術。
二、焊接技術在長輸管道施工中的應用
1、半自動向下焊方法
半自動向下焊方法發展速度很快,但是它在管道焊接建設應用上是相對晚一點起步和發展的。但是現在在國內長輸管道焊接工作的應用中已經發展成熟。它主要包括藥芯焊絲自保護半自動向下焊和活性氣體半自動向下焊方法。藥芯焊絲自保護半自動向下焊是通過藥芯高溫后分解釋放出大量的保護氣體對電弧和熔池進行保護,同時有熔渣對焊接金屬的焊縫進行保護的一種高效焊接方法。在施工過程中,要合理選擇合適的藥芯,不同的藥芯含有的元素不同產生的氣體也就不同,這個方法很適合野外施工,在施工中一定注意參看方法施工工藝規定,保證施工的焊根充分熔合,達到滿意結果;而活性氣體半自動向下焊方法相對廉價、優質、高效。它利用活性氣體,再通過逆變焊接機的高速可控運行,對電流電壓波形的控制達到滿意的焊接結果,整個施工要注意保證設備的正常運行和工作及活性氣體的充分運用,很容易發揮出活性氣體半自動向下焊方法優質的性能。
2、手工下向焊方法
手工下向焊接在很多管道現場焊接以及大直徑、薄管壁的長輸管道焊接中應用,它通過手工的方式克服了環境很差時使用設備過于復雜、操作出現不變的情況。它主要是是手工焊條下向焊方法。手工焊條下向焊主要包括全纖維素型、混合型和復合型向下焊三種。全纖維素型向下焊多應用于薄壁大口徑管道的焊接中,其突出的優點就是焊接速度快、焊接質量好、探傷合格率高。在施工過程中,它可以應用在水網密集的環境中或者是自動化、半自動化焊接設備無法進入的區域。在施工過程中一定要注意打底焊時要注意單面焊雙面成形,仰焊作業時防止熔滴在重力作用下出現鐵水粘連焊條的情況;混合型向下焊主要應用于長輸管道級別較高的管道中和氣候條件惡劣、酸性氣體介質的管道連接處進行應用。一般全纖維素型焊接方法很難達到管道接頭質量要求,而此焊條的抗冷性能和韌性較好,只是熔化速度較慢。在整個施工過程中,要盡可能在選擇好適合的管道類型規格進行焊接作業時提高焊接速度,保證焊接作業質量合格;復合型向下焊方法應用于長輸管道管壁比較厚的情況下,下向焊比傳統的向上焊的傳熱淺、勞動強度和技術要求高。只是采用淡出的向下焊無法達到高效率、高質量,這就是采用了復合向下焊接的方法,其中蓋面焊向上和根焊層向下同時作業,可在厚壁管道應用中大大提升效率。
3、自動焊方法
長輸管道自動焊方法是借助全位置自動焊機設備,同時在專業人員的操作下完成高效率的焊接任務。這種焊接方法成功率相當高,焊接一次合格率達到98%以上。這項技術應用于眾多油建事業,成功應用了這項技術在西氣東輸主線路及支線路的工程的管道焊接1000余公里。長輸管道自動焊的焊接方法在施工過程中,一定要保證機器設備的正常運行,保證自動焊機的高效率、高質量工作,是工作人員必須做到的。自動焊方法通過大范圍的施工應用,逐步走上了研發出更多新技術的道路。首先,管道焊接智能化主不在應用中加強。目前管道的自動焊接方向就是逐步走向柔性化、智能化。通過工程技術研究專業人員在設備的開發和應用取得成功的基礎之上,結合現場應用的實際情況及日益增加的施工要求,進行了不斷研發。一方面對現有的技術進行了完善和提高,另一方面還增加了智能化功能。其次,APWllL型數字式智能型長輸管道全方位自動焊機在施工中開始應用。這種焊機采用工業計算機系統通過硬件設計和軟件編程,實現對整個焊接施工的自動化控制。同時采用及角度編碼空間位置檢測系統,能夠精確焊接的角度位置。通過在施工中不斷應用,為彌補一些不足,采用了人工干預功能,這是結合現場實際的實用化。再次,焊槍高度傳感檢測系統裝置在長輸管道自動化焊接施工中應用。這是在自動焊作業中添加了檢測系統的應用,在施工作業中,系統自動控制焊絲干的伸長于算段,進一步減輕了焊工的工作強度。
三、長輸管道焊接的質量控制
1、加強工藝規程的檢驗
減小管路焊接缺陷的方法可以參考一下的工藝規程:焊接過程所有階段都要進行的工序間檢驗,應保證全部工序符合建設管道的技術條件并按照規定檢查管子的狀態質量、焊接材料、準備工作進行的情況、焊前對接口預熱情況和在野外條件下坡口邊緣的加工情況,管端火焰校直和切割規程執行情況以及組對情況等。在進行焊接的過程中要檢查焊接規范和技術,焊縫各層施焊順序,清除渣殼的完全程度,在焊縫的內部焊層有無可見缺陷。焊好的焊縫在外觀檢查:清除可見缺陷以前不提交下一步檢驗。在檢驗送去焊接的管子時,查對在管子表面有無超差缺陷,在管端有無嚴重凹陷、壓痕,在制造廠焊的管子焊縫中有無可見的缺陷。
2、焊前和焊接檢驗檢測
要確保管口表面質量、坡口的表面和角度、對口間隙、組對間隙、錯邊量、坡口尺寸的誤差在允許的范圍內,并確定是否符合工藝文件的規定。每次焊接完成后,焊工應先自行檢測飛濺、熔渣等缺陷并將之清除,然后交給檢驗員檢驗。檢驗員應該根據相關的檢測標準進行檢測,監督并檢查焊接工藝的施工情況,一旦發現問題應該及時處理,或者向上進行反饋。
3、焊接環境的控制
焊接工作時周圍的氣候環境是影響焊接質量的一個重要因素。下面的幾種自然環境下是不宜進行焊接的:有風天氣(氣體保護焊:風速大于2m/s;低氫型焊條電弧焊:風速大于5m/s;酸性焊條電弧焊,風速大于8m/s;藥芯自保護焊絲半自動焊,風速大于8m/s)情況下不能焊接;雨雪天氣;大氣濕度達到90%以上;環境溫度過低(低于焊接工藝規定的最低焊接溫度)。
結束語
通過對手工下向焊、半自動下向焊、自動焊焊接方法及在施工過程中的應用的介紹,了解了長輸管道焊接的主要方法和應用。目前長輸管道焊接方法相當廣闊,國內除了西氣東輸的大工程,像中俄輸油管道、西部成品油管道、西南成品油管道都在運行和發展,這些大工程對于管道焊接技術要求提出更高的要求,我們有理由對于長輸管道的焊接方法的美好前景進行自豪的展望,也相信新的更好的焊接技術會應運而生,給管道施工提供強有力的技術支持,更好的加快長輸管道焊接生產朝著高效率、高質量、高速度、低成本的方向發展。
參考文獻
關鍵詞:方法 質量 無縫線路鋼軌
中圖分類號:F253.3 文獻標識碼:A 文章編號:
一、鐵路無縫線路鋼軌焊接的方法
