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1、焊接过程质量控制体系培训教材2011 11 18 前言 焊接工艺被广泛应用于工程建设的许多工程结构中 在锅炉 压力容器 压力管道生产中焊接是其中的一个重要环节 焊接对产品的成本及产品的质量产生了深刻的影响 因此 确保焊接以最为有效的方式实施并在操作的所有方面做适宜的控制尤为重要 焊接的质量控制是工程建设质量控制的关键 在ISO9000族质量管理体系标准中 由于焊缝不能被随后的产品检验及试验所充分证实 所以焊接被视为 特殊过程 处理 为了提供有效的 合格的产品 有必要进行从设计到材料 乃至生产及随后的检验的各方面控制 需要进行管理以鉴别潜在问题的根源及采取适宜的质量控制措施 第一部分关于焊接的一
2、些基本知识 1焊接的定义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 第一部分关于焊接的一些基本知识 2焊接方法的分类按焊接过程的特点 焊接方法可分为三大类 2 1熔焊熔焊就是将焊件的连接处加热到熔化状态 有时另加填充材料 形成共同熔池 然后冷却凝固使之连接成一个整体 常见的熔焊有焊条电弧焊 气焊 埋弧自动焊 氩弧焊 电渣焊等 2 2压焊压焊就是对焊件连接处施加压力 或既加压又加热 使接头处紧密接触并产生塑性变形 通过原子间的结合而使之形成一个整体 常见的压焊有电阻焊 摩擦焊等 2 3钎焊钎焊就是采用比母材熔点低的金属材料作钎料 将焊件接头和钎料同时加热到高于钎料熔
3、点 低于母材熔点的温度 利用液态钎料润湿母材 填充接头间隙并与母材相互扩散 从而形成钎焊接头 常见的钎焊有锡焊 铜焊 银焊等 第一部分关于焊接的一些基本知识 3焊接方法本节将对几种常用焊接方法的基本特性作一介绍 3 1焊条电弧焊焊条电弧焊 也就是我们通常所说的 手弧焊 它是通过带药皮的焊条和被焊金属间的电弧放电所产生的热量将被焊金属和焊条互相熔化并在冷凝后形成焊缝 从而获得牢固接头的焊接过程 焊条电弧焊中最主要的要素是焊条本身 所有的碳钢和低合金钢焊条基本上都用低碳钢丝做芯 而合金元素则来自于药皮 这也是较为经济的一种合金化方法 除特殊合金材料外 焊条电弧焊在大多数工业中大量使用 焊条电弧焊可
4、能产生的缺陷有气孔 未熔合 未焊透 裂纹 咬边 焊瘤 焊缝尺寸不对和不当的焊缝断面 第一部分关于焊接的一些基本知识 3 2熔化极气体保护焊我们常用的有熔化极惰性气体保护焊MIG 通常它是用作一种半自动工艺 但也可作为机械化和自动化工艺来应用 因此它很适合于焊接机器人来操作 熔化极气体保护焊是通过焊枪连续不断的送丝 由焊丝和工件之间产生的电弧的热量将母材和焊丝熔化 从而达到焊接的目的 熔化极气体保护焊GMAW能够有效地应用于许多种类的铁基金属和非铁基金属的连接或搭接 GMAW能够成功用于由于氢的存在而出现问题的情况 第一部分关于焊接的一些基本知识 熔化极气体保护焊GMAW的主要优势在于每小时的金
5、属熔敷量 这极大地降低了劳动力成本 气体保护焊的另一个优势在于它是一种干净的工艺 这主要归功于没有使用焊剂 GMAW非常适合自动化和机器人焊接 或其它高效生产情况 这是这种工艺的主要优点之一 操作人员总的生产效率得到极大的提高 局限 如果母材过脏 单靠保护气体不足以避免气孔的产生 GMAW还对气流和风特别敏感 它们会将保护气体吹开 留下未保护的金属 缺点是设备要求比焊条电弧焊的设备复杂 这增加了由于机械故障而导致焊接质量问题的可能性 第一部分关于焊接的一些基本知识 3 3药芯焊丝电弧焊药芯焊丝电弧焊与气体保护焊非常相似 差别在药芯焊丝焊采用的是管状焊丝 其中装有粒状的焊剂 而不是气体保护焊所用
6、的实芯焊丝 根据使用的焊丝类型不同 可以对药芯焊附带或不附带额外的保护气体 第一部分关于焊接的一些基本知识 药芯焊丝更适用于工地焊接 在工地 风会引起保护气体的流失 药芯焊丝焊接工艺在污染表面上的良好表现和高熔敷效率帮助FCAW在一些应用中取代了手弧焊SMAW和气保焊GMAW 药芯焊丝电弧焊在工业应用中主要用于铁基金属 碳钢和不锈钢 局限 首先 由于有焊剂 所以在后序焊道焊接前和外观检查前必须去除这层固体焊渣 在层间清理不当或操作技术不当时 会有焊渣残留在焊缝金属中的可能性 由于存在焊剂 在焊接过程中会产生大量的烟 长时间暴露在没有通风条件的地方会危害焊工的健康 FCAW同样产生包括未焊透 夹
