管板异种钢焊接工艺评定 毕业论文

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管道异种钢的焊接热处理问题研究

管道异种钢的焊接热处理问题研究

管道异种钢的焊接热处理问题研究摘要:管道异种钢是指在管道工程中使用的不同材料的钢管。

在焊接过程中,由于不同材料的热膨胀系数不同,会产生应力和变形,严重影响管道的性能和使用寿命。

本文对管道异种钢的焊接热处理问题进行了研究,采用了不同的焊接热处理方法对焊接接头进行了处理,并进行了性能测试。

结果表明,选择适当的焊接热处理方法可以有效减缓焊接接头的应力和变形,提高管道的性能和使用寿命。

关键词:管道异种钢;焊接;热处理;应力;变形;性能;使用寿命一、引言焊接热处理是一种通过热处理方法来改变焊接接头的结构和性能的技术。

对于管道异种钢的焊接接头,可以采取分段预热法、焊后热处理法和复合热处理法等方法来进行热处理。

1. 分段预热法采用分段预热法可以有效避免焊接接头的冷裂敏感性。

具体操作时,首先对接头进行适当的预热,然后进行焊接。

预热温度和预热时间需要根据不同材料的具体情况确定,通常要根据材料的化学成分、焊接方法和板材厚度等因素综合考虑。

2. 焊后热处理法焊后热处理法是一种在焊接后进行的热处理方法。

它可以通过退火、正火、淬火和回火等热处理方式来改善焊接接头的组织结构和性能。

具体操作时,先进行焊接,然后将焊接接头进行退火等热处理,最后进行冷却。

焊后热处理法可以有效减轻焊接接头的应力和变形,提高管道的性能和使用寿命。

复合热处理法是一种综合运用多种热处理方法的热处理方式。

它可以根据需要选择不同的热处理方法,并在不同的阶段进行组合。

具体操作时,可以先进行分段预热,再进行焊接,最后进行焊后热处理。

复合热处理法可以充分发挥各种热处理方法的优势,从而得到更好的效果。

三、性能测试与结果分析四、结论1. 管道异种钢的焊接热处理是提高管道性能和使用寿命的重要手段。

2. 分段预热法、焊后热处理法和复合热处理法是常用的管道异种钢焊接热处理方法。

3. 选择适当的焊接热处理方法可以有效减缓焊接接头的应力和变形,提高管道的性能和使用寿命。

管道异种钢的焊接热处理问题是一个复杂而重要的问题。

xr焊条电弧焊和CO2气体保护焊对Q235钢和16Mn钢异种钢焊接工艺研究毕业论文

xr焊条电弧焊和CO2气体保护焊对Q235钢和16Mn钢异种钢焊接工艺研究毕业论文

目录摘要.................................................................. 错误!未定义书签。

第一章绪论 .. (1)1.1引言 (1)1.2 发展现状及应用 (1)1.3 Q235钢的简介 (2)1.3.1 Q235钢的成分及性能 (2)1.3.2 Q235钢的焊接性分析 (3)1.4 16Mn钢的简介 (4)1.4.1 16Mn钢的成分及性能 (4)1.4.2 16Mn钢的焊接性分析 (5)1.5 不同珠光体钢的焊接性分析 (6)1.6 课题的主要研究内容和技术线路 (7)第二章试验方法及过程 (9)2.1 焊接方法的选择 (9)2.2 焊接材料的选用 (10)2.3 焊接的工艺参数 (11)2.4 焊接接头设计与选择 (11)2.5 焊接工艺实验 (13)2.5.1焊条电弧焊工艺实验 (13)2.5.2 CO2气体保护焊工艺实验 (15)2.6 金相试验 (17)2.7 硬度试验 (19)第三章试验结果与分析 (20)3.1 焊后检验与分析 (20)3.2 焊接工艺分析 (21)3.3 金相试验分析 (22)3.4 硬度试验分析 (26)第四章结论 (28)总结与体会 (29)致谢 (30)参考文献 (31)Q235钢和16Mn钢焊接工艺规程制定研究材料成型及控制工程专业学生:范超指导教师:沈向前摘要伴随着焊接技术的进步,异种钢焊接已成为重要的焊接研究方向,而在异种钢焊接研究中经常会遇到低碳钢与低合金钢的焊接。