無縫線路工程在鋼軌的搬運、鋪設及焊接方面有高標準,高要求,這也是無縫線路鋪設過程中的重點與難點。過去,鋼軌長度受到制造、運輸、鋪設及養護等步驟的制約。改進發展后,各國普遍都用分步焊接鋼軌的方式。此方法首先需要選擇距離適中的地點,建立焊接工廠。其次,把從制造廠運來的標準鐵軌加工成適合短途運輸及承受能力強的長鋼軌。最后,在工地開展焊接工作,使之成為無縫線路。
目前,鋼軌焊接主要運用的方法有接觸焊、氣壓焊、鋁熱焊、電弧焊。普遍而言,焊接工廠采用接觸焊的方法,利用≤30m的短鋼軌的拼接,焊接成200~500m的長鋼軌。然后通過鋁熱焊、氣壓焊或電弧焊,將其焊成800~1500m的單元軌。另外,要求對跨區間無縫線路進行3次鋁熱焊接。可見,不同的焊接方式有其各自的特點。下面,通過的焊接原理和使用原則等方面,對各種焊接方式的優缺點進行分析:
(1)接觸焊。其工作原理是利用通電電流對電阻效益所產生的大量熱源熔接器件。通過頂鍛后最終完成焊接步驟。其優點在于焊接速度快,質量高。由于其對設備要求繁瑣,耗費功率較大,焊接一次所需成本較高,所以一般被工廠所采用。
(2)氣壓焊。其工作原理是通過氣體燃燒所帶來的熱量,將鐵軌端部處于融化或塑性狀態。接著利用頂鍛壓力焊連已受焊器件的端點。此方法不僅一次性投資小、耗電少,而且效率高、功效好,多被應用于現場焊接操作。在焊接接頭斷面時要有精湛的技術,并要求縱向移動鋼軌作為輔助工作。所以無法進行超長鋼軌和跨區間無縫線路焊接。
(3)鋁熱焊。其工作原理是運用鋁的化學性質,將其與金屬氧化物混合后置入坩堝中劇烈燃燒,利用反應放出的熱量將鋼軌融化為鋼水流入砂模中。設備簡易,操作容易是它的優點。性能不強,試驗不準是它的缺點。
(4)電弧焊。其工作原理是運用電焊條或焊絲接觸鋼軌端面后發生電弧電熱熔化,靜止冷卻一定時間后,最終生成對焊焊頭。此方法普遍用于現場維修。它主要的優勢在于焊接金屬的性能、硬度、耐磨強度趕超標準鋼軌材料。目前,國外已能較好的使用電弧焊方法。由于其焊接耗時久,穩定性差、需要有高素質專業人才進行操作實施。所以,處于萌芽階段的我們,正在對此方法做更深一步的探究。
二、國內外鋼軌焊接技術應用現狀
全球都力爭發展無縫線路鋼軌焊接技術,他們風格迥異,特點全然不同。如:
日本高速鐵路鋼軌焊接有三個步驟,第一,運用閃光接觸焊和氣壓焊,將25m/50m的標準鋼軌廠間焊成200m長鋼軌,第二三次,主要使用鋁熱焊、強迫成型電弧焊和氣壓焊,鋪設出800~1500m超長無縫線路。近幾年,德國鐵路部焊接鋼軌接頭時,大部分采用 “短時預熱快速鋁熱焊法”。不僅加快了鋁熱焊預熱的速度,而且改良了焊頭的材質特性,增加其穩固性。當今,德國已建立出SKV焊接方法。法國著力于研究高速鐵路鋼軌焊接技術,在廠內采取高效的接觸焊接法,在工作點利用移動式接觸焊和QPCJ鋁熱焊接。QPCJ鋁熱焊具有嚴密的13個步驟,包括到焊接現場前的準備、在現場工作時的流程、對軌道的檢查、對鋼軌端頭焊接的要求、鋼軌端頭是否對正、提前預備好砂模、預熱標準鋼軌、充足的焊藥包、澆注成形、拆除砂模和推瘤、熱打磨及冷打磨,最后一步為收尾檢查。每一項都詳細規定并標注解釋。
對于跨區間無縫線路技術的研究,國外歸納出兩種模式:一是在廠內將錳鋼轍叉兩端焊接過渡軌一塊,消除了錳鋼轍叉與碳素鋼軌之間的焊接困難。二是采用新創立的鋼軌組合式轍叉,在廠內將鋼軌焊聯成整體轍叉并給予熱處理。
我國于1957年開始涉入鋼鐵焊接,到目前為止,取得令人頗為滿意的成績。當今我國正使用大劑量三片模定時預熱焊法等新材料、新技術,新產品,為進一步提高鋼軌性能而不懈努力。另外,移區間聯合接頭這一環節常常采用動式小型氣壓焊機。現場焊接多采用了法國拉伊臺克國際公司的QPCJ鋁熱焊接技術。焊接設備國產化的研究應成為今后鋼軌焊接技術研究的重點,從而不斷提高焊接水平,為我國高速鐵路的鋼軌焊接儲備必要的技術實力。
三、如何改善鋼軌焊接質量
(1) 完善鋼軌焊接制度
由于鋼軌焊接制度對質量方面規定的缺乏,導致屢屢出現鋪后斷折的現象。為延長鋼軌實用期,需增設對過程的監管與調控。通過對各焊軌企業資質、焊工素質、設備器材、焊接方法的調查,籌劃出一套完整的鋼軌質量要求規定。同時,還應增設無縫線路焊接計劃,保證跨區間無縫線路的有效實施,建立一套標準的鋼鐵質量體系,是保證無縫線路正常運行的關鍵。
(2)合理應用整體道床
整體道床結構是一種新型的軌下基礎,它不僅有整體性強、易維修、高質量等優勢,還可以無縫線路鐵軌的潛力充分發揮出來。碎石道床軌道的橫向阻力取決于碎石對軌枕的約束力。倘若道床中的軌枕有橫向位移傾向時,整體受力部分都會產生阻力。整體道床結構主要由鋼筋混凝土搭建構成,其抗橫向阻力效果明顯優于碎石道床,整體道床結構單個普通扣件橫向阻力值約在45kN,可明顯提升無縫線路的穩定性。
(3) 全面提高企業素質
全面考察焊軌施工現場,對符合標準的施工隊頒發許可證并定期進行監督。提高員工個人素質、設備條件、管理體系、質量性能等方面,可學習國外分級制模式,有效開展業內競爭活動。其次,監管施工現場。派監理人員對施工過程進行監督和管理,即實行監理制。使其能保質保量高效的完成目標任務。另外,監理人要定期進行考核,必須做到持證上崗。另外開展技術培訓工作。 加強鐵路焊接鋼軌的規定的同時,需要焊工人員的合作與配合。所以,對焊工和管理人員應開展全面的培訓教育,通過考試,演講等形式,使人員提供技術水平和管理能力,能做到自主發現問題并有效改正小問題。從嚴格控制作業機制過程,從而徹底轉變被動解決問題的困難局面。
四、總結
通過分析,發現國內無縫線路的施工過程都未符合《鋼軌焊接接頭技術條件》的要求。對于焊接鋼軌的方法,不僅要明確如何合理使用方法,更要在實踐中充分體現所選方法的優勢。目前,我國大量的鋼軌焊接設備和材料仍依賴進口,我們應把先進的技術和思想融合在焊接鋼軌中來,完善焊接法律,制定質量標準,達到無縫線路鋼軌實用性強的目標。對于國內外現狀,對幾種可行措施進行述評,強調了研究國產化焊接設備的重要性,同時提出了建設性意見,希望對鐵路無縫線路鋼軌焊接技術起到一定的促進作用。
參考文獻:
[1]高速鐵路無縫線路鋼軌焊接技術的研究 周奕 上海鐵道科技 2009年第三期
[2] 廣鐘巖、高慧安,鐵路無縫線路[M].北京:中國鐵道出版社,2011.
