钢气管用什么焊接好

『壹』 1gr5mo与316l焊接选用什么焊条

1Cr5Mo跟316L焊接推荐焊材选用A402或者A407焊条比较好.

1Cr5Mo属于国标马氏体耐热钢，执行标准：GB/T 1221-2007

1Cr5Mo耐热钢能抗石油裂化过程中产生的腐蚀，1Cr5Mo耐热钢用作再热蒸气管、石油裂解管、锅炉吊架、蒸气轮机气缸衬套、泵的零件、阀、活塞杆、高压加氢设备部件、紧固件等。

1Cr5Mo化学成分如下图：

316L是美标奥氏体不锈钢，执行标准：ASTM A 959-2004

316L不锈钢常用于纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料，以及高级手表的表链、表壳等。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母 。

316L是含钼不锈钢种,由于钢中含钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15%或高于85%时，316L不锈钢具有广泛的用途。316L不锈钢还具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。

316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。

在1600度以下的间断使用和在700度以下的连续使用中，316L不锈钢具有好的耐氧化性能。在800-1575度的范围内，最好不要连续作用。316L不锈钢，但在该温度范围以外连续使用316L不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好，可用上述温度范围。

在1010-1150度的温度范围内进行固溶退火，然后迅速冷却。316L不锈钢不能过热处理进行硬化。

316L不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。

抗拉强度(Mpa) 485 MIN 屈服强度(Mpa) 170 MIN 伸长率(%) 30 MIN 面积缩减(%) 40 MIN 316L不锈钢的密度 7.93 g/cm3,硬度为HRB<90 HV<200 HBS<187

『贰』 氩弧焊的知识

氩弧焊又称氩气体保护焊。 就是在电弧焊的周围通上氩弧保护性气体,将空气隔离在焊区 之外，防止焊区的氧化。氩弧焊简介氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。 氩弧焊分类 氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。 1．非熔化极氩弧焊 工作原理及特点：非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极(通常是钨极)和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体(常用氩气)，形成一个保护气罩，使钨极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。 2．熔化极氩弧焊 工作原理及特点 ：焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。它和钨极氩弧焊的区别：一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝；另一个是采用保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如Ar 80％＋CO220％的富氩保护气。通常前者称为MIG，后者称为MAG。从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。 氩弧焊特点 1.熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比的特点 (1)效率高 因为它电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快。另外，容易引弧。 氩弧焊(2)需加强防护 因弧光强烈，烟气大，所以要加强防护。 2.保护气体 (1)最常用的惰性气体是氩气。它是一种无色无味的气体，在空气的含量为0.935％(按体积计算)，氩的沸点为－186℃，介于氧和氦的沸点之间。氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。 我国均采用瓶装氩气用于焊接，在室温时，其充装压力为15MPa。钢瓶涂灰色漆，并标有“氩气”字样。纯氩的化学成分要求为：Ar≥99.99％；He≤0.01％；O2≤0.0015％；H2≤0.0005％；总碳量≤0.001％；水分≤30mg／m3。 氩气是一种比较理想的保护气体，比空气密度大25％，在平焊时有利于对焊接电弧进行保护，降低了保护气体的消耗。氩气是一种化学性质非常不活泼的气体，即使在高温下也不和金属发生化学反应，从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。氩气也不溶于液态的金属，因而不会引起气孔。氩是一种单原子气体，以原子状态存在，在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。氩气的比热容和热传导能力小，即本身吸收量小，向外传热也少，电弧中的热量不易散失，使焊接电弧燃烧稳定，热量集中，有利于焊接的进行。 氩气的缺点是电离势较高。当电弧空间充满氩气时，电弧的引燃较为困难，但电弧一旦引燃后就非常稳定。 3.氩弧焊的缺点 （1）氩弧焊因为热影响区域大，工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。在精密铸件缺陷的修补领域可以使用冷焊机来替代氩弧焊，由于冷焊机放热量小，较好的克服了氩弧焊的缺点，弥补了精密铸件的修复难题。 （2） 氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些，氩弧焊的电流密度大，发出的光比较强烈，它的电弧产生的紫外线辐射，约为普通焊条电弧焊的5～30倍，红外线约为焊条电弧焊的1～1.5倍，在焊接时产生的臭氧含量较高，因此，尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。 氩弧焊的应用： 氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（目前主要用Al、Mg、Ti及其合金和不锈钢的焊接）；适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。 氩弧焊右图即为 氩弧焊结构示意图 1—填充细棒 2—喷嘴 3—导电嘴 4—焊枪 5—钨极 6—焊枪手柄 7—氩气流 8—焊接电弧 9—金属熔池 10—焊丝盘 11—送丝机构 12—焊丝 钨极氩弧焊安全规程 1）焊接工作场地必须备有防火设备，如砂箱、灭火器、消防栓、水桶等。易燃物品距离焊接场所不得小于5ｍ。若无法满足规定距离时，可用石棉板、石棉布等妥善覆盖，防止火星落入易燃物品。易爆物品距离焊接所不得小于10ｍ。氩弧焊工作场地要有良好的自然通风和固定的机械通风装置，减少氩弧焊有害气体和金属粉尘的危害。 2）手工钨极氩弧焊机应放置在干燥通风处，严格按照使用说明书操作。使用前应对焊机进行全面检查。确定没有隐患，再接通电源。空载运行正常后方可施焊。保证焊机接线正确，必须良好、牢固接地以保障安全。焊机电源的通、断由电源板上的开关控制，严禁负载扳动开关，以免形状触头烧损。 3）应经常检查氩弧焊枪冷却水系统的工作情况，发现堵塞或泄漏时应即刻解决，防止烧坏焊枪和影响焊接质量。 4）焊人员离开工作场所或焊机不使用时，必须切断电源。若焊机发生故障，应由专业人员进行维修，检修时应作好防电击等安全措施。焊机应至少每年除尘清洁一次。 5）钨极氩弧焊机高频振荡器产生的高频电磁场会使人产生一定的头晕、疲乏。因此焊接时应尽量减少高频电磁场作用的时间，引燃电弧后立即切断高频电源。焊枪和焊接电缆外应用软金属编织线屏蔽（软管一端接在焊枪上，另一端接地，外面不包绝缘）。如有条件，应尽量采用晶体脉冲引弧取代高频引弧。 6）氩弧焊时，紫外线强度很大，易引起电光性眼炎、电弧灼伤，同时产生臭氧和氮氧化合物刺激呼吸道。因此，焊工操作时应穿白帆布工作服，戴好口罩、面罩及防护手套、脚盖等。为了防止触电，应在工作台附近地面覆盖绝缘橡皮，工作人员应穿绝缘胶鞋。 氩弧焊打底 采用氩弧焊打底工艺，可以得到优质的焊接接头。氩弧焊打底焊接工艺在锅炉的水冷壁、过热器、省煤器等焊接中，接头质量优良，经射线探伤，焊缝级别均在Ⅱ级以上。 1．氩弧焊打底优点 (1)质量好 只要选择合适的焊丝、焊接工艺参数和良好的气体保护就能使根部得到良好的熔透性，而且透度均匀，表面光滑、整齐。不存在一般焊条电弧焊时容易产生的焊瘤、未焊透和凹陷等缺陷。 (2)效率高 在管道的第一层焊接中，手工氩弧焊为连弧焊。而焊条电弧焊为断弧焊，因此手工氩弧焊可提高效率2~4倍。因不需清理熔渣和修理焊道，则速度提高更快。在第二层电弧焊盖面时，平滑整齐的氩弧焊打底层非常利于电弧焊盖面，能保证层间良好地熔合，尤其在小直径管的焊接中，效率更显著。 (3)易掌握 手工电弧焊根部焊缝的焊接，必须由经验丰富且较高技术水平的焊工来担任。采用手工氩弧焊打底，一般从事焊接工作的工人经较短时间的练习，基本上均能掌握。 (4)变形小 氩弧焊打底时热影响区要小得多，故焊接接头变形量小，残余应力也小。 2．工艺简介 (1)焊接实例 省煤器、蒸发段管束、水冷壁及低温过热器用材为20号钢，高温过热器管为12Cr1MoV。 (2)焊前准备 焊接前，管口应做30°的坡口，管端内外15mm范围内应打磨出金属本色。管道对口间隙为1~3mm。实际对口间隙过大时，需先在管道坡口一侧堆焊过渡层。搭建临时避风设施，严格控制焊接作业处的风速，因风速超过一定范围，极易产生气孔。 (3)操作 使用WST315手工钨极氩弧焊机，焊机本身装有高频引弧装置，可采用高频引弧。熄弧与焊条电弧焊不同，如熄弧过快，则易产生弧坑裂纹，所以操作时要将熔池引向边缘或母材较厚处，然后逐渐缩小熔池慢慢熄弧，最后关闭保护气体。 对于壁厚3~4mm的20号钢管材，填充材料可用TIGJ50（对12Cr1 MoV，可用08CrMoV ），钨极棒直径2mm，焊接电流75~100A，电弧电压12~14V，保护气体流量8~10L/min，电源种类为直流正接。