为了分析Q235钢和16Mn 钢这类珠光体异种钢的可焊接性,研究它们的焊接工艺,本文用焊条电弧焊和CO2气体保护焊两种不同的熔焊方法对Q235钢和16Mn钢进行焊接。

通过焊接工艺试验得到了成形较好的焊缝。

通过金相试验和硬度试验得到了焊接接头各个区域组织主要是铁素体和珠光体,但由于各区域接受的热输入不同,引起铁素体和珠光体形态有所差异。

异种金属焊接问题及焊接工艺分析

异种金属焊接问题及焊接工艺分析

异种金属焊接问题及焊接工艺分析摘要:近年来,我国的科学技术水平不断提高,各种新设备、新技术、新工艺应运而生,随之对我国的工程构件的质量提出了更高的要求。

但是在进行工程施工时,不论是哪一种材料,都不可能全面满足施工的需求。

为了能够满足施工的需求,人们开始将不同的材料进行有效融合,让这些材料的性能得到了充分的发挥。

同时还能够有效替代贵重金属,减少不必要的经济投入,提升企业的经济效益。

所以在社会的各个行业之中,经常可以看到异种金属焊接的广泛应用。

但是,近几年我国经常发生异种金属焊接失效的情况,造成了一定的财产损失和人员伤亡。

关键词:异种金属;焊接;焊接工艺;特点一、异种金属焊接的特点在各种加工制造行业中,采用铝合金与钢为基本材料的金属构件已经成为了一种主流,铝合金具有质量轻、耐腐蚀性强、塑性好等特点,钢则是目前机械加工行业最常见的金属材料之一。

常见的二者连接方式一般分为两种,第一种是采用粘结的方式,这种方式接头的机械强度非常有限,无法满足高强度的焊接要求,因此使用的情况比较少。

另外一种就是机械连接,机械连接虽然能够实现高强度的连接,但是无法保证连接的气密性,而且进行机械连接会留下连接痕迹,影响美观。

因此焊接成为了异种金属的连接中最常用的连接手段,由于铝与钢的物理性能存在较大的差异,所以给焊接过程带来了一定的难度,具体包括以下几点:①熔点不同。

众所周知,不同金属的熔点不同,铝材料的金属熔点低于钢。

这就导致在两者进行焊接时,铝材料已经完全融化,整体呈现液态,而钢仍处于固态。

②密度不同。

二者之间的密度也不同,由于液态的铝水比钢水的密度小,所以尽管二者同时融化,那么也会出现铝水浮在钢水上的现象,这样就会导致在进行冷却、定型时,容易出现金属之间融合不均匀的现象,导致整个金属接头性能不理想。

③热导率不同。

由于二者之间的密度和热导率都不相同,加上线膨胀系数存在很大差别,因此在进行焊接的时候,就会造成焊接接头的变形,如果变形十分严重的话,还会产生焊接金属裂纹。

异种金属在施工过程中焊接分析

异种金属在施工过程中焊接分析
5焊接工艺参数的选择
(1)焊件材质为15CrMo+06Cr18Ni11Ti异种钢。(2)采用手工钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充、盖面的焊接方法。(3)焊道层数3~4层,根部间隙2.5~4.0.mm,钝边厚度1.0~1.5mm。(4)氩气流量9~16L/min,喷嘴孔径8~12mm,喷嘴与工件间距离5~10mm。(5)焊接电流80A~100A,焊接速度10~14cm/min,极性;DC。(6)钨极伸出长度3~5mm。钨极Φ2.4mm。(7)焊丝牌号ER309H12Cr24Ni13Si,焊丝Φ2.5mm。(8)焊条型号E309-16,焊条牌号A302,焊条Φ2.5mm~3.2mm。(9)焊接电流60A~85A,极性;DC﹣,焊接速度8~12cm/min。(10)焊道背面必须充氩保护或涂抹涂敷焊剂,焊条经250℃~280℃烘烤1小时。7.2?操作要点(1)施焊前坡口两侧各20~30mm必须清理干净,并涂上白垩粉以减少熔滴焊渣附着在管壁上难以清理。(2)氩弧焊打底层焊道施焊时,必须采用填充焊丝的焊接方法,不允许采用自熔的焊接方法。(3)焊条电弧焊盖面焊道施焊时应采用较快焊接速度,以缩短焊接区在450~850℃温度区间的停留时间。(4)尽可能选择较小的焊接电流,较快的焊接速度,以减少焊缝金属的熔合比和降低稀释率。(5)严禁在焊件的非焊接部位引燃电弧,收弧时必须将弧坑填满。(6)珠光体钢和奥氏体钢相焊时,可按珠光体钢的预热条件预热而焊后不进行热处理。
6影响异种金属焊接的主要因素
异种金属因化学成分、物理和化学性质有明显不同,因而焊接异种金属时有许多困难。
(1)异种金属的熔点相差愈大,愈难进行焊接。焊接熔点相差很大的异种金属,由于熔点低的金属达到熔化状态时.熔点高的金属仍呈固体状态.因此已熔化的金属容易渗入过热区的晶界.使过热区的组织性能降低。当熔点高的金属熔化时,势必造成熔点低的金属流失,合金元素的烧损和蒸发。因此,焊接接头难以焊合。

