焊接结构制造工艺

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《热加工手册》第921页（5133字）

11．4．2．1 一般工艺过程

焊接结构制造包括从原材料入库、备料、装配、焊接等，直至结构质量检验及验收入库的全过程(图11-97)．

1．焊接变形收缩量

在划线及制作样板、样杆时，必须考虑焊接变形收缩量(参考表11-74)．

表11-74 焊接收缩量

图11-97 焊接结构制造工艺过程图

2．钢材的热切割规范

钢材的热切割规范见表11-75～表11-79、图11-98、图11-99．

表11-75 低碳钢手工气割规范表

表11-76 低碳钢自动气割规范表

表11-77 低碳钢大厚度氧-燃气切割数据

表11-78 气割碳钢热影响区宽度

表11-79 不同材料等离子切割工艺参数

图11-98 等离子弧切割与气割切割速度

图11-99 激光切割速度

3．装配—焊接工艺

装焊顺序工艺(表11-80)的合理选择，有利于高质量、低成本、高效率地进行生产．其中点固焊缝必须焊透并不得有焊接缺陷．点固定位焊缝的尺寸见表11-81．

表11-80 装焊顺序类型

表11-81 点固定位焊缝的尺寸 mm

4．焊接构件的热处理工艺

热处理工艺根据焊接工序的前后，可有预热(表11-82、图11-100)、后热(图11-101)及焊后热处理(表11-83、图11-102)之分．

表11-82 由P_w确定的预热温度计算公式及应用条件

注：表中的P_CM为合金元素的裂纹敏感指数，可用下式计算：

表中的[H]为甘油法测定的扩散氢含量(mL／100g)，与国际焊接学会(IIW)所用的水银法测氢有如下关系：

[H]=0．68H_IIw—1．2(H_IIw—IIW定氢法)

表中δ为试验钢板的厚度，mm；

R为拘束度，kgf／(mm·mm)．

表中P_w的适用范围如下：

ω(C)=0．07%～0．22%，ω(Si)=0～0．60%，ω(Mn)=0．40%～1．4%，

ω(Cu)=0～0．50%，ω(Ni)=0～1．20%，ω(Cr)=0～1．20%，

ω(Mo)=0～0．70%，ω(V)=0～0．12%，ω(T1)=0～0．05%，

ω(Nb)=0～0．04%，ω(B)=0～0．005%，[H]=1．0～5．0mL／100g，

δ=19～50mm，R=500～3300kgf／(mm·mm)．

线能量E=17～30kJ／cm，试件坡口为斜Y形．

图11-100 根据P_w确定的局部预热温度

(a)焊接线能量17kJ／cm；(b)焊接线能量30kJ／cm(预热范围在焊缝两侧各100mm)

图11-101 避免裂纹所需的后热温度及后热时间(焊前预热130℃)

表11-83 常用锅炉用钢材焊后热处理规范

11．4．2．2 焊接工艺评定

焊接工艺评定就是按照所拟定的焊接工艺根据标准的规定焊接试件、检验试样，测定焊接接头是否具有所要求的性能．经过焊接工艺评定写出“焊接工艺评定报告”，并结合实践经验制订焊接工艺规程，作为焊接生产的依据．

焊接工艺评定有关标准有：

注：1．当两侧钢材之一为奥氏体不锈钢，且工作温度低于425℃时，可选用与所焊奥氏体不锈钢相应的焊条(焊丝)．

2．对工作温度大于425℃的耐热钢管、管件等承压部件进行焊补或在其上焊接管接头，若限于条件焊后无法进行热处理时，推荐选用镍基焊条．

3．代号为7的焊条R607是我国耐热钢焊条的牌号，其Cr的质量分数为7%，Mo的质量分数为1%，低氢型药皮，用直流电源．

图11-102 异种钢焊接时，焊接材料及焊后热处理温度的选用(GBJ 236—82)

(1)JB4420—89《锅炉焊接工艺评定》；

(2)JB4708—92《钢质压力容器焊接工艺评定》；

(3)劳动人事部《蒸汽锅炉安全技术监察规程》；

(4)JB3964—85《压力容器焊接工艺评定》．

焊接工艺评定程序见表11-84．

表11-84 焊接工艺评定程序

表11-85 焊接工艺指导书内容

注：可根据具体情况决定所设项目．

图11-103 板状试件

(a)平焊位置；(b)横焊位置；(c)立焊位置；(d)仰焊位置

图11-104 管状试件

(a)水平转动；(b)垂直固定(c)水平固定；(d)45°固定焊

图11-105 管板试件切取宏观试样示意图

图11-106 板状试件T型接头试件

(a)平焊位置(船形焊)；(b)横焊位置(平角焊)；(c)立焊位置(立角焊)；(d)仰焊位置(仰角焊)

图11-107 管座试件切取宏观试样

图11-108 其他类型试件

(a)障碍焊试件；(b)膜式壁角焊缝试件

图11-109 对接接头管状试件试样切取部位

③⑥⑨⑿—钟点标记，用作水平固定焊时定位标记

1—拉伸试样；2—面弯试样；3—金相试样；4—背弯试样；5—冲击试样；6—侧弯试样

(a)S=1．5～20mm不要求冲击试验；(b)S=1．5～20mm要求冲击试验；(c)不要求冲击试验，并用整管进行拉伸试验；(d)S>20mm要求冲击试验

11．4．2．3 装焊工艺规程的编制

机械电子工业部颁发了一系列指导性技术文件，全面细致地规定了产品工艺工作应遵循的工艺管理标准，其中包括：

(1)产品工艺工作程序(JB／Z338．2—88)；

(2)产品结构工艺性审查(JB／Z338．3—88)；

(3)工艺方案设计(JB／Z338．4—88)；

(4)工艺规程设计(JB／Z338．5—88)；

(5)工艺文件的完整性(JB／Z187．2—88)；

(6)工艺规程格式(JB／Z187．3—88)．

表11-87给出了一种典型的焊接工艺卡片格式，可供参考．

图11-110 对接接头板状试件试样切取部位

(a)不取侧弯时；(b)取侧弯时；(c)取纵向弯曲时

表11-86 焊接工艺评定报告表

表11-87 焊接工艺卡片