時間：2023-05-30 09:37:50
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篇焊接工藝參數，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。
隨著風電事業的迅猛發展，兆瓦級機組設計越來越大，從1.5MW逐步發展到3.0MW，目前5.0MW的機組設計也在試驗中。設計應用比較成熟的多為1.5MW和2.0MW級地機組。隨著機組級別的加大，塔筒鋼板厚度的設計也在增大，尤其是在塔筒基礎環和筒體下段部位，鋼板厚度多為30mm至40mm之間，材質一般根據風場環境不同選擇分別選擇Q345C、Q345D和Q345E。
由于厚板焊接金屬填充量較大，在施工條件允許的情況下應盡量選擇效率比較高的焊接方法。風電塔筒筒體主要焊接工作一般為縱向焊縫和環向焊縫，埋弧自動焊具有焊接效率高、焊接質量好以及勞動條件好等優點，從而很好地滿足生產要求。但由于受到焊接環境、焊接材料和操作等因素的影響，埋弧焊也容易出現一些常見的缺陷，如氣孔、未融合、未焊透和裂紋等，所以在焊接生產中要合理選擇焊接材料，規范焊接操作，以避免焊接缺陷的產生。現以許昌許繼風電科技有限公司設計的河南省陜縣雷振山風電場2.0MW風力發電機筒體焊接為例，對埋弧焊焊接工藝參數進行分析。
1 焊接材料分析
1.1 鋼板材料：Q345D；鋼板厚度：25mm～38mm。
1.2 鋼板材質分析見表1：
表1 鋼板化學成分Q345D材料成分（%）
C≤0.18 Si≤0.50 Mn≤1.70 P≤0.03 S≤0.025 Nb≤0.07 V≤0.15
1.3 焊接填充材料的選擇標準見表2：
表2 埋弧焊常用焊絲
焊絲牌號 C（%） Mn（%） Si（%） Cr（%） Ni（%） Cu（%） S（%） P（%）
H08A ≤0.10 0.30-0.60 ≤0.03 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.030 ≤0.030
H08E ≤0.020 ≤0.020
H08C ≤0.10 ≤0.10 ≤0.015 ≤0.015
H15A 0.11-0.18 0.35-0.65 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.030 ≤0.030
中錳焊絲
H08MnA ≤0.10 0.80-1.10 ≤0.07 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.030 ≤0.030
H15Mn 0.11-0.18 ≤0.03 ≤0.035 ≤0.035
高錳焊絲
H10Mn2 ≤0.12 1.50-1.90 ≤0.07 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.035 ≤0.035
H08Mn2Si ≤0.11 1.70-2.10 0.65-0.95
H08Mn2SiA 1.80-2.10 ≤0.030 ≤0.030
1.4 焊劑材料的選擇見表3
表3 常用燒結焊劑
牌號 焊劑類型 組成成分/%
SJ101 氟堿型 SiO2+TiO2 25 CaO+MgO 30 Al2O3+MnO 25 CaF2 20
SJ301 硅鈣型 SiO2+TiO2 40 CaO+MgO 25 Al2O3+MnO 25 CaF2 10
SJ401 硅錳型 SiO2+TiO2 45 CaO+MgO 10 Al2O3+MnO 40
SJ501 鋁鈦型 SiO2+TiO2 30 Al2O3+MnO 55 CaF 25
SJ502 鋁鈦型 SiO2+TiO2 45 CaO+MgO 10 Al2O3+MnO 30 CaF2 5
1.5 焊接材料的匹配要求
焊接材料的要求一般是等強原則，在施工中選擇焊縫金屬強度要略高于母材，所以選擇焊絲時要首先考慮其填充而成的焊縫強度要與母材相匹配，且在焊接過程中由于焊劑成分和焊道雜質高溫分解等原因會產生氧等元素，可以將Fe和其他有益元素氧化，并漂浮到熔渣中去，甚至會直接以夾雜形式存在于焊縫中，嚴重危害焊縫質量，所以應盡量將這部分氧元素清除。
1.6 脫氧元素分析
元素Si是焊絲中最常用的脫氧元素之一，可以防止鐵與氧化合，并可以在熔池中還原FeO，但是單獨使用Si脫氧時生成的SiO2熔點太高，且顆粒較小，很難從容熔池中浮出，容易產生夾渣等缺陷。
元素Mn也是焊絲中最常用的脫氧元素，其脫氧能力比Si稍差一些，生成的MnO由于密度較大同樣難以從熔池中浮出，但是MnO和SiO2可以復合成硅酸鹽MnO.SiO2，熔點低且密度小，可以從熔池中凝聚成大塊的熔渣而浮出。
元素Mn還是重要的合金元素，對焊縫金屬的韌性有很大的影響，當Mn含量=0.6～1.8%時焊縫金屬具有較高的韌性和強度。
1.7 綜合
以上考慮，應選擇高錳焊絲和氟堿性焊劑相配合，在保證除氧效果和焊縫力學性能的同時還要避免焊縫夾渣等缺陷。基于以上原因，Q345D材料焊接時選擇H10Mn2焊絲和SJ101焊劑配合使用，焊劑中的錳硅比為1：1，可以生成易于浮出的MnO.SiO2的同時并不影響焊縫中Mn的含量，最大限度的保證焊縫質量。
2 坡口形式選擇
坡口形式直接關系到焊接質量的好壞，同時對焊接變形也有較大影響。厚鋼板焊接時必須要加工坡口，根據焊接條件選擇合適的坡口形式，如X型、V型、Y型等，坡口角度結合焊接方法和預變形量綜合考慮。基于對經濟效益和焊接質量等因素的考慮，壓力鋼管厚鋼板埋弧焊焊接時采用Y型坡口，鈍邊6-8mm，對接坡口角度為55-60°，背面清根方式，焊接時內外焊縫交替焊接。
由于壓力鋼管為內部過水，一般制造時內部要求平滑，同時板厚變化要求過渡平緩，過渡要求為1：4。
3 焊前預熱
依據日本JIS和WES標準規定當碳當量超過0.49%時鋼的淬硬性較大，或板厚超過一定厚度，環境溫度低于某一溫度時，焊前應進行必要的預熱，根據其碳當量公式計算材質碳當量為：
Ceq（JIS）=0.18%+1.7%/6+0.50%/24+0.15%/14=0.495%
由于碳當量超過0.49%，所以依據JIS標準焊前必須進行有條件預熱，具體預熱標準見表4
表4 焊前預熱溫度簡表板材厚度（mm） 不同溫度下的預熱溫度
≤24 不低于-10℃時不預熱，低于-10℃時預熱100℃～150℃
25～40 不低于0℃時不預熱，低于0℃時預熱100℃～150℃
≥40 均需要預熱100℃～150℃
此預熱標準經過長時間生產經驗總結而成，對于實際生產具有很大的指導意義。
預熱溫度的測量采用紅外線測溫儀，以距離焊縫中心約50mm處測量為宜，測量部位不能修磨，盡量避免影響測量溫度的精度。
4 焊接工藝參數
厚鋼板焊接工藝參數的選擇應首先遵循保證焊接質量，達到相應的焊縫類別，并保證采用RT或UT探傷合格。在此前提下選擇合適的焊接工藝參數，并最大限度的提高生產效率的原則。同時考慮不應用過大的工藝參數，否則會增加熱輸入，增加了鋼板的熱膨脹和冷收縮幅度，產生較大的焊接殘余應力，同時還有可能造成焊縫中有益元素的燒損，形成組織晶粒粗大，危及焊縫力學性能。內部焊縫首批焊接時，焊接電流過大還容易造成燒穿，電壓過大則可能造成藥皮脫落困難，增加焊接缺陷出現的概率，因此應嚴格焊接工藝參數。具體工藝參數見表5。
表5 焊接工藝參數焊絲牌號規格 H10Mn2 φ4.0mm 焊劑牌號 SJ101
焊接批次 順序 焊接電流（A） 焊接電壓（V） 焊接速度cm/min
內縫 1 1 550-580 28-30 30-32
2 2 580-620 32-36 32-34
中間層 5 620-650 32-36 32-34
蓋面層 7 580-620 32-36 30-32
外縫 1 3 580-620 32-36 30-32
2 4 620-650 32-36 32-34
中間層 6 620-650 32-36 32-34
蓋面層 8 580-620 32-36 30-32
注：表中根據板厚不同情況，中間層適當調整。
5 焊接過程注意事項
（1）焊前需將坡口、焊道周圍油污、水分、氧化鐵等雜質清理干凈，點焊部位用角磨機修磨，以防止焊接時出現未熔合、夾渣、氣孔、裂紋等缺陷。
（2）背面碳弧氣刨清根時，應清到可見內部焊接填充金屬，清根完成后，用角磨機磨光，清除氣刨滲碳層。
（3）每層焊完后應認真清除熔渣，如發現表面存在缺陷應用砂輪清除后進行補焊，并修磨平整，再繼續施焊。
6 焊接檢驗
6.1 超聲波（UT）探傷檢驗
按風電塔筒制作技術要求，筒體縱縫、環縫均為一類焊縫。所有縱縫、環縫采用UT進行了100%探傷檢驗合格。
6.2 射線檢驗（RT）
按風電塔筒制作技術要求，筒體縱縫與環縫相交處地丁字接頭要求100%RT探傷檢驗，按一類焊縫檢驗合格。
7 總結
通過對河南省陜縣雷振山風電場2.0MW風力發電機筒體厚鋼板焊接工藝研究，確定了合理的焊接工藝參數，并在施工過程中進行了嚴格控制，該項目Q345D厚鋼板共約2300噸，近5200m焊縫，UT一次探傷合格率達98%，RT一次探傷檢驗合格率達99%，外觀檢驗合格，達到規范要求，保證了整體工程質量。
實踐證明厚鋼板焊接時，只要正確選擇焊接工藝參數，注重焊接環境溫度，做好焊接準備工作以及規范操作，均可達到理想效果。此工藝已成功應用于金風科技股份有限公司設計的山西平魯風電場、內蒙古洪格爾風電場等項目1.5MW級的筒體焊接。
參考文獻：
[1]《塔筒（含基礎環制造技術規范》[Z].CN2000/93/80/50/N/L-2010（許昌許繼風電科技有限公司）.
[2] 金風MW塔架技術條件[Z].Q/GW2CG.60.2-2010.
[3]埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑[Z].GB/T 5293-1999.