『叁』 什么是二氧化碳焊接技术

二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。在焊接时不能有风，适合室内作业。

在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。焊接时抗风能力差，适合室内作业。由于它成本低，二氧化碳气体易生产，广泛应用于各大小企业。

由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。

由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。

(3)钢气管用什么焊接好扩展阅读：

优点：

1、焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊的40~50%。

2、生产效率高。其生产率是焊条电弧焊的1~4倍。

3、操作简便。明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接。

4、焊缝抗裂性能高。焊缝低氢且含氮量也较少。

5、焊后变形较小。角变形为千分之五，不平度只有千分之三。

6、焊接飞溅小。当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在CO2中加入Ar，都可以降低焊接飞溅。

『肆』 怎样焊接氩弧焊

焊接技巧，很实用
虽然焊接过程没有什么所谓的技术秘诀，但实际焊接过程中有许多的焊接技术、方法以及工艺可以使焊接过程变得更加容易，这些工艺方法被称为技术诀窍。焊接技术诀窍可以节省时间、费用和劳动力，甚至可以决定焊接的成功与失败、利润和损失。大多数的焊接工艺主要是以科学研究为基础的，也有一些焊接工艺以实际焊接经验为基础。本章是实践中一些实际焊接经验的综合。
了解生产中常见的焊接问题以及解决方法，可以帮助解决一些常见的焊接问题。优良的设计准则这部分，阐述了设计焊缝时要考虑的关键因素；针对控制焊接变形问题，介绍了产生变形的原因和对焊接变形的实际矫正。在其他的设计问题中，讨论了角接接头的尺寸以及如何避免产生断裂；简易设计概念主要介绍了一些常见的焊接应用实例；先进设计概念讨论了焊缝的弹性匹配问题和焊接接头放置问题。针对结构钢的焊接问题，着重介绍了一些常见的焊接材料和焊接实践中成功的经验；在氧－乙炔切割方面，提供了解决焊接问题的技巧，讨论了切割应用以及氧矛和燃烧棒的性能；对于焊接结构中经常用到的紧固件，主要介绍了常用螺栓、螺母以及如何应用。

