金属容器焊接.ppt

2021/3/15,1,2.7金属容器焊接,通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。常用焊接方法熔化焊、焊接压力焊、钎焊。熔化焊---又分为气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊等。压力焊---是在压力作用下使两国关系块金属的接头处焊接起来。如电阻焊。钎焊---是将两块金属的接头处加热，但金属本身并不熔化，只有填充在两块金属间的具有较低熔点的钎料被熔化，待钎料凝固后，把两块金属连接起来。化工装置焊接的构件量约占75％左右。,,,,,,2021/3/15,2,2.7.1电弧焊,利用电弧热量加热并熔化金属进行焊接1、什么是焊接电弧及其焊接过程的机理焊接电弧一种强烈、持久的气体放电现象。过程中并且产生大量的热能和强烈的光辉。机理焊接电弧就是在一定的电场作用下，将电弧空间的气体介质电离，使带正、负电荷离子分别向着电场的两极方向运动，使局部气体空间导电，而形成电弧，产生高温把金属和焊条熔化，并连在一起。焊条皮的燃烧产生气体保护金属液免与空气接触，溶渣冷却脱落后现出鱼鳞纹状的焊缝。,2021/3/15,3,2、引燃电弧方法接触引弧和非接触引弧。接触引弧手工电弧焊采用接触引弧。引弧时，焊条与工件瞬时接触短路，使接触点上电流密度相当大；由于金属表面氧化皮电阻也很大故产生电阻热，使这里的金属迅速熔化。当焊条提起时，焊条端与工件之间的空间内充满了金属蒸气和空气，其中某些原子可能已被电离，阴极发射电子并高速向阳极方向运动，与气体介质发生撞击而电离,同时电弧温度进一步升高,则电弧开始引燃。维持一定电压，连续放电，电弧连续燃烧。非接触引弧一般借助于高频或高压脉冲引弧装置，使阴极表面产生强场发射，电子流与气体介质撞击，使其离解导电。氩弧焊,2021/3/15,4,焊接电弧焊接电弧分为三个区阳区、弧柱区、阴极区见下图。接触时，阴极区温度2400K左右，,放出的热量为电弧总热量的38％；阳极区温度2600K左右，热量占42％；弧柱区中心温度达5000－8000K，热量占20％左右。,2021/3/15,5,3、手工电弧焊,设备简单,操作灵活,对不同位置、不同接头焊缝均能方便焊接，目前仍广泛使用。,2021/3/15,6,焊接时，使焊条与工件瞬时接触形成短路，随即分开一定距离（约2－4mm），引燃电弧。此时，电弧下工件熔化构成一个半卵形熔池。焊件药皮熔化,一部分变成气体包围电弧使其与空气隔绝,免于氧、氮侵害；一部分变成溶渣喷向熔池或与焊芯熔滴喷向溶池。,2021/3/15,7,在电弧及熔池中，液态金属、熔渣和电弧气体间发生某种物理化学变化，熔池内气体和渣上浮。电弧移去,温度降低，金属和渣凝固,结晶连接。渣壳脱落露出带鱼鳞纹状的金属焊缝。,2021/3/15,8,焊机接法与焊条焊条接负极、工件接正极时为正接法；反之为反接法。一般用碱性低氢型焊条（如J507），为使电弧稳定燃烧，规定用直流反接法；用酸性焊条（如J422）焊接厚钢板时，用正接法，因为阳极部分温度高于阴极部分，用正接法可得到较大的熔深；焊接薄钢板及有色金属采用反接法。,2021/3/15,9,4、埋弧自动焊,引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾等过程完全由机械完成。,2021/3/15,10,在焊接过程中，被焊处覆盖一层30－50mm厚的粒状焊剂，焊丝在焊剂层下与工件间产生电弧。电弧热量使焊丝、工件和焊剂溶化，形成金属熔池，使它们与空气隔绝，焊丝往前行，熔池后方慢慢冷却凝固形成焊缝。一般低碳钢焊接用H08A焊丝，配高锰高硅型焊剂HJ431等。,2021/3/15,11,埋弧自动焊的主要特点优点1）生产率高用大电流，熔深大，生产率较高。对于20mm以下的对接焊可不开坡口,不留间隙，填充金属少2）焊缝质量高保护完善，杂质较少，易获得稳定高质量的焊缝。3）劳动条件好没有弧光辐射，劳动条件较好。最常用。适于批量大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。不足之处1不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大的焊缝；2工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时；3由于埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，必须严格控制焊接规范。