1.工程概況
本工程由兩組L型組合體塊組成,建筑層數為地下2層、地上32層,建筑高度地上99.85m。本工程主體結構類型為:H型、箱型及箱型與U型組合鋼柱等(見圖1),使用鋼材主要為Q390GJD—Z25,鋼板厚度為70~95mm。
2.工程焊接難點
本工程構件結構形式比較簡單,涉及的焊接接頭形式主要有對接、角接和角接與對接組合接頭。由于鋼板厚度較大,故選材上采用低合金高強鋼,其屈服強度為390MPa。針對構件類型,焊接時存在如下幾方面的難點:①防止正火鋼熱影響區脆化。②厚板焊接變形控制。③防止母材層狀撕裂。
3.厚板高強鋼焊接技術
(1)高強鋼焊接性分析該鋼種屬于高強度正火鋼,具有良好的綜合力學性能和加工工藝性能。其化學成分、力學性能如表1、表2所示。(2)焊接工藝技術第一,焊材的合理選擇。根據國家規范GB50661—2011中對焊接材料的推薦使用標準,同時結合焊接工藝性能、焊接材料等強匹配原則,以及不同焊接工藝環境下焊材使用后對母材影響程度來進行選用(見表3)。第二,坡口的制定。由于厚板焊接工程量大、難度高,若采用窄而深的小坡口進行焊接,則不僅焊縫成形系數偏小,影響一次結晶,容易產生區域偏析,而且在拘束應力大的前提下進而導致焊接熱裂紋的產生;若采用大坡口進行焊接,則不僅焊接量大大增加,而且焊縫的焊接殘余應力也會隨之增加,這對鋼結構體系初始應力的控制極其不利,同時也影響工程工期。考慮到厚板焊接接頭填充量、焊接質量及焊接殘余應力等方面的影響,同時,為便于CO2焊槍在焊接過程中能適當地擺動,采用坡口角度適中,且便于正常情況下焊接的窄間隙焊接(NGW)坡口(見圖2)。第三,焊接組合新工藝。為了實現高質量、高效率的厚板窄間隙焊接,需解決窄而深的坡口內側壁焊接熔合質量、焊接飛濺聚集、工藝參數穩定性及焊接操作的可靠性等問題,避免坡口內焊縫金屬的一次結晶產生區域偏析,進而產生熱裂紋。鑒于上述原因,提出如下焊接工藝方法:打底焊:采用改造型噴嘴的實芯CO2氣體保護焊(見圖3)。該方法首先可以保證窄間隙坡口環境下的順利焊接,此外,利用GMAW的高效及熔深相對較大的優點,可提高焊接質量和效率。填充焊:采用雙弧雙絲自動氣體保護焊接:一方面可以利用其熔嘴的優勢取代了埋弧焊機頭熔嘴無法進行窄而深的焊接,另一方面其焊接效率較手工焊有大幅度提高,同時保證焊縫質量。蓋面焊:采用雙絲埋弧焊接。主要是提高焊接效率,保證焊縫的表面質量。第四,焊接工藝措施。多層多道錯位焊接技術:多層多道焊及合理的焊接參數可減小焊接熱輸入,從而有效控制焊接變形和焊接應力。在多層多道焊接技術的基礎上,加入焊接接頭每一道焊道錯位連接,即:接頭不在一個平面內,通常錯位50mm以上。這種技術其顯著優點就是上一層焊道對下一層進行了有效的熱處理,特別適合于高強鋼厚板的焊接。在應用時,可以消除焊接冶金過程中柱狀晶并使晶粒細化。同時,對焊接接頭的應力應變控制也相當有利,能夠提高焊接接頭的綜合性能。道間溫度控制:根據國家標準GB50661—2011要求,在焊接過程中,最低道間溫度控制在不低于預熱溫度。道間溫度應在焊縫金屬或相鄰的母材金屬處測得,測量時間選擇在電弧經過之前的焊接區域內瞬時測得。由于焊縫較長,未能焊到的地方應采取保溫措施。防止溫度降低過快,如果焊接區域溫度過低,應重新加熱。后熱與消氫處理:為了加速焊接接頭中氫的擴散逸出,防止焊接冷裂紋的產生,焊后及時后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一。特別是對于氫致裂紋敏感性較強的厚板焊接接頭,采用這一工藝不僅可以降低預熱溫度,減輕焊工勞動強度,而且還可以采用較低的焊接熱輸入,使焊接接頭獲得良好的綜合力學性能。焊縫錘擊消應力措施:焊縫錘擊焊接過程中,在熱狀態下使用帶有小圓弧面的錘子錘擊焊縫金屬,使焊縫得到延展,從而減小焊件的殘余收縮應力。錘擊應均勻、適度,避免因錘擊過分而產生裂紋。當焊縫溫度<300℃時,錘擊力不宜過大;在100℃以下時,禁止錘擊。
4.結語
以上各項工藝技術措施和方法經過本工程的實踐應用,在厚板箱形構件焊接中明顯提高了焊縫的質量,取得了良好的效果。本工程中厚板焊接工藝的成功應用,為國內同類工程厚板焊接技術積累了寶貴的經驗。
作者:張發榮 何志濤 姜殿忠 程登 單位:湖北精工鋼結構有限公司
【鍵詞】焊接技術;現狀;技術發展
引言:
焊接技術的興起和不斷發展,有效推動我國當前經濟的發展,也加速了制造業的發展步伐,作為應用廣泛的一項技術,當前經濟飛速發展的狀態下是否會出現窘境,值得我們深思,那么,焊接技術以后該如何發展才能真正適應經濟社會的發展,焊接技術與現代科學技術之間結合會推動焊接技術自動化、安全化發展,有效促進經濟的發展。
1、我國當前焊接技術的發展現狀及特點概述
1.1我國焊接技術的發展現狀
在我國現在的經濟水平下,人們的生活已經發生了很大的變化,人們對周圍事物的質量、環保等各種問題的條件越來越高,在化工石油鋼管道的焊接處理中,也需要不斷提高焊接要求,以滿足化工石油生產的需要。鋼管道的焊接工藝也隨著人們的需求和社會發展不斷提高、改革,目前已經達到了焊接技術的自動化使用,來適應社會的不斷發展,這一技術的發展和提高不單單有效促進了焊接技術的發展步伐,而且另一方面也帶動了石油化工的快速發展,并且進一步充分利用現代計算機技術對焊接中的問題進行處理。當前我國的焊接技術已經有了很大的發展,有了全面、詳細的研究。
1.2 我國焊接技術的發展特點
焊接技術是一項綜合性較強的現代技術,目前,在石油化工鋼管道焊接中已經引入了現代科技,促進了石油化工產業的發展。
目前,焊接技術已經不僅應用于石油化工產業,還廣泛應用在家電、海洋工程、機車、特種設備、橋梁、冶金、煤炭、航空航天甚至核能及電站等行業中,在廣泛的應用中,顯露著我國的現代科學技術,現代技術的發展業不斷的促進著焊接技術的發展,進一步推動其他產業的不斷發展。
2、焊接方法與工藝
(一) 目前常用的高效焊接方法
2.1氣體保護焊
氣體保護焊就是利用氣體當做電弧的媒介,并對焊接區域和電弧焊用氣體來保護,根據焊接材料的不同使用不同的氣體作為保護焊的氣體,就能夠把氣體保護焊分為兩大種:⑴ 非熔化極(鎢極)惰性氣體保護焊。⑵熔化極氣體保護焊。
2.2 電阻焊
電阻焊是用兩電極來把焊件壓緊,加以電流,加熱電流,將焊件接觸面以及焊件臨近區域產生的電阻熱效應,一直到塑性狀態或者融化,然后將焊件之間結合的一種焊接方式,這類焊接方式一般應用與電器電子、航空等行業中。
2.3螺柱焊接
螺柱焊接根據焊接的不同主要分為拉弧式和儲能式,這兩兩個焊接方式有一個最大的共同點就是采用單面焊接的方式。螺柱焊接并不用穿孔的工序,因此采用螺柱焊接的方式焊接的材料既不漏氣也不會漏水,也不需要再次對焊接面處理加工,減輕了一定的工序,操作技術性較強。
2.4 磁控焊接
磁控焊接技術是最近幾年里隨著現代技術的發展出現的一種高效焊接技術,磁控焊接采用的是對外加磁場進行對焊接的質量的控制。這類焊接技術最大的優勢就是投入成本低、效益大、且操作簡單,磁控焊接也憑借著缺陷極少的優勢在焊接中占據了重要的位置,得到了廣泛的使用。