關鍵詞：鍋爐 壓力容器 焊接工藝
如何正確理解焊接工藝評定的實質、內容、試驗程序、檢驗過程、結果評定及適用范圍，結合安裝單位安裝工作的特點，合理編制焊接工藝規程，指導焊接，提高安裝質量和生產效率，最大限度的降低生產成本，使安裝單位獲取最大的經濟效益。下面就鍋爐、壓力容器和壓力管道安裝單位焊接工藝規程文件的編制及應用，談談看法，供參考。
1、隨著nb/t 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》的頒布及實施，2011年11月23日國家質檢局下發質檢特函〔2011〕102號關于執行《承壓設備焊接工藝評定》（nb/t 47014-2011）的意見，文件規定“自本文之日起，鍋爐、壓力容器制造、安裝、改造單位，進行新的焊接工藝評定以及修改原有焊接工藝評定時應當執行nb/t 47014”。目前承壓設備焊接規程尚無統一的技術標準，因此，鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接工藝規程，應滿足相應法規和技術規范，如：蒸汽鍋爐受壓元件及鍋爐附屬受壓管道安裝的焊接工藝規程應符合《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》的相應規定和要求；壓力容器安裝的焊接工藝規程應符合tsg r0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》和相應規定和要求。為保證鍋爐、壓力容器和壓力管道安裝體系文件一致性、規范性，安裝單位可參照nb/t 47015-2011《壓力容器焊接規程》做好焊接工藝規程編制。
2、在鍋爐、壓力容器和壓力管道安裝工程施工中常見的焊接工藝規程文件為：預焊接工藝文件（pwps）、焊接工藝規程（wps）和焊接工藝指導書（wwi）三類。①預焊接工藝文件（pwps）是進行焊接工藝評定前編制的屬于認可試驗計劃中的內容，由于（pwps）常用焊接工藝評定之中，與焊接工藝評定報告（pqr）搭配，在此不做探討；②焊接工藝規程（wps）是根據合格的焊接工藝報告編制，用于產品施焊的焊接工藝文件；③焊接作業指導書（wwi）是與焊件有關的加工和操作細則性文件，焊工施焊時使用的作業指導書，可保證施工是質量的再現性。
焊接工藝規程文件主要有兩種形式：一種是文本類文件，如：通用焊接工藝規程（wps），是按照焊接方法和材料進行匯編而成，由于文件層次較復雜，常用于鍋爐、壓力容器和壓力管道安裝體系文件之中，做為安裝單位安裝工程焊接施工的通用規定；一種是（wps）表格文件，如：焊接工藝指導書（wwi）和焊接工藝卡等，由于其針對性強，項目簡明，常用于安裝工程施工文件之中，目前國家尚無規范性格式，安裝單位可參照nb/t 47015-2011《壓力容器焊接規程》編制或自行設計，且應符合相關標準的規定。
3、焊接工藝人員應在對焊接任務充分識別，結合安裝單位的資源（焊接工藝評定項目、焊接設備和焊接人員持證狀態等），編制焊接工藝規程，并經焊接工程師審核、技術負責人批準后下發執行，其流程見附圖：焊接工藝流程圖。
焊接工藝規程文件應包含以下內容及工藝參數：
工件：名稱、規格、型號等；
材料：牌號、厚度／直徑范圍(尺寸)；
焊接工藝評定報告；
焊接材料：牌號、焊條／焊絲直徑，保護氣體，焊劑等；
接頭／坡口設計；
焊接位置、方向及焊接順序(焊道／焊層的次數和順序)；
焊接參數：電壓、電流、極性和焊接速度；
預熱和層間溫度；
焊縫返修；
焊后熱處理；
焊接檢查及驗收。
4、在鍋爐、壓力容器安裝工程中，焊接施工由于受到場地和環境的限制，一般均采用手工電弧焊或氣體保護焊，現場焊接，為保證其焊接質量，焊接工藝規程應對下列項目提出控制要求：
①焊接接頭的控制：《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》、《固定式壓力容器安全技術監察規程》的規定下列焊接接頭的應具有經評定和各的焊接工藝規程支持。
a.鍋爐、壓力容器受壓元件（或壓力管道）的對接焊接接頭；
b.鍋爐、壓力容器受壓元件之間或者受壓元件與承載的非受壓元件之間連接的要求全焊透的t形接頭或角接接頭；
c.上述焊縫的定位焊縫和返修焊縫；
d
.受壓元件母材表面堆焊、補焊。
②焊接材料選用的原則：
a.焊縫金屬的力學性能應高于或等于母材規定的限值；
b.合理的焊接材料與合理的焊接工藝相配合；
c.安裝單位應掌握焊接材料的焊接性能，應用的材料應有焊接試驗或實踐基礎。
③工藝參數控制：選擇合適的焊接工藝參數，對提高焊接質量和提高生產效率是十分重要。焊接工藝參數（焊接規范）是指焊接時,為保證焊接質量而選定的諸多物理量，應重點控制：
a.焊接電源種類和極性的控制；
b.焊條直徑選擇；
c.焊接電流的控制。
④焊接環境控制：當焊接環境出現下列情況時，應采取有效措施，否則禁止施焊。
a.風速：氣體保護焊大于2m/s,其他焊接方法大于10m/s；
b. 相對濕度大于90%；
c.雨雪環境；
關鍵詞：汽車車身；焊接工藝；設計形式
1 汽車車身的焊接工藝的設計要素
（1）汽車模型設計。一般情況下，汽車制造行業在汽車模型構建的過程中，經常采用UG、CATIA、Pro-E等三維軟件進行構建，從而獲得相關的數據。在汽車車身的焊接過程中，整車模型主要是利用數模裝配組成的，在軟件中可以獲得汽車車身結構的大小，以及各個零件之間的相關參數。（2）樣件、樣車。在汽車車身的焊接過程中，試制人員應當對汽車車身的生產工藝進行全面的了解，其中包括了汽車車身分總成、沖壓件等各個方面的內容。（3）設計圖紙。開發人員應當編制完善的焊接工藝方案，這樣可以為汽車車身的焊接工藝的實現提供了重要的技術支持。（4）零件明細。在汽車車身的焊接過程中，工作人員應當對各個部分的零部件，進行全面的記錄，其中包括有：汽車車身各個部件的編號、名稱、標準件的數量、規格等個方面，這樣在零件查找和制造過程中，可以提供了重要的參考依據。
2 汽車車身的焊接工藝設計分析
2.1 車身部件的拆解
汽車車身部件的拆解是汽車車身的焊接工藝設計中非常重要的組成部分，主要是對側圍、后圍、頂蓋等各個總成零件，進行合理的工藝劃分。但是，在劃分的過程中，由于形狀和大小的不一致，所以在連接工藝實現的過程中，也會存在著一定程度上的差異性。因此，在汽車車身劃分的過程中，就是要針對其差異性，制定合理的連接形式，這樣才能在最大程度上保證了汽車車身的焊接質量、尺寸精度及生產節拍。例如：在汽車車身焊接的過程中，應當按照其順序、大小、形狀等的差異性，進行全面的劃分：由縱梁、地板組成下車身；由輪罩、側圍內板骨架組成主車身；由A柱、B柱、C柱、門檻及側圍外板組成左右側圍；然后進行整車合車，最后安裝四門兩蓋。之后，再根據生產節拍要求和尺寸控制有利原則將各部分總成進行進一步的拆解。
2.2 凸焊工藝
（1）注意螺母規格與板材厚度的匹配。螺母規格越大，板材越厚，需要的焊接參數越大。薄板材配大螺母，厚板材配小螺母，這兩種情況都是不合適的。薄板材配大螺母，會造成板材過燒，而且大規格螺母需要承受較大的載荷，板材過薄，無法承受大載荷而造成失效。厚板材配小螺母，如果要焊透厚板材，需要比較大的參數，往往會造成螺母過燒，螺母變形，螺紋損壞，那么怎么選擇比較合理呢？經過多年研究總結如表1：
（2）避免多層連接。盡量避免螺栓或螺母先與墊圈連接，墊圈再與沖壓件連接，這種多層連接工藝上較難實現，易出現焊不透的情況，造成連接失效。
（3）焊接工藝的分解。在做工藝分解時，需要考慮螺母所在位置，合理安排工藝順序。在后面的生產工序，對之前工序凸焊的螺母或螺栓，進行全面的防錯檢查，避免缺失造成整車功能性的缺陷。
（4）焊接設備的選擇。對有鍍層的標準件或板材的凸焊工藝，盡可能選擇中頻凸焊機，減少電網波動帶來的影響。另外，在每一個分氣管附近增加儲氣罐，也有利于保持氣壓的穩定性，從而更好的保證凸焊質量。
（5）焊接參數的調節。凸焊參數在參考經驗數據時，應注意盡可能采用硬規范，即大電流、短時間。在調節參數時，氣壓盡可能小，在0.1～0.4Mpa之間調節可以收到良好的效果。
2.3 點焊工藝
（1）零件板厚的控制。點焊工藝首先是要保證焊點強度，板材過厚或搭接層數過多，點焊很難焊透，板材過薄，則焊點容易燒穿，這都會影響到焊接強度，進而影響整車的剛度。因此，在點焊工藝設計過程中，必須對其零件的厚度，進行有效的控制，使工藝得以實現，一般情r零件單層板厚在0.7～3.2mm，其焊板層數應當小于4層，就是避免4層板焊接，減少3層板焊接。還要注意搭接板材厚度比不要超過1：3，否則會出現熔核嚴重偏移，對焊接強度極其不利。
（2）控制搭邊寬度和焊點間距。搭邊尺寸太大，造成材料浪費，車身增重；搭邊太小，熱影響區到板材邊緣，板材金屬脆化，同時也不利于焊接操作，易出現邊緣焊，會影響到車身強度。焊點間距太大，造成連接強度不足；焊點間距太小，既造成資源浪費，還可因分流而造成強度減小。沖壓件匹配時的搭邊尺寸和焊點間距控制是保證汽車車身點焊工藝質量的重要因素。從筆者多年經驗，以表2控制較為合適：
（3）焊點可達性。再好的設計工藝實現不了也是枉然，焊點可達性是在做點焊開發設計時需要考慮的重要因素。零件的焊點位置是否焊槍可達到，結構是否是開敞的，與周邊零件的型面或翻邊距離是否過近，尤其一些有外觀要求的表面，建議手工焊留50mm以上間隙，機器人焊接留30mm以上間隙即可。
（4）焊接面角度。焊接面的角度設計也是一個必須考慮到的因素，尤其是采取手工焊接，有些角度根本無法操作，最好是能設計在X/Y/Z平行平面上，如果實在不可避免，在同一個零件搭接焊點盡可能選在相近的角度。
2.4 保護焊工藝
保護焊是汽車車身的焊接工藝設計中非常重要的組成部分，主要應用在下車身和底盤零件，是車身強度的重要保證。氣保焊工藝是利用CO2作為保護氣體的氣體保護電弧焊。氣保焊質量受人為因素影響較多，再加上焊接角度不好操作，一般用于汽車氣保焊是采用機器人焊接。只要工藝參數設置合理，工裝夾具穩定，機器人氣保焊很容易收到良好效果。
3 結束語
綜上所述，本文對汽車車身焊接工藝的一些要點和設計形式，進行了簡要的分析和闡述，只有對汽車車身的焊接工藝形式進行深入的了解，在工藝設計開發過程進行全面的考慮，才能保證汽車車身的焊接質量能夠達到理想效果。
參考文獻
[1]李文忠，高保雷，邵丹.淺析汽車車身的焊接工藝設計[J].汽車工藝與材料，2016，02：17-21+28.
[2]謝江.汽車車身的焊接工藝設計分析[J].中國新技術新產品，
2014，11：108.
[3]王曉華，崔志琴.汽車車身的焊接工藝方法[J].機械工程與自動化，2011，06：100-102.
[4]湯婷.淺析汽車車身的焊接工藝設計[J].山東工業技術，2016，10：16.
[5]成永興，顧小成.淺析汽車車身的焊接工藝設計[J].山東工業技術，2015，15：280.
