不銹鋼門花廠管理問題!
本標準規定了焊接的定義、焊接常見的缺陷和檢驗方法、常用的焊接方法、焊縫的分類及定義等。
本標準適用於公司的現場制作、協力廠商的外購件的焊接質量控制。
2 引用標準
GB/T324 焊接符號表示法
GB/T3323 焊縫符號表示法
GB985 氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊縫坡口的基本形式與尺寸
GB/T5117 碳鋼焊條
GB/T5118 常用結構鋼焊條
GB/T10045 碳鋼藥芯焊絲
GB/T9460 銅及銅合金焊絲
JB/T5943 工程機械焊接件通用技術條件
GB/T5185 焊接方法的代號標註方法
3 常用的焊接方法
按焊接時的工藝特點和母材金屬所處的狀態,可以把焊接分成熔焊、壓焊、釬焊和特種焊。
3.1 熔焊
熔焊:焊接過程中,將焊件加熱至熔化狀態,不加壓力的焊接方法。如:氣焊、電弧焊、電渣焊、氣體保護焊和等離子弧焊等。
3.2 壓焊
壓焊:焊接過程中,必須對焊件施加壓力,加熱或不加熱的焊接方法。如:鍛焊、磨擦焊、氣壓焊、電阻焊、冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、擴散焊、高頻焊等。
3.3 釬焊
釬焊:采用熔點比母材低的金屬材料作釬料,將焊件和釬料加熱到高於釬料熔點,但低於母材熔點的溫度,利用毛細作用使用液態釬料潤濕母材,填充接頭間隙並與母材相互擴散連接焊件的方法。如:鉻鐵釬焊、電阻釬焊、金屬浴釬焊等。
3.4 特種焊
特種焊:能焊接難熔、易氧化、易氮化等特殊材料的焊接方法。如:電子束焊和激光焊。
4 焊接的分類
焊接的分類由焊縫受力情況、重要程度、材料的工藝特點進行劃分。
4.1 A級焊縫
承受很大靜載荷、動載荷、交變載荷,當焊縫破壞會危及人員或財產的安全。A級焊縫有以下:
①結構圖樣有要求的重要焊縫;
②主要部件的重要焊縫;
③作為強度結構件或使用高強度鋼板時的焊縫;
④液壓元件的焊縫。如液壓油缸、油箱等。
4.2 B級焊縫
承受較大靜載荷、動載荷、交變載荷,當焊縫破壞會導致系統失靈,但不會危及人員或財產的安全。
4.3 C級焊縫
承受靜載荷、較小的動載荷和焊接裝飾類材料的壹般焊縫。
4.4 本標準將焊縫分為A、B、C三級,A、B級應在圖紙中註明。
5 術語和定義
下列術語和定義適用於本標準。
5.1 焊接
焊接:通過加熱或/和加壓,並且用或不用填充材料,使焊件達到原子結合的壹種加工方法。
5.2 焊縫
焊縫:焊後焊件中所形成的結合部分。
5.3 焊接坡口
焊接坡口:根據設計或工藝需要,將焊件待焊部位加工成壹定幾何形狀,經裝配後形成的溝槽。
5.4 焊接尺寸不符
焊接尺寸不符:是指焊縫高低不平、寬窄不齊,尺寸過大或過小,角焊縫焊腳尺寸不對稱等。
5.5 咬邊
咬邊:由於焊接工藝參數選擇不正確,或操作工藝不正確,在沿著焊趾的母材部位燒熔形成的溝槽或凹陷。
5.6 未焊透
未焊透:焊接時,焊接接頭根部未完全熔透的現象。
5.7 未熔合
未熔合:焊接時,焊道與母材之間或焊道與焊道之間,未完全熔化結合的部分。
5.8 燒穿
燒穿:焊接過程中,熔化金屬自坡口背面流出,形成穿孔的缺陷。
5.9 焊瘤
