焊工培训教材.doc
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1、焊接培训教材(供学习参考)焦作市巨行特种设备有限公司 2010年5月22日第一章 电焊条4第一节 焊条的组成及作用4一、焊芯4二、药皮4第二节 焊条的种类、型号及规格5一、焊条的种类及型号5二、酸性焊条与碱性焊条9第三节 焊条的选用原则10一、等强度原则10二、等同性原则10三、等条件原则11第四节 焊条的检验和保管11一、焊条的检验11二、焊条的贮存、保管及烘干12第二章 焊接工艺12第一节 坡口形式和焊接位置13一、手工电弧焊的坡口13二、手工电弧焊焊接位置14第二节 焊接工艺参数的选择14一、焊条种类和牌号的选择15二、焊接电源种类和极性的选择15三、焊条直径的选择15四、焊接电流的选择
2、15五、电弧电压16六、焊接速度17七、焊接层数的选择17第三节 基本操作技术17一、引弧17二、运条18三、焊缝的起头20四、焊接的收尾20五、焊缝的接头21第四节 定位焊与定位焊缝22第五节 单面焊双面成形操作技术23一、单面焊双面成形接头形式23二、加弧焊和断弧焊特点23第六节 各种位置的焊接24一、平焊24二、立焊26三、横焊28四、仰焊29第三章 锅炉压力容器常用钢材的焊接31一、低碳钢的焊接31二、低合金高强度钢的焊接32三、珠光体耐热钢的焊接37四、不锈钢的焊接39第一章 电焊条第一节 焊条的组成及作用涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极叫电焊条,简称焊条。它由焊芯和药皮两部分组成
3、。通常焊条引弧端有倒角,药皮被除去一部分,露出焊芯端头。有的焊条引弧端涂有黑色引弧剂,引弧更容易。不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色,以便识别焊条型号。在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。一、焊芯焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。1。焊芯的作用 作电极产生电弧. 焊芯熔化后成为填充金属,与熔化了的母材混合形成焊缝。2.焊芯的分类及牌号 根据焊接用钢丝标准规定,专门用于制造焊芯和焊丝的钢材,可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。焊条钢牌号一律用汉语拼音字母H做字首,其后紧跟钢号,表示方法与优质碳素结构钢、合金钢相同。若钢号末尾注有高字(或用字母A表示),为高级优质焊条钢,含硫、磷量较低.若末尾注有
4、“特字(或用字母E表示),为特级焊条钢,含硫、磷均小于0.03%。H1Cr19NiTi铬镍钛不锈钢焊条钢.常用焊芯的牌号、代号及其化学成分见附录11。二、药皮涂敷在焊芯表面的有效成分叫药皮。它由几种或几十种成分组成。药皮的作用如下:1.稳弧作用 焊条药皮中含有稳弧物质,可保证电弧容易引燃和燃烧稳定。2。保护作用 药皮熔化时产生气体和熔渣,可隔离空气,保护熔融金额。熔渣冷却后,在焊缝表面形成渣壳,可防止焊缝表面金属不被氧化并减慢焊缝的冷却速度,有利于熔池中气体逸出,减少产生气孔的可能性,并改善焊缝成形.3。冶金作用 药皮中加有脱氧剂和合金剂,通过熔渣与熔化金属的化学反应,可减少氧、硫、磷等有害杂
5、质,使焊缝金属获得符合要求的力学性能.4。渗合金 药皮中加有铁合金,这些合金元素熔化后过渡到熔池中,可提高焊缝金属中合金元素的含量,从而改善焊缝金属的性能,通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属,如在碳钢上堆焊不锈钢、高速钢等。5。改善焊接工艺性能 通过调整药皮成分,可改变药皮的熔点和凝固温度,使焊条末端形成套筒,产生定向气流,有利于熔滴向熔池过渡,可适应全位置焊接需要。第二节 焊条的种类、型号及规格一、焊条的种类及型号根据焊条的用途可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铝及铝含金焊条、铜及铜合金焊条,铸铁焊条等,这里只介绍焊钢用的焊条.1、碳钢焊条 根据GB51771
6、995碳钢焊条标准规定,这类焊条的型号,根据熔敷金属的抗拉强度,药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分.型号编制方法如下:E X1X2 X3X4 表示药皮类型及电流种类见表123,124。 表示焊接位置,详见表1-22。 表示熔敷金属的最低抗拉强度单位为kgf/mm2。 表示焊条.碳钢焊条包括E43和E50两个系列,分别详见表1-23、1-24。表12-2焊接位置(X3)的意义X30或者说24焊条使用位置全位置焊平焊向下立焊平、立、横、仰船形焊例1E 43 1 5 表示焊条药皮低氢钠型,并可采用直流反接焊接 表示焊条适用于全位置焊接 表示熔敷金属抗拉强度的最小值(420MPa) 表示焊条。表1-
