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钢结构加工工艺
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钢结构加工工艺

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  1.钢结构构件的制作加工 1)钢材的储存 (1)钢材储存的场地条件 钢材的储存可露天堆放, 也可堆放在有顶棚的仓库里。 露天堆放时, 场地要平整, 并应高于周围地面, 四周留有排水沟;堆放时要尽量使钢材截面的背面向上或向 外,以免积雪、积水,两端应有高差,以利排水。堆放在有顶棚的仓库内时,可 直接堆放在地坪上,下垫楞木。 (2)钢材堆放要求 钢材的堆放要尽量减少钢材的变形和锈蚀;钢材堆放时每隔 5~6 层放置楞木, 其间距以不引起钢材明显的弯曲变形为宜,楞木要上下对齐,在同一垂直面内; 考虑材料堆放之间留有一定宽度的通道以便运输。 (3)钢材的标识 钢材端部应树立标牌,标牌要标明钢材的规格、钢号、数量和材质验收证明书编 号。 钢材端部根据其钢号涂以不同颜色的油漆。钢材的标牌应定期检查。 (4)钢材的检验 钢材在正式入库前必须严格执行检验制度, 经检验合格的钢材方可办理入库手续。 钢材检验的主要内容有:钢材的数量、品种与订货合同相符;钢材的质量保证书 与钢材上打印的记号符合;核对钢材的规格尺寸;钢材表面质量检验。 2)钢结构加工制作的准备工作 ⑴详图设计和审查图纸 一般设计院提供的设计图, 不能直接用来加工制作钢结构, 而是要考虑加工工艺, 如公差配合、加工余量、焊接控制等因素后,在原设计图的基础上绘制加工制作 图(又称施工详图) 。详图设计一般由加工单位负责进行,应根据建设单位的技 术设计图纸以及发包文件中所规定的规范、标准和要求进行。加工制作图是最后 沟通设计人员及施工人员意图的详图,是实际尺寸、划线、剪切、坡口加工、制 孔、弯制、拼装、焊接、涂装、产品检查、堆放、发送等各项作业的指示书。 图纸审核的主要内容包括以下项目: ①设计文件是否齐全, 设计文件包括设计图、 施工图、图纸说明和设计变更通知单等。②构件的几何尺寸是否标注齐全。③相 关构件的尺寸是否正确。④节点是否清楚,是否符合国家标准。⑤标题栏内构件 的数量是否符合工程和总数量。⑥构件之间的连接形式是否合理。⑦加工符号、 焊接符号是否齐全。 ⑧结合本单位的设备和技术条件考虑,能否满足图纸上的技 术要求。⑨图纸的标准化是否符合国家规定等。 图纸审查后要做技术交底准备, 其内容主要有:①根据构件尺寸考虑原材料对接 方案和接头在构件中的位置。 ②考虑总体的加工工艺方案及重要的工装方案。③ 对构件的结构不合理处或施工有困难的地方, 要与需方或者设计单位做好变更签 证的手续。④列出图纸中的关键部位或者有特殊要求的地方,加以重点说明。 ⑵备料和核对 根据图纸材料表计算出各种材质、规格、材料净用量,再加一定数量的损耗提出 材料预算计划。工程预算一般可按实际用量所需的数值再增加 10%进行提料和 备料。核对来料的规格、尺寸和重量,仔细核对材质;如进行材料代用,必须经 过设计部门同意,并进行相应修改。 ⑶编制工艺流程 编制工艺流程的原则是操作能以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用,可靠 地加工出符合图纸设计要求的产品。内容包括:1)成品技术要求 2) 具体措施: 关键零件的加工方法、精度要求、检查方法和检查工具;主要构件的工艺流程、 工序质量标准、工艺措施(如组装次序、焊接方法等) ;采用的加工设备和工艺 设备。 