焊瘤:焊接過程中,熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤。
5.10 弧坑
弧坑:焊縫收尾處產生的下陷部分。
5.11 氣孔
氣孔:焊接時,熔池中的氣體在凝固時未能逸出而殘下來所形成的空穴。可分為氫(含氫)氣孔和壹氧化碳氣孔。
5.12 壹氧化碳氣孔
主要由於冶金反應中產生的壹氧化碳殘留在焊縫內部形成的,形狀象“條蟲”,表面光滑,沿晶界分布。
5.13 夾渣
夾渣:焊後殘留在焊縫中的熔渣。
5.14 夾雜質
夾雜質:焊後殘留在焊縫金屬中的非金屬雜質(如氧化物、硫化物等)。
5.11 裂紋
熱裂紋:在焊接過程中,焊縫和熱影響區冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。
熱裂紋可分為:結晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋。
5.12 結晶裂紋
結晶裂紋:又稱凝固裂紋,是焊縫凝固後其形成的焊接裂紋。
5.13 液化裂紋
液化裂紋:在母材近縫區或多層焊的前壹焊道,因受熱液化在晶界上形成的焊接裂紋。
5.14 多邊化裂紋
多邊化裂紋:在焊縫金屬多邊化晶界上形成的壹種裂紋。
5.15 冷裂紋
冷裂紋:焊接接頭冷卻到較低溫度下產生的裂紋。
5.16 再熱裂紋
再熱裂紋:焊後,焊件在壹定溫度範圍內再次加熱(消除應力熱處理或其它加熱過程)而產生的裂紋。
5.17 層狀撕裂
層狀撕裂:焊接時,在焊接構件中沿鋼板軋層形成壹種呈階梯狀的裂紋。
6 焊接缺陷的產生原因和預防
6.1 焊接尺寸不符產生的原因和預防
焊縫尺寸過小,使焊接接頭強度降低;焊縫尺寸過大,不僅浪費焊接材料,還會增加焊接件的應力和變形;塌陷量過大的焊縫,使接頭強度降低;余高過大的焊縫,造成應力集中,減弱結構件的工作性能。
① 產生原因:焊件坡口角度開得不當或裝配間隙不均勻;焊接工藝參數選擇不當等。
② 預防措施:
a.選擇合適的坡口角度和裝配間隙;
b.提高裝配質量;
c.正確選擇焊接工藝參數;
d.提高焊接操作者的操作水平。
6.2 咬邊產生的原因和預防
咬邊不僅減弱了焊接接頭強度,而且因應力集中易發生裂紋。
① 產生原因:
a.主要是焊接電流太大,以及運條速度不當造成。
b.在角焊時,經常由於焊條角度或電弧長度不適當而造成。
c.在埋弧焊時,往往是由於焊接速度過快而產生。
② 預防措施:
a.選擇正確的焊接電流和焊接速度,電弧不能拉得太長,保持運條均勻。
b.在角焊時,焊條采用合適的角度和保持壹定的電弧長度。
c.在埋弧進,應正確地選擇焊接工藝參數。
6.3 未焊透產生的原因和預防
未焊透處會造成應力集中,並容易引起裂紋,重要的焊接接頭不允許有未焊透現象存在。
① 產生原因:
a.坡品角度太小、間隙過小或鈍邊過大;
b.焊接電流太小、焊接速度過快、電弧電壓偏低;
c.焊條(或焊絲)可達性差、清根不徹底。
② 預防措施:
正確選用和加工坡口尺寸,保證必須的裝配間隙,正確選用焊接電流和焊接速度,認真操作,仔細地清理層間或母材邊緣的氧化物和熔渣等。
6.4 未熔合產生的原因和預防
① 產生原因:
主要是焊接熱輸入太低,電弧指向偏斜,坡口側壁有銹垢及汙物,層間清理不徹底等。
