焊接工艺课程设计报告书

第1章绪论

1.1液化气干燥器结构的概述

液化气干燥器，壁厚20mm，材料为1Cr18Ni9Ti。尺寸：长2.8m,直径1.5m。如图1.1所示：

作为储气压容器的要考虑抗爆问题，也就是强度问题，应控制焊缝成型和裂纹问题。在焊接完成后，敲掉焊渣，然后进行热处理。由于采用手工电弧焊和MIG 焊进行焊接，故焊接后应进行一定数量的X光片或超声波焊缝内部检查，并按设计规定级别评定。

1.2焊接方法

液化器干燥器的干燥室焊接属于环焊缝焊接。

通常来讲，环焊缝通常用手工电弧焊，MIG焊等方法进行焊接。其他的焊接方法起辅助作用，为了更好的完成本次任务，下面是我对手工电弧焊和MIG焊的一些介绍：

1、手工电弧焊的焊接技术使用不同的方法保护焊接熔池，防止和大气接触。热能由电弧提供。和MIG焊一样，电极为自耗电极。金属电极外由矿物质熔剂包覆，熔剂熔化时形成焊渣手工电弧焊盖住焊接熔池。此外，包覆的熔剂还释放出气体保护焊接熔池，而且，还含有合金元素用来补偿合金熔池的合金损失。在有些情况下，包覆的熔剂内含有所有合金元素，中部的焊条仅是碳钢。然而，在采用这些类型的焊条时，需要特别小心，因为所有飞溅都具有软钢性质，在使用过程中焊缝会锈蚀。如果使用直流电弧，焊条连接到正极，但如果使用钛型焊条，也可以使用交流电弧。电压一般为20～30伏，电流取决于焊接材料的厚度、焊条规格、焊接结构，范围在 15～400安。

2、手工电弧焊的特点：

1）设备简单。

2）操作灵活方便。

3）能进行全位置焊接适合焊接多种材料。

4）不足之处是生产效率低劳动强度大。

3、MIG焊：熔化极氩弧焊是使用焊丝作为熔化电极，采用氩气或富氩混合气体作为保护气体的电弧焊方法。。当保护气体是惰性气体Ar或Ar+He时，通常称作熔化极惰性气体保护电弧焊，简称MIG焊。

4、MIG焊的优点：

1）和TIG焊一样，它几乎可以焊接所有的金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料。焊接过程中几乎没有氧化烧损，只有少量的蒸发损失，冶金过程比较简单。

2）劳动生产率高

3）MIG焊可直流反接，焊接铝、镁等金属是有良好的阴极雾化作用，可有效的去除氧化膜，提高了接头的焊接质量。

4）不采用钨极，成本比TIG焊低；有可能取代TIG焊。

5）MIG焊焊接铝及铝合金时，可以采用亚射流熔滴过渡方式提高焊接接头的质量。

5、MIG焊的缺点：

1）由于氩气为惰性气体，不与任何物质发生化学反应，所以对焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感，容易产生气孔，焊前必须仔细清理焊丝和工件。

2）氩气及混合气体均比co2气体的售价高，故焊接成本比co2气保焊成本高。

1.2.1概述

1、工作原理

1）手工电弧焊：手工电弧焊属于焊接方法中熔化焊的一种，是将两个分离的金属，在接头处局部加热或加压，或者加热时同时又加压、熔化、冷却后凝固成一个牢固的整体。它是利用电弧热局部熔化焊件和焊条以形成焊缝的一种手工操作焊接方法。

2）MIG焊：焊接时，氩气或富氩混合气体从焊枪喷嘴中喷出，保护焊接电弧及焊接区；焊丝由送丝机构送向焊件待焊处送进；焊接电弧在焊丝与焊件之间燃烧，焊丝被电弧加热融化形成熔滴过渡到熔池中。冷却时，由焊丝和母材金属共同组成的熔池凝固结晶，形成焊缝。