關鍵詞 船舶制造業；焊接工藝；評定實施
中圖分類號U66 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）56-0049-02
在現代造船業中，焊接技術是一項重要的技術，總工時占到船舶建造工時量的40%左右，焊接質量與船舶的整體質量密切相關，研究數據顯示，35%以上的脆斷事故與船舶制造中焊接質量不過關具有直接聯系，焊接質量問題成為了當前影響船舶生產質量的重要方面。因此，開展焊接工藝評定試驗評價正確性與成效性，及時找出缺陷并進行控制與彌補，對于促進船舶制造業良好發展具有重要的作用。
1 船舶制造中焊接工藝認可規定
在船舶制造業生產中，應當開展焊接工藝評定試驗，一般是針對既定的母材與焊接材料，采取相關工藝進行焊接以后，以焊縫檢驗和熱影響區性能評定的方式來確定焊接工藝的科學性與實用性。焊接工藝評定對于保證后續焊接工序和工藝質量事關重大，船級社對新焊接工藝采用具有嚴格規定，都要進行評定，國內船級社《材料與焊接規范（2006）》對此提出了明確要求，規定船舶與海上設施以及船用產品，必須在事先對運用的新材料以及焊接新工藝開展焊接工藝評定實驗，確焊接工藝達標。
2 船舶制造中焊接工藝評定實施
1）提出評定實驗方案。開展焊接工藝評定之前，船舶制造廠商應當聯系船舶焊接工作實際，向船級社提交實驗方案，主要應當包括造船母材與焊接材料資料、焊接設備型號參數；
2）船級社開展審查。船級社對于船舶制造企業提交的焊接工藝評定試驗方案開展審查，主要包括3個方面的內容：一是審查實驗項目與規范規定是否一致；二是審查試驗試樣的加工與規范是否吻合；三是審查結果的規定值與規范要求是否吻合。在審核結束之后，船級社應當將反饋意見提交企業進行進一步完善，積極籌備開展現場試驗；
3）開展評定現場試驗。現場試驗應當按照審查修訂后的方案進行，驗船師現場見證，實驗前檢查母材與焊接材料與方案吻合程度，并且檢查待焊試件裝配、電源極性等，試驗中對每一道工序的數據以及性能情況、外觀情況進行詳細記載，對于檢測不合格工序，除力學性能外，應當重新開展工藝評定試驗；
4）簽發工藝評定證書。在結束現場工藝評定試驗之后，由船舶制造企業依據試驗數據編制實驗報告，上報船級社審核合格后，由船級社簽發焊接工藝認可證書。
經過船級社簽發證書的焊接工藝為長期有效，但是企業在對批準的焊接工藝進行改動時，應當出具詳細材料上報船級社，由船級社依據實際情況決定是否重新進行評定實驗。
3 船舶制造企業在焊接工藝中的常見問題
鋼質船體焊接缺陷可以分為外部與內部缺陷，外部缺陷主要為只存不符合規定、咬邊、焊瘤、弧坑以及表面有氣孔和夾渣等，內部缺陷主要包括氣孔、夾渣以及焊接裂紋和未焊透等，影響焊接質量的因素很多，例如鋼材與焊條質量、設備與技術、裝配精密度和天氣狀況等，任何一個環節處理不當都會影響焊接質量，要求操作人員針對缺陷原因進行針對性預防，提高焊接質量。船舶制造企業經常出現些列問題，應當引起重視。
一是片面追求速度，加大焊接電流形成氣孔。焊接過程中，坡口邊緣不凈、低氫型焊接電弧太長、速度太快以及埋弧自動焊電壓太高，容易導致氣孔。應當對坡口邊緣進行清理，埋弧焊確定合理工藝參數，降低焊接速度，提高焊接質量；
二是未能有效預熱，導致街頭根部未能熔透。待焊工件需事先預熱不到位，會導致未焊透降低焊接縫強度，應當科學確定坡口尺寸、焊接電流、焊接速度，清理坡口表面，徹底封底焊清根，恰當擺動運條；
三是夾渣清理不力，降低焊接強度和致密性。焊縫出現夾渣會導致焊縫的強度和致密性大大降低，應當仔細觀察坡口兩側熔化狀態，及時進行清理，并注意埋弧焊不要焊偏；
四是焊接材料不當，影響整體焊接工藝效果。焊接材料功能不到位會降低焊接質量，應當按照工藝規定選取符合規格與參數的材料，并保證氣體氣流量與純度達標，為焊接成效提高奠定基礎；
五是層溫控制不佳，產生船體制造焊接裂紋。不按照評定的工藝控制層間溫度，能夠導致焊接裂縫，嚴重的會造成結構破壞。在焊接中要嚴格遵守工藝規定，合理安排速度，選擇科學的焊接工藝，焊接后應當開展檢查，及時采取修補措施。
4 有效提高焊接質量的對策建議
一是要科學編制審批受控文件。船舶生產制造企業專門技術人員，要結合企業生產實際，組織焊接工藝評定試驗，提請船級社開展焊接工藝評定活動。在通過審核批準之后，依據船級社簽發的焊接工藝評定證書以及相關實驗報告，進行崗位焊接作業指導書與操作規定等材料的編撰工作。在此基礎上，企業相關管理人員對于崗位焊接作業指導書與操作規定開展審批，使其成為船舶制造質量體系的重要受控文件；
二是要嚴格執行質量控制標準。船舶制造企業的一線裝配與焊接工作人員，要嚴格按照崗位焊接作業指導書與操作規定進行規范性操作，技術人員要求進行技術指導，企業質量主管部門應當組織專門力量開展檢查與評估工作，對崗位焊接作業指導書與操作規定執行情況與成效進行督查，梳理執行過程中出現的各種問題并采取針對性措施進行改進。船級社驗船師在船舶制造過程中要進行檢查，確保焊接工藝按照批準規定執行，重要構件建造中還要進行焊縫產品性能試驗，驗證焊接工藝執行成效；
三是要及時彌補存在焊接缺陷。對于檢測與督查過程中發現的焊接質量問題，一定要及時開展糾正，采取針對性補救措施來提高焊接質量，為船舶的整體質量奠定基礎。
焊接是鋼質船舶建造的重要工序，焊接質量對于船舶性能至關重要，一定要堅持焊接工藝評定試驗制度，并針對當前船舶生產焊接工藝中出現的問題，進行優化與改進，促進船舶制造業良好發展。
參考文獻
[1]王冰，李勇.國外船舶焊接技術發展近況[J].艦船科學技術，2009(5).
[2]倪慧鋒.船舶焊接技術應用現狀[J].現代焊接，2007(11).
[3]方臣富.船舶焊接設備的應用現狀及發展[J].現代焊接，2006(10).
【關鍵詞】供應商 焊接質量 質量推進
一、引言
汽車結構件是汽車承載的重要零部件，典型的汽車結構件有汽車底盤的前懸掛總成、后橋總成、付車架總成以及汽車的鋼圈總成等。這些零部件在惡劣的環境下工作，既要受到廢水、廢氣的侵蝕，又要承受巨大的靜載負荷和沖擊載荷。這些汽車結構件一旦損壞，將會使高速運行的汽車遭受到災難性的事件。國內外汽車生產企業對于這些汽車結構件的焊接都進行嚴格的規范管理。
二、汽車結構件焊接前的質量策劃
汽車結構件焊接的質量策劃應針對產品工藝特點來進行。其主要策劃內容有設施設備的選定、工藝方法的評定和檢測項目的確定這幾方面。
（一）設施設備的選定
焊接設施的系統要求。（目前，汽車結構件大部分仍采用氣體保護焊接的加工方法，因此，此文以全自動的焊機為主要焊接設備討論）為保證焊機的焊接電弧電壓穩定性，車間應裝有可靠的穩壓電源來控制；車間網路的電弧電壓變化一般應限制在0.5V以內，才能使焊機正常運作。汽車結構件焊接過程中會產生大量的廢氣，為保障職工的身體健康，必須有排風裝置。由于汽車結構件一般采用循環水冷卻和氣體保護的焊接方法，這對循環水的水質、氣源氣體混合比例和氣體流量又提出了控制要求。企業要提高生產效率，車間設備應采用“U”字型布局排列和實行一人多機操作，并通過傳送裝置構成一個流暢的生產方式。
焊接設備的能力要求。首先焊機的機械性能、物理性能、電氣性能都應具有良好的穩定性，整個機械系統應適應人體操作的生理和心理要求；其次要使焊機達到其特殊的焊接工藝要求，焊炬應確保焊接工藝軌跡穩定并能作四維空間的無級調節；最后要使焊接設備滿足大批量、高效率的生產目標，焊機還應具有適應多品種產品的焊接能力和多種生產節拍連線生產的調整要求。
（二）工藝方法的評定
焊接工藝方法的評定可確保批量生產中產品質量的穩定性。目的是根據用戶的產品結構、產品原材料和產品焊接輔料等要求，按不同產品的焊接要求，確定各種焊接設備參數和焊接工藝參數。
焊接工藝方法的評定內容。通過確定的焊接環境要求、產品原材料、焊接輔料（焊絲、焊條、焊劑、保護氣體）和板材焊前剖口形狀和角度以及質量檢驗方法，來選定最佳的焊接方法、焊接順序和焊接易損件（電極和導電嘴）更換頻次，來選擇最合理的焊接設備參數（輸入電源、額定焊接電流、工作電壓、額定負載持續率）和焊接工藝參數（焊接電流、電弧電壓、送絲速度、焊接速度、空行程速度、氣體混合比和氣源的壓力）的范圍。
焊接工藝方法評定的程序。首先應由焊接工程師提出“產品焊接工藝方法評定任務書”，列明焊接設備參數和焊接工藝參數的具體范圍；在焊接工程師的監督下，由有關試制部門按任務書的要求執行；企業的質檢部門按任務書的檢測項目和方法檢測產品實物質量；而焊工技術等級、焊接環境要求、焊接原材料、焊接輔料、焊接工藝方法、焊接設備參數和焊接工藝參數等方面則由焊接工程師評定；最后，焊接主管工程師根據產品實物質量的檢測情況和焊接工程師的評定編寫《焊接工藝方法評定報告》，報告經參與評定的有關部門簽署，并由企業技術負責主管領導批準發放；技術部門將按批準的《產品焊接工藝方法評定報告》確定的內容編制設備操作規范、焊接工藝規范和焊接檢驗規范。
（三）檢測項目的確定
必須正確的確定汽車結構件焊接過程檢測項目的立項、檢測項目的判定準則和檢測手段的配備。
檢測項目的立項。汽車焊接結構件檢測項目的立項依據有二個方面：一為國內外汽車企業對各類汽車結構件焊接的標準法規要求；二是特定用戶提供的產品圖紙和技術文件要求。
檢測項目的判定準則。焊接檢測項目的判定準則以確保產品的安全可靠為本。首先，在制定檢測項目的判定準則時，必須針對用戶的特殊要求、安全性要求、可靠性要求和政府法規要求；其次，必須按照規范化要求來編制檢驗規范，這份檢驗規范必須表明質量特性、檢驗方法、檢驗手段和檢驗頻次；最后，必須指明檢測項目的檢驗記錄要求。
三、汽車結構件焊接的質量控制
汽車焊接結構件質量控制還應根據產品特殊性和工藝特殊性，從原材料控制、工藝因素控制和實物質量控制這三個環節抓起。
（一）原材料的控制
汽車焊接結構件的原材料控制應從材料訂購、材料進廠驗收、材料庫存保管、材料領用收發以及焊接件的備料控制這幾方面進行考慮。其中焊接件的備料準備一般有板料下料、板料的邊緣處理和板料的焊前準備這三個工序。對于板料的下料，應重點控制材料的批號、爐號、牌號和規格要求，確保這些下料的板料不要混淆；對于板料的邊緣處理，應重點控制剖口形狀、剖口角度和剖口尺寸，確保這些板料能夠正常焊接；對于板料的焊前準備，應重點控制板料的清洗質量和毛刺高度是否達到規定要求，以實現焊接質量的穩定性。
（二）工藝因素控制
控制汽車焊接結構件產品的工藝因素即重點控制人員的技能素質、設施和設備參數的穩定性和工藝參數的符合性。（1）人員技能素質的控制。焊工技能素質的控制就是控制焊工在規定的生產時間內，按規定的生產工藝操作實現產品質量穩定性的能力，焊工只有具備技能素質才能實施工藝因素控制。（2）設施和設備參數穩定性控制。企業應針對各類汽車焊接結構件的產品質量特性要求，設計定量的反映焊機設備特性要求的設備點檢表，這份點檢表應要求焊接工人在規定的時間內記錄各類設備特性參數，并要求車間管理人員不定時地抽查記錄。（3）工藝參數的符合性控制。企業應針對各類汽車焊接結構件的加工標明各種不同的工藝參數，記錄這些工藝參數可采用定量的工藝參數記錄表或計算機聯網。