② 預防措施:
正確地選用焊接熱輸入,認真操作,加強層間的清理等。
6.5 燒穿產生的原因和預防
① 產生原因:
焊接電流過大,焊接速度太慢,裝配間隙過大或鈍邊太薄等。
② 預防措施:
選擇合適的焊接電流和焊接速度,嚴格控制裝配間隙,單面焊可采用銅墊板,焊劑墊或自熔墊,使用脈沖電流等。
6.6 焊瘤產生的原因和預防
① 產生原因:
操作不熟練和運條不當,埋弧焊參數選擇不合適等。
② 預防措施:
提高焊接操作者技能的熟練程度,正確地選用焊接工藝參數。
6.7 弧坑產生的原因和預防
弧坑不僅使該處焊縫的強度嚴重削弱,而且還會產生弧坑裂紋,而引起整條焊縫被破壞(裂紋在受力時擴展)。
① 產生原因:
a.主要熄弧時間過短,沒填滿弧坑,或薄板焊接時使用電流過大;
b.埋弧焊時主要沒分兩步“停止”按鈕(分兩步:先停止焊絲給送,後切斷電源)。
② 預防措施:
a.焊條電弧焊時,必須註意在收弧過程焊條在熔池處作短時停留,或作幾次環形運動,使足夠的焊條金屬填滿熔池;
b.正確選用焊接電流;
c.地埋弧焊時,要分兩步按下“停止”按鈕,以填滿弧坑。
6.8 氣孔產生的原因和預防
① 產生原因:
由於熔解在熔池的氣體,在熔池冷卻過程中,因氣體熔解度急劇降低,來不及析出殘留在固體金屬內形成的。
② 預防措施:
a.選擇好的焊條、焊劑。必須根據需要,正確地選擇焊接材料。
b.加強焊前處理。焊前仔細清理焊件表面的鐵銹、油汙、水分;按規定烘幹焊條、焊劑,盡量減少氫的來源。
c.正確地選擇焊接工藝參數。在允許的條件下,盡可能采用較大的熱輸入進行焊接,保證熔池緩慢冷卻,使熔解在熔池中的氣體能夠逸出;采用短弧焊,減少弧柱與空氣的接觸,減少空氣中的氮氣、氧氣進入熔池的機會。
d.選擇好電源種類和極性。焊接低碳鋼和低合金鋼時,用交流容易產生氣孔,直流正接氣孔傾向減少,直流反接氣孔傾向最小。
6.9 夾渣、夾雜質產生的原因和預防夾渣尺寸較大,且不規則,減弱焊縫的有效面積,降低焊接接頭的塑性和韌性。在夾渣的尖角處會造成應力集中,因而對淬硬傾向較大的焊縫金屬,易在夾渣尖角處擴展為裂紋。
① 產生原因:
a.冶金反應產生了高熔點、密度大的金屬或非金屬氧化物。在這些氧化物不易從熔池中浮起;也有可能產生了低熔點硫化物***晶形成夾雜。
b.焊接工藝參數不合適,使熔池溫度低,冷卻快,渣不易漂出;焊前清理不幹凈或多層焊時層間清理不徹底。
② 預防措施:
a.選用脫渣性、脫氧和脫硫性能好的焊條、焊劑。
b.選用合適的坡口角度和合理的焊接工藝參數,使熔池存在的時間不要太短。
c.運條要平穩,焊條擺動的方式要有利於熔渣上浮。酸性焊條操作中要註意趕渣,使熔渣浮在熔池後面,不要熔渣、鐵液不分。堿性焊條操作中要采用短弧焊接。
d.仔細清理坡口邊緣及焊絲表面油汙。多層焊時要註意將前道焊縫的熔渣清理幹凈後,再焊下壹道(層)焊縫。
e.雙面焊時,壹定要清除焊根後,再焊反面。
f.施焊時要保護好熔池,防止空氣侵入。
6.10 裂紋產生的原因和預防
① 產生原因:
聚集晶粒邊界或焊縫中心的液態低熔點***晶,在焊縫冷卻過程中產生和拉應力作用下開裂。
② 預防措施:
要設法減少焊縫中的低熔點***晶物和降低冷卻時的拉應力。