异种钢焊接性能分析与研究

异种钢焊接性能分析与研究

异种钢焊接性能分析与研究摘要:奥氏体型不锈钢与低合金钢在化学成分和物理性能方面有很大的差异,特别是中厚板异种钢的焊接拘束力大、冷裂倾向大,为了获得一个满意的焊接接头,必须对两种钢的化学成分、力学性能、物理性能、组织和形成的焊接接头可能出现的问题进行对比分析,来确定合理的焊接工艺。

关键词:异种钢焊接焊接工艺厚板坡口堆焊为了分析研究异种钢焊接工艺,并通过焊接工艺评定试验证实该焊接工艺的正确性,为现场施焊提供了可靠的数据,以某公司粗甲醇收集器的制造为例进行分析研究。

该设备设计压力为8.3MPa,工作温度为40℃,最低设计金属壁温为-18.4℃,筒体主材为16MnR+00Cr19Ni10复合板,厚度(62+3)mm,设备筒体基层在与00Cr19Ni10Ⅲ材料的接管锻件焊后超探发现焊缝熔合区裂纹,深度集中在20mm~40mm焊缝厚度范围之内。

1 异种钢焊接主要存在的问题1.1 熔点的差异如果相焊的两种金属熔点相差很大,接头性能难以得到保证,16MnR熔点1430℃,00Cr19Ni10熔点1398℃~1420℃,两种金属熔点相差不是很大,一般能获得一个满意的焊接接头。

1.2 线膨胀系数差异由于低合金钢与奥氏体型不锈钢两种金属线膨胀系数相差很大,产生的应力容易使焊缝热影响区产生裂纹。

1.3 热导率的差异一般低合金钢的热导率为0.288~0.504W/cm·℃,不锈钢的热导率为0.168~0.336W/cm·℃,低合金钢随温度的增加,热导率是下降的,不锈钢随温度的增加,热导率是上升的,所以热导率的不同可使被焊材料熔化不同步,导致金属之间结合不良。

1.4 形成脆性的化合物异种钢焊接时由于在焊接热循环的作用下可能会形成某些金属的脆性化合物,这种化合物会降低焊缝的塑性和韧性,在热胀冷缩的环境下,可能使焊接接头发生脆性断裂。

2 异种钢焊接性分析预热、缓冷、焊后热处理,特别是针对中厚板、拘束力较大的焊接,采用一定温度的预热、缓冷以及焊后消应力热处理的措施,可以有效地减小焊接应力,降低冷裂倾向。

毕业论文X60钢焊接工艺研究.doc

毕业论文X60钢焊接工艺研究.doc

毕业论文X60钢焊接工艺研究XXXXXXX大学毕业设计(论文)系部: 焊接工程系专业:焊接技术及自动化班级:xxxxx姓名: XXX二Ο年月日毕业设计(论文)任务书____ X________级焊接工程系焊接技术及自动化专业设计(论文)题目X60钢焊接工艺研究___________________________________________________________ 学生姓名XXX 性别XX 年龄XX 班级焊接技术及自动化XX设计(论文)地点XX 时间:自20 年月日至20 年月日指导教师XXX 职称副教授_____________________职称___________________系主任XXX专业教研室主任XXX教务处负责人XXX发任务书日期20 年月日校外(实习)指导教师信息表姓名XXX 性别男出生年月专业技术职务(最高)学历大学本科名称工程师等级发证单位人力资源和社会保障局获取时间(年月)职业资格等级(最高)名称建造师等级高级发证单位人力资源和社会保障局获取时间(年月)当前专职工作背景单位名称忻州燃气公司职务部门经理任职时间(年月)②专业技术职务名称:例如,助理工程师、工程师、高级工程师、助理讲师、讲师、副教授、教授、助理政工师、政工师、高级政工师等。