一、焊接工艺问题及解决措施
1.1 厚板与薄板的焊接
1、用熔化极气体保护（GMAW）和药芯焊丝气体保护焊（FCAW）焊接钢制工件时，如果工件的板厚超过了焊机可以达到的最大焊接电流，将如何进行处理？
解决的方法是焊前预热金属。采用丙烷、标准规定的气体或乙炔焊炬对工件焊接区域进行预热处理，预热温度为150～260℃，然后进行焊接。对焊接区域金属进行预热的目的是防止焊缝区域冷却过快，不使焊缝产生裂纹或未熔合。
2、如果需要采用熔化极气体保护焊或药芯焊丝气体保护焊将一薄金属盖焊接在较厚钢管上，进行焊接时如果不能正确调整焊接电流，可能会导致两种情况：一是为了防止薄金属烧穿而减小焊接电流，此时不能将薄金属盖焊接到厚钢管上；二是焊接电流过大会烧穿薄金属盖。这时应如何进行处理？
主要有两种解决方法。
① 调整焊接电流避免烧穿薄金属盖，同时用焊炬预热厚钢管，然后采用薄板焊接工艺对两金属结构进行焊接。
② 调整焊接电流以适合于厚钢管的焊接。进行焊接时，保持焊接电弧在厚钢管上的停留时间为90%，并减少在薄金属盖上的停留时间。应指出，只有当熟练掌握这项技术时，才能得到良好的焊接接头。
3、当将一薄壁圆管或矩形薄壁管件焊接到一厚板上时，焊条容易烧穿薄壁管部分，除了上述两种解决方法，还有其他的解决方法吗？
有，主要是在焊接过程中采用一个散热棒。如将一个实心圆棒插入薄壁圆管中，或将一实心矩形棒插入矩形管件中，实心棒将会带走薄壁工件的热量并防止烧穿。一般来说，在多数供货的中空管或矩形管材料中都紧密安装了实心圆棒或矩形棒。焊接时应注意将焊缝远离管子的末端，管子的末端是最易发生烧穿的薄弱区域。用内置散热棒避免烧穿的示意如图1所示。

4、当必须将镀锌或含铬材料与另一零件进行焊接时，应如何进行操作？
最佳工艺方法是焊前对焊缝周围区域进行锉削或打磨，因为镀锌或含铬金属板不仅会污染并弱化焊缝，而且焊接时还会释放出有毒气体。
1.2 容器及框架结构的焊接
1、如果采用焊接工艺方法（例如钎焊）密封一个浮筒或密封一个中空结构的末端，在进行焊缝的最后密封时，为了防止热空气进入容器而导致容器爆裂，将如何处理？
③首先在浮筒上钻一个直径1.5mm的减压孔，以利于焊缝附近的热空气与外部空气流通，然后进行封闭焊接，最后焊密封减压孔。密封焊接浮筒或密闭容器的示意如图2所示。当焊接储气容器结构时，也可以采用减压孔。应注意的是，在密闭容器中进行焊接是十分危险的，焊前应确保容器或管子内部清洁，并避免有易燃易爆物品或气体存在。

2、当需要采用熔化极气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊或钨极氩弧焊将屏栅、金属丝网或延伸金属焊接到钢结构框架上，进行焊接时金属丝网容易产生烧穿和焊缝未熔合现象，应如何进行处理？
① 在金属丝网或延伸金属上放置非金属垫圈并且将垫圈、金属丝网和框架夹紧在一起，不允许采用含铬或镀锌垫圈，垫圈应采用未涂敷的，见图3(a)。

② 在被焊位置的垫圈上部放置一个更大的垫圈作为散热片。上垫圈应具有一个比下垫圈更大的孔，以避免上垫圈也被焊接在一起。然后通过垫圈的两个孔进行塞焊，应使焊缝处于下垫圈部分。操作者可以采取一些其他的方法得到足够的热量并进行焊接，注意要防止周围屏栅或金属丝网烧穿，见图3(b)和（c）。
③ 另一种方法是采用一个带孔的金属板条，将孔对准需要焊接的部位，并放置散热垫圈，然后进行塞焊，见图3(d)。
1.3 焊接构件的修补
1、除了采用常用的启钉器，还有哪些方法可以移除损坏或生锈的螺钉？
这里主要介绍两种方法。
① 如果安装的螺钉在加热时不会损坏，可以用氧－乙炔焊炬加热恋螺母及其装配件直到红热状态，然后迅速水淬以利于清除螺钉，在这个过程中可能需要几次的加热，冷淬循环过程。
② 如果螺钉槽、螺母或牙槽损坏或丢失，可以在螺钉头的上部（或残余部分）放置一个螺母，旋紧螺母，然后采用任何焊接方法在螺母和螺钉的内部填充金属。这样就会将螺母和螺钉残余部分连接起来，然后在螺母上放置扳手或牙钳，迅速拔出螺钉。采用这种方法有利于提供一个新的握力点并可利用热量使螺钉紧固，用焊接方法移除固定螺钉的残余部分示意如图4所示。