a.限制鋼材及焊接材料中易偏析元素和有害雜質的含量,特別應盡量減少硫、磷等雜質的含量及降低含碳量。
b.調節焊縫金屬的化學成分,改善焊縫組織,細化焊縫晶粒,以提高其塑性,減少或分散偏析程度,控制低熔點***晶的有害影響。
c.控制焊接工藝參數,適當提高焊縫成形系數,采用多層多道焊法,避免中心線偏析,防止中心線裂紋。
d.提高焊條或焊劑的堿度,以降低焊縫中的雜質含量,改善偏析程度。
e.采取各種降低焊接應力的工藝措施。
f.斷弧時采用引出板,或逐漸滅弧,並填滿弧坑,可以減少弧坑裂紋的產生。
g.降低鋼材中有害雜質的含量,鋼材晶粒,改變有害雜質的形成和分布。
6.11 冷裂紋產生的原因和預防
① 產生原因:
鋼材的淬硬傾向,焊接接頭的含氫量及其分布和焊接接頭拘束應力的大小是焊接高強鋼(包括中碳鋼,低合金高強鋼和中合金鋼),產生冷裂紋的三大因素。
② 預防措施:
a.選用低氫焊接材料,應選用標準規定的與母材配套的低氫焊條和焊劑。
b.加強焊前清理,必須按規定溫度仔細烘幹焊條、焊劑,並妥善保管,防止受潮,隨用隨取;焊前除凈待焊區的油、銹及其它汙物。
c.考慮用CO2 氣體保護焊焊接淬硬傾向較大、對氫敏感性較強的鋼種。
d.選用含合金元素較高的焊接材料,以降低焊縫中矽的含量、提高Mn/Si比值、細化晶粒、提高焊縫金屬的韌性。
e.推薦用“軟蓋面層焊法”制造高強鋼焊接結構。該法采用與母材等強的焊材打底,填充,但表層2~6mm厚度用強度級別低於母材的焊材蓋面,以增加焊縫金屬的韌性儲備,降低接頭的拘束應力,從而提高抗裂性。
f.選擇合理的焊接工藝參數和熱輸入,控制焊接接頭的冷卻速度。
h.焊前預熱、控制層間溫度,焊後保溫緩冷卻或焊後立即進行氫處理,從而降低冷卻速度,降低熱影響區硬度,降低總應力水平,改善焊接接頭組織和性能。
i.選擇合理的焊接順序、減小焊接應力。
j.嚴格操作,註意不能產生弧坑、咬邊、未焊透等缺陷,以減小應力集中點。
k.焊後進行熱處理,消除內應力,改善焊接接頭組織和韌性。
6.12 再熱裂紋產生的原因和預防
① 產生原因:
必須同時具備以下4個條件,才有可能產生再熱裂紋:
a.只有用Cr、Mo、V、Ti、Nb元素等沈澱強化的珠光體耐熱鋼、低合金高強鋼及不銹鋼等才產生再熱裂紋。
b.再熱裂紋最容易產生在厚件和應力集中處。
c.再熱裂紋產生在壹定的溫度範圍,以於壹般低合金高強鋼約500~700℃,隨著鋼種以變化而異。
d.壹定的高溫停留時間。
② 預防措施:
a.降低殘余應力,減少應力集中。在設計和工藝上都應設法改善應力狀態,如進行預熱和後熱,減少焊縫余高保持平滑過渡,盡量減小接頭幾何形狀的突變,必要時將焊趾處打磨平滑,並防止各類焊接缺陷,引起應力集中。
b.選用低強度焊接材料。適當降低焊縫金屬的強度,提高塑性。
c.控制焊接熱輸入。
d.增加中間熱處理工序。
6.13 層狀撕裂產生的原因和預防
①以焊接裂紋等冷裂紋為起點的層狀撕裂產生的原因和預防
a.產生的原因:
⑴材料中的淬硬組織,氮含量的存在,拘束度較大。
⑵軋制形成的長度狀MnS型夾雜。
⑶氫脆。
⑷由角變形引起的焊接應變或因缺口應力集中和應變集中。
b.預防措施:
⑴降低鋼材對冷裂的敏感性。
⑵減小鋼中的含硫量或夾雜物的長度。
⑶降低熔敷金屬中的擴散氫含量。