2、应用

1）手工电弧焊：手工电弧焊的应用虽因气体保护电弧焊和其他高效焊接方法的发展而有所减少，但仍然是各个工业部门常用的焊接方法，用于多品种、小批量的焊接件最为经济，在许多安装焊接和修补焊接中还不能为其他焊接方法所取代。但焊工的操作技术水平对手工电弧焊质量影响很大，因此焊工必须接受严格培训，方能从事此种焊接工作。

2）MIG焊：MIG焊几乎可以焊接所有的金属材料，既可以焊接碳钢、合金钢、不锈钢等金属材料，也可以焊接铝、镁、铜、钛及其合金等易氧化的金属材料。然而，在焊接碳钢和低合金钢等黑色金属时，更多的采用使用富氩混合气体的MAG焊，而很少采用纯惰性气体的MIG焊，因此MIG焊主要用于焊接铝、镁、铜、钛及其合金，以及不锈钢等金属材料。

3、缺陷

1）手工电弧焊：1件表面焊前清理不良，药皮受潮，焊接电流过小或焊接速

度过快，使气体来不及逸出熔池。2.咬边：焊接电流过大、电弧过长、运条方法不当等会形成咬边。3.夹渣：接头清理不良、焊接电流过小，运条不适和多层焊时前道焊缝的熔渣未清除干净等易产生夹渣。4.未焊透：焊接电流过小，焊接速度太快、坡口角度太小或装配间隙太小、电弧过长等易形成未焊透。5.裂缝：不正确的预热和冷却，不合理的焊接工艺(如焊接次序)、钢的含硫量过高、气孔与夹渣的诱发等均会形成裂缝。

2）MIG焊：1.焊缝成型差：焊缝成形差主要表现在焊缝波纹不美观，且不光亮；焊缝弯曲不直，宽窄不一，接头太多；焊缝中心突起，两边平坦或凹陷；焊缝满溢等。2.裂纹：铝及铝合金焊缝中的裂纹是在焊缝金属结晶过程中产生的，称为热裂纹，又称结晶裂纹。其形式有纵向裂纹、横向裂纹（往往扩展到基体金属），还有根部裂纹、弧坑裂纹等等。裂纹将使结构强度降低，甚至引起整个结构的忽然破坏，因此是完全不答应的。3.气孔：在铝及铝合金MIG焊中，气孔是最常见的一种缺陷。要彻底清除焊缝中的气孔是很难办到的，只能是最大限度地减小其含量。按其种类，铝焊缝中的气孔主要有表面气孔、弥散气孔、局部密集气孔、单个大气孔、根部链状气孔、柱状气孔等。气孔不但会降低焊缝的致密性，减小接头的承载面积，而且使接头的强度、塑性降低，非凡是冷弯角和冲击韧性降低更多，必须加以防止。4.烧穿。5.未焊透及未融合。

1.2.2焊接设备

1：手工电弧焊：

2.MIG焊：

1.3母材的化学成分及焊接性

母材材料为1Cr18Ni9Ti ，属于奥氏体不锈钢。 C Si Mn P S

12.0≤% 0.1≤% 0.2≤% 035.0≤% 03.0≤% 抗拉强度/MPa 屈服强度/ MPa 伸长率

≥520MPa ≥205MPa ≥40%

1.3.3 1Cr18Ni9Ti 的焊接性分析

1Cr18Ni9Ti 是应用最广泛的一种奥氏体不锈钢，也是奥氏体不锈钢个基本钢种，其他奥氏体钢的钢号都是根据不同的使用要求而衍生出来的。

1） 晶间腐蚀：

1Cr18Ni9Ti 焊接接头有三个部位能出现晶间腐蚀现象，取决于钢和焊缝的成分。焊缝区的晶间腐蚀可以通过（1）焊接材料，使焊缝金属或者成为超低碳情况，或者含有足够的稳定化元素Nb ；（2）调整焊缝成分以获得一定数量的铁素体相来避免。

2） 热裂纹：

1Cr18Ni9Ti 焊接时，在焊缝区及近缝区都有产生裂纹的可能性，主要是热裂纹。最常见的是焊缝凝固裂纹。HAZ 近缝区的裂纹大多是所谓液化裂纹。在大厚度焊接中也有时见到焊道下裂纹