2、如果有一个磨损的曲轴，用焊接进行修复加固的最好方法是什么？
修复磨损的曲轴时可以采用熔化极气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊或钨极氩弧焊方法。但是要得到满意的堆焊焊道形状，必须注意以下4方面的要求。
① 使堆焊焊道方向与曲轴轴线平行。
② 先在曲轴下部堆焊一条焊道，然后旋转曲轴180°堆焊下一条焊道，这样可以平衡焊接应力，并可显著消除焊接热变形。应注意的是，在第一条焊道上进行顺序堆焊将会引起曲轴翘曲。该堆焊工艺适合于对滚轮曲轴进行修复和焊补。
③ 两条焊道之间必须保持30%～50%的熔敷金属重叠量，以保证焊接修复后机加工时保持焊道表面的平滑。
④ 采用手工电弧焊和药芯焊丝气体保护焊时，必须用毛刷或切削的方法清理焊道之间残留的焊剂。
除上述曲轴修复方法，还可以采用在曲轴的每90°位置增加一条堆焊焊道，以进一步减小焊接变形。在青铜或铜制零部件修复中，添加钎缝金属比采用堆焊的方法在消除应力和变形方面更加有利。用焊接方法修复磨损曲轴的示意见图5。

3、如果有一个钢制轴承件卡在设备中，并且不想报废该设备，应如何采用焊接方法进行去除轴承？
首先在轴承的内表面焊接一条焊道，靠焊道拉伸力减小轴承直径，外加焊接过程的热量应可使轴承活动。直径10cm的管如果在内表面布满焊道将会使钢管直径收缩1.2mm。采用焊接方法清除卡住轴承的示意如图6所示。

4、油罐或船板结构经常会产生裂纹，应如何防止？
首先在裂纹末端钻一个小孔，以利于在较大的范围内分散末端的应力，然后焊接一系列长度不等的多道焊缝，增加裂纹前端钢板的强度。防止钢板产生裂纹扩展的示意见图7。

2.1 加强板的定位及加厚
1、焊接加强板经常被焊接到钢板（基板）的表面，加强板外边缘的角焊缝容易使加强板的中心部位翘起，离开钢板表面并产生角变形，如图8(a)所示。这种现象会增加机加工和车削加工的难度，应如何解决这个问题？
解决的方法是在加强板中间部位采用塞焊或槽焊，将加强板表面与基板表面贴紧，消除变形以利于进行机械加工。采用塞焊或槽焊方法定位加强板示意如图8(b)所示。

2、有时在基板的小区域内需要对基板加厚，但加厚区域不能超过整个基板的面积，应如何解决？
将一厚板金属嵌入基板需要加厚的部位，然后采用焊接方法进行固定。在基板上嵌入厚板的示意见图9。这样可以给后续的机械加工、镗削加工或钻孔提供足够的厚度，并可以代替设备中的大厚度零件或铸造件。

3、增强平板的刚性以承载负荷的标准方法是什么？
增强平板的刚性以承载负荷的标准方法是在平板上垂直焊接一系列的角钢，添加角钢加强筋以增强平板刚性，如图10所示。

2.2 控制噪声和振动
1、哪些技术措施可以用来减小金属板的噪声和振动？
噪声问题和振动问题一样，同样可以采用减小金属板的共振频率来解决。采用的主要方法如下：
① 以折叠、卷边或槽形加强的方式增加刚性；
② 将平板截断成一系列小的部分以增强支撑；
③ 采用表面喷涂层；
④ 在平板的表面粘结一层减振纤维材料。
采用增加共振频率减小噪声的4种方法见图11。在相对较低频率时引起的振动，通常采用增加金属刚度方法来减小振动，如图12所示。

2、当要将一个平板在垂直方向与另一个平板进行角焊缝焊接时，如果现在只有C形夹具，应如何进行工作？
焊接时用一个钢制挡块或者一个矩形物体作为辅助工具，采用C形夹具和矩形挡块夹紧角焊缝，如图13所示。

3.1 布局设计
1、焊接过程中的设计要求主要包括哪些内容？
① 设计时应使设计方案满足零件各部位强度和硬度的要求，但不能超出安全设计标准，应让焊接工程师来检验各部件设计的安全性。如果设计要求的硬度设定的太高，这样的设计会超出安全设计标准，并且会因额外材料、焊接操作和运输等方面的增加而提高整个过程的成本。超出安全设计标准还可能增加用户在燃料、能源和维护等方面长期的费用，因此设计时应请有经验的工程技术人员严格检验设计方案的合理性。
② 应确定结构中焊缝的外观要求，以避免不必要的增高。有时许多设备零件上的焊缝完全被隐藏起来，这样可以减少为了提高焊缝外观质量而增加的焊缝打磨、修整的费用。因此，为了便于让操作者知道哪些焊缝需要进行打磨、修整以具有良好的外观，应在这些部位进行标记。
③ 如果产品必须要求按一定的工艺规程进行焊接制造时，应核对相关的工艺规程以决定采用经济、合理的焊接方法。
④ 用较厚的结构件可以防止产生焊接弯曲和变形。
⑤ 焊接中采用对称结构对于防止焊接弯曲和变形更加有效。
⑥ 在横梁结构的末端焊接刚性支撑件，可以增加结构的强度和刚度，在材质、宽度和承受载荷相同的两个横梁结构中，采用刚性支撑比不采用刚性支撑的焊接结构产生的弯曲变形小，如图14所示。

⑦ 采用封闭式结构或对角拉条结构可以防止发生扭转变形。封闭式结构比开口式结构的弯曲角度小得多，见表1。同时采用适当的加强筋还可以减小结构的质量，提高结构的刚度，如图15～17所示。