(二)焊接工藝
對不同的焊體、不同的焊接方式有不同的焊接工藝,這里就對石油化工合金鋼管道的焊接進行具體分析:
2.2.1 坡口焊接
坡口處的焊接首先要用砂輪機對鋼管要打磨,打磨后要用不銹鋼絲刷進行清理、著色實驗,并且還要用四氯化碳或者丙酮對坡口處在焊接前進行再一次清理。在焊接的過程中必須要保證施錯變量小于0.5mm。
2.2.2 焊接的環境要求
焊接的過程要求在在清潔、無風的環境中實施,最好應該搭設裝有焊接平臺的工棚中進行,且工棚中的環境溫度必須要高于5℃。
2.2.3 焊接工藝措施
(1)焊接過程中,要使用99.99%以上純度的的氬氣作為氣體保護焊的內保護氣體,且必須要保持到第三層焊接。
(2)在坡口處應該采用引弧板來進行工藝的處理。
(3)最大程度上加快焊接速度,盡量使用短弧焊避免橫向開會擺動。且處于多層焊的階段時時,層與層之間的層間溫度都不應該高于100℃。
(4)采用氬弧焊,處于打底后,或者是手弧焊的底層焊好后,就應該對焊接口著色打磨,及時清理焊口,仔細檢查。
(5)對于石油化工鋼管道的焊接一般在焊接前前不需預熱,焊接后也不需要熱處理。
2.2.4焊后檢查
(1)焊接后的每一處焊口都需要進行后期的著色、然后再仔細檢查。
(2)檢查要根據環縫總數的25%進行X光拍片,嚴格按照施工要求進行檢測。
(3)所有檢查均按ASMEB31.3規范的有關要求嚴格執行。
3、我國焊接技術的發展趨勢
目前我國的焊接材料的產量已經處于最高位置,然而在焊接產品的質量方面還與發達國家有一定的距離,在焊接技術的質量方面出現的問題主要有下面幾點:①焊接材料的處理過程中缺乏專業的體系和技術,如篩選、檢驗焊接原材料、處理焊接材料的混合均勻度等。②焊條藥皮密實度較差;③在對生產車間的環境治理方面采用敞開式生產方式,而國外采用密閉的方式來進行熔煉焊劑工作,這樣就有效控制了焊接的外部環境,降低了外部環境的影響。
因此,在今后焊接技術的發展,要著重對質量提高方面做出一定的研究,培養一定的專業技術人才,擴散焊接知識,利用現代化科學技術,有效促進焊接工藝的發展,提高專業技能。進一步利用新型技術人員,努力研發焊接新方法、設備等一切有利于提高焊接施工技術物件,促進焊接技術自動化發展,為我國焊接技術的發展提供動力,并有效促進制造業的發展,進一步推動我國經濟的發展。
4、結束語
焊接技術的快速革新發展,促進可以推動制造業的發展,而且可以有效促進經濟的發展。同時還給人們的生活帶來了更多的方便,焊接技術進入數字化、自動化時代,將又一次革新焊接技術的發展浪潮。對于焊接技術的發下,必須要進一步加大研發力度,開發適合現代化發展的新型焊接技術、方法、設備等,進一步促進焊接機械化、安全化、自動化發展,有效提高我國焊接技術,提高在焊接工藝方面的國際地位,有效推動制造行業的發展,促進經濟的飛速發展。
參考文獻:
[1] 黃建平,黃永平,肖延江.論我國焊接行業的現狀[J].科技與企業,2012,(1).
[2] 李曉延,武傳松,李午申.中國焊接制造領域學科發展研究[J].機械工程學報,2012,(6).
關鍵詞:焊接;生產現狀;技術
中圖分類號:U671.8 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2014)32-0007-01
隨著社會經濟的快速發展,焊接技術也隨之不斷的創新與改革,這不僅有利于我國社會經濟的快速發展,還有效的促進我國制造行業的快速發展,在我國現階段,人們為了推動制造行業的發展,將許多先進的技術應用到制造行業中,焊接技術是制造行業應用較為廣泛的技術,所以,本文就焊機技術的現狀及未來的發展趨勢進行分析與研究,以促進焊接技術在制造行業中快速發展。
1 我國當前焊接技術的發展現狀
在我國現階段,隨著社會經濟的快速發展,人們的生活水平在不斷的提高,我國城市建設及社會發展的主要材料之一就是鋼結構材料,人們對鋼結構的材料質量要求也在不斷的提高,因此在對鋼結構進行加工的時候,對鋼結構焊接技術要進行嚴格的控制,使之達到鋼結構工程設計的相關規定。但是隨著電子信息時代的快速發展,焊接加工技術被廣泛的應用到各個行業中,從而有效的實現了焊接技術的自動化,這不僅加快了焊接技術的快速發展,而且更有效的提高了焊接的施工質量。在現階段,焊接技術已經廣泛的被應用到各個行業中,并且還充分的利用計算機技術對焊接過程中存在的應力變形及相關的問題進行控制。目前,人們已經對焊接技術創新進行了全面的分析與研究,以促進我國焊接技術的快速發展。
2 我國焊接技術的發展特點
焊接技術是一項綜合性很強的工藝技術,焊接技術的發展與現代科技發展相輔相成,近二三十年焊接技術在我國得到了快速的發展,各種焊接技術不斷的增多,真空、紅外線、等離子物理、電子束、聲學微、電子、超聲等現代化科技技術在焊接技術方面得到了廣泛的應用。焊接新技術不僅促進了焊接技術的快速發展,也奠定了焊接技術在制造行業的地位,并且有效的擴大了焊接技術的應用范圍。
在我國現階段,機械制造行業以及其他產業的主要制造技術就是焊接技術,焊接技術廣泛的應用于家用電器、輕工紡織、部件、海洋工程、機車、汽車、船舶、特種設備、橋梁、建筑、礦山、冶金、煤炭、石化、航空航天、核能及電站等我國社會經濟的各個行業中。焊接技術中滲透著現代化的科學技術,有效地促進了我國焊接技術的快速發展。
3 現代工業常用的高效焊接方法
3.1 氣體保護焊
一般以氣體作為電弧的媒介,并且保護焊接區及電弧的電弧焊就是氣體保護焊,依據氣體保護焊焊接效果的不同,分為非熔化極(鎢極)惰性氣體保護焊和熔化極氣體保護焊。
3.2 電阻焊
在兩電極之間壓緊被焊接的焊件,并對其加以電流,使電流流經被焊接的焊件接觸面以及焊件臨近區域產生的電阻熱效應將其加熱至塑性狀態或者融化,使焊件形成金屬結合的一種方法叫做電阻焊。電阻焊一般廣泛的應用于航空航天、汽車、家用電器及電子等行業中。
3.3 螺柱焊接
螺柱焊接一般按照焊接方式不同分為拉弧式和分為儲能式兩種,這兩種焊接方式都是單面焊接。由于螺柱焊接不需要穿孔,所以螺柱焊接不漏氣、不漏水,也不需要對非焊接面進行再次焊接或者加工。
3.4 磁控焊接
磁控焊接技術是近幾年發展的新型焊機技術。磁控焊接一般使用外加磁場控制焊接的質量,磁控焊接具有投入成本低、效益高、耗能少及附加裝置簡單等提點,在國外有“無缺陷焊接”的美譽,所以,磁控焊接技術得到了廣泛的應用,也引起了焊接工作人員的興趣。
3.5 多電弧共熔池焊接
由于一個熔池上燃燒多個電弧,不僅可以提高總的焊接熱量,還可以改變焊接熱量的分布特點,能向熔池及焊接兩側面提供一定的熱量和液體金屬,有效地提高了焊接的速度及焊接的生產質量。
4 我國焊接技術在各個領域中的應用
4.1 在航空航天中的應用