7、2-3 E43系列焊条的性能焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E4300特殊型平、立、仰、横交流或直流正、反接E4301钛铁矿型E4303钛钙型E4310高纤维钠型直流反接E4311高纤维钾型交流或直流反接E4312高钛钠型交流或直流正接E4313高钛钾型交流或直流正、反接E4315低氢钠型直流反接E4315低氢钾型交流或直流反接E4320氧化铁型船形焊交流或直流正接E4322平交流或直流正、反接E4323铁粉钛钙型平、船形焊交流或直流正、反接E4324铁粉钛型E4327铁粉氧化铁型交流或直流正接E4328铁粉低氢型交流或直流反接平角焊又叫船形焊,下同.例2E 43 0 3 表示氧化钛钙型药皮,
8、焊接电流为交流或直流 表示焊条适用于全位置 表示熔敷金属抗拉强度的最小值 表示焊条.2、低合金钢焊条 根据GB5118-1995低合金钢焊条规定,这类焊条根据熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分型号,具体表示方法如下 E XX X X XX - XX 表示熔敷金属的合金元素,用元素符号表示 表示熔敷金属化学成分分类代号,见表126 表示药皮类型见表1-25 表示焊条适用位置见表1-22表示熔敷金属抗拉强度的最小值kgf/mm2 表示焊条表1-24 E50系列焊条的性焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E5001钛铁矿型平、立、仰、横交流或直流正、反接E5002钛钙型E
9、5010高纤维素钠型直流反接E5011高纤维素钾型交流或直接反接E5014铁粉钛型交流或直流正、反接E5015低氢钠型直流反接E5016低氢钾型交流或直流反接E5018铁粉低氢型E5024铁粉钛型平、船形焊交接或直流E5027铁粉氧化铁型交汉或直流正接E5028铁粉低氢型交流或直流反接E5048平、立、仰、立向下根据熔敷金属抗拉强度,低合金钢焊条分为50、55、60、70、75、85六个系列,每个系列的焊条药皮类型见表12-5.表125 低合金钢焊条的药皮类型及适用焊接位置焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E50系列熔敷金属b490MPa(50kgf/mm2)E5010-x高纤维素钢型平、立、横
10、、仰直流反接E5011x高纤维素钾型交流或直流反接E5015-x低氢钠型直流反接E5016-x低氢钾型交流或直流反接E5018x铁粉低氢型E5020-x高氧化铁型船形焊交流或直流正接平交流或直流正、反接E5027-x铁粉氧化铁型船形焊交流或直流正接平交流或直流正反接E55系列熔敷金属b540MPa(55kgf/mm2)E5500-x特殊型平、立、横、仰交流或直流正、反接E5503x钛钙型E5510x高纤维素钠型直流反接E5511-x高纤维素钾型交流或直流反接E5513x高钛钾型交流或直流正、反接E5515-x低氢钠型直流反接E5516-x低氢钾型交流或直流反接E5518-x铁粉低氢型E60系列
11、-熔敷金属b590MPa(60kgf/mm2)E6000-x特殊型 平、立、横、仰交流或直流正、反接E6010x高纤维素钠型直流反接E6011-x高纤维素钾型交流或直流反接E6013x高钛钾型交流或直流正、反接E6015-x低氢钠型直流反接E6016x低氢钾型交流或直流反接E6018-x铁粉低氢型E70系列熔敷金属b690MPa(70kgf/mm2)E7010-x高纤维素钠型平、立、横、仰直流反接E7011x高纤维素钾型交流或直流反接E7013x高钛钾型交流或直流正、反接E7015-x低氢钠型直流反接E7016-x低氢钾型交流或直流反接E7018-x铁粉低氢型E75系列-熔敷金属b740MPa
12、(75kgf/mm2)E7515-x低氢钠型平、立、横、仰直流反接E7516x低氢钾型交流或直流反接E7518-x铁粉低氢型E85系列-熔敷金属b840MPa(85kgf/mm2)E8515x低氢钠型平、立、横、仰直流反接E8516x低氢钾型交流或直流反接E8518x铁粉低氢型注:焊条型号后缀字母代表熔敷金属化学成分分类号A1,B1,B2等.下同(见表1-26)3、不锈钢焊条 这类焊条用于焊接含铬量大于4,含镍量小于50%的耐蚀钢或耐热钢.根据GB983-1995不锈钢焊条标准规定,这类焊条的型号根据熔敷金属的化学成分,力学性能、药皮类型和焊接电流种类划分.焊条型号编制方法如下: E XX X