在图15中，框架结构的抗扭转变形能力与各部分单独抗扭转变形能力的总和几乎相等，采用封闭式C形框架结构可以提高整体结构的抗扭转变形性能。在图16中，圆形结构比矩形结构的抗扭转载荷更好，主要是由于矩形结构周围剪切应力分布不均匀，而圆形结构载应力集中现象，而且圆形结构在各方向上还具有抗弯曲变形能力。在图17中，采用对角加强筋的焊件结构经常可以代替基座的厚重铸件，提高结构的强度。在抗压应力载荷方面，横向加强筋与纵向加强筋的作用不同，横向加强筋一般常用于铸造结构中，而纵向加强筋常用于焊接结构设计中。
⑧ 在抗扭转载荷方面，对角拉条结构比纵向垂直结构更为有效。图18所示为两种钢结构基座的结构示意，图18(a)中基座是由厚度25mm的钢板组成的，图18(b)中的基座是由厚度10mm的钢板组成的。它们的抗扭转变形能力几乎相同，但对角拉条结构的加强设计与纵向加强结构相比，可以节约60%的结构质量、减少78%的焊接工作量以及54%的总制造费用。

⑨ 确定结构中可能采用的低级别钢材的位置，在实际的焊接操作过程中，高碳钢和合金钢的焊接需要预热和焊后热处理，但这样会增加焊接结构的成本。因此在焊接结构中仅仅在需要的时候采用高级别的钢材，其余的结构都可以采用低碳钢。
⑩ 高级别钢种和其他昂贵材料都不是以标准形状的工件供货的。
⑾ 如果结构中需要彩和表面耐磨性能良好的昂贵材料或难焊材料，可以考虑采用碳钢结构作为基底，利用堆焊或表面硬化处理获得满意的表面性能要求。
⑿ 为了节约费用和降低供货时间，一般采用板材、棒材或其他标准形状的结构件进行焊接。
⒀ 如果板材或棒材必须进行机械加工、磨削或表面硬化处理，那么原始板材或棒材的结构尺寸要求可以迅速从车间或供货厂家方面得到。
⒁ 对设备零部件应确保必要的维修、维护，不要忽视对封闭式结构中的轴承座或其他重要的易磨损零部件的维护，这也适用于电力和压力管线或组件的维护要求。
⒂ 为了进行自动焊接，有时将结构件设计成圆形结构，这样的设计有利于后续的焊接、加工、装配等各个环节，如图19所示。

⒃ 焊接设计前应咨询工厂中有经验的技术人员，可以获得更好的设计方案并可节约费用，这些工作必须在确定焊接设计方案之前进行。
⒄ 焊接设计前应检查结构规定的公差范围和各部分受力情况，实际操作者可能不会掌握更经济、合理的操作规范，因为有时可能不需要更精确的公差要求。
2、零部件的布局设计需要考虑的因素有哪些？
① 首先应考虑零部位数量的最小化，这将减少设备的装配时间和焊接工作量，如图20所示 。

② 对结构布局和设计方案进行优化可以节约材料和焊接时间。在决定采用图21(a)和图21(b)所示的方案之前应考虑材料、切割及焊接的费用，还应考虑边角余料的有效利用。在图21(a)中可以直接使用框架结构剪裁的余料进行后续工艺，这种剪裁方法比采用拼接工艺更加具有经济意义；图21(b)是假设的优化选择方案，框架结构被分成若干个部位进行焊接，这样可以代替从大型板材上切割下料。

③ 环状结构件可以从单块板材或被焊接成嵌套的结构件中切割而成，与上述布局和设计方案的选择一样，确定最佳工艺方案之前，应充分考虑零部件的尺寸公差、材料、切割、焊接的费用以及边角余料的有效利用等。考虑到运输方面的因素，从厚板材料切割嵌套零件并焊接成环状部件可以节约材料费用和运输时间，如图22所示。

④ 在尺寸公差允许的范围内，可以考虑将钢板滚压成环状结构，然后在具有中空的圆形结构中进行焊接，以代替直接从厚板上切割环状结构件，这样可以减少材料的费用，如图23所示。

⑤ 如果焊接结构中环状结构件有数量上的要求，可以考虑将一个平板滚压成一个圆筒结构，然后进行缝焊。也可采用火焰切割将圆筒切割成一系列的环状结构件，如图24所示。

⑥ 对于非常复杂的一些结构部件可以通过将各零部件进行焊接装配而获得，这样可以节约整体结构的质量、材料及机械加工时间，如图25所示。

⑦ 对平板结构进行卷边处理可以增加钢板的刚度，节约材料的费用，如图26所示。

⑧ 两平板对接焊时，将其中一个板的边缘进行弯曲卷边处理，可以给焊接结构提供一个加强筋，而且费用不高，如图27所示。

⑨ 可以考虑采用波纹形板材以增加板材的刚度，或对板材表面进行压痕处理以增加板材的刚度，如图28所示。

⑩ 在进行各项工艺步骤前，应仔细检查设计方案，看是否可以节约材料，并且使采用的焊接工艺不会影响最终产品的强度要求，如图29所示。

⑾ 检查焊缝位置是否处于焊接制造过程的最佳位置，图30所示改变焊缝的位置可以减少焊接材料的浪费，更适合于自动化焊接技术的使用。
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『伍』 氩弧焊操作技术