③获取时间:年月,例如1982-01④职业资格等级:指导校外指导教师所拥有的最高职业资格等级证书,例如,会计师、建造师、经济师等等。

⑤当前专职工作背景单位名称:填写实习单位的全称⑥职务:填写指导教师的职务,例如:部门经理、车间主任、站长、总经理、工程师等。

一、设计(论文)题目:X60钢焊接工艺研究二、技术要求:1、掌握X60钢在管道焊接中的应用2、分析X60钢的焊接性3、了解X60钢所使用的焊接材料4、了解X60钢的焊接工艺5、针对以上看法提出自己的看法和主张三、该题的目的和意义:通过学习X60钢的焊接工艺性,更好的在以后管道焊接中减少焊接缺陷,更好的提高焊接质量,为以后的焊接事业中打好更坚硬的基础四、设计计算应包括的内容:五、设计应完成的图纸:六、设计说明书应包括的内容:绪论第一章、X60的钢焊接热影响区模拟研究第二章、层间温度对X60管线钢焊接质量的影响第三章、管线钢(X60钢)的焊接工艺第四章、管线钢(X60钢)在西气东输中的应用总结致谢参考文献七、学生应阅读的参考书、参考资料、手册和应补充的知识:1.彭云.田志凌.何长红400MPa超细晶粒钢板焊接热影响区的组织和力学性能[期刊论文]-焊接学报.2.高惠临 .管线钢——组织、性能、焊接行为﹝M﹞西安:陕西科学技术出版社,1995.3.《热加工工艺》2007年第36卷第11期.4.李卫红等.X60钢级管线钢焊接热影响区模拟研究5.《钢管》2008年6月第37卷第3期.6.李鹤林.天然气输送钢管研究与应用中的几个热点问题﹝J﹞.焊管,2005,23(3):43-617.黄明浩徐峰黄国建《焊管》 2008 第3期8.于英姿《焊接技术》 2001 第3期9.管道瞎想焊接工艺规范﹝S﹞ SY/T 4071-9310.西气东输管道工程焊接施工与验收规范﹝S﹞Q/SY XQ 4-2003八、其他要求:九、毕业设计进度:(1)毕业设计调研:(共周)时间: 3 月26 日至 3 月30 日地点:XXXXXXXX大学调研内容:毕业设计可行性(2)搜集资料和确定答案: 4 月 1 日至 4 月10 日共10 天(3)设计计算: 4 月11 日至 4 月25 日共15 天(4)绘图: 4 月26 日至 5 月10 日共15 天(5)便携设计说明书: 5 月11 日至 5 月20 日共10 天(6)准备答辩: 6 月8 日至 6 月13 日共 5 天备注:毕业设计(论文)成绩评定指导教师评语:指导教师:年月日专业答辩委员会评语:专业答辩委员会主任:年月日毕业设计(论文)评为:指导教师:(签字)系主任(签字)系(章)年月日毕业设计(论文)说明书二O 级焊接工程系焊接技术及自动化专业XXX 班题目X60钢的焊接工艺研究姓名XXX 学号000000000指导教师XXX 职称副教授_______________________职称______________________阅读教师XXX 职称副教授_______________________职称______________________二O 年月日毕业设计(论文)说明书(一)毕业设计(论文)题目:X60钢焊接工艺研究(二)毕业设计(论文)使用的原始数据:1.X60钢的化学成分2.X60钢的力学性能(三)毕业设计(论文)的内容:1、绪论2、第一章、X60的钢焊接热影响区模拟研究3、第二章、层间温度对X60管线钢焊接质量的影响4、第三章、管线钢(X60钢)的焊接工艺5、第四章、管线钢(X60钢)在西气东输中的应用6、总结7、致谢8、参考文献(四)设计图名称:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、(五)毕业设计(论文)工作自20 年月日起至20 年月日(六)毕业设计(论文)进行地点XX(七)主要参考资料及文献1、彭云.田志凌.何长红400MPa超细晶粒钢板焊接热影响区的组织和力学性能[期刊论文]-焊接学报.2、高惠临 .管线钢——组织、性能、焊接行为﹝M﹞西安:陕西科学技术出版社,1995.3、《热加工工艺》2007年第36卷第11期.4、李卫红等.X60钢级管线钢焊接热影响区模拟研究5、《钢管》2008年6月第37卷第3期.6、李鹤林.天然气输送钢管研究与应用中的几个热点问题﹝J﹞.焊管,2005,23(3):43-617、黄明浩徐峰黄国建《焊管》 2008 第3期8、于英姿《焊接技术》 2001 第3期9、管道瞎想焊接工艺规范﹝S﹞ SY/T 4071-9310、西气东输管道工程焊接施工与验收规范﹝S﹞Q/SY XQ 4-2003学生姓名:XXX 日期20 年月日指导教师姓名:XXX 日期20 年月日毕业设计(论文)说明书管线钢(X60钢)焊接摘要采用焊接热模拟技术对X60钢级管线钢进行了热影响区模拟试验。