（三）實物質量的控制
對于汽車焊接結構件這類特殊產品，強化產品的首件質量檢驗、返工件質量控制和產品型式試驗是實現產品實物質量有效控制的基礎。
首件質量檢驗。由于這類產品的加工一般是在自動化程度較高的設備下連續生產。因此，這類產品的首件質量檢驗就顯得十分重要。首先焊工必須檢查焊接設備的工藝軌跡和產品加工的工藝參數是否符合規定的要求；其次當首件產品加工完畢，焊工必須按檢驗規范的要求，檢查產品物流卡提供的材料是否符合規定的要求；采用測量樣架檢驗產品的幾何尺寸是否符合規定；最后對照缺陷標樣檢查焊縫是否有氣孔、飛濺、錯邊、咬邊等缺陷，并把自檢的結果填入三檢檢驗卡。然后，檢驗員對焊工的自檢項目進行復驗，再檢測焊接熔深、金相組織、機械強度和用戶的特殊要求是否符合規定要求。當這些檢驗項目都符合要求，并將檢驗結果填入三檢檢驗卡，操作工人則可以進行成批生產。
返工件的質量控制。首先應對不良品進行評審，進行缺陷分類并查明不良品產生原因；其次應標明不良品返工工藝和制定糾正措施；最后對這些返工完畢的產品也應按檢驗規范的要求進行再次檢驗。必須注意，對這些不良品的同一部位只能進行一次返工，否則將對焊縫和熱影響區造成不良影響，容易產生硬化、裂紋、晶粒粗大，嚴重影響焊接質量。
強化產品型式試驗。汽車焊接件結構件這類安全產品，其產品型式試驗必須強化，尤其是用戶反饋的缺陷產品更應仿照惡劣環境的工況條件進行疲勞試驗、腐蝕試驗、沖擊試驗。只有通過不斷地進行產品型式試驗，才能找出產品早期失效原因，實現產品質量的穩定提高。
四、汽車結構件焊接后的質量分析
（一）控制質量記錄格式
汽車結構件焊接過程中的質量記錄一般有：原材料入庫檢驗記錄、產品焊接件三檢質量記錄、產品焊接件缺陷記錄、焊接設備點檢記錄、焊接工藝參數記錄、產品流轉卡記錄和工人生產日報單等。以有效地管理記錄，企業有關部門必須根據產品特點、工藝特點和不同的使用情況設計不同形式的記錄格式，并進行編號管理。
（二）控制質量記錄的流向
為使汽車結構件焊接產品的質量得到保證，企業應根據產品的生產流程確定各類質量記錄的流程圖，并標明各種質量記錄的歸口管理部門和保存期限。只有正確地控制質量記錄的流向和歸口管理部門，才能有效管理質量記錄。
（三）控制質量記錄分析的有效性
歸口管理部門應對汽車結構件焊接質量記錄進行定量分析，并將有關處理情況及時傳遞到相關部門，以分析汽車結構件焊接質量記錄的有效性。如，定期分析原材料入庫檢驗記錄的供應廠合格批次和產品尺寸、理化、機械性能等檢驗項目的穩定性，以確定長期的合格供應廠；定期分析產品焊接件三檢質量記錄，以分析操作人員首件檢驗的穩定性，并確定減少質量檢驗頻次的可能性；定期分析焊接設備點檢記錄，以確定設備的預防性保養計劃和備件儲備計劃；至于焊接工藝參數記錄，應從產品質量的穩定性來分析工藝參數的有效性。企業管理人員通過定期分析這些由計算機或工人采集而來的數據，才能制定有效措施來控制工序質量。
參考文獻：
[關鍵詞]AZ31鎂合金；機器人焊接；自動及半自動焊接，焊接工藝
中圖分類號：TG376 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）47-0343-02
1.AZ31鎂合金的性質及特點
室溫狀態下金屬鎂的密度是1.74g/cm3，在標準大氣壓下，金屬鎂的熔點是（650±1）℃，沸點為1090℃。鎂金屬的密度小，易于燃燒，這是由于它的物理、化學性質所決定的。工業用鎂的純度最高可以達到99.99%，但是純鎂不能用作結構材料，一般情況下需在純鎂金屬中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素，從而形成的鎂合金具有較高的強度，可以作為結構材料而廣泛應用。
鎂合金材料具有以下優點：
（1）重量輕。可以制作3C產品的外殼、內部構件，還是汽車、飛機等零件的優秀材料。
（2）比強度、比剛度高。鎂合金的比強度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當，而遠遠高于工程塑料，為一般塑料的8-12倍。
（3）耐振動性好。在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，是鈦合金的300-500倍。
（4）散熱性好。一般金屬的熱傳導性是塑料的數百倍，鎂合金的熱傳導性略低于鋁合金及銅合金，遠高于鈦合金，比熱則與水接近，是常用合金中最高者。
（5）穩定的資源。提供鎂元素在地殼中的儲量居第八位，大部分的鎂原料自海水中提煉，所以它的資源穩定、充分。
AZ31鎂合金是目前應用最廣泛的變形鎂合金，其主要化學成分見表1。
2.設備與焊接材料的選擇
（1）焊接設備
選用通用6kg焊接機器人進行自動焊接，電源電壓220V，機械手臂最大幅度半徑1.5m，采用示教盒的示教/執行操作系統。
焊接過程中機器人行走路徑采用MOVL直線行走，行走速度為5-15v/ mm?s-1。
（2）焊機
采用鎢極惰性氣體保護焊進行焊接，采用鎢極噴嘴，氬氣作為保護氣體。
（3）焊接材料
AZ31鎂合金試板300*100mm，3mm厚度薄板。
3.焊接工藝參數選擇
在機器人自動焊接AZ31鎂合金薄板之前，設計五組焊接工藝參數，具體工藝參數見表2-表6。
4.工藝參數分析
通過5組不同的焊接工藝參數，觀察焊縫并比較焊縫質量得出結論，選擇第3組焊接工藝參數所得到的焊縫質量最為優秀，焊縫外觀美觀。
第一組焊接工藝參數，選擇較小的焊接電流，較細的焊絲，采用這樣的焊接工藝，對于薄板鎂合金工件來說，產生較大的焊腳角度，極容易產生未焊透的焊接缺陷。采用第二組焊接工藝參數，增大了焊接電流，雖然降低了焊縫的焊腳角度，但是仍然采用直徑為1.0mm的焊絲進行自動化焊接，焊后達不到所要求的焊縫熔寬，不能形成良好的焊縫成形系數。
第三組焊接工藝參數相對來說是比較完整的一套工藝，無論從焊接電流的選擇，還是焊絲直徑的選擇，都恰到好處，能夠形成良好的焊縫成形系數，焊縫外觀美觀，不容易出現未焊透以及塌陷等焊接缺陷。
第四組焊接工藝是在第三組焊接工藝的基礎上，增大了焊接電流以及焊接速度，通過實踐結果顯示，這顯然不符合鎂合金薄板的焊接工藝，一方面焊接電流的增大，容易使鎂合金薄板產生焊穿的焊接缺陷，另一方面焊接速度的增大極容易對焊接工件造成損害，因此不建議增大焊接電流以及焊接速度。通過實驗，第五組的工藝參數數據更不符合AZ31鎂合金薄板的焊接。
5.鎂合金的應用前景
全球鎂合金的需求年均增長達到12%左右，西方鎂合金的市場需求增長率達到了18%？以上，未來鎂合金的市場需求將呈現快速增長的趨勢。鎂合金主要應用于汽車、3C、航空航天領域，其中應用于汽車產業（74%）、3C行業（22%）、軍事和航空航天（14%）。
目前，鎂合金主要作為以下汽車零件使用：儀表盤和托架、座椅框架、轉向柱部件、手動變速箱殼體、發動機進氣管、氣缸蓋等。其它的如需要安全及高斷裂韌性的零部件，也將是鎂合金正在并將繼續深入拓展應用的領域，如座椅框架、車身保護板、發動機前的散熱格柵加強板及一些車身結構支撐件。
隨著鎂合金結構件在汽車上的廣泛使用，鎂合金結構件的焊接也日益得到了重視。從焊接工藝來看，主要集中在氬弧焊、激光焊、非真空電子束焊、摩擦焊等方面。尤其以氬弧焊、激光焊居多，但由于鎂合金的性質活潑、熔點低、導熱快、熱膨脹系數和線膨脹系數大等特點，氬弧焊時易造成鎂合金的熱影響區寬、晶粒粗大、焊件變形嚴重等缺陷，激光焊時易造成氣孔、裂紋等焊接缺陷。
6.總結
（1）鎂合金材料具重量輕；比強度、比剛度高；耐振動性好；散熱性好；穩定的資源等優點，這就足以使鎂合金在日后的工業生產中優廣泛的應用。
（2）焊接機器人的出現，增加了焊接生產率，大大提高了焊接的效率，降低了人工的成本，降低了對焊工的技術水平的要求，很大程度上保證了焊縫的質量。
關鍵詞：海洋石油平臺；制管；焊接工藝；埋弧焊；大鈍邊；無間隙
中圖分類號：F470.22 文獻標識碼：A
隨著海洋石油工業的不斷發展，傳統的海洋結構鋼管焊接方法已經不適應時代的發展。在制管焊接作業中，氣保護半自動根焊焊接和埋弧焊工藝不能夠很好的進行操作。科學技術的不斷發展，在制管焊接作業中已經設計出大鈍邊無間隙埋弧焊焊接新技術，此焊接新技術不僅將坡口形式進行改進，而且焊接具有簡單的工序、高速度以及高質量的優點。新的焊接工藝能夠提高焊接工作的整體效率，并且有利于促進整個工程的健康發展。
1、傳統制管焊接工藝存在的問題
在傳統制管焊接工藝中，一般采用氣保護半自動根焊來進行封底焊，并且在填充和蓋面的時候要采用埋弧焊來進行此項工作。傳統制管焊接工藝中以X形坡頭來作為焊接接頭形式，組對間隙要控制在3毫米到5毫米之間，鈍邊寬控制在你1毫米到2毫米之間，在焊接的時候，要在鋼板的正面和反面進行施焊。在海洋結構制管中，傳統制管焊接工藝已經被運用了好多年。然而，近幾年，隨著工程建造任務的逐漸增加，傳統制管焊接工藝已經暴露出許多的弊端，這些弊端主要表現在以下幾個方面：焊接工序復雜、使用焊材量較大、在焊接的過程中需要進行碳弧氣刨、噪音較大、惡劣的工作環境、在焊接的過程中經常會出現中斷，這些弊端嚴重影響了焊接的質量。
2、制管焊接新工藝的開發與評價
2.1焊接新工藝的開發
由于傳統制管焊接工藝中存在的弊端嚴重影響了焊接的質量，這就要設計出一種大鈍邊無間隙埋弧焊焊接工藝。大鈍邊無間隙埋弧焊焊接工藝主要采用單絲埋弧焊，并且已經不再使用氣保護半自動根焊來進行封底焊，這樣做可以使得焊接工序逐漸減少，并且能夠提高焊接的整體效率。與此同時，大鈍邊無間隙埋弧焊焊接工藝已經改進了焊接的坡口形式，并且將坡口組對間隙減少到0毫米，坡口鈍邊增大到4毫米到8毫米之間，這樣有利于節省焊材，并且能夠取消碳弧氣刨作業。
2.2焊接新工藝的試驗評價
2.2.1進行母材試驗
在進行母材試驗的過程中，通常采用APISpec2HGr.50鋼材板，并且厚度要保持在38毫米。
2.2.2進行焊材試驗
在進行焊材試驗的時候，一般要采用國產錦州錦泰JW-1埋弧焊焊絲，它的化學成分主要分為以下幾種情況：當JW-1埋弧焊焊絲化學成分為C的時候，此時的實測值為0.180%；當JW-1埋弧焊焊絲化學成分為Si的時候，此時的實測值為0.050%；當JW-1埋弧焊焊絲化學成分為Mn的時候，此時的實測值為1.790%；
當JW-1埋弧焊焊絲化學成分為P的時候，此時的實測值為0.020%；當JW-1埋弧焊焊絲化學成分為S的時候，此時的實測值為0.023%；在JW-1埋弧焊焊絲化學成分的不同，此時的實測值也是不同的。針對JW-1埋弧焊焊絲力學性能的不同，不同的實測值如下：在標準名義值保持在400的時候，并且力學性能是屈服強度，此時的實測值是450MPa；當標準名義值控制在480到600之間的時候，并且力學性能是抗拉強度，此時的實測值是555MPa。
