过程设备焊接教学课件PPT 26页

'2过程设备用焊接材料除母材外，与焊接冶金或保护作用有关的其他材料，都为焊接材料。视焊接方法不同而异手工电弧焊—焊条埋弧自动焊—焊丝、焊剂气体保护焊—焊丝、保护气体电渣焊—焊丝、焊剂2.1焊接冶金过程对焊接材料的要求2.1.1焊接冶金过程特点类似炼钢过程，既有化学反应，又有物质的迁移和分布，其特点：(1)电弧反应区温度高2021/7/17 弧柱温度≥6000℃熔滴温度1800～2400℃熔化金属吸收的气体量↑↑，超过标准溶解度，严重影响焊缝金属的成分和性能(2)熔池体积小，冷却速度快冶金反应时间短，仅铸锭的几千分之一反应化学成分不均匀，存在偏析现象液态金属吸收的气体来不及逸出形成气孔一些非金属夹杂物来不及浮出而造成缺陷(3)熔滴与气体、熔渣接触面积大冶金反应速度加快，增加合金元素的蒸发、烧损2021/7/17 气体熔入金属的机会大大增加2.1.2气体对焊缝金属的影响焊接区内的气相成分，主要有02、N2、H2、CO、C02、H20等其中对焊接质量影响最大的是02、N2和H2(1)氧对焊缝金属的影响a.来源■空气■焊条药皮或焊剂的析出■杂质受热分解产生■冶金反应生成b.危害2021/7/17 ■钢的强度、塑性、韧性全面↓■金属氧化物+硫化物→共晶体→焊缝金属热脆■易生成CO→形成气孔■造成飞溅，影响焊接过程的稳定性■有益合金元素氧化烧损，改变焊缝金属的成分和性能c.控制■保护—隔绝空气■在焊接材料中加入脱氧剂，如Mn、Si等■注意对焊件的清理，焊材烘干(2)氮对焊缝金属的影响2021/7/17 a.来源空气b.危害■强度、硬度↑，塑性、韧性↓↓■产生时效脆性c.控制保护，与空气隔绝(3)氢对焊缝金属的影响a.来源■焊材中的水份或有机物、杂质在焊接过程时析出或分解产生■空气中的水份在焊接过程时析出b.危害■形成气孔■产生微裂缝2021/7/17 ■引起氢脆■形成冷裂纹c.控制■限制焊缝金属中的含氢量■清除焊件及焊丝表面的杂质■采用低H焊接材料■焊后进行消氢处理2.1.3焊接冶金过程对焊接材料的要求(1)具有保护焊接区域防止空气侵入的性能无保护的焊接不可能得到合格的焊缝加强对熔化焊的保护，是对焊接材料的基本要求2021/7/17 (2)保证焊缝合理的化学成分通过焊丝或药皮向焊缝渗入、补充因蒸发、烧损的有益合金元素，以便对焊缝成分进行适当的调整和补充脱除有害杂质S、O、P等2.2手工电弧焊焊条作用：传导电流、引燃电弧；填充金属与熔化的母材形成焊缝组成：钢芯和药皮2.2.1焊条钢焊芯焊芯材料：碳钢、合金钢和不锈钢2021/7/17 (1)碳素钢焊芯的主要成分及作用a.C—脱氧剂。C+O→CO、CO2↑，但C↑引起飞溅、产生气孔，强度↑，塑性↓易产生裂纹。一般限定C<10％.b.Mn—脱S、O。一般限制在0.30％～0.55％c.Si—脱O。易产生夹杂。硅↑会使焊缝变脆，引起飞溅。一般限制在0.03％以内。d.S、P—有害杂质，使焊缝金属的力学性能降低，产生裂纹，越少越好，一般要求含量不超过0.03％。(2)名称牌号牌号表示方法为：H08MnAH—表示焊接用钢芯2021/7/17 08—数字表示含碳量（C的含碳量为0.08%）Mn—合金元素名称和含量范围。后面没有数字，表示该合金元素平均含量在1％左右，数字为“2”则表示其平均含量为2％左右。A—表示硫、磷含量较少，不超过0.03%。2.2.2药皮的作用与类型(1)作用a.稳弧—含有易电离的稳弧剂，如K、Na等b.