编制工艺流程表(或工艺过程卡)基本内容包括零件名称、件号、材料牌号、规 格、件数、工序名称和内容、所用设备和工艺装备名称及编号、工时定额等。关 键零件还要标注加工尺寸和公差,重要工序要画出工序图。 ⑷组织技术交底 上岗操作人员应进行培训和考核,特殊工种应进行资格确认,充分做好各项工序的 技术交底工作。 技术交底按工程的实施阶段可分为两个层次。第一个层次是开工 前的技术交底会,参加的人员主要有:工程图纸的设计单位,工程建设单位,工 程监理单位及制作单位的有关部门和有关人员。技术交底主要内容有:1)工程 概况;2)工程结构件的类型和数量;3)图纸中关键部位的说明和要求;4)设 计图纸的节点情况介绍;5)对钢材、辅料的要求和原材料对接的质量要求;6) 工程验收的技术标准说明;7)交货期限、交货方式的说明;8)构件包装和运 输要求;9)涂层质量要求;10)其他需要说明的技术要求。第二个层次是在投 料加工前进行的本工厂施工人员交底会,参加的人员主要有:制作单位的技术、 质量负责人,技术部门和质检部门的技术人员、质检人员,生产部门的负责人、 施工员及相关工序的代表人员等。此类技术交底主要内容除上述 10 点外,还应 增加工艺方案、工艺规程、施工要点、主要工序的控制方法、检查方法等与实际 施工相关的内容。 ⑸钢结构制作的安全工作 钢结构生产效率很高,工件在空间大量、频繁地移动,各个工序中大量采用的机 械设备都须作必要的防护和保护。因此,生产过程中的安全措施极为重要,特别 是在制作大型、超大型钢结构时,更必须十分重视安全事故的防范。 进入施工现场的操作者和生产管理人员均应穿戴好劳动防护用品, 按规程要求操 作。 对操作人员进行安全学习和安全教育,特殊工种必须持证上岗。 为了便于钢结构的制作和操作者的操作活动,构件宜在一定高度上测量。装配组 装胎架、焊接胎架、各种搁置架等,均应与地面离开 0.4~1.2m。 构件的堆放、搁置应十分稳固,必要时应设置支撑或定位。构件堆垛不得超过二 层。 索具、吊具要定时检查,不得超过额定荷载。正常磨损的钢丝绳应按规定更换。 所有钢结构制作中各种胎具的制造和安装,均应进行强度计算,不能仅凭经验估 算。 生产过程中所使用的氧气、乙炔、丙烷、电源等必须有安全防护措施,并定期检 测泄漏和接地情况。 对施工现场的危险源应做出相应的标志、信号、警戒等,操作人员必须严格遵守 各岗位的安全操作规程,以避免意外伤害。 构件起吊应听从一个人的指挥。构件移动时,移动区域内不得有人滞留和通过。 所有制作场地的安全通道必须畅通。 3)钢结构加工制作的工艺流程 ⑴样杆、样板的制作 样板可采用厚度 0.50~0.75mm 的铁皮或塑料板制作,其精度要求见表 6-2。样 杆一般用铁皮或扁铁制作,当长度较短时可用木尺杆。样杆、样板应注明工号、 图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径 等。样杆、样板应妥善保存,直至工程结束后方可销毁。 ⑵号料 核对钢材规格、材质、批号,并应清除钢板表面油污、泥土及赃物。号料方法有 集中号料法、套料法、统计计算法、余料统一号料法四种。 若表面质量满足不了质量要求,钢材应进行矫正,钢材和零件的矫正应采用平板机 或型材矫直机进行,较厚钢板也可用压力机或火焰加热进行,逐渐取消用手工锤击 的矫正法。碳素结构钢在环境温度低于-16℃,低合金结构钢在低于-12℃时,不应 进行冷矫正和冷弯曲。 矫正后的钢材表面,不应有明显的凹面和损伤,表面划痕深度不得大于 0.5mm, 且不应大于该钢材厚度负允许偏差的 1/2。 ⑶划线 利用加工制作图、样杆、样板及钢卷尺进行划线。