2.2.3進行工藝參數試驗
在焊接的過程中要嚴格控制線的能量，能夠保證焊接的質量。在鋼材正面根部焊道進行焊接的時候，應該選擇適當大小的電流，這樣做不僅可以防止電流過大從而可以焊穿根部焊道，而且可以使得鈍邊熔化至少保持在50%以上。在對背面根部焊道進行焊接的時候，要選擇較大的焊接電流，這樣可以保證熔深的達到了規定的要求，最終能夠減少焊接工作中存在的問題。然而在進行填充焊道焊接工作的時候，要選用中等電流多層次來進行焊接。除此之外，在選擇焊接參數的時候，要充分考慮到焊接電流、電壓以及焊接速度。焊接參數與焊接電流、電壓以及焊接速度的關系如下：當焊道是根焊的時候，電源極性保持在DC（+），此時的焊接電源是560A，焊接電壓是31V以及焊接速度是460mm/min，那么線能量是2.3kJ/mm；當當焊道是填充的時候，電源極性保持在DC（+），此時的焊接電源是580A，焊接電壓是33V以及焊接速度是450mm/min，那么線能量是2.5kJ/mm；當焊道是蓋面的時候，電源極性保持在DC（+），此時的焊接電源是550A，焊接電壓是32V以及焊接速度是460mm/min，那么線能量是2.3kJ/mm。
2.2.4有關實驗結果
通過使用大鈍邊無間隙埋弧焊焊接新的技術進行焊接工作，在焊接試驗件的焊縫表面上的缺陷表現在成型良好、均勻的光亮、表面無氣孔以及咬邊等方面，然而焊縫尺寸能夠滿足工藝的要求。通過使用NDT檢測試驗件的時候，在UT、RT、MT檢測的時候都沒有夾渣以及裂縫的缺陷，并且實驗結果合格。
2.3焊接新工藝的優勢
2.3.1選擇合理的焊接參數，并且在焊接的時候要嚴格控制線能量的大小，從而能夠保證焊接接頭具有良好的機械性能；與此同時在新工藝的過程中，要采用埋弧焊工藝，并且在整個工藝過程中要用機器進行操作，這樣做不僅提高了焊接的速度，而且大大提高焊接的質量。
2.3.2將碳弧氣刨作業取消，這樣不僅能可以減少氣刨的噪音，而且使得煙塵污染降低，最終改變了車間的施工環境。
2.3.3與傳統制管焊接工藝相比較，新的焊接工藝在設備投入、人力投入都有改變，與此同時節省了大量的焊材。
2.3.4在新工藝焊接的過程中，要采用較大的焊接參數，這樣不僅可以提高高焊絲的熔覆率，而且能夠增大單層焊的厚度，最終使得整個焊縫焊接時間得以縮短。
3、結語
大鈍邊無間隙埋弧焊焊接新工藝具有較多的優點，這些優點不僅提高了制管的合格率，而且節省了大量的焊材，最終降低了生產成本。隨著科學技術的快速發展，制管焊接新工藝在海洋石油平臺制管工作中發揮著舉足輕重的作用。
[參考文獻]
[1]. 孫占;張華;黃繼華;趙興科;李曲全;楊靜.新型EH40船板鋼大熱輸入量埋弧焊焊接接頭組織性能研究[J].熱加工工藝.2007(19)
[2]. 黎劍峰.鋼管直縫埋弧焊焊接規范對焊縫形狀的影響[J].鋼管.2002(04)
Zhang Guozheng
（Shaanxi Institute of Technology，Xi'an 710302，China）
摘要：本文結合相關標準簡述了鋼結構件焊條電弧焊的工藝規范，重點闡述了燈泡貫流式水輪機座環支腿焊條電弧焊焊接工藝規范，并結合生產實際對焊接工藝規范進行了優化。
Abstract: In this paper，the shielded metal arc welding parameters of the steel structural parts were introduced with interrelated criterion， focusing on the shielded metal arc welding parameters of legs of stay ring of the bulb tubular turbine, which were optimized based tableb.
關鍵詞： 燈泡貫流式水輪機 座環 焊條電弧焊 焊接工藝優化
Key words: the bulb tubular turbine；stay ring；shielded metal arc welding；welding parameter optimization
中圖分類號：[TV734.1] 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）20-0023-02
0引言
座環支腿是水輪機座環中的一個重要組成部分，座環通過支腿來支撐，是整個水電設備的關鍵部位[1]，是一整套水輪機的一部分，通過支腿來支撐座環，座環再與其它零部件組合成為一套完整的發電設備，如內配水環，內錐，轉子，定子等等這些都是水輪發電機的重要組成部分。焊接方法雖然很多，但是由于焊條電弧焊與其它焊接方法相比具有工藝靈活、適用性強，應用范圍廣，易于分散焊接應力和控制變形，成本低等優點，所以在生產實際中得到了廣泛的應用[2]。本文結合工藝規范動態調整的基本原理，優化了鋼結構件焊條電弧焊統一的焊接工藝標準。
1范圍
本工藝規范適用于水電設備座環支腿鋼結構制作與安裝焊條電弧焊焊接工程。
2施工準備[3]
2.1 材料及主要機具：①電焊條：其型號按設計要求選用，必須有質量證明書。嚴禁使用藥皮脫落、焊芯生銹的焊條，按說明書的要求烘焙后，放入保溫桶內，隨用隨取，酸性焊條與堿性焊條不準混雜使用。②引弧板：用坡口連接時需用引弧板，弧板材質和坡形式應與焊件相同。③主要機具：電焊機（交、直流）、焊鉗、面罩、小錘、焊條烘箱、焊條保溫桶、鋼絲刷、石棉布等。
2.2 作業條件①熟悉圖紙，做焊接工藝技術交底。②施焊前應檢查焊工合格證有效期限，應證明焊工能夠承擔該焊接工作。③現場供電應符合焊接用電要求。④環境溫度低于0℃時，應預熱、后熱，溫度應根據工藝試驗確定。
3質量標準
3.1 保證項目①焊接材料應符合設計要求和有關標準的規定，應檢查質量證明書及烘焙記錄。②焊工必須經考試合格，檢查焊工相應施焊條件的合格證及考核日期。③Ⅰ、Ⅱ級焊縫必須經探傷檢驗，并應符合設計要求和施工及驗收規范的規定，檢查焊縫探傷報告。④焊縫表面Ⅰ、Ⅱ級焊縫不得有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑等缺陷。Ⅱ級焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑、裂紋、電弧擦傷等缺陷，且Ⅰ級焊縫不得有咬邊、未焊滿等缺陷。
3.2 基本項目①焊縫外觀：焊縫外形均勻，焊道與焊道、焊道與基本金屬之間過渡平滑，焊渣和飛濺物清除干凈。②表面氣孔：Ⅰ、Ⅱ級焊縫不允許；Ⅲ級焊縫每50mm長度焊縫內允許直徑≤0.4t；且≤3mm氣孔2個；氣孔間距≤6倍孔徑。③咬邊：Ⅰ級焊縫不允許。Ⅱ級焊縫：咬邊深度≤0.05t，且≤0.5mm，連續長度≤100mm，且兩側咬邊總長≤10%焊縫長度。Ⅲ級焊縫：咬邊深度≤0.lt，且≤lmm。注：t為連接處較薄的板厚。
3.3 允許偏差項目（見表1）
4焊接工藝規范動態調整的基本原理[4]
生產實際中，焊接接頭檢驗不合格的現象時有發生，解決辦法一般是切除重焊，重焊時往往不改變焊接參數值，因此經常多次重復，仍不能通過。為解決這種現象，我們應盡快調整焊接參數值，找出更合理的規范參數。規范參數動態調整的依據就是根據上一次接頭出現的焊接缺陷的類型和位置，調節工藝參數間的匹配關系，以期下次焊接時避免相同焊接缺陷的重復出現，從而獲得合格的焊接接頭。
5焊接參數的工藝優化
5.1 焊條直徑焊條直徑大小的選擇與焊件的厚度、焊接位置、焊接層次、接頭形式有關，燈泡貫流式座環支腿在實際工作中主要起支撐作用，受力較大，所以鋼板厚度較厚，因此焊條直徑一般選擇4～6mm。
5.2 焊接電流焊條電弧焊時決定焊接電流的因素很多[5]，如焊條類焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊縫位置和層數等。但主要是焊條直徑、焊縫位置、焊條類型、焊接層次。在實際生產中可以先根據經驗得到一個大概的焊接電流，然后再鋼板上進行試焊調整，直至確定合適的焊接電流。在試焊過程中，要根據飛濺情況，焊縫表面成形狀況以及焊條熔化情況綜合評定之后才能最后確定焊接電流值。燈泡貫流式座環支腿對焊接電流的敏感性較大，所以焊接電流必須經試焊之后才能確定。
5.3 電源極性極性的選擇，主要根據焊條的性質和焊件所需的熱量來決定。燈泡貫流式座環支腿在實際工作時受力較大，屬于重要的鋼結構件，因此一般使用堿性低氫鈉型焊條，采用直流反接，這樣可以減少飛濺和氣孔，并使電弧穩定燃燒[6]。
5.4 電弧電壓本工藝采用焊條電弧焊，而焊條電弧焊的電弧電壓主要有電弧長度來決定。電弧長，電弧電壓高；電弧短，電弧電壓低。在焊接燈泡貫流式座環支腿焊縫時，為了保證焊縫的力學性能，要采用短弧焊接，以利于電弧的穩定和防止氣孔。所謂短弧一般認為是焊條直徑的0.5～1.0倍。
5.5 焊接速度[7]單位時間內完成的焊縫長度稱為焊接速度。焊接速度應該均勻適當，既要保證焊透又要保證不燒穿，同時還要使焊縫寬度和高度符合圖樣設計要求。如果焊接速度過慢，是高溫停留時間增長，熱影響區寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，力學性能降低，同時使變形量增大。如果焊接速度過快，熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成形不良等缺陷。焊接速度直接影響焊接生產率，所以要在保證焊縫質量的基礎上，采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時根據具體情況適當加快焊接速度，以保證在獲得焊縫的高低和寬窄一致的條件下，提高焊接生產率。
5.6 焊接層數在中厚板焊接時，一般要開坡口并采用多層多道焊。對燈泡貫流式座環支腿這種焊縫質量要求較高的鋼結構件焊縫，每層厚度最好不大于4～5mm。同樣每層焊道不宜過小，過小時焊接層數增多不利于提高焊接生產率，根據經驗，每層厚度約等于焊條直徑的0.8～1.2倍時，生產率較高，并且比較容易保證焊縫質量和便于操作。
6結論
6.1 水電設備座環支腿鋼結構制作與安裝焊條電弧焊可以采用統一的焊接規范。
6.2 根據焊接工藝規范動態調整基本原理調整焊接工藝參數，可以減少結構件反復焊接的次數，提高焊接生產率。
6.3 焊接時要綜合考慮各個對焊縫質量產生影響的焊接參數，并進行試焊調整，使各個焊接參數相互匹配。
參考文獻：
[1]Inc.F，FLUENT User Defined Function Manual[M].Fluent Inc，2003.