3） 析出现象：

在不锈钢中，铁素体相通常只有在%16>w cr 才会析出，由于铬有很高的扩散

性，铁素体相在铁素体中析出比奥氏体快。σδ→的转变速度与δ相的合金化程度有关，而不单是δ相的数量。凡铁素体化元素均加强σδ→转变，即被Cr 、Mo 等浓化了的δ相易于转变析出δ相。

4） 低温脆化

为了满足低温韧性要求，焊缝组织希望是单一γ相，成为完全面心立方结构，尽量避免δ相的出现。δ相的存在总是恶化低温韧性。虽然单相γ焊缝低温韧性比较好，单是仍不固溶于处理后的1Cr18Ni9Ti 钢母材。

1.4焊接材料的选择

1.4.1焊接材料的选择原则

焊接材料的选择首先决定与具体焊接方法的选择。在选择材料时，应注意一下几条原则

1） 应坚持“适用性原则”

2） 歌剧所选焊接材料的具体成分来确定是否使用，并通过工艺评定实验加以验证

3） 考虑具体应用的焊接方法和工艺参数可能造成的融合比大小

4） 根据技术条件规定的全面焊接性要求来确定合金化程度

5） 要注意具体合金成分在该合金系统中的作用

1）选择相应强度级别的焊接材料

为了达到焊缝与母材的力学性能相等，在选择焊接材料时应该从母材的力学性能出发，而并不是从化学成分出发选择与母材成分完全一样的焊接材料。因为力学性能并不完全取决于化学成分，它还与母材所处的组织状态有很大的关系。。由于焊接时的冷却速度很大，完全脱离的平衡状态，使焊缝金属具有一个特殊的过饱和的铸态组织。因此，当焊接材料的化学成分与母材相同时，焊缝金属的性能讲表现为强度很高，而塑性、韧性都很低，这对焊接接头的的抗裂性能和使用性能都是非常不利的。一次要求焊缝中%14.0

母材中的含量。

2）必须考虑到融合比和冷却速度的影响

焊缝金属的力学性能取决于两个因素：一是化学成分；二是组织的过饱和程度、焊缝金属成分不仅取决于焊接材料，而且母材的融入量及融合比有很大的关系；而焊缝组织的过饱和程度与冷却速度有很大关系。因此，当所有的材料完全相同，但由于融合比不同或冷去速度不同时，所得焊缝的性能也会出现很大差别。

3）必须考虑到热处理对焊缝力学性能的影响

如果焊后需要进行热处理，当焊缝强度裕量不大时，消除应力退后后焊缝轻度有可能低于要求。

综合以上分析，用手工电弧焊和MIG 焊焊接1Cr18Ni9Ti 时，选用焊丝为H0Cr21Ni10,焊剂为HJ260。

1.4.2焊剂化学成分及性能

第2章 焊接工艺的编制

2.1焊件材料

不锈钢1Cr18Ni9Ti就是普通的不锈钢。1Cr18Ni9Ti是碳1 铬18 镍9 钛，1、18、9分别代表碳（‰）、铬（%）、镍（%）的含量

1Cr18Ni9Ti型不锈钢资料图。是中国的不锈钢材料牌号2.1.1 1Cr18Ni9Ti的性能

2.1.2焊接材料

前面分析，用手工电弧焊和MIG焊进行焊接时，所选焊丝为H0Cr21Ni10，焊剂为HJ260。

2.2.1焊接工艺要点

1）合理选择焊接方法：选择焊接方法时限于具体条件，可能只能选择某一种。但必须充分考虑到质量、效率和成本及自动化程度因素。以获得最大的综合效益。2）控制焊接参数，避免接头产生过热现象。奥氏体不锈钢热导率小，热量不易消失，一般焊接所需的热输入比碳钢低20%~30%。高热输入会造成焊缝开裂，降低抗蚀性，变形严重。采用小电流、窄焊道快速焊可使如输入减小，如果给予一定的急冷措施，可防止接头过热的不利影响。还应避免交叉焊缝，并严格控制较低的层间温度。