目前已有一些先进的钢结构加 工厂采用程控自动划线机,不仅效率高,而且精确、省料。划线的要领有二条: ①划线作业场地要在不直接受日光及外界气温影响的室内,最好是开阔、明亮的 场所。 ②用划针划线比用墨尺及划线用绳的划线精度高。划针可用砂轮磨尖,粗细度可 达 0.3mm 左右。 划线有三种办法: 先划线、 后划线、 一般先划线及他端后划线。 当进行下料部分划线时要考虑剪切余量、切削余量。 ⑷切割 钢材的切割包括气割、等离子切割类高温热源的方法,也有使用剪切、切削、摩 擦热等机械力的方法。要考虑切割能力、切割精度、切剖面的质量及经济性。 ⑸边缘加工和端部加工 方法主要有:铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。 铲边:有手工铲边和机械铲边两种。铲边后的棱角垂直误差不得超过弦长的 ι /3000,且不得大于 2mm。 刨边:使用的设备是刨边机。刨边加工有刨直边和刨斜边两种。一般的刨边加工 余量 2~4mm。 铣边:使用的设备是铣边机,工效高,能耗少。 碳弧气刨:使用的设备是气刨枪。效率高,无噪音,灵活方便。 坡口加工:一般可用气体加工和机械加工,在特殊的情况下采用手动气体切割的 方法,但必须进行事后处理,如打磨等。现在坡口加工专用机已开始普及,最近又出 现了 H 型钢坡口及弧形坡口的专用机械,效率高、精度高。焊接质量与坡口加工 的精度有直接关系,如果坡口表面粗糙有尖锐且深的缺口,就容易在焊接时产生不 熔部位,将在事后产生焊接裂缝。又如,在坡口表面粘附油污,焊接时就会产生气孔 和裂缝,因此要重视坡口质量。 ⑹制孔 在焊接结构中 ,不可避免地将会产生焊接收缩和变形 ,因此在制作过程中,把握好 什么时候开孔将在很大程度上影响产品精度。 特别是对于柱及梁的工程现场连接 部位的孔群的尺寸精度直接影响钢结构安装的精度,因此把握好开孔的时间是十 分重要的,一般有四种情况: 第一种:在构件加工时顶先划上孔位,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再划线确 认进行打孔加工。 第二种:在构件一端先进行打孔加工,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再对另一 端进行打孔加工。 第三种:待构件焊接及变形矫正后,对端面进行精加工,然后以精加工面为基准,划 线、打孔。 第四种: 在划线时,考虑了焊接收缩量、 变形的余量、 允许公差等,直接进行打孔。 机械打孔有电钻及风钻、立式钻床、摇臂钻床、桁式摇臂钻床、多轴钻床、NC 开孔机。 气体开孔,最简单的方法是在气割喷嘴上安装一个简单的附属装置,可打出φ 30 的 孔。 钻模和板叠套钻制孔。这是目前国内尚未流行的一种制孔方法,应用夹具固定,钻 套应采用碳素钢或合金钢。如 T8、GCr13、GCr15 等制作,热处理后钻套硬度应 高于钻头硬度 HRC2~3。 钻模板上下两平面应平行,其偏差不得大于 0.2mm,钻孔套中心与钻模板平面应 保持垂直,其偏差不得大于 0.15mm,整体钻模制作允许偏差符合有关规定。 数控钻孔 :近年来数控钻孔的发展更新了传统的钻孔方法 ,无需在工件上划线,打 样冲眼,整个加工过程自动进行 ,高速数控定位 ,钻头行程数字控制 , 钻孔效率高 , 精度高。 制孔后应用磨光机清除孔边毛刺,并不得损伤母材。 ⑺组装 钢结构组装的方法包括地样法、 仿形复制装配法、 立装法、 卧装法、 胎模装配法。 地样法:用 1:1 的比例在装配平台上放出构件实样,然后根据零件在实样上的 位置,分别组装起来成为构件。此装配方法适用于桁架、构架等小批量结构的组 装。 