[2]溫家伶，王青峰.H10Mn2焊絲最佳焊接工藝規范的研究[J].武漢交通科技大學學報，2000，24（1）：64-67.
[3]鋼結構手工電弧焊焊接工藝標準（501-1996）.
[4]楊有桂，何宜柱，高甲生等.CAPL焊接工藝規范的優化[J].華東冶金學院學報，1994，11（2）：33-38.
[5]劉延澤，常近時.重力場對燈泡貫流式水輪機流場分析及水力性能評估的影響[J].水利學報，2008，39（1）：96-102.
關鍵詞：緩沖器 焊接特性 GTAW＋SMAW 預熱＋PWHT RT
高壓緩沖器由兩個沖壓半球和數根絲頭接管組裝焊接而成，直徑600mm，壁厚42mm，材質為16MnR，設計壓力34.3Mpa，設計溫度150℃，工作介質為H2、N2，是Ⅲ類壓力容器，焊接質量要求嚴格，其中A、B類接頭100%RT檢驗，按JB4730－94《壓力容器無損檢測》執行，Ⅱ級合格，C、D類焊接接頭進行MT或PT檢測Ⅰ級合格，容器按GB150－1998《鋼制壓力容器》制造檢驗與驗收。
一、焊接特性
在制訂焊接工藝前，對16MnR的焊接特性和緩沖器的焊接特點進行詳細的理論分析和研究。
1. 16MnR的主要焊接特性
1.1可焊性
根據IIW推薦的碳當量計算法，16MnR的CE值較小（0.29%），其材質的可焊性較好。但是，由于16MnR含有少量合金元素，其淬硬傾向較低碳鋼要大。
1.2裂紋
在焊接16MnR時，一般情況下，不會產生裂紋。但是，在低溫環境、或在大剛性和鋼板厚度較大（＞25mm）時焊接，因冷卻速度過快而出現馬氏體組織，增大了冷裂傾向，產生熱裂紋。
1.3脆化
當HAZ達到1100℃時，粗晶區將因晶粒長大或出現魏氏體組織而產生脆化，因此，焊接工藝參數要適中。
2.緩沖器的焊接特點
緩沖器的結構為球體，直徑小（D＝600mm）、壁厚大（δ＝42mm），焊縫形式為對接和對接＋角接，坡口深而窄，焊接工作量大，如果整體組裝后焊接，焊接過程中，容易產生夾渣（或未熔合）、氣孔和裂紋等缺陷，一旦造成焊縫返修，經濟損失嚴重。
按常規，對于D＝600mm，δ＝42mm的球體環縫探傷，采用γ源外曝，為便于返修，至少要分兩個層次進行，拍片張數多、時間長，成本高，且影響生產。
二、 焊接工藝評定和焊工資質
根據上述焊接特性，按JB4708－2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》規則，國家質檢總局頒發的《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試管理規則》經考試合格的焊工，才能參加容器的焊接，
三、焊接工藝
對擬定的焊接工藝，經模擬焊接和工藝評定合格后，根據容器組裝后的實際情況，稍加修改并應用于焊接生產中。
1.焊接方法
根據緩沖器的焊接特點和質量要求，通過對其他焊接方法的比較，選用GTAW＋SMAW的組合焊接工藝方法，接管與球體角焊縫在環縫組對前焊接，并采用雙面焊，環縫采用單面焊。
2.焊接設備
美國Mailler.602型焊機、GTAW＋SMAW兩用直流電源、威爾斯通水冷GTAW焊炬、氧一乙炔火焰預熱工具、紅外線溫度檢測儀。
3.焊接材料
根據16MnR的焊接特性，遵照焊縫強度等于或稍高于母材的低合金高強度鋼焊條的選用原則，選擇如下：
GTAW：焊絲H10Mnsi 直徑Φ2.5mm，鈰鎢棒Φ3mm，Ar氣純度99.98%，長型號噴嘴；SMAW：E5015，Φ3.2mm和Φ4mm，烘烤溫度（350～450）℃，保溫時間（1～2）h。
4.坡口型式和加工方法
緩沖器直徑小、壁厚大，球體環縫只能采用單面焊雙面成形的工藝，而兩個半球上的接管可以進行雙面焊后再組裝。
5.焊接工藝參數
為了降低冷卻速度，防止冷裂紋和夾渣的產生，考慮施工季節的環境溫度（20℃）、球體組裝后剛度增加和預熱使焊工勞動條件惡化的原因，焊前預熱溫度選擇（100～150）℃。氬氣流量Q＝（9－10）L/min，其他主要焊接參數見下表：
環縫焊接參數
6.焊接工序
接管焊接：坡口清理——接管組對——預熱——正面GTAW——反面SMAW——正面SMAW M T
環縫焊接：坡口清理—— 球體組對——預熱——GTAW——SMAW——RT—— PWHT—— 試壓。
四、焊接操作
1.接管的焊接
施焊前要對坡口進行預熱，當溫度達到（100－150）℃時，才能開始焊接。GTAW打底時，電弧應對準接管一側稍加穩弧，適當添加焊絲，防止產生裂紋。
2.環縫的焊接
接管焊接完畢，并檢驗合格后，在兩個半球上，按與環縫截面相垂直的軸線上分別焊接一根2吋的管子，架空一定高度，使整條環縫都能處于轉動焊位置，再按焊序進行焊接。
2.1打底焊
采用GTAW時，受U型坡口陡、窄而深的影響，只能使用（8－10）mm的長型噴嘴。
引弧時，應把焊槍和輸Ar管內的空氣排放干凈，待5－6秒后，Ar氣流量正常再進行焊接。
2.2填充蓋面焊
因GTAW焊層薄，為防止燒穿，用φ3.2mm焊條焊第2層，電流不要太大，層間溫度不能低于預熱溫度。第3、4層焊道寬度適中，在坡口兩側稍做穩弧，注意焊條角度，選擇合適的焊接參數。第5－10層，采用一層兩道的排焊方法。
五、PWHT
焊縫RT檢驗和容器外觀檢驗合格后，為了消除焊接應力，減小冷裂傾向，提高焊縫的韌性，按圖4方法對緩沖器進行整體PWHT。
六、結論
1.遵守上述焊接工藝和操作方法，共焊接制造了7臺高壓緩沖器，經檢測，各項技術指標均達到設計要求，并交付使用，證明本工藝方法是合理的。
2.采用一次性RT檢驗的方法，如果一次合格，與常規的二個層次的拍片方法比較，可節約成本50%。即使有少量的一次焊縫返修，也是經濟的，但該方法對焊工的操作技術和成功率要求高。
關鍵詞：焊接；質量；研究
中圖分類號：F253.3文獻標識碼：A 文章編號：
一、焊工管理
焊接是特殊工種， 焊工是焊接質量的制造者，其操作技能的好壞直接體現在焊接質量上。因此，鍋爐焊工應嚴格按《特種設備焊接操作人員考核細則》的要求， 進行考試前的培訓， 取得特種設備作業人員證后方可施焊。焊工合格證有效期限為3 年， 在合格項目有效期滿前3 個月， 須提出申請進行考試； 中斷與鍋爐有關的焊接工作6 個月以上再從事鍋爐焊接工作的， 必須重新考試。
二、焊接材料
1.焊接材料的選擇
鍋爐與其它焊接結構不同， 是一種特殊的全焊結構， 其焊接接頭承受著與容器殼體相同的各種載荷、溫度和工作介質的物理、化學作用。對焊縫金屬不僅要求具有與殼體材料基本相等的靜載強度， 而且要求具有足夠的塑性和韌性， 以防止受壓部件焊接接頭在加工過程中以及在運行過程中， 因各種應力和溫度的共同作用而提前失效或產生脆性破裂。
一般來說， 低碳鋼和低合金鋼鍋爐按等強性原則來選用，即焊縫金屬的抗拉強度不低于母材標準規定值的下限。但應注意焊縫金屬強度與母材強度以相當為宜，如果焊縫強度過高， 往往會使塑性和韌性降低。對于低溫容器應保證焊接接頭的低溫韌性不低于母材； 對于高溫容器為保證具有與母材相同的高溫性能， 其選用的焊材應保證焊縫金屬的合金含量不低于母材標準規定的下限值； 對于在腐蝕介質中運行的不銹鋼容器， 則選擇的焊接材料應與母材化學成分大致相同； 對于不同強度級別鋼的焊接， 按兩者中強度級別低的一種選用焊接材料； 對于碳鋼和不銹鋼、低合金鋼和不銹鋼之間的異種材料接頭， 則選用高鉻鎳含量的焊材。
2.焊接材料的驗收、保管和領用
焊接材料的驗收、保管和領用也是焊接質量控制過程中重要的環節之一。不同廠家的同一型號或牌號的焊條， 其工藝性能也可能存在差異， 因此，制造廠應根據自己的實際經驗， 選定相對固定的焊條生產廠家。焊接材料入庫驗收時要有制造廠提供的質量保證書， 而且包裝完好， 生產批號清晰， 必要時按相應標準進行抽樣復驗， 驗收合格后及時入庫。入庫后的焊材按牌號、規格、批號分別儲放在溫度＞ 5 ℃， 相對濕度不大于60%的焊材庫內。焊條和焊劑使用前必須按規定的烘干參數進行烘干。焊條從烘干爐取出后， 在大氣中存放時， 焊條藥皮將吸收大氣中的水分， 存放的時間越長吸收的水分越多， 因此焊工在領用焊條時應配備焊條保溫筒，做到隨用隨取。焊材發放時， 焊工應持焊接材料領用卡領取焊接材料， 領用卡應注明產品編號、焊接材料牌號、規格和數量， 并做好發放記錄。
三、焊接工藝
鍋爐的焊接工藝是控制接頭焊接質量的關鍵因素。因此必須按焊接方法、焊接材料的種類、板厚和接頭形式編制焊接工藝。
1.焊接工藝評定