焊接高级技师考评论文异种钢焊接

焊接高级技师考评论文异种钢焊接

焊接高级技师考评论文异种钢焊接异种钢是指由不同成分的钢材进行焊接而成的组织具有韧性降低、硬化倾向增强的钢种。

由于其成分不同,焊接异种钢时会面临一些特殊的困难和技术要求。

焊接异种钢需要高级技师具备扎实的理论知识和丰富的实践经验,同时需要掌握一些专门的焊接技术和方法,本文将重点讨论异种钢焊接的相关技术和注意事项。

首先,焊接异种钢的首要问题是焊接接头的强度和韧性。

由于异种钢的成分差异,焊接时易产生凝固物析出和焊缝太硬等问题,因此需要选择适当的焊接材料和工艺参数,以提高焊接接头的强度和韧性。

一般来说,焊接异种钢常采用低碳钢、低合金钢等作为填充金属,以提高焊接接头的可焊性和冷脆倾向。

其次,焊接异种钢时需要注意焊接材料的选择和匹配。

焊接材料的选择要考虑到焊接接头与母材的化学成分和力学性能差异,以确保焊接接头的强度和韧性满足要求。

对于焊接碳钢和不锈钢等异种钢,常采用低碳钢、不锈钢填充材料。

同时,还需要采取一些预热、焊后热处理和退火等措施,以减少焊接接头的冷脆倾向和减少发生裂纹的可能性。

此外,焊接异种钢还需要注意焊接工艺参数的选择和控制。

焊接过程中,焊接电流、电压、焊接速度和焊接机械设备等参数的选择和控制都会直接影响焊接接头的质量。

焊接异种钢时应选择适当的焊接电流和电压,以获得适当的焊接温度和热输入,避免产生冷裂纹和热裂纹。

同时,焊接速度的选择也很重要,焊接速度过高容易导致焊缝内部太硬,焊接速度过低则容易产生焊缝下陷和裂纹等缺陷。

最后,焊接异种钢还需要注意焊接接头的检验和评定。

焊接完毕后,要进行全面的检测及评定,以确保焊接接头的质量和性能。

常见的焊接接头检测方法包括焊缝红外检测、X射线检测、超声波检测等。

其中,焊缝红外检测可以检测焊缝内部的裂纹和内应力,X射线检测可以检测焊缝的质量和结构,超声波检测可以检测焊缝的缺陷和变形。

综上所述,焊接异种钢是一项复杂而困难的技术工作,需要高级技师具备扎实的理论知识和丰富的实践经验。

焊接高级技师考评论文异种钢焊接

焊接高级技师考评论文异种钢焊接

焊接高级技师考评论文SA213-TP347H/12Cr1MoV异种钢焊接工艺**:***2013年6月SA213-TP347H/12Cr1MoV异种钢焊接工艺[摘要] 本文介绍了某电厂检修中锅炉屏式再热器的更换,对SA213-TP347H/12Cr1MoV 异种钢焊接所遇到的问题以及所采取的改进措施和方法。

因为焊接是影响工程质量的关键,为提高工程质量,创造了良好的社会效益和经济效益,希望能为以后类似工程提供一些很好的借鉴。

[关键词] 薄壁管异种钢单面焊双面成型焊接工艺前言工程简介电厂锅炉检修中,对锅炉原有屏式再热器进行局部更换成SA213-TP347H材质的屏管与集箱连接小管(材质为12Gr1MoV)相连接,屏式再热器管屏一共有54排每排20根管,每排间距300mm,管子间距15mm,焊口位置在穿顶棚管250mm处,规格为57.5×4.5。