眾所周知,焊接技術性能可靠、焊接質量優良,在航空航天工業中被廣泛的應用,在航空航天工業中焊接技術占全部工時的10%,航空航天領域中50%以上的連接部件使用的都是焊接技術。由于航空航天工業對材料的要求比較特殊,所以在航空航天種焊接技術應運而生,在現階段,高能束流焊接技術及固態焊接技術在航空航天工業中應用比較多。其中在我國航空航天工業中最常用的先進焊機技術是攪拌摩擦焊、電子束焊及激光焊,焊接技術在航空航天技術中被廣泛的應用,促進了航天航空業的快速發展。
4.2 汽車制造領域中的應用
在汽車制造領域中汽車的變速箱齒輪、汽缸、離合器、行星齒輪框架、后橋及發動機增壓器渦輪等部件都使用的是電子束焊接技術;而汽車中的車身拼焊、零部件的焊件及框架結構主要使用的是激光焊接技術;在汽車制造領域中汽車的液壓成型管附件、汽車車門預成型件、汽車地方車身支架、汽車輪轂及發動機引擎主要應用的也是攪拌摩擦焊接技術,由此可見,焊接技術廣泛地應用于汽車制造領域。
4.3 船舶工業中的應用
高效焊接技術在船舶制造工業中具有至關重要的地位,高效焊接技術是一項專業性、技術性很強的系統工程,尤其是二氧化碳氣體有效的保護半自動焊接技術的應用率達到60%~65%,高效焊接技術成為我國船舶制造工業中的關鍵技術之一。現階段先進的船舶焊接技術是保證船舶制造質量、縮短船舶制造工期、降低船舶制造成本、提高船舶制造效率的有效途徑,也可以有效地提高企業的經濟效益。
5 我國焊接技術的發展趨勢
我國焊接材料的產量在全世界位居首位,但是焊接產品的質量以及高品質焊接材料的生產與世界先進國家存在一定的差距,主要表現在以下幾點:①對焊接材料預處理缺少專業的體系及技術,如對焊接原材料的篩選及檢驗,對焊接材料的混合均勻度及焊接預燒結處理等;②在工作中對于焊條藥皮密實度的改善,就我國目前的油壓式壓涂機的具體工作性能來看,依舊存在很多不完善的方面,比如工作中由于對水玻璃加入量的加大,就會降低藥皮在工作中的實際性能;③在實際的生產車間環境治理方面國外主要是以密閉的方式來進行熔煉焊劑工作中,但是從我國的現狀來看,其主要是使用敞開式的生產方式;④在相關焊劑生產設備的自動化水平方面,對于焊劑的成形以及相關的顆粒度等方面依舊存在很大的差距;⑤在實際工作中的無鉛連接材料以及技術應用方面,就目前我國的實際應用現狀來看,與國際先進水平依舊存在很大差距,相關的釬焊理論與實踐水平只在部分領域取得了一些成績,也就是說,其發展應用的總體技術水平依舊不高,在以后的工作中要特別注意高端焊接產品以及特種助焊劑等方面的應用以提升工作。
6 結 語
在我國現階段,隨著焊接技術的快速發展,在促進社會經濟快速發展的同時,也給人們的生活帶來了便利,但是隨著焊接材料的不斷變化及焊接技術的快速發展,制造行業對焊接技術提出了更高的要求,同時,在現代化的社會中,焊機技術已經進入了數字化的時代,所以,我們應該盡可能地將先進的科學技術及理念應用在焊接技術中,加大焊接技術的研發力度,努力研發新的焊接技術及方法、發現新的焊接材料及焊接設備,進一步提高焊接機械化、安全可靠性及自動化水平,有效地促進我國焊接技術及制造行業的快速發展,提高經濟效益。
參考文獻:
[1] 黃建平,黃永平,肖延江.論我國焊接行業的現狀[J].科技與企業,2012,(1).
[2] 李曉延,武傳松,李午申.中國焊接制造領域學科發展研究[J].機械工程學報,2012,(6).
【關鍵詞】DSAW工藝;高效焊接;熔深
0.前言
在經濟高速發展的今天,海洋、交通、航空事業都得到了飛速的發展,使得焊接技術有了一個質的飛躍,使得焊接工作的量有了很大的突破。現在,在世界焊接強國中我國的焊接工作量領先于各個國家,但是就焊接的質量和效率來說,遠遠落后于世界發達國家。這是有很多因素在里面的,首先自動化程度不夠廣泛,再次,高效焊接方法沒有得到廣泛的應用。所以應該加強高效焊接工藝的推廣和研究,使得真正廣泛應用與實際生產中。
1.提高熔敷率焊接
1.1熱絲TIG/MIG工藝
常規TIG焊接熔敷率具有很多缺點,熱絲焊接工藝針對其缺點由此誕生,這種工藝在后來的熔化極氣體保護焊接和埋弧焊中都得到了廣泛的應用,并且具有很好的作用。此種工藝主要是運用焊絲在電流經過時產生的電阻熱,焊絲如果溫度升高到一定的溫度,會轉移到電弧區,使得熔敷率有所增加,并且使焊絲的熔化速率也有所提高,最終使得焊接的效率有很大的提高。附加電源可以給預熱焊絲提供專門的電流,如果不使用附加電源的話,可以采用焊接電源的方式。如果將熱絲被送絲結構的附加填充滿的話,可以將原來的焊絲進行一定的預熱。
1.2添加金屬粉TIG/MIG工藝
將金屬粉末在焊接的過程中加入,可以靈活的用于熔化極氣體保護焊接和埋弧焊接兩種工藝中。如果電弧能量不能增加的話,可以添加一定量的金屬粉,這樣能夠使高熔敷率升高百分之三十到百分之五十。但是在實際生產應用中,埋弧焊工藝多是采用的金屬粉末的添加和多絲埋弧焊相結合的工藝。
此種工藝,最重要的一定要控制好金屬粉末的大小。一開始人們多是采用的切斷的焊絲,而且顆粒很大,應用與實際生產中收到的效果并不十分顯著。但是自將金屬粉末的直徑采取了減小的手段之后,人們逐漸認識到了這種工藝的好處。外國有家公司,研究出了一種直徑很小的金屬粉末顆粒,他們可以借助電弧的吹力被吹到電弧的周圍,使得金屬粉末在焊接的過程中,既能夠在四周熔化也能夠在電弧下熔化,從而使電弧的能量得到了高效的利用,并且使得熔敷率有了很大的提高。于此同時,要想更加有效的使焊接的缺陷得以避免,可以將合金化類型的元素加到金屬粉中,從而使冶金反應更加迅速的發生。
2.活性劑焊接
2.1 A-TIG工藝
TIG既有優點又有缺點,這種工藝總的來說,焊接的質量比較高,并且電弧的燃燒非常的穩定,但是不可忽略其缺點,這種工藝生產的效率很低,對于焊接材料的成分很敏感,如果是單道焊接的東西的厚度會很小。A-TIG這種工藝將其在待焊區固定,并且在其上抹上一種活性助焊劑,這種助焊劑厚度很薄,可以使焊縫的熔深有所提高。這種工藝會使截面出現一種比較特殊的花生外表,使得接頭的強度有很大的提高。這種工藝借助活性焊機通過如下幾個作用使得焊接的效率有所提高。
(1)陽極斑點收縮:助焊劑在電弧的中心能夠發生一定的電離,并且產生一些正離子和電子,但是在周邊則會蒸發一些物質,這些物質還是以解離的原子或者分子的形式存在于自然中,并且會將電子俘獲,最終形成負電荷,進而使得電弧周邊的載流子不斷的減少。電弧要想達到一種新的平衡,必須使等離子體區和陽極的電流密度有很大程度的增加。這種現象會使得陽極的斑點不斷收縮,并且使得離子體弧柱的直徑也有很大的減小。
(2)電弧力:隨著電弧徑向力和弧壓的不斷增大,使得陽極的根部出現收縮的現象,進而使得熔池金屬的流動受到一定的障礙,最后使得熔深有很大程度的增加。
(3)表面張力:熔池中的過渡活性元素使得其表面的張力梯度有了一些改變,這種張力使得流動的液體金屬由周邊向中心匯集,并且流向下部,最后將熱量送到熔池底端,然后形成一種深而窄的焊接縫隙。
2.2 A-Laser工藝