焊接技巧，很实用
虽然焊接过程没有什么所谓的技术秘诀，但实际焊接过程中有许多的焊接技术、方法以及工艺可以使焊接过程变得更加容易，这些工艺方法被称为技术诀窍。焊接技术诀窍可以节省时间、费用和劳动力，甚至可以决定焊接的成功与失败、利润和损失。大多数的焊接工艺主要是以科学研究为基础的，也有一些焊接工艺以实际焊接经验为基础。本章是实践中一些实际焊接经验的综合。
了解生产中常见的焊接问题以及解决方法，可以帮助解决一些常见的焊接问题。优良的设计准则这部分，阐述了设计焊缝时要考虑的关键因素；针对控制焊接变形问题，介绍了产生变形的原因和对焊接变形的实际矫正。在其他的设计问题中，讨论了角接接头的尺寸以及如何避免产生断裂；简易设计概念主要介绍了一些常见的焊接应用实例；先进设计概念讨论了焊缝的弹性匹配问题和焊接接头放置问题。针对结构钢的焊接问题，着重介绍了一些常见的焊接材料和焊接实践中成功的经验；在氧－乙炔切割方面，提供了解决焊接问题的技巧，讨论了切割应用以及氧矛和燃烧棒的性能；对于焊接结构中经常用到的紧固件，主要介绍了常用螺栓、螺母以及如何应用。

一、焊接工艺问题及解决措施
1.1 厚板与薄板的焊接
1、用熔化极气体保护（GMAW）和药芯焊丝气体保护焊（FCAW）焊接钢制工件时，如果工件的板厚超过了焊机可以达到的最大焊接电流，将如何进行处理？
解决的方法是焊前预热金属。采用丙烷、标准规定的气体或乙炔焊炬对工件焊接区域进行预热处理，预热温度为150～260℃，然后进行焊接。对焊接区域金属进行预热的目的是防止焊缝区域冷却过快，不使焊缝产生裂纹或未熔合。
2、如果需要采用熔化极气体保护焊或药芯焊丝气体保护焊将一薄金属盖焊接在较厚钢管上，进行焊接时如果不能正确调整焊接电流，可能会导致两种情况：一是为了防止薄金属烧穿而减小焊接电流，此时不能将薄金属盖焊接到厚钢管上；二是焊接电流过大会烧穿薄金属盖。这时应如何进行处理？
主要有两种解决方法。
① 调整焊接电流避免烧穿薄金属盖，同时用焊炬预热厚钢管，然后采用薄板焊接工艺对两金属结构进行焊接。
② 调整焊接电流以适合于厚钢管的焊接。进行焊接时，保持焊接电弧在厚钢管上的停留时间为90%，并减少在薄金属盖上的停留时间。应指出，只有当熟练掌握这项技术时，才能得到良好的焊接接头。
3、当将一薄壁圆管或矩形薄壁管件焊接到一厚板上时，焊条容易烧穿薄壁管部分，除了上述两种解决方法，还有其他的解决方法吗？
有，主要是在焊接过程中采用一个散热棒。如将一个实心圆棒插入薄壁圆管中，或将一实心矩形棒插入矩形管件中，实心棒将会带走薄壁工件的热量并防止烧穿。一般来说，在多数供货的中空管或矩形管材料中都紧密安装了实心圆棒或矩形棒。焊接时应注意将焊缝远离管子的末端，管子的末端是最易发生烧穿的薄弱区域。用内置散热棒避免烧穿的示意如图1所示。

4、当必须将镀锌或含铬材料与另一零件进行焊接时，应如何进行操作？
最佳工艺方法是焊前对焊缝周围区域进行锉削或打磨，因为镀锌或含铬金属板不仅会污染并弱化焊缝，而且焊接时还会释放出有毒气体。
1.2 容器及框架结构的焊接
1、如果采用焊接工艺方法（例如钎焊）密封一个浮筒或密封一个中空结构的末端，在进行焊缝的最后密封时，为了防止热空气进入容器而导致容器爆裂，将如何处理？
③首先在浮筒上钻一个直径1.5mm的减压孔，以利于焊缝附近的热空气与外部空气流通，然后进行封闭焊接，最后焊密封减压孔。密封焊接浮筒或密闭容器的示意如图2所示。当焊接储气容器结构时，也可以采用减压孔。应注意的是，在密闭容器中进行焊接是十分危险的，焊前应确保容器或管子内部清洁，并避免有易燃易爆物品或气体存在。

2、当需要采用熔化极气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊或钨极氩弧焊将屏栅、金属丝网或延伸金属焊接到钢结构框架上，进行焊接时金属丝网容易产生烧穿和焊缝未熔合现象，应如何进行处理？
① 在金属丝网或延伸金属上放置非金属垫圈并且将垫圈、金属丝网和框架夹紧在一起，不允许采用含铬或镀锌垫圈，垫圈应采用未涂敷的，见图3(a)。

② 在被焊位置的垫圈上部放置一个更大的垫圈作为散热片。上垫圈应具有一个比下垫圈更大的孔，以避免上垫圈也被焊接在一起。然后通过垫圈的两个孔进行塞焊，应使焊缝处于下垫圈部分。操作者可以采取一些其他的方法得到足够的热量并进行焊接，注意要防止周围屏栅或金属丝网烧穿，见图3(b)和（c）。
③ 另一种方法是采用一个带孔的金属板条，将孔对准需要焊接的部位，并放置散热垫圈，然后进行塞焊，见图3(d)。
1.3 焊接构件的修补
1、除了采用常用的启钉器，还有哪些方法可以移除损坏或生锈的螺钉？
这里主要介绍两种方法。
① 如果安装的螺钉在加热时不会损坏，可以用氧－乙炔焊炬加热恋螺母及其装配件直到红热状态，然后迅速水淬以利于清除螺钉，在这个过程中可能需要几次的加热，冷淬循环过程。
② 如果螺钉槽、螺母或牙槽损坏或丢失，可以在螺钉头的上部（或残余部分）放置一个螺母，旋紧螺母，然后采用任何焊接方法在螺母和螺钉的内部填充金属。这样就会将螺母和螺钉残余部分连接起来，然后在螺母上放置扳手或牙钳，迅速拔出螺钉。采用这种方法有利于提供一个新的握力点并可利用热量使螺钉紧固，用焊接方法移除固定螺钉的残余部分示意如图4所示。