⑷改變接頭形式和坡口形式,以防止角變或應力應變集中。
②以夾雜物和開口為起點在熱影響區中傳播的層狀撕裂
a.產生的原因:
⑴軋制形成的長條狀MnS型夾雜。
⑵SiO2型或Al2O3型夾雜。
⑶外部拉伸拘束。
⑷氫脆。
b.預防措施:
⑴降低鋼中的S、Si、Al、O含量。
⑵向鋼中增加稱土元素。
⑶改善鋼材的軋制條件和熱處理規範。
⑷減緩外部的拉伸拘束。
⑸提高熔敷金屬的延性,降低其中的擴散氫含量。
③遠離熱影響區而在板厚中心附近出現的層狀撕裂
a.產生的原因:
⑴選用抗狀撕裂鋼。
⑵對軋制鋼板的端面進行機械加工。
⑶減小彎曲拘束程度。
⑷應變時效。
b.預防措施:
⑴選用抗狀撕裂鋼。
⑵對軋制鋼板的端面進行機械加工。
⑶減小彎曲拘束程度。
⑷應變時效。
⑸利用預堆焊層法。
7 焊接工藝控制 7.1 焊縫符號的標註必須符合GB/T324-1988;焊接方法的代號標註方法必須符合和GB/T5185-1985的規定;
7.2 焊接的設計應充分考慮焊接工藝特點。帶焊縫的設計圖紙應標註以下內容:
①焊接材料的牌號及技術條件;
②焊條(或焊絲)的牌號及技術條件;
③焊縫等級;
④焊接方法;
⑤接頭型式和尺寸;
⑥熱處理要求;
⑦特種檢查內容。
7.3 焊件的設計和加工工藝應考慮防止或控制零件變形,校正變形必須保證焊件的質量;
7.4 工藝文件應規定焊接工藝參數、焊縫檢驗的標準或列出檢驗項目;
7.5 工藝文件必須是有效的文件。
8 焊接工序控制
8.1 焊件應按規定進行清理,並在規定時間內進行焊接。嚴禁重新汙染;
8.2 焊條必須按規定烘幹,焊接用氣體應按規定進行幹燥處理;
8.3 焊接後焊接接頭必須按規定清理;
8.4 焊接材料、焊接工藝參數、焊接順序、焊前、焊後以及焊接質量應有記錄,保證焊接質量的可追溯性。
9 焊接檢驗
9.1 材質證書與材料的核對。
檢查材質是否與材質證書壹致。
9.2 化學分析試驗 )
有必要時,送外部具有化學分析試驗資格的單位或組織,進行化學分析試驗。如:化學成分分析、腐蝕試驗和含氫量測定等。
9.3 機械性能試驗
有必要時,送外部具有機械性能試驗資格的單位或組織,進行機械性能試驗。如:拉伸試驗、彎曲試驗、硬度試驗、沖擊試驗、斷裂韌性試驗和疲勞試驗等。
9.4 焊接工藝文件的確認。
①新供方第壹次交貨時,需要對供方的焊接工藝進行確認;
②改變焊後熱處理類別,需要對焊接工藝進行確認;
③采用新技術、新工藝、新材料時,需要對焊接工藝進行確認;
9.5 焊接操作人員資格審查。
所有焊接操作人員必須持有相應的資格證書,並且只能在證書認可範圍內接工藝規程進行焊接操作。
9.6 焊接時檢驗(如坡口、焊接材料、設備、管理、環境、規範等)。
9.7 焊接施工記錄檢查。
焊接材料、焊接工藝、焊接順序、焊前、焊後處理及焊接質量應有原始記錄,保證焊接質量的可追溯性。
9.8 焊後熱處理檢驗。
9.9 外觀檢驗。
以肉眼為主觀觀察為主,必要時利用放大鏡及樣板等對焊縫外觀和焊縫表面質量進行全面檢查。
9.10 焊接工裝、夾具檢驗
焊接工裝、夾具應保證焊件的裝配要求,並定其進行校正。
9.11 尺寸檢驗。
用量具及樣板等對焊縫和焊件尺寸進行全面檢查。
9.12 耐壓、耐密性等試驗