受A-TIG工藝啟發,將活性劑引入激光焊接。活性劑采用納米級超細化學粉末,主要成分包括SiO2、NaF、TiO2、Cr2O3、TiC等,結果發現:添加活性劑可以使焊縫形狀由“釘頭”變為“柱狀”,同等功率條件下,焊縫熔深增加33%。分析認為:溫度較低的光致等離子體周邊區域含有大量Si-2、Cr-2、Ti-2等元素的大顆粒分子,極易吸附中心區域自由運動的電子,因此,激光作用的中心區域粒子密度趨于減少;同時,鹵族元素化合物對電子有很強的親和力,并且有很好的吸熱能力,使工件得到更多的入射激光能量,最終導致焊接熔深增加,焊接效率提高。
3.雙面電弧焊接工藝
雙面電弧焊接有別于單面雙弧(雙絲)焊接,它是采用單個或者2個電源供電的2個電弧,從工件兩側同時對同一焊縫位置施焊的一種新型焊接工藝,它可以增大熔深,減少缺陷,降低變形,優越性明顯。目前研究多集中于以下幾個方面。
電弧收縮效應。
Kentaky大學的研究者首先觀察到單電源DSAW工藝中的電弧收縮現象(ContractiveEffect)。在VPPAW電源、PAW+TIG組合DSAW工藝試驗中,等離子弧在EN(electrode negative)周期產生收縮現象,與常規等離子弧(G-PAW)形貌明顯不同。電弧收縮效應使電弧能量集中,熱源能量密度提高,增大熔深能力。
等離子弧的收縮效應可以用流經工件的焊接電流和由電流產生的感應磁場來解釋。在常規等離子焊中,焊接電流主要通過母材表面流失,只有等離子射流直接透過熔池匙孔(Keyhole),而電弧本身并沒有穿過匙孔,因而熔深能力有限。DSAW工藝中,焊接回路為:電源電極I-PAW焊槍-焊接工件-TIG焊槍-電源電極Ⅱ,通過在母材的另一側放置TIG焊槍導引焊接電弧直接穿過匙孔,形成“匙孔效應”,大大提高電弧的熔透能力。同時,由于大部分焊接電流通過焊槍穿過工件,沿電流方向產生感應磁場,在感應磁場作用下,電弧產生收縮效應,能量密度集中,增大熔深。
目前對DSAW工藝的研究工作還剛剛起步,對2個電弧間的作用機理還沒有獲得規律性的認識,TIG電弧對等離子弧的吸引、拉伸作用,水平位置施焊時上下熔池的非對稱性以及雙弧共同作用下工件內部的傳熱機制、穿透機制等內容是下一步研究的重點。
4.復合雙弧焊
復合雙弧焊是指采用不同種類的電弧或熱源相結合進行焊接的方法,電弧并不局限于普通意義的電弧概念,也包括了激光束、電子束、等離子束等高能束熱源。
5.結語
要想節約能源,要想使焊接的效率得到一定程度的提高,必須使得高效焊接工藝得到廣泛應用。現在,世界各國都在著手高效焊接的推廣和研究,德國和美國在這方面具有很好說服力。對于我國來說,為了使我國的焊接技術水平能夠有一個質的飛躍,應該加強高效焊接工藝的研究和新的工藝的推廣,使其得到廣泛的應用。 [科]
【參考文獻】
[1]孫俊生,武傳松,Y.M.Zhang.雙面電弧焊接的傳熱模型.物理學報,2002,51(2):286-290.
[關鍵詞]建筑;鋼結構;焊接技術;發展現狀;趨勢;
中圖分類號:TG457.11 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)18-0239-01
一、建筑鋼結構焊接技術現狀
1.1 建筑鋼結構焊接技術和焊接材料
在20世紀后,建筑鋼結構的焊接技術經歷了多個技術過度,由之前的焊條電弧焊的焊接到埋弧焊接,再由70年代出現的實芯焊絲以及藥芯焊絲為材料的氣體保護焊接技術和螺旋焊接技術,在這些焊接技術的基礎上逐步發展出了現代化的建筑鋼結構的焊接技術,使現代鋼結構的焊接技術大大縮短了工期,提高了生產效率,為企業創造了更多的經濟效益。但有時,建筑鋼結構焊接不是僅僅采用一種焊接技術就能夠完成,需要根據鋼結構所采用的鋼鐵原料和焊接技術所需的原料相結合,采用多種焊接技術和工藝。
1.2 建筑鋼結構焊接技術中焊接設備的應用
建筑鋼結構的焊接還需要考慮焊接設備的應用,雖然我國鋼結構的很多技術都已處于世界領先水平,但現階段我國的鋼結構焊接所采用的設備大都是由國外生產制造的,國內的建筑鋼結構焊接設備相比,在技術性和自動化程度上遠遠低于國外的焊接設備,我國的建筑鋼結構企業在努力學習國外的先進建筑鋼結構焊接技術的同時,也在積極努力的研究探尋屬于自己的更為先進的鋼結構焊接技術設備[1]。
1.3 焊接技術工作者的培養
在我國建筑行業蓬勃發展的今天,建筑鋼結構所需要的焊接技術工作者也在與日俱增,也就難免會出現魚龍混雜的情況。建筑鋼結構的焊接技術有很強的專業性和復雜性,要求焊接人員有很強的技術性。雖然我國的焊接工作者很多,相應的焊接工作也能夠得以順利完成,但缺少真正優秀的焊接技術人員。因為建筑行業在我國的發展時間有限,所以與其他發達國家比起來,我國的焊接技術人員的培養、考核、認證制度還不夠完善,管理和認證方式比較混亂,不能準確保持焊接人員的技術水平,也就使鋼結構焊接存在著安全隱患和質量沒有保證,不利于我國建筑鋼結構焊接水平的整體提高。
二、建筑鋼結構焊接技術的發展趨勢研究
2.1 焊接技術人員素質的提高
隨著建筑鋼結構焊接技術的發展,對焊接技術人員的整體素質要求和技術水平要求不斷提高。21世紀是一個知識的時代,人的整體能力的提高是社會的發展趨勢,社會會更加注重各類人才綜合素質的提高。因此,未來的局勢要求各類從業人員不斷提高自己知識水平,提高數字化技術水平,將自己所學到的知識應用于焊接工作中。
2.2 加大對建筑鋼結構焊接工程實踐
首先,需要相關工作人員不斷針對焊接方法及焊接方式進行研究與完善,以提高焊接熔敷率為目的,加大對于15kg/h單位以上,高效焊接技術方法的研究。與此同時,還可以通過對國外成功焊接方法(包括旋轉噴射電弧高效焊接技術以及多絲焊接技術等在內)的引入方式,為自主技術的研制與成功應用提供一定的借鑒與經驗;其次,可以通過適當控制接頭焊接填充量的方式,一方面提高建筑鋼結構焊接的工作質量,另一方面可提高工程應用中的經濟效益。從當前技術發展趨勢的角度上來看,應當將研究重點集中在對激光焊接技術以及氬弧激光焊接技術的應用方面;最后,需要從技術裝備的角度上入手,在合理提升建筑鋼結構持續焊接時間的基礎之上,降低輔助操作時間。同樣從現階段的技術發展趨勢上來看,需要重點關注的發展方向是:一方面,是以連續送絲為中心的自動焊接技術裝備;另一方面是以成套性為主的高效焊接技術裝備[2]。
2.3 建筑鋼結構焊接與切割工藝的創新
建筑鋼結構具有空間大、跨度高并且綠色環保的優勢得到迅速發展和廣泛應用。作為連接鋼結構的重要技術,焊接技術是發揮鋼結構功能和作用的最重要基礎。在建筑鋼結構焊接與切割工藝上,不斷創新的技術層出不窮,在鋼結構的切割和焊接上,智能切割和智能焊接設備正在研究制造之中,采用智慧的焊接方式和切割方式,可以減少原材料的浪費,并能有效提高焊接質量,為制造質量更好和安全性能更強的建筑鋼結構提供了可能。
2.4 焊接設備生產商的發展