7、渣和气孔在内的典型缺陷 第一部分关于焊接的一些基本知识 3 4钨极氩弧焊GTAW最重要的特性是电极在焊接过程中不会消耗 它采用纯钨或钨合金制造 具有承受高温的能力 甚至是电弧的高温 电弧和金属采用惰性气体保护 这些气体从包围着钨极的喷嘴中流出 因为没有使用焊剂 熔敷金属不需要清渣 GTAW在许多工业领域有着广泛的应用 如太空 食品和药品加工 石化和动力管道工业 GTAW的主要优势在于它焊出的焊缝具有很高的质量和优异的外观质量 同样 由于没有焊剂 该方法非常干净 不需要焊后清理焊渣 GTAW是所有可选用的焊接方法中最慢的 当采用手工方法 GTAW要求很高的技能水平 焊工必须协调一只手控制电弧而另
8、一只手随之送进填充材料 它对污染很敏感 如果遇到污染或潮气 无论来自母材 填充材料或是保护气体 都将可能在熔敷焊缝上引起气孔 所以 焊前必须对母材和填充材料进行认真的清理 另一个GTAW特有的内在缺点是夹钨 这种缺陷是由于钨极上的小块熔入焊缝金属中 第一部分关于焊接的一些基本知识 3 5埋弧焊埋弧焊方法是目前所提及的在焊缝金属熔敷效率上最高的一种典型焊接方法 SAW用实芯焊丝连续送进 焊丝产生的电弧完全被颗粒状的焊剂层所覆盖 因而被命名成 埋弧 焊 SAW已在许多工业领域得到认可 并可用在许多金属上 由于很高的熔敷效率 它在表面堆焊上表现出很高的效率 在表面需要改善耐腐蚀或耐磨性能的情况下 在
9、薄弱金属表面覆盖耐蚀或耐磨焊缝是一种非常经济的办法 如果用机械方法实现这种应用 埋弧焊是最佳选择 埋弧焊工艺对操作工有很高的吸引力 因为没有可见的弧光 允许操作工在没有佩带防护镜和其他厚重保护服的情况下对焊接进行控制 另外一个优点是它比其它一些焊接方法产生更少的烟 该方法的其他一个特点是它在许多应用中具有获得满意熔深的能力 局限 它只能在焊剂可以被支撑在焊接接头的位置进行焊接 焊剂阻挡了焊工地准确观察电弧在接头中的位置 如果电弧方向不当 则会产生未熔合 埋弧焊的焊剂需要保护起来免遭潮气 如果焊剂受潮 可能会产生气孔和焊道下裂纹 另一个问题是凝固裂纹 这是焊道宽度和深度之比过大时产生的 第二部分
10、焊工管理 提高焊工素质 加强焊工管理是保证产品焊接质量的一个重要环节 这可以从三个方面来控制 1焊工的培训考试管理1 1焊工培训有两种形式 进入焊工岗位前进行的焊接技能基础培训 钟对具体的项目或材料进行的专项培训 1 2焊工考试由具有资质的焊工考试委员会进行考试 简单介绍2002版 锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则 1 2 1考试内容 基本知识考试与操作技能考试 第二部分焊工管理 1 2 2焊接方法及代号 第二部分焊工管理 1 2 3试件钢号分类及代号共4类 1 2 4试件形式 位置及代号板材 1G2G3G4G管材 1G2G5G6G管板 2FRG2FG5FG6FG 第二部分焊工管理 1
11、2 5焊工考试项目代号的表示手工焊焊工考试项目表示方法 焊接方法 试件钢号分类代 试件形式 试件焊缝金属厚度 试件外径 焊条类别 焊接要素手工焊 SMAW 1G 12 F3JGTAW 5G 3 60 02 第二部分焊工管理 焊机操作工考试项目表示方法 焊接方法 试件形式 焊接要素SAW 1G K 07 091 2 6焊工考试项目的有效期为二年 第二部分焊工管理 1 2 7手工焊对接焊缝适用于对接焊缝焊件焊缝金属厚度范围mm 第二部分焊工管理 1 2 8手工焊管材对接焊缝试件适用于对接焊缝焊件外径范围mm 第二部分焊工管理 2焊工的持证上岗管理焊工施焊前 应对焊工考试项目及覆盖范围进行审核 防止