煤油試驗(主要用於檢驗非受壓密封箱)。用煤油檢驗非受壓焊縫。試驗時在焊縫的壹面塗上石灰或白堊粉,在受檢箱內裝上煤油,當焊縫有間隙時,煤油便會滲出。
9.13鋼印檢查。
焊件的鋼印是否按要求進行打印。
9.14同軸度檢驗
用專用的檢測棒,對焊件上有同軸度要求的孔進行檢驗,以檢驗棒能全部通過為合格。並定期對檢測棒進行校正。
9.15焊條、焊絲的檢驗。
外包裝上應標有標準號、焊條(焊絲)型號或牌號、生產廠家、商標、規格、重量(或數量)、生產批號及檢驗號等。
9.16無損探傷檢驗
它是利用滲透(熒光檢驗、著色檢驗)、磁粉、超聲波、射線等方法來發現焊縫表面的細微缺陷以及存在於焊縫內部的缺陷。
有必要時,將焊件送外具有無損探傷檢驗資格的單位或組織進行檢驗。如:熒光檢驗、著色檢驗、磁粉檢驗、超聲波檢驗、射線檢驗等。
9.17質量證書、質量記錄檢查。
認真地記錄各項檢查項目,保證記錄的可追溯性。
10 焊接材料
10.1 碳鋼焊條(GB/T5117-1995)
①焊條型號的表示方法:
E: 表示:焊條;
第2、3位表示:熔敷金屬抗拉強度MPa(kgf/mm2)的最小值;
第4位 表示:焊條適用焊接位置;
第5位 表示:焊條藥皮類型及采用的電源類型;
第6位 R 表示:耐吸潮焊條;
第6位 M 表示:耐吸潮和力學性能特殊規定的焊條;
第6位 -1 表示:沖擊性能有特殊規定的焊條;
如:E4303表示:熔敷金屬抗拉強度≥43 kgf/mm2(420MPa);焊條適用於平焊、立焊、橫焊、仰焊;電源類型:交流或直流正、反接均可。相應的牌號J422。
②結構鋼焊條(GB/T5117-1995、GB/T5118-1995)
結構鋼焊條包括碳鋼、低合金鋼和耐大氣、海水腐蝕鋼焊條。
焊條牌號的表示方法:
J 表示:結構鋼焊條;
第2、3位表示:熔敷金屬抗拉強度MPa(kgf/mm2)的最小值;
第 4 位表示:焊條藥皮類型及采用的電源類型。
如:J422結構鋼焊條表示:熔敷金屬抗拉強度≥420MPa;電源類型交流或直流。
10.2 氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼焊絲
①氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼焊絲型號的表示方法碼GB/T8110-1995):
ER XX XX –XX
ER 表示:氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼焊絲
第3、4位表示:熔敷金屬抗拉強度MPa(kgf/mm2)的最小值;
第5、6位表示:焊絲成分分類;
第7、8位表示:焊絲中含有金屬元素。
如:ER55-D2-Ti表示:熔敷金屬抗拉強度≥550MPa;焊絲成分為D2類;焊絲中含有Ti元素的氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼焊絲。
②銅及銅合金焊絲的牌號的表示方法(GB/T9460-1999)
HS XX(或XXXX)-X
HS 表示:銅及銅合金焊絲;
第3至6位表示:主要組成元素;
最後 1 位表示:順序號。
如:HSCuZn-1表示主要組成元素為Cu和Zn,順序號為1的銅合金焊絲。