保护—隔绝空气，减小O、N、H的危害；降低焊缝金属的冷却速度，利于焊缝中有害气体的逸出。c.脱除O、P、S2021/7/17 d.合金化—保证有必要的合金元素(2)类型a.按成分—氧化钛型、氧化钛钙型、氧化铁型等b.按熔渣性质—酸性、碱性(3)酸性焊条与碱性焊条的区别■酸性焊条—药皮溶化后形成的熔渣中酸性氧化物比碱性氧化物多■碱性焊条—药皮溶化后形成的熔渣中碱性氧化物比酸性氧化物多2.2.3焊条的型号与牌号焊条型号与牌号均可反映焊条的主要特征，2021/7/17 如：药皮类型，电源要求，焊缝成分或性能等。有区别：牌号是对某个焊条产品的具体命名，而型号并不是针对某个具体产品。同一个型号的焊条，可以包括多个牌号的焊条产品。设备装配图上，通常标注焊条牌号(1)焊条的型号a.碳钢E××××E—表示焊条××—熔敷金属最低坑拉强度σb≮××(kg/mm2)×—焊接位置.0,1全位置焊接,2平焊或平2021/7/17 角焊,4向下立焊.××—药皮类型及电源要求.15直流,碱性;16交流,酸性b.低合金钢E××××-×-×E××××—同碳钢×—成分元素符号或化学成分分类代号c.不锈钢E××××-××E—表示焊条×××—成分分类代号,首位为3代表铬镍奥氏体不锈钢;首位为4代表铬不锈钢钢.×—特殊要求代号字母或元素符号.××—同碳钢.2021/7/17 (2)焊条的牌号按用途共分为9大类,常用的有:结构钢、耐热钢、不锈钢等.a.结构钢焊条包括碳钢、低合金钢J(结)×××J(结)—表示结构钢焊条.××—熔敷金属最低坑拉强度σb≮××(kg/mm2)×—药皮类型，电源要求.1～5代表酸性;6、7代表碱性（7为直流）.末尾数字及其后面的附加字母含义，不论何种焊条，均固定不变(见表2-6)；而首位字母及其2021/7/17 后两位数字则随焊条大类不同而异.b.耐热钢焊条R×××R—表示耐热钢焊条×××—三位数字,第一位表示铬钼含量的等级(见表2-7);第二位表示牌号分类编号;第三位表示药皮类型和电流要求.c.不锈钢焊条A×××A—表示奥氏体不锈钢焊条×××—三位数字,第一位表示铬镍含量的等级(见表2-8);第二位表示牌号分类编号;第三2021/7/17 位表示药皮类型和电流要求.2.2.4焊条选用原则(1)按母材类型母材不同,所用焊条不同,例如:碳钢,低合金钢应采用结构钢焊条J×××铬钼耐热钢采用耐热钢焊条R×××奥氏体不锈钢采用不锈钢焊条A×××(2)等成分原则对特殊性能(如:耐热,耐腐蚀等)应侧重成分与母材匹配、相近或相等(3)等强度原则碳钢,低合金钢一般以强度为主,选用与母材2021/7/17 强度相等的焊条.(4)结构受力情况,施工环境承受动载荷或冲击,要求韧性、塑性高—碱性低氢焊条.结构复杂,刚性大,易裂—碱性低氢焊条.高强度级,刚性大,易裂—碱性低氢焊条.不能翻转件—全位置焊条焊接工作量大时,应采用高效焊条—酸性焊条在同样满足使用条件是,尽量选用—酸性焊条通风不良环境宜采用—低尘焊条二、三类压力容器必须使用—碱性低氢焊条2021/7/17 2.3焊剂2.3.1焊剂的分类(1)按制造方法分■熔炼焊剂■非熔炼焊剂粘结焊剂烧结焊剂(2)按化学成分分■高、中、低硅焊剂■高、中、低锰焊剂■高、中、低氟焊剂(3)按氧化性强弱分■氧化性焊剂2021/7/17 ■弱氧化性焊剂■惰性焊剂(或称中型焊剂)(4)按熔渣的碱度分类■酸性焊剂(B＜1.O)■中性焊剂(B＝1.O～1.5)■碱性焊剂(B＞1.5)2.3.2焊剂的牌号(1)熔炼焊剂HJ×××HJ—表示埋弧焊和电渣焊用焊剂×××—数字.