2、如果有一个磨损的曲轴，用焊接进行修复加固的最好方法是什么？
修复磨损的曲轴时可以采用熔化极气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊或钨极氩弧焊方法。但是要得到满意的堆焊焊道形状，必须注意以下4方面的要求。
① 使堆焊焊道方向与曲轴轴线平行。
② 先在曲轴下部堆焊一条焊道，然后旋转曲轴180°堆焊下一条焊道，这样可以平衡焊接应力，并可显著消除焊接热变形。应注意的是，在第一条焊道上进行顺序堆焊将会引起曲轴翘曲。该堆焊工艺适合于对滚轮曲轴进行修复和焊补。
③ 两条焊道之间必须保持30%～50%的熔敷金属重叠量，以保证焊接修复后机加工时保持焊道表面的平滑。
④ 采用手工电弧焊和药芯焊丝气体保护焊时，必须用毛刷或切削的方法清理焊道之间残留的焊剂。
除上述曲轴修复方法，还可以采用在曲轴的每90°位置增加一条堆焊焊道，以进一步减小焊接变形。在青铜或铜制零部件修复中，添加钎缝金属比采用堆焊的方法在消除应力和变形方面更加有利。用焊接方法修复磨损曲轴的示意见图5。

3、如果有一个钢制轴承件卡在设备中，并且不想报废该设备，应如何采用焊接方法进行去除轴承？
首先在轴承的内表面焊接一条焊道，靠焊道拉伸力减小轴承直径，外加焊接过程的热量应可使轴承活动。直径10cm的管如果在内表面布满焊道将会使钢管直径收缩1.2mm。采用焊接方法清除卡住轴承的示意如图6所示。

4、油罐或船板结构经常会产生裂纹，应如何防止？
首先在裂纹末端钻一个小孔，以利于在较大的范围内分散末端的应力，然后焊接一系列长度不等的多道焊缝，增加裂纹前端钢板的强度。防止钢板产生裂纹扩展的示意见图7。

2.1 加强板的定位及加厚
1、焊接加强板经常被焊接到钢板（基板）的表面，加强板外边缘的角焊缝容易使加强板的中心部位翘起，离开钢板表面并产生角变形，如图8(a)所示。这种现象会增加机加工和车削加工的难度，应如何解决这个问题？
解决的方法是在加强板中间部位采用塞焊或槽焊，将加强板表面与基板表面贴紧，消除变形以利于进行机械加工。采用塞焊或槽焊方法定位加强板示意如图8(b)所示。

2、有时在基板的小区域内需要对基板加厚，但加厚区域不能超过整个基板的面积，应如何解决？
将一厚板金属嵌入基板需要加厚的部位，然后采用焊接方法进行固定。在基板上嵌入厚板的示意见图9。这样可以给后续的机械加工、镗削加工或钻孔提供足够的厚度，并可以代替设备中的大厚度零件或铸造件。

3、增强平板的刚性以承载负荷的标准方法是什么？
增强平板的刚性以承载负荷的标准方法是在平板上垂直焊接一系列的角钢，添加角钢加强筋以增强平板刚性，如图10所示。

2.2 控制噪声和振动
1、哪些技术措施可以用来减小金属板的噪声和振动？
噪声问题和振动问题一样，同样可以采用减小金属板的共振频率来解决。采用的主要方法如下：
① 以折叠、卷边或槽形加强的方式增加刚性；
② 将平板截断成一系列小的部分以增强支撑；
③ 采用表面喷涂层；
④ 在平板的表面粘结一层减振纤维材料。
采用增加共振频率减小噪声的4种方法见图11。在相对较低频率时引起的振动，通常采用增加金属刚度方法来减小振动，如图12所示。

2、当要将一个平板在垂直方向与另一个平板进行角焊缝焊接时，如果现在只有C形夹具，应如何进行工作？
焊接时用一个钢制挡块或者一个矩形物体作为辅助工具，采用C形夹具和矩形挡块夹紧角焊缝，如图13所示。

3.1 布局设计
1、焊接过程中的设计要求主要包括哪些内容？
① 设计时应使设计方案满足零件各部位强度和硬度的要求，但不能超出安全设计标准，应让焊接工程师来检验各部件设计的安全性。如果设计要求的硬度设定的太高，这样的设计会超出安全设计标准，并且会因额外材料、焊接操作和运输等方面的增加而提高整个过程的成本。超出安全设计标准还可能增加用户在燃料、能源和维护等方面长期的费用，因此设计时应请有经验的工程技术人员严格检验设计方案的合理性。
② 应确定结构中焊缝的外观要求，以避免不必要的增高。有时许多设备零件上的焊缝完全被隐藏起来，这样可以减少为了提高焊缝外观质量而增加的焊缝打磨、修整的费用。因此，为了便于让操作者知道哪些焊缝需要进行打磨、修整以具有良好的外观，应在这些部位进行标记。
③ 如果产品必须要求按一定的工艺规程进行焊接制造时，应核对相关的工艺规程以决定采用经济、合理的焊接方法。
④ 用较厚的结构件可以防止产生焊接弯曲和变形。
⑤ 焊接中采用对称结构对于防止焊接弯曲和变形更加有效。
⑥ 在横梁结构的末端焊接刚性支撑件，可以增加结构的强度和刚度，在材质、宽度和承受载荷相同的两个横梁结构中，采用刚性支撑比不采用刚性支撑的焊接结构产生的弯曲变形小，如图14所示。