仿形复制装配法:先用地样法组装成单面(单片)的结构,然后定位点焊牢固, 将其翻身,作为复制胎模,在其上面装配另一单面结构,往返两次组装。此种装 配方法适用于横断面互为对称的桁架结构。 立装法: 根据构件的特点及其零件的稳定位置,选择自上而下或自下而上的顺序 装配。此装配方法适用于放置平稳,高度不大的结构或者大直径的圆筒。 卧装法:将构件放置于卧的位置进行的装配。适用于断面不大,但长度较大的细 长构件。 胎模装配法: 将构件的零件用胎模定位在其装配位置上的组装方法。此种装配方 法适用于制造构件批量大、精度高的产品。 拼装必须按工艺要求的次序进行,当有隐蔽焊缝时,必须先予施焊,经检验合格 方可覆盖。为减少变形,尽量采用小件组焊,经矫正后再大件组装。 组装的零件、部件应经检查合格, 零件、部件连接接触面和沿焊缝边缘约 30~ 50mm 范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪、油迹等应清除干净。 板材、型材的拼接应在组装前进行;构件的组装应在部件组装、焊接、矫正后进 行,以便减少构件的残余应力,保证产品的制作质量。构件的隐蔽部位应提前进 行涂装。 钢构件组装的允许偏差见《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 有 关规定。 ⑻焊接 焊接是钢结构加工制作中的关键步骤。 ⑼摩擦面的处理 高强度螺栓摩擦面处理后的抗滑移系数值应符合设计的要求(一般为 0.45 ~ 0.55) 。摩擦面的处理可采用喷砂、喷丸、酸洗、砂轮打磨等方法,一般应按设 计要求进行, 设计无要求时施工单位可采用适当的方法进行施工。采用砂轮打磨 处理摩擦面时,打磨范围不应小于螺栓孔径的 4 倍,打磨方向宜与构件受力方向垂 直。高强度螺栓的摩擦连接面不得涂装,高强度螺栓安装完后,应将连接板周围封 闭,再进行涂装。 ⑽涂装、编号 涂装环境温度应符合涂料产品说明书的规定,无规定时,环境温度应在 5~38℃之 间,相对湿度不应大于 85%,构件表面没有结露和油污等,涂装后 4h 内应保护免受 淋雨。 钢构件表面的除锈方法和除锈等级应符合规范的规定,其质量要求应符合国家标 准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的规定。构件表面除锈方法和除锈等 级应与设计采用的涂料相适应。 施工图中注明不涂装的部位和安装焊缝处的 30~50mm 宽范围内以及高强度螺 栓摩擦连接面不得涂装。 涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计的要求。 构件涂装后,应按设计图纸进行编号,编号的位置应符合便于堆放、便于安装、便 于检查的原则。对于大型或重要的构件还应标注重量、重心、吊装位置和定位标 记等记号。编号的汇总资料与运输文件、施工组织设计的文件、质检文件等统一 起来,编号可在竣工验收后加以复涂。 加工制作图的绘制、号料、放线、切割、坡口加工、开制孔、组装 (包括矫正)、 焊接、摩擦面的处理、涂装与编号是钢结构加工制作的主要工艺。 4)钢结构构件的验收、运输、堆放 ⑴钢结构构件的验收 钢构件加工制作完成后 , 应按照施工图和国标《钢结构工程施工及验收规范》 (GB50205-2001)的规定进行验收,有的还分工厂验收、工地验收,因工地验收还 增加了运输的因素,钢构件出厂时,应提供下列资料: ①产品合格证及技术文件。 ②施工图和设计变更文件。 ③制作中技术问题处理的协议文件。 ④钢材、连接材料、涂装材料的质量证明或试验报告。 ⑤焊接工艺评定报告。 ⑥高强度螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告,焊缝无损检验报告及涂层检测资料。 ⑦主要构件检验记录。 ⑧预拼装记录,由于受运输、吊装条件的限制,另外设计的复杂性,有时构件要分二 段或若干段出厂,为了保证工地安装的顺利进行,在出厂前进行预拼装(需预拼装 时) 。 ⑨构件发运和包装清单。 ⑵构件的运输 发运的构件,单件超过 3t 的,宜在易见部位用油漆标上重量及重心位置的标志,以 免在装、卸车和起吊过程中损坏构件;节点板、高强度螺栓连接面等重要部分要 有适当的保护措施,零星的部件等都要按同一类别用螺栓和铁丝紧固成束或包装 发运。 大型或重型构件的运输应根据行车路线、运输车辆的性能、码头状况、运输船只 来编制运输方案。 在运输方案中要着重考虑吊装工程的堆放条件、工期要求来编 制构件的运输顺序。 运输构件时,应根据构件的长度、重量断面形状选用车辆;构件在运输车辆上的 支点、两端伸长的长度及绑扎方法均应保证构件不产生永久变形、不损伤涂层。 构件起吊必须按设计吊点起吊,不得随意。 公路运输装运的高度极限 4.5m,如需通过隧道时,则高度极限 4m,构件长出车身 不得超过 2m。 ⑶构件的堆放 构件一般要堆放在工厂的堆放场和现场的堆放场。构件堆放扬地应平整坚实,无 水坑、 冰层,地面平整干燥,并应排水通畅,有较好的排水设施,同时有车辆进出的回 路。 构件应按种类、型号、安装顺序划分区域,插竖标志牌。构件底层垫块要有足够 的支承面 ,不允许垫块有大的沉降量 ,堆放的高度应有计算依据 ,以最下面的构件 不产生永久变形为准 , 不得随意堆高。钢结构产品不得直接置于地上 , 要垫高 200mm。 在堆放中,发现有变形不合格的构件,则严格检查,进行矫正,然后再堆放。 不得把不 合格的变形构件堆放在合格的构件中,否则会大大地影响安装进度。 对于已堆放好的构件 ,要派专人汇总资料 ,建立完善的进出厂的动态管理 ,严禁乱 翻、乱移。同时对已堆放好的构件进行适当保护,避免风吹雨打、日晒夜露。 不同类型的钢构件一般不堆放在一起。 同一工程的钢构件应分类堆放在同一地区, 便于装车发运。 2.钢结构构件的焊接 1)焊接方法 (1)焊接方法概述 焊接是借助于能源,使两个分离的物体产生原子(分子)间结合而连接成整体的过 程。用焊接方法不仅可以连接金属材料,如钢材、铝、铜、钛等,还能连接非金属, 如塑料、陶瓷,甚至还可以解决金属和非金属之间的连接,我们统称为工程焊接。 用焊接方法制造的结构称为焊接结构,又称工程焊接结构。根据对象和用途大致 可分为建筑焊接结构、贮罐和容器焊接结构、管道焊接结构、导电性焊接结构四 类,我们所称的钢结构包含了这四类焊接结构。选用的结构材料是钢材,而且大多 为普通碳素钢和低合金结构钢,常用的钢号有 Q235、 16Mn、 16Mnq、 15MnV、 15MnVq 等,主要的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧 焊、电渣焊、等离子焊、激光焊、电子束焊、栓焊等。 在钢结构制作和安装领域中, 广泛使用的是电弧焊。在电弧焊中又以药皮焊条手 工电弧焊、自动埋弧焊、半自动与自动 CO2 气体保护焊和自保护电弧焊为主。 在某些特殊应用场合,则必须使用电渣焊和栓焊。 (2)手工电弧焊 依靠电弧的热量进行焊接的方法称为电弧焊,手工电弧焊是用手工操作焊条进行 焊接的一种电弧焊,是钢结构焊接中最常用的方法。焊条和焊件就是两个电极,产 生电弧,电弧产生大量的热量,熔化焊条和焊件,焊条端部熔化形成熔滴,过渡到熔 化的焊件的母材上融合,形成熔池并进行一系列复杂的物理—冶金反应。随着电 弧的移动,液态熔池逐步冷却、结晶,形成焊缝。