在这管子密集焊接空间位置狭窄,每根管间焊口的填充和盖面都存在焊接‘盲区’、焊缝背面易过烧及氧化等不利因素增加了焊接施工的难度,对于这种焊接性能相对较差的异种钢的焊接,要保证质量需要有可行的焊接工艺和焊接方法。

一、钢材的焊接性分析1.SA213-TP347H钢为奥氏体不锈钢、12Cr1MoV钢为珠光体耐热钢,其化学成分和机械性能如下表一~表二。

表一表二12Cr1MoV钢和SA213-TP347H钢都具有优良的高温化学稳定性和足够的高温强度,且SA213-TP347H钢有很强的抗高温腐蚀能力,由于金相组织和合金成分的不同的异种钢在焊接时会出现以下问题:1,由于12Cr1MoV钢的碳含量高于SA213-TP347H钢和其它元素含量差异,焊接接头在高温条件下会在焊缝的熔合区中出现碳扩散现象。

2.由于两种钢材线膨胀系数不同,使焊缝和熔合区附近产生附加拉应力,很容易引起焊接裂纹。

3.而SA213-TP347H钢属于奥氏体不锈钢,焊接时存在450~850℃晶间腐蚀倾向。

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目录第一章绪论 (2)1.1焊接技术概述 (3)1.2现代焊接的特征 (3)1.3异种材料焊接的发展 (4)1.4异种材料焊接的方法 (4)1.5异种材料焊接的工艺特点 (5)第二章0Cr18Ni9Ti与20MnMo钢的焊接性 (6)2.10C R18N I9T I的化学成分及力学性能介绍 (6)2.20C R18N I9T I焊接性分析 (7)2.30C R18N I9T I焊接缺陷的分析 (10)2.420M N M O的化学成分和力学性能 (14)2.5合金元素对20M N M O性能的影响 (15)2.620M N M O的焊接性分析 (16)2.720M N M O焊接缺陷的分析 (21)第三章焊接方法的选择 (23)3.1焊接方法及焊材选择 (23)3.2焊前准备 (24)3.3预热和焊后热处理 (25)3.4焊接工艺参数的选择 (25)第四章焊接检验 (26)4.1焊接前的检验 (27)4.2焊接过程中的检验 (27)4.3焊后成品检验 (28)4.4焊缝返修和合格焊缝 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章绪论在科学技术飞速发展的当今时代,焊接已经成功地完成了自身的蜕变。

很少有人注意到这个过程何时开始,何时结束。

但它确确实实地发生在过去的某个时段。

我们今天面对着这样一个事实:焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。

而且,随着相关学科技术的发展和进步,不断有新的知识融合在焊接之中。

1.1 焊接技术概述焊接是一种将材料永久性的连接,并成为具有给定功能结构的制造技术。

几乎所有的产品,从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件,在生产制造中都不同程度地应用到焊接技术。

焊接已经渗透到制造业的各个领域,直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。

近年来,焊接已由一个单一的加工工艺发展成为有科学基础有广泛应用范围和前景的焊接工程和焊接产业,在这些产业中,焊接在其中占有重要地位,是决定其产品使用安全的关键。

有些直接出焊接产品或在现场装焊接后投入使用,有些是作成主体结构然后在其上安装动力和机电设备后应用,有焊接结构的质量和安全保证在整体结构设计合理的情况下,主要决定与焊接联结部位的结构、材料匹配、工艺设计、先进的焊接制造工艺及设备和准确的无损检测技术,这些都决定了焊接联结部位的的内在和外观质量,形成了分布在各工业和基础设施建设部门各具特色的焊接结构行业,同时也形成了结构焊接需要的焊接设备行业和焊接材料行业。

这些行业是互相关联促进的行业。

焊接结构已有日新月异的发展:在装备制造业结构中用焊接结构局部或全部代替铸件或锻件结构和由局部铸件或锻件焊接成组合结构是大重型结构发展的方向,可大大节约大型铸锻车间及其设备的基本建设投资和生产过程的能源消费,同时还可缩短生产周期;在各种建筑行业广泛采用钢质焊接结构代替钢筋混凝土结构,可达到大跨度、轻自重、工厂造、设计优、工程在建周期短、环境污染少,基础费用省,折除后材料可循环使用,因而符合目前绿色制造和资源循环利用建设节约型社会的大潮流。