焊接工藝評定是保證鍋爐焊接質量的重要措施。焊接容器之前， 應制訂焊接工藝指導書（WPS）， 而焊接工藝評定是驗證初擬定WPS 是否合適的手段， 又是制定正式WPS 的重要證據。焊接工藝評定也能從一個方面反映出制造廠的焊接能力。焊接工藝評定執行標準為JB 4708， 換熱管與管板的工藝評定按GB 151 附錄B 執行。但在執行過程中總是存在若干問題， 主要體現在以下幾個方面：
（1） 首次使用的國外材料未進行焊接工藝評定。
（2） 從評定合格的焊接位置改變為向上立焊的焊接位置時未增焊沖擊韌性試件進行試驗。
（3） 用不等厚試件進行評定， 經評定合格后適用不等厚焊件母材厚度的范圍， 應按厚邊對厚邊，薄邊對薄邊分別計算。
（4） 不少制造廠對拼焊鋼板熱沖壓成形封頭的焊接工藝評定， 都沒有考慮熱沖壓過程， 認為熱沖壓是熱加工而不是焊后熱處理， 而且熱沖壓溫度是高于上轉變溫度， 因此焊件的最大厚度為試件厚度的1.1倍， 最小厚度按JB 4708 表5、表6 規定。
（5） 改變焊后熱處理類別未重新做焊接工藝評定。
2.焊接工藝參數的選擇
焊接工藝參數是指焊接時， 為保證焊接質量而選定的諸物理量（焊接電流、電弧電壓、焊接速度） 的總稱。焊接工藝參數的確定涉及到多種因素， 包括材料種類、規格和焊接方法。焊接熱輸入（線能量） 是指熔焊時， 由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的熱量。它綜合體現了焊接工藝參數對焊縫性能的影響。對于低碳鋼來說，這種鋼的塑性和沖擊韌性優良， 焊接接頭的塑性和沖擊韌性也很優良。一般情況下不嚴格限制線能量。但使用埋弧焊時若焊接線能量過大， 會使熱影響區粗晶區的晶粒過于粗大， 甚至會產生魏氏組織， 從而使該區的沖擊韌性和彎曲性能降低， 導致沖擊韌性和彎曲性能不合格。故在使用埋弧焊焊接， 尤其是焊接厚板時， 應嚴格按經焊接工藝評定合格的焊接線能量施焊。對于低合金鋼， 一般應注意不要使用過大的線能量。含碳量偏下限的Q345R 鋼焊接時， 焊接線能量沒有嚴格的限制，因為這種鋼焊接熱影響區脆化傾向較小。
3.產品試板
產品試板用于考證按照所制定的焊接工藝施焊時焊縫的質量， 對試板的檢驗就是對焊工實際施焊工藝、焊工技能和焊接條件等因素的綜合檢驗。因此， 它代表實際產品的焊接接頭性能。鍋爐產品試板應按《固定式鍋爐安全技術監察規程》和GB 150《鋼制鍋爐》的規定制作產品試板， 并按JB 4744 《鋼制鍋爐產品試板的力學性能檢驗》的規定進行試板的制作和檢驗。產品焊接試板應當在筒節縱向焊縫的延長部位與筒節同時施焊， 試板應當由施焊鍋爐的焊工， 采用與施焊鍋爐相同的條件與焊接工藝施焊。有熱處理要求的鍋爐， 試板宜隨鍋爐一起熱處理。
4.焊縫返修
如果焊縫經無損檢測后發現存在不允許的缺陷， 應進行返修。首先應對需要返修的缺陷分析其產生的原因， 制定返修方案， 并編制返修工藝。焊縫同一部位的返修次數不宜超過2 次。如超過2次， 返修前應當經過制造單位技術負責人批準， 并且應當將返修的次數、部位、返修情況記入鍋爐質量證明文件。要求焊后消除應力熱處理的鍋爐， 一般應當在熱處理前焊接返修； 如在熱處理后進行焊接返修， 返修后應當按相關標準進行處理。有抗晶間腐蝕要求的奧氏體不銹鋼以及鎳及鎳合金制鍋爐， 返修部位仍需保證原有的抗晶間腐蝕性能。耐壓試驗后需返修的， 返修部位應當按原要求經過無損檢測合格。
四、焊接檢驗
焊接檢驗是鍋爐焊接質量管理的重要一環， 它貫徹于焊接過程的始終， 對焊接工藝規程的執行情況進行監督， 對焊縫質量進行檢驗， 最終確認焊縫質量是否合格。檢驗過程大致分為焊前、焊接過程中和焊后三個階段。
焊前檢驗包括焊工資格問題， 焊條按要求進行烘干， 同時還要注意裝配質量和坡口表面質量。強力組裝將增加焊接接頭的殘余應力， 導致裂紋形成， 因此應予避免。坡口、間隙、鈍邊等要素須滿足要求； 坡口及兩側清理干凈， 沒有鐵銹、油脂等污物。
焊接過程中的檢驗主要是檢查焊接工藝、技術標準、圖樣規定等方面的執行情況。因為焊接工藝是在焊接工藝評定合格的基礎上制定出來的， 正確執行焊接工藝將對保證焊接質量起積極作用。在施焊過程中應控制和監督焊接工藝的執行情況并做好施焊記錄。
焊后檢驗包括外觀檢查、無損檢測、耐壓試驗、致密試驗。焊后檢驗是保證焊接質量的最后步驟， 在焊接完成后即可進行， 但有延遲裂紋傾向的材料（[σb] ≥ 540 MPa） 應在焊接完成24 h 后或焊后延長一段時間進行。
焊縫的外觀檢驗是按圖樣和相應標準規定的尺寸對焊縫進行檢驗， 同時也在一定程度上有助于分析和發現內部缺陷。
（中國核動力研究設計院，四川 成都 610000）
摘要：介紹埋弧自動焊焊縫未熔合的缺陷成因，通過跟蹤進行無損檢驗和工藝分析，進而優化焊接工藝，達到控制焊接質量的目的，并歸納總結出埋弧自動焊避免未熔合缺陷產生的質量控制措施。
關鍵詞 ：埋弧焊；未熔合；缺陷；質量控制
0引言
在焊接金屬熔合面或連接的焊道之間沒有熔合出現的焊接不連續被稱為未熔合。按位置可將未熔合分為層間未熔合、坡口未熔合和焊縫根部未熔合；按狀態可將未熔合分為白色未熔合與黑色未熔合，白色為不含有夾渣的純氣隙的未熔合，而黑色的為含有夾渣的未熔合。焊接未熔合在檢驗規范中均屬于不允許的缺陷，坡口未熔合和根部未熔合明顯減小了承載截面積，應力集中比較嚴重，其危害性僅次于裂紋。一旦漏檢未及時修復，設備服役承壓狀態下會發生開裂、層間撕裂，最終造成設備泄漏甚至爆裂等安全事故。
未熔合在自動焊中出現的射線缺欠率為30%～60%，超聲探傷缺欠出現率為50%～60%，所有缺欠類型中未熔合、未焊透出現率最高［1］。控制焊接質量，避免未熔合缺欠產生，對于提高生產效率、保證工程質量安全具有重要意義。
本文將通過對電站壓力管道埋弧焊焊縫的無損檢驗跟蹤，分析埋弧焊未熔合缺陷成因，進而優化焊接工藝，達到控制焊接質量的目的，并歸納總結出埋弧自動焊避免未熔合缺陷產生的質量控制措施。
1未熔合的檢驗和判定方法
未熔合的檢驗主要以超聲波和射線檢測為主。
A型超聲波反射法檢測坡口未熔合缺陷，可以根據坡口類型、工件厚度和超聲波反射波形確定，由于坡口未熔合的缺陷角度和超聲波發射角度的關系，坡口未熔合多為一次波未能發現或很低，二次波發現且波形單一尖銳。由于未熔合為面積型缺陷，有一定長度，平行于焊縫方向移動探頭缺陷波形變化不大（圖1）。由于層間未熔合角度問題，層間未熔合較難被斜探頭檢出，直探頭容易探到層間未熔合，當超聲波垂直入射到其表面時，回波很強，底波明顯降低，甚至消失。
射線檢測坡口未熔合的典型影像是連續或斷續的黑線，寬度不一，黑度不均勻，一側輪廓較齊，黑度較大，另一側輪廓不規則，黑度較小，在底片上的位置一般在焊縫中心至邊緣的1/2處，沿焊縫縱向延伸（圖2）。根部未熔合的典型影像是一條細直黑線，線的一側輪廓整齊且黑度較大，為坡口鈍邊痕跡，另一側輪廓可能較規則也可能不規則，根部未熔合在底片上的位置應是焊縫根部的投影位置，一般在焊縫中間，因坡口形狀或投影角度等原因也可能偏向一邊。層間未熔合的典型影像是黑度不大的塊狀陰影，形狀不規則，如伴有夾渣，夾渣部位黑度較大，黑度較小時底片上不易發現。對未熔合缺陷評判，要持慎重態度，因為有時與夾渣很難區分，尤其是層間未熔合，容易誤判。一般與夾渣的區別在于黑度的深淺和外貌形狀規則等。
2未熔合成因分析
根據超聲波或射線檢驗結果定位缺陷位置，對缺陷位置進行碳弧氣刨或打磨解剖，目視觀察并分析缺陷類型。
缺陷形成受以下6個方面因素影響：材料、焊接方法和工藝、應力（設計因素與施工因素影響）、接頭幾何形狀、環境（介質因素、溫度因素影響）、焊后處理［2］。
仔細分析上述各影響因素，對未熔合形成原因進行分析，列出影響未熔合形成的主要因素（表1），針對施工現場逐條對比，確定未熔合產生的根本原因，進而優化焊接工藝或加強質保管理，以達到控制焊接質量的目的。
熔融金屬在與母材熔合過程中因受到輸入能量影響或其
他雜質阻礙，熔合不能順利進行，就會影響焊接接頭的性能。產生未熔合的主要原因如下：
2.1焊接準備影響
坡口設計不合理，坡口加工和裝配精度不夠，坡口清理不干凈，焊件邊緣有氧割或碳弧氣刨熔渣，有殘留氧化物鐵皮和碳化物，網路電壓影響，設備運行不穩定，環境溫度不適合等。
2.2焊接參數影響
焊接電流小，焊接速度加快，母材未熔化時已被鐵水覆蓋，容易造成未熔合。焊速過低，會使熔融金屬流到電弧下方，電弧不能直達坡口，會出現未焊透、未熔合、夾渣等缺陷。
2.3焊接過程影響
碳弧氣刨后清根不徹底，雜質阻礙母材邊緣與根部之間以及焊層之間的熔合；焊絲未對準焊縫中心；電弧方向不當或電磁偏吹［3］（外界磁場使電弧自身磁場不對稱，無法保持電弧剛直性；焊絲偏離中心線及坡口兩側不對稱產生的磁偏吹）都會造成未熔合形成。
3焊接質量控制
3.1環境因素控制