在高温作用下,冷敷于电焊条钢芯 上的药皮熔融成熔渣,覆盖在熔池金属表面,它不仅能保护高温的熔池金属不与空 气中有害的氧、氮发生化学反应,并且还能参与熔池的化学反应和渗入合金等,在 冷却凝固的金属表面,形成保护渣壳。 (3)气体保护电弧焊 又称为熔化极气体电弧焊,以焊丝和焊件作为两个极,两极之间产生电弧热来溶化 焊丝和焊件母材,同时向焊接区域送人保护气体,使电弧、熔化的焊丝、熔池及附 近的母材与周围的空气隔开 ,焊丝自动送进 ,在电弧作用下不断熔化 ,与熔化的母 材一起融合,形成焊缝金属。这种焊接法简称 GMAW(Gas Metal Arc Welding) 由于保护气体的不同,又可分为:CO2 气体保护电弧焊,是目前最广泛使用的焊接 法,特点是使用大电流和细焊丝,焊接速度快、熔深大、作业效率高; M1G(Metal-Inert-Gas)电弧焊,是将 CO2 气体保护焊的保护气体变成 Ar 或 He 等惰性气体;MAG(Metal-Active-Gas)电弧焊,使用 CO2 和 Ar 的混合气体作为 保护气体(80%Ar+20%CO2),这种方法既经济又有 MIG 的好性能。 (4)自保护电弧焊 自保护电弧焊曾称为无气体保护电弧焊。与气体保护电弧焊相比抗风性好,风速 达 10m/s 时仍能得到无气孔而且力学性能优越的焊缝。由于自动焊接,因此焊接 效率极高。焊枪轻,不用气瓶,因此操作十分方便,但焊丝价格比 CO2 保护焊的要 高。在海洋平台、目前美国的超高层建筑钢结构广泛使用这种方法。 自保护电弧焊用焊丝是药芯焊丝,使用的焊机为比交流电源更稳定焊接的直流平 特性电源。 (5)埋弧焊 埋弧焊是电弧在可熔化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊。原理如下:向熔 池连续不断送进的裸焊丝 ,既是金属电极,也是填充材料,电弧在焊剂层下燃烧 ,将 焊丝、母材熔化而形成熔池。熔融的焊剂成为熔渣,覆盖在液态金属熔池的表面, 使高温熔池金属与空气隔开。焊剂形成熔渣除了起保护作用外,还与熔化金属参 与冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。 2)焊接变形的种类 焊接变形可分为线性缩短、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形失稳变形等。 线性缩短:是指焊件收缩引起的长度缩短和宽度变窄的变形,分为纵向缩短和横 向缩短。 角变形:是由于焊缝截面形状在厚度方向上不对称所引起的,在厚度方向上产生 的变形。 波浪变形:大面积薄板拼焊时,在内应力作用下产生失稳而使板面产生翘曲成为 波浪形变形。 扭曲变形: 焊后构件的角变形沿构件纵轴方向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向 收缩不一致,综合而形成的变形形态。扭曲变形一旦产生则难以矫正。主要由于 装配质量不好 ,工件搁置不正,焊接顺序和方向安排不当造成的 ,在施工中特别要 引起注意。 构件和结构的变形使其外形不符合设计图纸和验收要求不仅影响最后装配工序 的正常进行, 而且还有可能降低结构的承载能力。如已产生角变形的对接和搭接 构件在受拉时将引起附加弯矩,其附加应力严重时可导致结构的超载破坏。 3)焊接残余变形量的影响因素 主要影响因素包括: ①焊缝截面积的影响:焊缝面积越大,冷却时引起的塑性变形量越大。焊缝面积 对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的,而且起主要的影响。 ②焊接热输入的影响:一般情况下,热输入大时,加热的高温区范围大,冷却速 度慢,使接头塑性变形区增大。