12、无证上岗 每个焊工应有唯一的钢印号 3焊工焊接档案管理分焊工考试档案和焊工日常业绩档案 焊工焊接档案的管理不是单纯保管焊工有关资料 它是焊工项目到期后申请免试的依据 也是发现焊工有无中断6个月以上未从事监察设备的焊接工作 是否需要重新考试的见证 第三部分焊接设备的管理 1焊接设备管理的目的 加强焊接设备管理 进行充分的维护 保护焊接设备完好 满足焊接过程的需要 保持并增强过程能力 2焊接设备控制环节 焊接设备控制环节主要有焊接设备完好状态管理和焊接仪表周检合格两个方面 第三部分焊接设备的管理 2 1焊接设备完好状态管理2 1 1焊接设备的购置2 1 2焊接设备的验收2 1 3焊接设备的安装 调
13、试与交付2 1 4焊接设备的维护与保养2 1 5焊接设备故障与事故的处理2 1 6焊接设备完好状态检查及标识 第三部分焊接设备的管理 2 2焊接仪表的周检与焊接有关的仪表是焊机的电流表 电压表 气体流量计 压力表 烘干设备的温控仪等 按规定要每年检定一次 要由具备资格 由质量技术监督局发证的计量检定单位检定 以确保仪表的精确性 在项目中的所有焊接设备都应安全可靠且已经过校准 同时应始终保持良好的工作状态 任何不安全的 未经校准的 损坏的或不能使用的设备应停止使用 第四部分焊接材料的管理 焊接材料包括焊条 焊丝 焊剂 气体 电极和衬垫等 在焊接材料管理这一控制环节中 要控制的有焊材选用 焊材采购
14、 焊材验收与复验 焊材保管 焊条的烘烤与恒温存放 焊材发放与回收等 第四部分焊接材料的管理 1焊材选用1 1根据设计图纸等技术文件要求1 2根据相关的标准规范要求1 3焊材的选用原则 应根据母材的化学成分 力学性能 焊接性能并结合产品的结构特点 使用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料 必要时通过试验确定 焊缝金属和性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术条件要求 相同钢号相焊的焊缝金属 不同钢号相焊的焊缝金属 常用钢号推荐选用的焊接材料 第四部分焊接材料的管理 2焊材采购在采购焊材时 要确认所选焊材的型号与规格符合产品的要求 有时还要根据产品焊接的要求 对通用标准附加更高的
15、要求 如球罐焊接的焊条还要符合2002年8月发布的JB T4747 压力容器用钢焊条订货技术条件 3焊材验收与复验3 1质量证明书3 2包装及外观检验3 3焊材复验 第四部分焊接材料的管理 4焊材保管4 1分区保管4 2入库登记4 3焊材库的焊材保管5焊条的烘烤与恒温存放不同品种的焊接材料要求不同的烘干温度和烘干时间 一般都在焊材说明书中有明确的规定 应按规定烘干 为了防止烘干后的焊条受潮 应及时把烘干的焊条放入恒温箱中 第四部分焊接材料的管理 6焊材的发放与回收焊材的发放要注意的问题 6 1焊工应根据WPS的要求领用相应的焊接材料 不得领错 6 2领用焊条要用焊条保温筒 6 3不同牌号的焊条
16、不得混放在一起 6 4领用焊条的数量不得超过4小时的用量 6 5用剩下的焊材和焊材条应退回焊材库 不得到处乱扔 6 6回收后的焊材应按原牌号 规格 批号存放保管 不得混淆 6 7焊材库保管员应及时在焊材领用与发放记录上作好记录 第五部分焊接工艺评定 产品在施焊前 应依据设计图纸 技术要求 相应标准规范等进行焊接工艺评定 焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据 并在产品焊接之前完成 1焊接工艺评定的要求 1 1本单位的正式焊工 1 2本单位的设备 2焊接工艺评定的目的 2 1验证所拟定的焊接工艺的正确性 2 2评定本单位的焊接能力和焊接质量控制能力 第五部分焊接工艺评定 3焊接工艺评定的流程 编制焊接工艺评定任务书 了解被焊材料的焊接性能 拟定焊接工艺指导书 施焊试件和制取试样 检验试件和试样 测定焊接接头是否具有所要求的使用性能 提出焊接工艺评定报告4焊接工艺评定的相关知识 JB4708 2000 钢制压力容器焊接工艺评定 GB50236 98 现场设备 工业管道焊接工程施工及验收规范 SY T4103 2006 钢制管道焊接及验收 第五部分焊接工艺评定 简单介绍一下焊接工艺评定的一