3）接头设计的合理性应该给以足够的重视

4）尽可能控制焊接工艺稳定稳定以保证焊缝金属成分稳定

5）控制焊缝成形：表面成形是否光整，是否有易产生应力集中之处，均会影响到接头的工作性能，尤其对耐点蚀和耐应力腐蚀开裂有重要影响。

6）防止工件工作表面的污染

2.2.2焊接工艺参数的选择方法

焊接东一参数的选择依据：焊接工艺参数的选择是针对将要投产的焊接结构施工图上标明的具体焊接接头进行的

1）焊件的形状和尺寸（直径、总长度）；接头的钢材种类与厚板。

2）焊缝的种类（纵缝、环缝）和焊接位置（平焊、横焊、上坡焊、下焊）。

3）接头的形式（对接、角接、搭接）和破口形式（Y形X形U形坡口）。

4）对接头性能的技术要求，其中包括焊后无损探伤方法，抽查比例以及对接头强度、冲击韧性、弯曲、硬度和其他合理化性能的合格标准。

5）焊接结构的生产批量的进度要求。

焊接工艺参数的选择程序：根据上列已知条件，通过对比分析，首先可选定手工电弧焊工艺方法，同时根据焊件的形状和尺寸选择焊丝直径为5mm。

焊接工艺方法选定后，即可按照钢材、板厚和对接性能的要求，选择适用的焊剂和焊丝的牌号。根据所焊接钢材的焊接性试验报告，选定预热温度、层间温度、后热温度以及焊后热处理温度和保温时间。最后根据板厚，坡口形式和尺寸选定焊接参数（焊接电流、电弧电压和焊接速度）并配合其他次要工艺参数。

确定这些工艺参数时，必须以相应的焊接工艺试验结果或焊接工艺评定结果为依据，并在实际生产中加以修正后确定符合实际情况的工艺参数。

2.2.3 MIG焊技术

1、MIG焊的焊前准备

MIG焊的焊前准备包括焊接破口的准备、焊件及焊丝表面处理、焊件组装、焊接设备检查等。当焊件或焊丝表面存在油污等杂质时，焊接过程中就可能将杂质带入焊接熔池，从而形成焊接缺陷。焊件或焊丝表面存在较厚的氧化膜时将影响焊缝质量。

（1）机械清理对于不锈钢等焊件，可以用砂纸打磨或抛光法将焊件接头两侧30~50mm区间的表面污物及氧化膜清理干净。

（2）化学清理化学清理的方法随焊件材质的不同而异。

2、焊接工艺参数的选择原则

MIG焊的焊接参数主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸长度、焊丝倾角、焊丝直径、保护气体种类及其流量等。

（1）焊接电流和电弧电压：通常是根据焊件的厚度及焊缝熔深来选择焊接电流及焊丝直径。根据焊接电流来确定送死速度，在焊丝直径一

定的情况下，送死速度增加，焊接电流增加。在根据焊接电流匹配

合适的电弧电压，从而形成合适的熔滴过渡形式及稳定的焊接过

程。

（2）焊接速度：在焊件厚度、焊接电流及电弧电压等其他条件确定的情况下，焊接速度增加，焊缝熔深及熔宽均减小；焊缝单位长度上的

焊丝熔敷量减小，焊缝余高将减小。焊接速度过高可能会产生咬边，

要根据焊缝成形及焊接电流来确定合适的焊接速度。

（3）焊丝伸出长度：对于短路过渡焊接，合适的伸长度为6-13mm；其他形式的熔滴过去焊接，合适的伸出长度为13-25mm

（4）保护气体流量：常用的MIG焊的喷嘴孔径为20mm左右，保护气体流量为10-30L/min。大电流MIG焊时，应该用更大直径的喷嘴，更大

的保护气体流量。

2.2.4手工电弧焊和MIG焊的安全操作技术

1、手工电弧焊：

（1）焊机的电源线必须有足够的导电截面积和良好绝缘,焊机所有外露带电部分必须有完好的隔离防护装置.

（2）焊机的各接触点和连接件必须连接牢固,在运行中不松动和脱落.

（3）焊机接地回路应采用焊接电缆线,且接地回路应尽量短,软线绝缘应良好,焊钳绝缘部分应完好.