对纵向、横向及角变形都有变形增大的影响。 ③工件的预热、层间温度影响:预热、层间温度越高,相当于热输入增大,使冷 却速度慢,收缩变形增大。 ④焊接方法的影响:各种焊接方法的热输入差别较大,在其他条件相同情况下, 收缩变形值不同。 ⑤接头形式的影响:焊接热输入、焊缝截面积、焊接方法等因素条件相同时,不 同的接头形式对纵向、横向及角变形量有不同的影响。 ⑥焊接层数的影响: 横向收缩在对接接头多层焊时,第一道焊缝的横向收缩符合 对接焊的一般条件和变形规律, 第一层以后相当于无间隙对接焊,接近于盖面焊 时已与堆焊的条件和变形规律相似,因此收缩变形相对较小;纵向变形,多层焊 时的纵向收缩变形比单层焊时小得多,而且焊的层数越多,纵向变形越小。 4)焊接的主要缺陷 国标《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》将焊缝缺陷分为六类,裂纹、孔穴、固 体夹杂,未熔合和末焊透、形状缺陷和上述以外的其他缺陷。每一缺陷大类用一 个三位阿拉伯数字标记,每一缺陷小类用一个四位阿拉伯数字标记,同时采用国际 焊接学会(I Ⅳ)“参考射线底片汇编”中字母代号来对缺陷进行简化标记。 ⑴裂纹缺陷以焊缝冷却结晶时出现裂纹的时间阶段区分有热裂纹(高温裂纹) 、 冷裂纹、延迟裂纹。 ①热裂纹 热裂纹是由于焊缝金属结晶时造成严重偏析,存在低熔点杂质,另外是由于焊接拉 伸应力的作用而产生的。防止措施有: 控制焊缝的化学成分。 降低母材及焊接材料中形成低熔点共晶物即易于偏析的元 素,如硫、磷含量;降低碳含量;提高 Mn 含量,使 Mm/S 比值达到 20~60。 控制焊接工艺参数。 控制焊接电流和焊接速度,使各焊道截面上部的宽度和深度 比值达到 1.1~1.2,同时控制焊接熔池形状;避免坡口和间隙过小使焊缝成形系 数太小; 焊前预热可降低预热裂纹的倾向;合理的焊接顺序可以使大多数焊缝 在较小的拘束度下焊接,减小焊缝收缩时所受拉应力,也可减小热裂纹倾向。 ②冷裂纹 冷裂纹发生于焊缝冷却过程中较低温度时,或沿晶或穿晶形成,视焊接接头所受 的应力状态和金相组织而定。 冷裂纹也可以在焊后经过一段时间 (几小时或几天) 才出现,称之为延迟裂纹。 防止的办法是:焊前烘烤,彻底清理坡口和焊丝表面的油、水、锈、污等减少扩 散氢含量。焊前预热、焊后缓冷,进行焊后热处理。采取降低焊接应力的工艺措 施,如:在实际工作中,如果施焊条件许可双面焊,结构承载条件允许部分焊透 焊接时,应尽量采用对称坡口或部分焊透焊缝作为降低冷裂纹倾向的措施之一。 ⑵孔穴缺陷分为气孔和弧坑缩孔两种。气孔造成的主要原因: 焊条、焊剂潮湿,药皮剥落;坡口表面有油、水、锈污等未清理干净;电弧过长, 熔池面积过大;保护气体流量小,纯度低;焊矩摆动大,焊丝搅拌熔池不充分;焊 接环境湿度大,焊工操作不熟练。 防止措施: ①不得使用药皮剥落、开裂、变质、偏心和焊芯锈蚀的焊条,对焊条和焊剂要进 行烘烤。 ②认真处理坡口。 ③控制焊接电流和电弧长度。 ④提高操作技术,改善焊接环境。 弧坑缩孔是由于焊接电流过大,灭弧时间短而造成的,因此要选用合适的焊接参数, 焊接时填满弧坑或采用电流衰减灭弧。利用超声波探伤,搞清缺陷的位置后,用碳 弧气刨等完全铲除焊缝,搞成船底形的沟再进行补焊,焊后再次检查。 ⑶固体夹杂缺陷有夹渣和金属夹杂两种缺陷。 造成夹渣的原因有: 多道焊层清理不干净;电流过小,焊接速度快,熔渣来不及浮出;焊条或焊矩角度 不当,焊工操作不熟练,坡口设计不合理,焊条形状不良。 防止办法是:彻底清理层间焊道;合理选用坡口,改善焊层成形,提高操作技术。 