⑦ 采用封闭式结构或对角拉条结构可以防止发生扭转变形。封闭式结构比开口式结构的弯曲角度小得多，见表1。同时采用适当的加强筋还可以减小结构的质量，提高结构的刚度，如图15～17所示。

在图15中，框架结构的抗扭转变形能力与各部分单独抗扭转变形能力的总和几乎相等，采用封闭式C形框架结构可以提高整体结构的抗扭转变形性能。在图16中，圆形结构比矩形结构的抗扭转载荷更好，主要是由于矩形结构周围剪切应力分布不均匀，而圆形结构载应力集中现象，而且圆形结构在各方向上还具有抗弯曲变形能力。在图17中，采用对角加强筋的焊件结构经常可以代替基座的厚重铸件，提高结构的强度。在抗压应力载荷方面，横向加强筋与纵向加强筋的作用不同，横向加强筋一般常用于铸造结构中，而纵向加强筋常用于焊接结构设计中。
⑧ 在抗扭转载荷方面，对角拉条结构比纵向垂直结构更为有效。图18所示为两种钢结构基座的结构示意，图18(a)中基座是由厚度25mm的钢板组成的，图18(b)中的基座是由厚度10mm的钢板组成的。它们的抗扭转变形能力几乎相同，但对角拉条结构的加强设计与纵向加强结构相比，可以节约60%的结构质量、减少78%的焊接工作量以及54%的总制造费用。

⑨ 确定结构中可能采用的低级别钢材的位置，在实际的焊接操作过程中，高碳钢和合金钢的焊接需要预热和焊后热处理，但这样会增加焊接结构的成本。因此在焊接结构中仅仅在需要的时候采用高级别的钢材，其余的结构都可以采用低碳钢。
⑩ 高级别钢种和其他昂贵材料都不是以标准形状的工件供货的。
⑾ 如果结构中需要彩和表面耐磨性能良好的昂贵材料或难焊材料，可以考虑采用碳钢结构作为基底，利用堆焊或表面硬化处理获得满意的表面性能要求。
⑿ 为了节约费用和降低供货时间，一般采用板材、棒材或其他标准形状的结构件进行焊接。
⒀ 如果板材或棒材必须进行机械加工、磨削或表面硬化处理，那么原始板材或棒材的结构尺寸要求可以迅速从车间或供货厂家方面得到。
⒁ 对设备零部件应确保必要的维修、维护，不要忽视对封闭式结构中的轴承座或其他重要的易磨损零部件的维护，这也适用于电力和压力管线或组件的维护要求。
⒂ 为了进行自动焊接，有时将结构件设计成圆形结构，这样的设计有利于后续的焊接、加工、装配等各个环节，如图19所示。

⒃ 焊接设计前应咨询工厂中有经验的技术人员，可以获得更好的设计方案并可节约费用，这些工作必须在确定焊接设计方案之前进行。
⒄ 焊接设计前应检查结构规定的公差范围和各部分受力情况，实际操作者可能不会掌握更经济、合理的操作规范，因为有时可能不需要更精确的公差要求。
2、零部件的布局设计需要考虑的因素有哪些？
① 首先应考虑零部位数量的最小化，这将减少设备的装配时间和焊接工作量，如图20所示 。

② 对结构布局和设计方案进行优化可以节约材料和焊接时间。在决定采用图21(a)和图21(b)所示的方案之前应考虑材料、切割及焊接的费用，还应考虑边角余料的有效利用。在图21(a)中可以直接使用框架结构剪裁的余料进行后续工艺，这种剪裁方法比采用拼接工艺更加具有经济意义；图21(b)是假设的优化选择方案，框架结构被分成若干个部位进行焊接，这样可以代替从大型板材上切割下料。

③ 环状结构件可以从单块板材或被焊接成嵌套的结构件中切割而成，与上述布局和设计方案的选择一样，确定最佳工艺方案之前，应充分考虑零部件的尺寸公差、材料、切割、焊接的费用以及边角余料的有效利用等。考虑到运输方面的因素，从厚板材料切割嵌套零件并焊接成环状部件可以节约材料费用和运输时间，如图22所示。

④ 在尺寸公差允许的范围内，可以考虑将钢板滚压成环状结构，然后在具有中空的圆形结构中进行焊接，以代替直接从厚板上切割环状结构件，这样可以减少材料的费用，如图23所示。

⑤ 如果焊接结构中环状结构件有数量上的要求，可以考虑将一个平板滚压成一个圆筒结构，然后进行缝焊。也可采用火焰切割将圆筒切割成一系列的环状结构件，如图24所示。

⑥ 对于非常复杂的一些结构部件可以通过将各零部件进行焊接装配而获得，这样可以节约整体结构的质量、材料及机械加工时间，如图25所示。

⑦ 对平板结构进行卷边处理可以增加钢板的刚度，节约材料的费用，如图26所示。

⑧ 两平板对接焊时，将其中一个板的边缘进行弯曲卷边处理，可以给焊接结构提供一个加强筋，而且费用不高，如图27所示。

⑨ 可以考虑采用波纹形板材以增加板材的刚度，或对板材表面进行压痕处理以增加板材的刚度，如图28所示。

⑩ 在进行各项工艺步骤前，应仔细检查设计方案，看是否可以节约材料，并且使采用的焊接工艺不会影响最终产品的强度要求，如图29所示。
⑾ 检查焊缝位置是否处于焊接制造过程的最佳位置，图30所示改变焊缝的位置可以减少焊接材料的浪费，更适合于自动化焊接技术的使用。