第1位表示MnO的含量,1无2021/7/17 锰、2低锰、3中锰、4高锰；第2位表示SiO2、CaF2的含量（见表2-11）；第2位表示同一类型熔炼焊剂的不同牌号序列号。若在第三位数字后加有×,则表示是细颗粒焊剂。(2)烧结焊剂SJ×××SJ—埋弧焊用烧结焊剂×××—数字.第1位表示熔渣的渣系组成，(见表2—12),第二、三位数字表示该渣系焊剂的牌号序，按01、02、…编排(见表2—12)。2.3.3烧结焊剂与熔炼焊剂的比较■烧结焊剂可加脱氧剂，脱氧效果好,熔炼焊2021/7/17 剂不能加.■烧结焊剂合金化作用强。利于焊合金钢,而熔炼焊剂只能配一定成分的焊丝才能对焊缝金属合金化。■烧结焊剂比熔炼焊剂具有更好的抗锈、抗气孔能力。■烧结焊剂的碱度调节范围大，具有较好的焊接工艺性能。烧结焊剂缺点：■吸潮性较大■脱氢性较差■烘干的要求比熔炼焊剂严格。2021/7/17 2.3.3焊剂的选用原则■低碳钢及低合金钢宜用氧化性强的焊剂，如：HJ431等。■母材成分合金元素多的低合金钢宜用氧化性弱的焊剂，如：HJ350，260等。■高合金钢多采用惰性焊剂，如：HJ072(无锰低硅高氟),也可用弱氧化性焊剂HJ260.■必须用适当成分的焊丝相配,焊丝Mn,Si↑焊剂中则可相应↓。2.4焊接用保护气体2.4.1保护气体的类别与特性2021/7/17 ■惰性气体Ar、He及其混合气体。不与金属起化学反应，不溶解于液态金属中，可减少焊接缺陷，获得高质量的焊缝。适用于高活泼性金属的焊接。■强氧化性气体CO2及富CO2混合气体。氧化性强，合金元素易烧损，适用于碳钢与合金元素含量较少的低合金钢的焊接。■弱氧化性气体富Ar加少量强氧化性气体，多用于焊接低合金高强度钢。■混合气体惰性气体与氧化性气体以适当比例混合2021/7/17 2.4.2保护气体的适用范围（见表2-13）2.5焊丝2.5.1作用与分类(1)作用与焊剂或保护气体配用，导电和填充焊缝金属(2)分类■按照适用的焊接方法分埋弧自动焊焊、电渣焊焊丝、C02焊焊丝和气焊焊丝等■按被焊材料分碳钢焊丝、低合金钢焊丝2021/7/17 不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝.■按制造方法与焊丝的形状分实心焊丝和药心焊丝2.5.2实心焊丝的牌号H××××H—焊接用实心焊丝××××—第1、2位表示含碳量，第3、4位表示合金元素符及其含量。含量以%表示，不足1%时略。若末尾标有A或E时表示优质或高级优质.2.5.3焊丝的选用(1)埋弧焊和电渣焊焊丝a.低碳钢低合金钢2021/7/17 ■低Mn焊丝如:H08A配高Mn焊剂,用于低碳钢及低强度低合金钢■中Mn焊丝如:H08MnA、H10MnSi，用于高强度低合金钢■高Mn焊丝如:H10Mn2、H08Mn2Si，用于高强度低合金钢b.不锈钢■焊剂要求氧化性↓,减少合金烧损,国外主要使用烧结焊剂,国内目前仍以熔炼焊剂为主。■成分与母材基本相似Cr不锈钢H0Cr14、H1Cr17等Cr、Ni不锈钢H00Cr19Ni9、H0Cr19Ni9等2021/7/17 (2)气体保护焊丝a.钨极氩弧焊(TIG)保护气体为纯Ar，无氧化性.焊丝成分与母材一致.b.弱氧化性（MIG和MAG)有一定的氧化性，应适当提高焊丝中Si、Mn等脱氧元素的含量c.强氧化性(CO2)氧化性强,焊丝中的Mn、Si的含量则应↑,如:H08MnSi、H08Mn2Si等(3)电渣焊熔渣更新少,主要通过焊丝合金化,故焊丝中的Mn、Si↑。2021/7/17'