金属夹杂缺陷是由于:氩弧焊采用接触引弧,操作不熟练;钨级与熔池或焊丝短 路;焊接电流过大,钨棒严重烧损。 防止办法是:氩弧焊时尽量采用高频引弧,提高操作技术,选用合适的焊接工艺。 ⑷未熔合缺陷主要是由于运条速度过快,焊条焊矩角度不对,电弧偏吹;坡口设 计不良,电流过小,电弧过长,坡口或夹层清理不干净造成的。 防止办法是:提高操作技术,选用合适的工艺参数,选用合理的坡口,彻底清理 焊件。 未焊透缺陷产生的原因是由于坡口设计不良,间隙过小,操作不熟练等造成的。 防止办法是:选用合理的坡口形式,保证组对间隙,选用合适的规范参数,提高 操作技术。 ⑸形状缺陷分为咬边、焊瘤、下塌、根部收缩、错边、角度偏差、焊缝超高、表 面不规则等。 咬边缺陷是由于电流过大或电弧过长,埋弧焊时电压过低,焊条和焊丝的角度不 合适等原因造成的。对咬边部分需用直径 3.2~4.0mm 的焊丝进行修补焊接。 焊瘤是由于电流偏大或火焰率过大造成的,另外焊工技术差也是主要原因。对于 重要的对接焊部分的焊瘤要用砂轮等除去。 下塌缺陷又称为压坑缺陷 ,是由于焊接电流过大 ,速度过慢,因此熔池金属温度过 高而造的。 用碳弧气刨进行铲除,然后修补焊接。 根部收缩缺陷主要是焊接电流过大或火焰率过大,使熔池体积过大造成的,因此要 选合适的工艺参数。 错边缺陷主要是组对不好,因此要求组对时严格要求。从背面进行补焊,也可使用 背衬焊剂垫进行底层焊接,希望焊成倾斜度为 1/2.5。 角度偏差缺陷主要由于组对不好 ,焊接变形等造成的 ,因此要求组对好 ,采用控制 变形的措施才能防止发生。 焊缝超高、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、表面不规则等缺陷产生的主要原因是: 焊接层次布置不好,焊工技术差,护目镜颜色过深,影响了观察熔池情况。 ⑹其他缺陷 其他缺陷主要有电弧擦伤、飞溅、表面撕裂等。 电弧擦伤是由于焊把与工件无意接触,焊接电缆破损;未在坡口内引弧,而是在母 材上任意引弧而造成的。因此,启动电焊机前, 检查焊接,严禁与工件短路;包裹 绝缘带,必须在坡口内引弧,严肃工艺纪律。 飞溅是由于焊接电流过大,或没有采取防护措施,也有因 CO2 气体保护焊焊接回 路电感量不合适造成的。 可采用涂白垩粉调整 CO2 气体保护焊焊接回路的电感。 5)焊接的质量检验 焊接质量检验包括焊前检验、焊接生产中检验和成品检验。 (1)焊前检验 检验技术文件(图纸、 标准、 工艺规程等)是否齐备。 焊接材料(焊条、 焊丝、 焊剂、 气体等)和钢材原材料的质量检验,构件装配和焊接件边缘质量检验、 焊接设备(焊 机和专用胎、模具等)是否完善。焊工应经过考试取得合格证,停焊时间达 6 个月 及以上,必须重新考核方可上岗操作。 (2)焊接生产中的检验 主要是对焊接设备运行情况、焊接规范和焊接工艺的执行情况,以及多层焊接过 程中夹渣、焊透等缺陷的自检等,目的是防止焊接过程中缺陷的形成,及时发现缺 陷,采取整改措施,特别是为了提高焊工对产品质量的高度责任心和认真执行焊接 工艺的严明的纪律性。 1)焊接工艺评定 首次使用的钢材应进行工艺评定,但当该钢材与已评定过的钢材具有同一强度等 级和类似的化学成分时,可不进行焊接工艺评定。 首次采用的焊接方法 ,采用新的焊接材料施焊 ,首次采用的重要的焊接接头形式 , 需要进行预热、后热或焊后热处理的构件,都应进行工艺评定。 进行工艺评定用的钢材、 焊接材料和焊接方法应与工程所使用的相同;对于要求 熔透的 T 形接头焊接试件,应与工程实物相当。焊接工艺评定应由较高技能的焊 工施焊。

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