目前我国微电子及IT行业中的发展,高强有色金属、光钎、超导和复合材料及高分子材料的应用,都对焊接工艺、设备和材料提出了很多新的要求,因而得到了相应发展。

1.2 现代焊接的特征1.2.1 焊接已成为最流行的连接技术在当今工业社会,没有哪一种连接技术象焊接那样被如此广泛、如此普遍地应用在各个领域。

而其中最主要的原因就是其极具竞争力的性价比。

1.2.2 焊接显现了极高的技术含量和附加值在人类社会步入二十一世纪的今天,焊接已经进入了一个崭新的发展阶段。

当今世界的许多最新科研成果、前沿技术和高新技术,诸如:计算机、微电子、数字控制、信息处理、工业机器人、激光技术等,已经被广泛地应用于焊接领域,这使得焊接的技术含量得到了空前的提高,并在制造过程中创造了极高的附加值。

1.2.3 焊接已成为关键的制造技术焊接作为组装工艺之一,通常被安排在制造流程的后期或最终阶段,因而对产品质量具有决定性作用。

正因为如此,在许多行业中,焊接被视为一种关键的制造技术。

1.3 异种材料焊接的发展近年来,环保问题越来越受到世界各国的重视,汽车工业为了节约燃料保护环境,不断努力减轻汽车重量,因此对汽车用材料提出了更高的要求。

增加铝材的使用量是其中的重要措施之一,所以在汽车工业生产中,采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案,这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。

从21世纪初开始,国内外许多研究机构和汽车生产厂家便一直在寻找一种有效的焊接方法来减轻汽车的重量。

美国成立了“新一代汽车合作计划”,即PNGV。

1994年以来,美国政府已为此投入了15亿美元的研究开发资金,减轻整车重量是其中的一个核心目的。

布什新政府在 2002年则推出了一个自由车项目,该项目的长期目标是高教,价廉,无污染,汽车轻量化也是重要研究内容之一。

汽车轻量化的要求必然涉及到铝钢之间的焊接。

而铝钢之间的焊接一直是焊接领域的热点问题和难点问题,铝钢焊接的主要问题是两者之间的的固溶度较低、热物理性能差异较大,并且两者极易反应生成脆性的金属问化合物,这种脆性的金属间化合物极大地降低了焊接接头的力学性能。

从20世纪60年代开始,许多学者便对铝钢之间的连接进行了详细的研究。

铝钢之间的焊接几乎涉及到焊接领域的各种方法,大体上可将其分为压焊,钎焊和熔焊。

文中分别阐述了以上三种方法的研究现状与进展,并且论述了不同方法的优势与劣势,对今后铝钢焊接研究进行了展望。

1.4 异种材料焊接的方法异种材料焊接常用的方法分为压焊,钎焊和熔焊三大类1.4.1 压焊压焊时基体金属通常并不熔化,焊接温度低于金属的熔点。

有的也加热至熔化状态,然后加压将液态金属挤出,但仍以固相结合而形成接头。

异种材料焊接常采用的压焊方法有电阻焊、冷压焊、扩散焊、摩擦焊等。

1.4.2 钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔化的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散,实现连接焊件的一种焊接方法。

钎焊的关键是如何获得一个优质接头。

显然,这样的接头首先要保证熔化的钎料能很好地流入并填满接头的间隙,其次是钎料与母材相互扩散而形成金属结合。

随着钎焊技术的发展,钎焊的种类越来越多。

按钎焊温度的高低,钎焊通常分为低温钎焊,中温钎焊及高温钎焊。

按钎焊的反应特点钎焊又分为毛细钎焊,大间隙钎焊以及反应钎焊。

按加热方法不同还可以分为烙铁钎焊,火焰钎焊,炉中钎焊,电阻钎焊,感应钎焊等。

1.4.3 熔焊熔焊在异种材料焊接中应用很广,主要的熔焊方法有焊条电弧焊、气体保护焊、电子束焊、激光焊等。

对于相互溶解度有限、物理化学性能差别很大的异种材料,由于熔焊时的互相扩散作用会导致接头部位的化学成分和金相组织不均匀或生成脆性化合物,所以异种材料熔焊时应降低稀释率,尽量用小电流、高焊速,或是在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过渡层。