獨立的單純性焊接設備生產商受到整個建筑鋼結構焊接市場覆蓋面較窄、在工作人員、作業資金以及應用技術等多個方面存在的缺陷問題影響,導致整個行業的發展前景不容樂觀。為更好的建筑鋼結構焊接技術的發展趨勢相適應,需要在充分聯合焊接材料以及焊接設備的基礎之上,通過對現代化焊接技術工藝以及操作方式的有效綜合,提高焊接設備生產商的綜合性優勢,為焊接技術的發展提供可靠驅動動力。
2.5 自動焊接技術的應用
目前,世界工業發達國家已經開始采用自動焊接技術來進行建筑鋼結構的焊接,大大提高了整個建筑鋼結構的強度和質量,并提高了建造效率,節省了工期。在我國,自動焊接技術而在不斷被我國建筑鋼結構生產企業所采用。建筑焊接結構可以實現大型化、重型化和高精度方向發展。自動化焊接技術對于焊接技術人員的技術水平要求較低,并且具有焊接質量高,焊縫美觀實用,焊接效率高等特點。因此,自動焊接技術在建筑鋼結構中會普遍采用。
2.6 優質焊接材料的開發與應用
對于焊接材料的發展重點在于,研發與高效焊接技術相適應的,具備優越綜合性能的自動焊絲、保護焊絲以及氣電焊絲等。與此同時,結合我國現階段建筑結構的用鋼型號特點,需要將建筑鋼結構用鋼向著高強度、高耐火性、高純凈性以及高抗震性等多個方面發展。而高性能建筑鋼結構焊接材料的規模性開發與應用也勢必會在一定程度上推動建筑鋼結構焊接技術的蓬勃發展。特別需要注意的一點是:伴隨著建筑鋼結構的進一步發展與完善,實芯CO2焊絲、藥芯CO2焊絲、特種電渣焊材料以及氣電焊焊接材料的使用總量勢必會不斷擴大的推升,由此也帶動著上述建筑鋼結構焊接材料的國產化發展與升級[3]。
2.7 完善建筑鋼焊接工作人員考核制度
完善的制度和規范是對行業持續健康發展的保障,鋼結構焊接工作者作為一種高技術工種,其資格認證的體系不嚴格,全國性統一的資格考試所包括的行業和領域較窄,缺乏統一專業的劃分,不能很好的適用于現如今的建筑鋼結構焊接行業,所以應建立完善的焊接工作者的考試資格認證系統。
三、結語
傳統意義上的建筑鋼結構焊接企業處于對自身發展的保障需求,勢必需要在劇烈的市場競爭環境下,通過恰當且合理的技術改造與技術升級方式,謀求穩定的生存與發展。而實現這一要求的關鍵,即在于對建筑鋼結構焊接技術的發展與推廣。焊接技術的發展不單單體現為焊接工藝以及焊接技術本身的發展,同時也體現在對焊接材料以及焊接設備生產商的發展方面,這對于現代意義上建筑鋼結構焊接技術的發展而言同樣如此。總而言之,該文針對有關建筑鋼結構焊接技術發展過程中所涉及到的相關問題做出了簡要分析與說明,希望能夠引起各方工作人員的特別關注與重視。
參考文獻
[1]張友權,侯敏. 淺談建筑鋼結構焊接技術在我國的發展[J]. 鋼結構,2012,(S1).
關鍵詞:超超臨界機組焊接技術要點
中圖分類號:P755.1文獻標識碼: A 文章編號:
1、引言
超超臨界鍋爐技術于20世紀90年代初在歐洲問世,是目前國際上處于前沿的燃煤發電技術,具有煤耗低、環保性能好、技術含量高的特點。隨著我國把提高發電效率、加速發展潔凈煤技術的超超臨界機組作為我國可持續發展、節約能源、保護環境的重要措施,我國超超臨界機組數量不斷增加。
焊接質量是反應超超臨界機組安裝水平的重要指標之一,焊接質量的好壞直接決定機組是否能夠優質、高效的達標投產,可以說焊接質量就是超超臨界機組的質量核心。
2、電廠超超臨界機組簡介
電廠新建兩臺1000MW機組,機組過熱蒸汽出口壓27.56MP,過熱蒸汽出口溫度605℃。每臺機組焊口約73000道,其中需鏡面焊接的焊口就有1萬余只,焊口集中,焊接空間狹小;水冷壁呈螺旋圈安裝,焊口布置呈一定的角度,焊接、返修難度大,而且對變形的控制要求極為嚴格;采用眾多新材料、新工藝,如T/P92、SUPER304H、HR3C等。
3、新材料的焊接技術要點
3.1T/P92鋼的焊接技術要點
本工程大量采用了T/P92鋼,如高溫過熱器、高溫再熱器及主蒸汽管道等。T/P92鋼是一種新型耐熱鋼,由于其高溫持久強度高,主要用在超超臨界機組高溫、高壓管道,所以在超超臨界機組焊接施工中,如何在施工現場準確控制T/P92全過程的焊接工藝參數是確保機組長期、穩定運行的關鍵。T/P92鋼化學成分如下:
表1T/P92鋼化學成分(Wt%)
C SiMnCr Mo VNbW NB S P
0.07- ≤0.30- 8.50- 0.30- 0.15-0.041.50- 0.03- 0.001-≤0.010.02
0.13 0.50 0.60 9.50 0.600.25 0.092.00 0.070.006 ≤0.010.02
T/P92型鋼的焊接需要準確控制焊接線能量,在熔化良好的條件下不能采用過大的焊接電流,對厚壁管要求采用多層多道焊,焊層不應太厚,以便后焊道對前焊道產生良好的“回火”效應,焊接線能量應控制在20KJ/cm以內,焊道寬度不超過焊條直徑的4倍,焊道厚度不超過焊條直徑,宜控制在2.5~3mm以下。
根據焊接性試驗可知,T/P92鋼具有一定的冷裂傾向,稍有不慎,就可能產生不允許存在的危害性較大的缺陷。實際生產中,手工電弧焊焊前預熱溫度≥200℃,手工氬弧焊≥150℃的預熱可以有效的防治焊接冷裂紋的產生。
T/P92鋼對焊后熱處理要求很高,尤其是大口徑厚壁管。由于管壁厚,傳統熱處理技術很難保證內外壁溫差在一個技術條件所給定溫度之內。而P92鋼對焊后熱處理溫度有很嚴格的要求,沒有能夠控制內外壁溫差有效的技術手段,就很難保證P92鋼的焊接接頭尤其是內壁部分的沖擊韌性在合格的范圍之內。因此要求施工單位在熱處理時采用新型感應加熱設備,保證內外壁溫度控制在20℃以內。同時要采用有效的消磁手段,防止磁化管道引起磁偏吹。
3.2SUPER304H鋼的焊接技術要點
Super304H鋼是由Sumitomo 金屬工業研發,具有優良的抗蠕變斷裂強度及抗腐蝕能力。該鋼種是TP304H 鋼的改進型,添加了3%的Cu 和0.45% 的Nb。通過彌散強化作用獲得了極高的許用應力。但是合金元素的增加使得液體金屬粘度變大,流動性變差,給焊接操作帶來了困難;另外,由于個別管排的管子之間僅有10mm 多間隙,焊接位置困難,焊接時焊工注意力稍不集中就會產生未熔合缺陷。同時,不銹鋼氧化膜耐高溫,焊接過程中不易熔化,造成鐵水圍繞小塊氧化膜流動,而冷卻時熔合不好。而且氧化膜清理困難,鐵工清理不干凈,從而造成未熔合缺陷。Super304H:鋼化學成分如下:
表2:Super304H:鋼化學成分(Wt%)
規范 CMnSiPSCr NiCu NbN
ASME 0.07- ≤0.5 ≤0.3 ≤0.045≤0.03017.0-7.50- 2.5- 0.20- 0.05-
0.1319.0 10.503.50.600.12
奧氏體鋼在焊接過程中有熱裂傾向,因而應注意控制焊接熱輸入及層間溫度。焊接電流和焊接電壓是影響焊接質量的關鍵因素之一,選擇要適當。經過摸索比較,打底電流為75~80A,而蓋面電流為70~75A,這樣有利于層間溫度的控制,從而減少焊縫的氧化。薄壁小徑管焊接過程,因熱量不易散失,焊口溫度容易升高,層間溫度過高。因此我們采取盡可能快的焊接速度,每次溫度降到100 ℃以后再進行焊接,這樣既可以減少焊接接頭在危險溫度范圍內的停留時間,又可以使焊縫外觀呈現金黃色。