由于埋弧焊焊接電流大，電弧燃燒時間長，其所消耗的電能較大，因此，埋弧焊機在接入電網前要對電網容量進行校核［4］。為了防止焊接設備對其他電氣設備的影響，也為了焊接規范參數的穩定，避免網路電壓的影響，最好用專用變壓器供電。變壓器已定的情況下，要避免和其他高負荷工作同時進行作業，以保證焊接參數穩定。
現場施焊時的環境因素如風速、濕度、氣溫等也會對焊縫內部質量的形成產生一定影響。配置溫濕度計，對焊接環境溫度、濕度定時進行監測，使焊接工作在要求的環境條件下進行。
焊接前確保滾焊臺車、焊機、碳弧氣刨機運行穩定良好，走絲準確對中，不偏弧。定期對設備進行檢修及保養，確保設備精度滿足使用要求，對于焊接設備定期檢測儀表，保證焊接參數準確。
3.2焊接工藝優化
3.2.1焊前準備
坡口設計合理，保證坡口加工及裝配精度。焊接坡口切割后應保證切割表面光滑，熔渣、毛刺、缺棱及飛濺物用砂輪磨去。
3.2.2焊接參數
焊接線能量是焊接過程的重要影響因素，它不但影響峰值溫度的分布和冷卻速度，還影響凝固時間，從而影響金屬焊接接頭的冶金特性和力學性能。焊接線能量由焊接電流、電弧電壓和焊接速度共同控制。焊接電流是決定熔深的主要原因，電流越大，熔深越大。電弧電壓是決定熔寬的主要因素，電壓增加，熔寬增加。焊接速度加快，焊縫熔深和熔寬都減小，母材未熔化時已被鐵水覆蓋，容易造成未熔合。焊速過低，會使熔融金屬流到電弧下方，電弧不能直達坡口，會出現未焊透、未熔合、夾渣等缺陷，因此焊接速度不能過快，也不能過慢。
3.2.3焊接過程
合理選擇焊絲傾角。保證焊絲對正焊縫中心，發現偏移及時調整。埋弧焊前，可用焊條電弧焊或CO2焊打底，底層厚4～5 mm，使坡口底端呈圓角。這樣可以消除鈍邊組裝錯邊的影響，消除電磁偏吹，同時也減少了清根工作。背面清根過程中，碳弧氣刨盡量保持均勻的刨削速度。操作者可通過控制刨削速度和等距離弧長，從而獲得均勻光滑的刨槽。氣刨后應用磨光機打磨清除刨槽內外的滲碳、滲銅和氧化層等后再焊接。
3.3質量保證控制
焊工上崗前應對其進行有針對性的焊接工藝培訓，提高施工人員質量意識，增強焊工與設備的熟悉程度。焊工施焊前，進行全員交底，交底中詳細講解焊接工藝特點及嚴格控制現場焊接工藝的必要性和控制要點。焊工應嚴格按照焊接工藝規程和指導書操作，嚴格落實三檢制。
焊接工藝參數經過焊接工藝評定合格，工藝指導書具有針對性，規程詳細準確有效，確保技術人員能夠準確執行。
細化操作過程管理，如制定焊接活動檢查表，各崗位人員按職責實施焊前、焊中、焊后檢查，對焊接設備、現場環境、焊接參數、焊接熔池觀察等內容進行確認并記錄。
質檢人員應加大事前預防性檢查力度，將事前活動仔細分解，列出表格，驗證確認。同時注重工藝過程監督，發現問題立刻叫停，及時處理糾正，避免造成嚴重后果。
4結語
無損檢測能在壓力管道制造初期埋弧焊焊接質量控制中發現缺陷并加以定性，為下一步改進焊接工藝參數提供了有價值的參考建議，節約了制造成本，保證了工程質量和進度。
［
參考文獻］
［1］ 陳伯蠡.焊接工程缺欠分析與對策［M］.北京：機械工業出版社，1998.
［2］GB6416—1986影響鋼熔化焊接頭質量的技術因素［S］.
［3］ 吳敢生.埋弧自動焊［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，2007.
［4］ 吳志生，楊立軍，李志勇.現代電弧焊接方法及設備［M］.北京：化學工業出版社，2010.
關鍵詞：熱力采油注汽管道；焊接工藝；工藝選擇
中圖分類號： TE973 文獻標識碼： A 文章編號：
某工程油田熱力采油注汽管道的制作，選用Φ60×9無縫鋼管（20G， GB 5310-1995）進行制作。為了有效選擇焊接工藝，對該種鋼管的焊接工藝進行了評定及焊接試驗。通過最終結果的分析，選定了較為適宜的焊接方案進行鋼管的焊接，有效保證了焊接質量，且獲得了較好的經濟效益。
一、焊接材料的性能分析
（一）化學成分及力學性能
表1為20G無縫鋼管的化學成分，其化學成分符合標準要求。表2和表3分別為直徑3.2mm的E4315焊條與直徑2.5mm的TIG-R30L焊絲的復驗結果，均能夠滿足相關的標準要求。
表120G無縫鋼管的化學成分(%)
（二）焊接性能
分析20G無縫鋼管的化學成分，可知其焊接性較好，由于施工在秋季進行，為避免冷裂紋的出現，可通過焊前預熱及焊后熱處理等工藝進行處理。
二、焊接
（一）焊接工藝參數
焊接工藝參數見表4。
表4焊接工藝參數
根據油田熱力采油注汽管道工程的具體情況，管道焊接采用氬弧焊打底，焊絲為直徑2.5mm的TIG-R30L。蓋面由手工電弧焊填充，焊條為E43I5低氫型焊條。使用焊條之前利用烘干箱對其進行烘干，存放于保溫筒中。每焊完一次，用角磨機對焊口的焊渣及飛濺物進行打磨。
（二）預熱溫度
由于施工季節為秋季，為避免裂紋的發生需要進行預熱，預熱溫度Tp的確定如下：
Tp=1440Pc-392℃
Pc=Pcm+h/600+[H]/60
Pcm=Si/30+CP/20+V/I0+MO/15+Mn/20+Cr/20+Ni/60+5B+C
上列公式中，Pcm、h、Pc分別焊接冷裂紋敏感指數、板厚、焊接裂紋敏感指數。
通過對計算公式的分析，可知預熱溫度與化學成分、熔敷擴散氫厚度和含量的關系較為緊密。焊條E43I5的[H]為4mL/100g，Pcm、Tp、Pc分別為0.256、100℃、0.342。為滿足現場因素的要求，Tp設定為100℃-150℃。
（三）焊后處理
焊縫中擴散氫的含量較高，其是產生冷裂紋的重要原因。對于20G無縫鋼管應通過焊前預熱、焊后熱處理等工藝對裂紋的發生進行處理，以達到較好的焊接效果。為了充分逸出氫成分，使焊縫中擴散氫的含量得以減少，試驗通過后熱處理對此問題進行了解決，其加熱溫度和保溫時間被確定為100℃-150℃和30min。
（四）焊接規范參數
鋼管必須在預熱狀態下進行焊接處理，焊接過程中產生的線能量不得過高，否則熱影響區就會過寬、粗晶區則會擴大，嚴重影響焊接接頭的韌性。對此，焊接過程中適宜的焊接電流應確定為：直徑3.2mm焊條的電流I=95-105A；直徑2.5mm焊絲的電流I=90-100A。與此同時，進行低電壓短弧操作，促使合金元素燒損的減少，以促使焊接接頭的等成分性得以確保。
三、工藝評定
焊接20G無縫鋼管后，其接頭的力學性能優劣與焊接工藝措施的關聯尤為緊密。為選定合理適用的現場施焊工藝，通過兩種焊接工藝的綜合評定對更為合理的工藝方案進行選擇（兩種工藝檢驗結果的對比見表5）。其中，鋼管規格為Φ60×9（20G），角向磨光機加工坡口，確保切割面平整光滑且無氧化物。焊接設備、位置、電流極性、施焊溫度均一致，焊絲為直徑2.5mm的TIG-R30L，焊條為直徑3.2mm的E4315焊條。
（一）工藝A
點焊之前對焊點周圍進行預熱，點焊后稍加回火。焊接前預熱整個焊縫兩側，設定預熱溫度為100℃-150℃，施焊時層間溫度為200℃左右，焊后覆蓋保溫石棉，同時進行后熱處理250℃-300℃×1h，通過測溫儀對整個過程進行監控。焊接48h后，高溫回火400℃-500℃×1h。
（二）工藝B
點焊之前利用氧乙炔火焰對焊點周圍進行預熱，點焊后稍加回火。使用電加熱器預熱整個焊縫兩側各150mm區域，預熱溫度為100℃-150℃，層間溫度為150℃-200℃，焊后覆蓋石棉，進行后熱處理，參數設定為250℃-350℃×30min，全過程利用測溫儀進行監控。焊接48h后，高溫回火400℃-500℃×30min。
表5兩種工藝的檢驗結果
由表4可知，工藝A與B兩種方案的具體情況基本一致，而綜合考慮操作難易程度及經濟性，最終選擇工藝B對熱力采油注汽管道進行焊接處理。此外，依據工藝B的評定結果，對G20鋼管的接焊工藝規范進行了制定，具體情況見表6。
表56工藝方案的相關參數
四、結束語
通過B工藝規范施焊的無縫鋼管（20G）注汽管道的焊縫全部依據《鋼融化焊對接接頭射線照相和質量分級》 GB3323-2005進行檢測，一次合格率可達96%以上，檢測硬度為1萬點，合格率為97%，耐壓試驗良好通過。對此，該注汽管線的運行狀況較為良好，并未有不良現象的發生，工藝效益較高，對于油田熱力采油注汽管道的焊接，均可通過該焊接工藝進行處理。
參考文獻：
[1]周振豐.焊接冶金與金屬焊接性[M].北京：機械工業出版社，1988.
[2]伊士科.國內外焊絲焊劑簡明手冊[M].北京：兵器工業出版社，1992.
[3]劉陽，陳保東，李雪.油田地下蒸汽管道系統蒸汽干度計算方法[J].節能技術，2008，26(4).
[4]廖洪波，李炳宏，要步旻.油田注汽鍋爐爐管損壞原因探討[J].石油工程建設，2008，34(3).