1.5 异种材料焊接的工艺特点异种材料的焊接是指将不同化学成分,不同组织性能的俩种或俩种以上金属,在一定的工艺条件下焊接成规定设计要求的构件,并使形成的街头满足预定的服役要求。

1.5.1 异种材料焊接的困难异种材料的焊接与同种材料焊接相比,有很大的不同。

异种材料焊接时存在的主要困难如下:1)异种采莲的线膨胀系数不同,容易引起热应力,而且这种热应力不易消除,结果会使接头处产生裂纹或较大的焊接变形。

2)异种材料焊接过程中,由于金相组织的变化以及新生成的物相结合或化合物,可使焊接接头的性能恶化,给焊接带来很大的困难。

3)异种材料焊接熔合区和热影响区的力学性能较差,特点是塑性和韧性明显下降。

4)由于接头塑性韧性的下降以及焊接应力的存在,异种材料焊接接头容易产生裂纹,尤其是焊接熔合区和热影响区更容易长生裂纹,甚至发生断裂。

1.5.2 影响异种材料焊接性的因素1)热物理性能的差异两种材料热物理性能的差异主要是指熔化温度,线膨胀系数,热导率等的差异,它们将影响焊接热循环过程,结晶条件,降低焊接接头的质量。

当异种材料热物理性能的较大差异使熔化和结晶状态不一致时,就会给焊接造成一定的困难;俩种材料的线膨胀系数相差较大时,会使异种材料接头区产生较大的焊接应力和变形,易使焊缝及热影响区产生裂纹;异种材料电磁性相差较大时,焊接电弧不稳定,焊缝成形不好甚至形成不了焊缝。

2)结晶化学性能的差异结晶化学性能的差异主要是指晶格的类型,晶格参数,原子半径,原子的外层电子结构等的差异,也就是通常所说的“冶金学上的不相容性”。

俩种被焊接材料在冶金学上是否相等,取决于它们在液态和固态时的互溶性以及做好俩种材料在焊接过程中是否产生新相结构或金属间化合物。

材料的熔化温度,线膨胀系数,热导率和电阻率等物理性能直接影像馆焊接结晶条件和接头质量。

为了改善异种材料的焊接性,防止在异种材料接头冷却过程产生的相变组织转变造成接头冷裂纹,对不能形成无限固溶体的异种材料和合金,可在俩种被焊材料之间加入过度层合金应该满足与俩种被焊金属均能形成固溶体的要求。

3)材料的表面状态材料的表面状态,如表面氧化层,结晶表面层,吸附的氧离子和水分,油污,杂质等,直接影响异种材料的焊接性,必须给予充分重视。

生产中往往由于表面氧化膜和其他吸附物的存在给焊接带来极大地困难。

此外,焊接异种材料时,必定会产生一层成分组织及性能与母材不同的过渡层,过渡层的性能对焊接接头的整体性能有很大的影响。

过大的融合比,会增加母材对焊缝金属的稀释度,使过渡层更为明显;焊缝金属与母材的化学成分相差越大。

熔池金属越不容易充分混合,过渡层越明显。

所以,焊接异种材料时需要采取相应的工艺措施来控制过渡层以保证接头的性能。

第二章 0Cr18Ni9Ti与20MnMo钢的焊接性2.1 0Cr18Ni9Ti 化学成分及力学性能介绍钢的焊接性主要取决于化学成分,奥氏体不锈钢以镉镍为主要的合金元素。

这种钢由于具有较高的变形能力并不可淬硬,所以总体上焊接性良好。

但是,为了全面保证焊接接头的质量,往往需要解决一些特殊的问题,如接头各种形式的腐蚀、焊接裂纹、铁素体含量的控制及σ相的脆化等等。

0Cr18Ni9Ti钢的化学成分见表3-1,力学性能见表2-2。

表2-1母材的化学成分(质量分数)(﹪)表2-2母材的力学性能2.2 焊接性分析2.2.1焊接接头中的晶间腐蚀在腐蚀介质作用下,起源于金属表面沿晶界深入金属内部的腐蚀就是晶间腐蚀。

晶间腐蚀是一种局部性的腐蚀,它会导致晶粒间的结合力丧失,材料的强度几乎消失,所以必须重视这中腐蚀。

奥氏体产生晶间腐蚀的原因,现在比较认同的看法,是奥氏体钢在固溶状态下碳以过饱和形式溶解于γ固溶体,加热时过饱和的碳以Cr23C5的形式沿晶界析出。

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