為防止高溫區合金元素的氧化,在整個焊接過程中要進行背面充氬保護。采用管排整根充氬的方法,保護效果較好。由于氬氣密度較大,所以應從焊口下部仰焊位置開始焊接。
3.3 HR3C鋼的焊接技術要點
由于超超臨界鍋爐中的蒸汽條件極其惡劣,過熱器、再熱器上需要采用熱強性和抗腐蝕性優良的鋼管。考慮到苛刻蒸汽條件下,對抗氧化性和抗腐蝕性的要求,開發出用于過熱器、再熱器的新型奧氏體不銹鋼管HR3C(25Cr-20Ni-Nb-N),可以應用于蒸汽條件為4500psi×1150℉的超超臨界鍋爐。本工程HR3C鋼主要用在二級再熱器管排中。HR3C鋼化學成分如下:
表3:HR3C鋼化學成分(Wt%)
規范C Mn SiP SCrNi NbN
ASME ≤0.10 ≤2.00≤1.50≤0.030 ≤0.03023.00-27.00 17.00-23.000.20-0.600.15-0.35
HR3C 的焊接性與應用于鍋爐上的347H 不銹鋼的焊接性相近。兩種填充材料Inconel 625、Inconel 82的TIG焊接頭的性能相當好。以Φ48.6x13.0mm的HR3C鋼管焊接為例:焊接方法:GTAW;焊接工藝:根部—3 層150A×13V×12cm/min ;4—8 層(12 道)170A×14V×12cm/min;焊接材料:a)Inconel 82; b)Inconel 625;
4.結束語
關鍵詞:汽車 焊接技術 現狀 展望
1.前言
隨著汽車行業的迅速發展,汽車焊接逐漸的成為現代汽車制造業的一種不可或缺的工藝方法,在汽車制造業中得以廣泛應用,汽車的車廂、車架、車橋、車身變速器以及發動機等均離不開焊接技術。在制造汽車零部件的過程當中,各類焊接方法均有著極大的應用,比如滾點焊、縫線、激光焊、氬弧焊、焊條電弧焊以及二氧化碳氣體保護焊等。在制造車身中,應用最多的是電阻焊及氣體保護焊。所以,研究汽車焊接技術其意義及價值是尤為重要的。
2.汽車焊接技術的發展現狀
2.1中頻焊接技術
國外部分大批量生產汽車的企業,近年來已經在轎車白車身焊裝線中開始應用中頻焊接技術。在歐洲,有著高達40%的中頻點焊機器人使用量,并且不斷朝著鋁合金轎車車身點焊作業中擴大,比如一汽大眾,目前已經對中頻焊接設備加以大量使用。正是因為中頻逆變焊機具備著節能高效的優勢,在全球大力倡導低碳環保節能的今天,應當積極的將中頻焊接技術應用在汽車制造業中。
2.2自動化焊接技術
作為先進制造技術的主要技術手段及典型代表,機器人技術在實現文明生產、穩定產品質量、提高技術水平等諸多方面,機器人技術均發揮著不容忽視的作用。機器人作為主要的現代制造業自動化裝備,在汽車、家電、化工、電子信息和工程機焊等行業有著廣泛應用,主要用于焊接、加工、碼垛、噴涂、搬運和裝配等復雜作業。弧焊和電阻焊是汽車制造業中常用的焊接方式。隨著我國汽車行業的發展,雖然工業機器人被廣泛應用到了汽車行業中,但是人工焊接在焊接作業中仍然占據著主導地位,在人工焊接中,操作工人極易受到惡劣焊接條件的影響,很難長時間對焊接工作的一致性與穩定性加以保持,而焊接機器人則有著穩定的工作狀態。
2.3伺服技術
隨著焊接機器人的廣泛應用,伺服技術也隨之得以發展,在氣動焊鉗電焊沖擊工件表面防范及減小,在確保高效率的生產模式等方面,伺服技術均彰顯了其自身的優越性,伺服型焊鉗就是伺服技術的具體應用。電機伺服驅動的焊鉗又被稱作是伺服焊鉗,是能夠提高焊點性能、焊點質量的一種機器人焊鉗,其優點主要包括:將各個焊點的焊接周期大幅度降低,能夠對焊鉗張開的程度加以精確控制;按照工件的實際情況,可以對焊鉗的張開角度任意進行調整,焊鉗開合所占的時間大大得以節省;焊鉗加壓閉合時,既能夠調整壓力大小,又可以輕輕的閉合兩電極,使得碰撞噪聲及碰撞變形減少。
2.4弧焊技術
弧焊是汽車行業中除了電阻焊又一種重要的焊接方法。現階段,弧焊技術已經全面的應用到了汽車企業中,比如一汽解放汽車,基本上對二氧化碳焊接方法全面加以采用,并且在轎車領域,大量采用MIG/MAG焊接方法。隨著計算機技術、電子元器件及電力的發展,弧焊技術隨之得以迅速提高,歷經多年的發展,弧焊技術已經從以往的旋轉式直流電機朝著二極管機、晶體管、晶閘管整流焊機以及逆變式焊機發展,目前發展成為數字化逆變式焊機。
3.汽車焊接技術的發展展望
焊接自動化的應用及發展是系統性的一個發展過程,只有有效的匹配各種技術,才能夠實現焊接自動化高速度且高質量的發展。自動化技術、計算機微電子信息技術以及電子技術的發展,在很大程度上帶動了焊接自動化技術的迅速發展,尤其是信息處理技術、柔性制造技術和數控技術等的引入,推動了革命性的焊接自動化技術發展。
3.1智能化的焊接過程控制是焊接自動化的一個核心問題
智能化的焊接過程控制需要借助于焊接生產系統柔性化與焊接過程控制系統智能化實現。其中,柔性化的焊接生產技術發展方向是主體為弧焊機器人的多自由度柔性制造系統,通過計算機綜合控制轉臺架和機器人,能夠滿足柔性的工件空間焊接要求,發展精確動態的跟蹤軌跡,進而進一步研究控制技術和傳感技術。而控制系統的智能化則需要人們高度重視焊接專家系統、神經網絡控制及焊接過程模糊控制的發展。
3.2發展方向為自動化柔性生產系統
就當前而言,各大汽車生產廠家廣泛采取的形式就是自動化柔性生產系統。由于工業機器人的靈活性與自動化被大規模應用在汽車生產中,使用的主要是弧焊機器人、六自由度點機器人,而且機器人具備著焊鉗儲存庫,能夠按照不同的焊裝部位要求亦或是焊裝產品進行變更,從儲存庫中自動抓換需要的焊鉗。傳輸裝置逐步發展成為無人駕駛且柔性化的導向感性小車。許多焊接研究機構均在致力于研究將焊接技術與電、機、光激素密切結合起來,以此切實實現焊接的柔性化及精確化,是促進焊接自動化水平提高的有效途徑。各類焊接機械設備與數控技術的結合,可以提高焊接的質量控制水品及柔性化水平,是目前一個重要的研究方向。
3.3信息技術及計算機技術是必要基礎
隨著信息技術及計算機技術在工業領域的普遍應用,傳統的焊接生產方式實現了向“精量化”制造方式的可靠轉變。基于對實際建模機器人焊接過程的模擬仿真技術,提供了機器人、夾具、工件焊槍姿態的三維信息,在焊接夾具設計、工藝參數優化和焊接過程策劃等環節得到大量應用,對準確獲取焊接位置信息、現場測試時間縮短和加快編制焊接程序等,具備著十分重要的應用價值。另外,仿真技術在焊后及評估的變形與應力預測中,同樣也得以應用。在設計新車型的階段,可以綜合性的考慮多種材料的沖擊性能、疲勞性能及連接方式,通過仿真接頭來進行適用性評價。
4.結束語
總而言之,汽車焊接技術的大力發展,各種新設備、新工藝、新技術及新材料的應用,必然能夠促進汽車工業的進步,進而使汽車制造業取得突破性的進展。
參考文獻:
[1]王治富.汽車焊接技術發展現狀與展望[J].焊接,2011(9).
[2]張晶.先進焊接技術發展現狀與趨勢[J].科技視界,2012(30).