,2021/3/15,12,5、氩弧焊,氩弧焊是利用氩气作为保护介质的一种电弧焊方法。由于氩气的电离势较高，引弧较困难，常借用高频振荡器产生高频高压电引弧。氩气的散热能力较低，一旦引燃后，能较稳定地燃烧。氩弧焊按所用的电极不同分为两种非熔化极氩弧焊熔化极氩弧焊①、非熔化极氩弧焊（TIG焊）电极只发射电子、产生电弧，本身不熔化，常用熔点较高的钍钨棒或铈钨棒作为电极，又叫钨极氩弧焊。可以用手工进行，也可以自动进行。,2021/3/15,13,非熔化极氩弧焊（TIG焊）,防止电极熔化和烧损，电流不能过大，常用于焊接4mm以下的薄板，管子对接、管子与管板的连接,2021/3/15,14,②、熔化极氩弧焊（MIG焊）,焊丝为电极，焊接电流可大大提高，适用于中、厚板焊接，如化工容器筒体的焊接。焊接过程可采用自动或半自动方式,2021/3/15,15,金属熔滴沿焊丝轴向高速喷射入溶池。不短路，电弧燃烧稳定，无飞溅，焊缝成形好，熔透深度增加，用于焊接厚度为3mm以上的金属。焊接成本高。焊接易氧化的有色金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢（不锈钢、耐热钢）。近三十年来，发展了钨极、熔化极脉冲氩弧焊，扩大了应用范围。用可控的脉冲电流代替连续电流，控制电弧能量，精确控制熔池体积、焊缝熔深及溶滴过渡等，可焊接薄板或超薄板构件。直流脉冲TIG焊可焊小至0.1mm的薄板。,2021/3/15,16,2.7.2焊接接头和坡口形式,1、焊接接头形种类对接接头、T形接头、角接接头和搭接接头①、对接接头容易焊透，受力情况好，应力均匀，联接强度高，焊接接头质量容易保证。坡口的主要作用是保证焊透X形坡口可减少焊条金属量二分之一，变形及内应力小较重要的焊接结构用U形坡口,2021/3/15,17,,对接时，厚度不等的对接接头形式,2021/3/15,18,②、T形接头和角接接头,分不开坡口、单边和双边V形及K形坡口,2021/3/15,19,不允许的角接焊缝问题应力不均，焊缝根部有较大应力集中，,2021/3/15,20,3、搭接接头,不开坡口,均属角焊缝,分端焊缝和侧焊缝,2021/3/15,21,2021/3/15,22,4焊接缺陷与焊接质量检验,①、焊接缺陷焊接变形应力超过屈服极限产生焊接变形；超过强度极限会出现裂缝。,2021/3/15,23,②、焊缝的外部缺陷,焊缝增强过高，坡口的角度开得太小或焊接电流过小，应力集中，为提高抗疲劳寿命，要求将焊缝的增强高铲平。,2021/3/15,24,焊缝过凹,焊缝工作截面减小使接头处强度降低。焊缝咬边,在工件上沿焊缝边缘形成凹陷。减少工作截面，并造成严重应力集中。,2021/3/15,25,焊瘤,焊瘤对静载强度无影响但会引起应力集中，使动载强度降低。烧穿,部分熔化金属从焊缝反面漏出，甚至烧穿成洞，使接头强度下降。,2021/3/15,26,③、焊缝内部缺陷,（1）未焊透应力集中严重，降低强度，开裂根源。（2）夹渣减少工作截面，造成应力集中，降低焊缝强度和冲击韧性。（3）气孔减少有效工作截面，降低机械强度。（4）裂纹热裂纹和冷裂纹,2021/3/15,27,5、焊接检验,质量检查外观检查、无损探伤和机械性能试验（水压与气压试验），以无损探伤为主。①外观检查肉眼或用5－20倍放大镜观察。可发现焊缝表面缺陷，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。焊缝的外形尺寸还可采用焊口检测器或样板进行测量。,2021/3/15,28,②、无损探伤,焊缝内部夹渣、气孔、裂纹等缺陷，用X射线检验，还有超声波探伤和磁力探伤。X射线检验是利用X射线对焊缝照相,根据底片影像判断内部缺陷。再根据技术要求评定是否合格。,2021/3/15,29,超声波探伤,超声波探伤比X光照相简便，广泛应用。只凭经验判断，而且不能留下检验根据。对于离焊缝表面不深的内部缺陷和表面极微小裂纹，还可采用磁力探伤。,2021/3/15,30,③、水压试验和气压试验,试验压力1.25－1.5倍工作压力的清水或等于工作压力的气体（1.15倍）④、焊接试板的机械性能试验焊缝的热影响区的金属的机械性能如何，须对焊接头进行拉伸、冲击、弯曲等试验。对试样板来完成。一般只对新钢种的焊接接头进行这方面的试验。,2021/3/15,31,,思考题P157第21、22、26、27题,