13、X XX -XX XX 表示药皮类型与焊接电流 表示熔敷金属中其它合金元素及含量 表示熔敷金属中镍的含量% 表示熔敷金属中铬的含量% 表示熔敷金属含碳量见表1-2-7 表示焊条表1-2-7熔敷金属含碳量代号代号000123熔敷金属含碳量0.040.100.150.200。45例 E 1 23 13 Mo2 15 表示焊条为碱性药皮,适用于反接焊接 表示熔敷金属中含钼量的近似值为2% 表示熔敷金属中含镍量的近似值为13 表示熔敷金属中含铬量的近似值为23 表示熔敷金属含碳量.15 表示焊条4、堆焊焊条 这类焊条用于金属表面层的堆焊,熔敷金属在常温或高温下,具有一定程度的耐磨、耐蚀性能,使堆焊表面
14、具有特殊性能。GB984-2001规定焊条型号根据熔敷金属化学成分及药皮类型分类,编制方法如下: ED X XX XX X X 表示药皮类型及电流种类见表12-10 表示焊条适用位置 细分的型号用A1,A2B1,B2表示,见表129 堆焊焊条的型号和化学成分见表1-2-9 表示见表1-2-8 表示堆焊焊条二、酸性焊条与碱性焊条尽管药皮有多种类型,但根据药皮熔化后熔渣特性,只能分成酸性焊条与碱性焊条两类。这两类焊条的工艺性能,操作注意事项和焊缝质量有较大的差异,因此必须熟悉它们的特点。1、酸性焊条 酸性焊条熔渣的主要成分是酸性氧化物(如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等),其它在焊接过程中容易放出
15、含氧物质,以及药皮里的有机物,分解时产生保护气体。因此烘干温度不能超过250。这类焊条氧化性较强,容易使合金元素氧化,同时电弧中的氢离子容易和氧离子结合生成氢氧根离子,可防止氢气孔,因此这类焊条对铁锈不敏感.酸性渣不能有效地清除熔池中的硫、磷等杂质,因此焊缝金属产生偏板的可能性较大,出现热裂纹的倾向较高,焊缝金属的冲击韧度较低。酸性焊条突出的优点是价格较低,焊接工艺性较好,容易引弧,电弧稳定,飞溅小,对弧长不敏感,对油锈不敏感,对焊前准备要求低,而且焊缝成形好,广泛用于一般结构。这类焊条的典型牌号产品有:结422、热202、热307等。2、碱性焊条 碱性焊条熔渣的主要成分是碱性氧化物(如大理石
16、、萤石等)和铁合金,焊接时大理石分解,产生二氧化碳气体.这类焊条的氧化性弱,对油、水、铁锈等很敏感。如果焊前工件焊接区没有清理干净,或焊条未完全烘干,容易产生气孔。但焊缝金属中合金元素较多,硫、磷等杂质较少,因此焊缝的力学性能,特别是冲击韧度较好,故这类焊条主要用于焊接重要结构。碱性焊条突出的缺点是价格稍贵,工艺性能差,引弧困难,电弧稳定性差,飞溅较大,必须采用短弧焊,焊缝外形稍差,鱼磷纹较粗。必须说明一点,对同一序列的焊条,无论是酸性焊条,还是碱性焊条,它们的熔敷金属的力学性能都能满足使用要求,只是酸性焊条熔敷金属的塑性和韧性稍差,因此至今还广泛地应用。为了更好地掌握酸性焊条与碱性焊条的特点
17、,将这两类焊条的特性对比列于表1-212。表1-212酸性焊条与碱性焊条的对比酸性焊条碱性焊条 对水、钛锈产生气孔的敏感性不大,焊条在使用前经150200烘焙1h 电弧稳定,可用交流或直流施焊 焊接电流较大 可长弧操作 合金元素过渡效果差 熔深较浅,焊缝成形较好 熔渣呈玻璃状,脱渣较方便 焊缝的常、低温冲击韧度一般 焊缝的抗裂性能较差 焊缝的含氢量高、影响塑性 焊接时烟尘较少 对水、铁锈产生气孔的敏感性较大,要求焊条在使用前经300350烘焙12h 由于药皮中含有氟化物恶化电弧稳定性,须用直流反接施焊,只有当药波中加入稳弧剂后,才可用交流两用施焊 焊接电流较同规格的酸性焊条约小10%左右 须短
18、弧操作,否则易引起气孔 合金元素过渡效果好 熔深稍深,焊缝成形尚好容易堆高 熔渣呈结晶状,脱渣不及酸性焊条好 焊缝的常、低温冲击韧度较高 焊缝的抗裂性能好 焊缝的含氢量低 焊接时烟尘稍多第三节 焊条的选用原则焊条的种类很多,应用范围不同,正确选用焊条,对焊接质量、劳动生产率和产品成本都有影响,为了正确地选用焊条,可参考以下几个基本原则。一、等强度原则对于承受静载或一般载荷的工件或结构,通常选用抗拉强度与母材相等的焊条,这就是等强度原则。例如焊接20,Q235等低碳钢或抗拉强度在400MPa左右的钢就可以选用E43系列焊条。而焊16Mn,16Mng等抗拉强度在500MPa范围的钢,选用E50系列
19、焊条就行了。有的人认为选用抗拉强度高的焊条焊接抗拉强度低的材料好,这个观念是错误的,通常抗拉强度高的钢材的塑性指标都较差,单纯追求焊缝金属的抗拉强度,降低了它的塑性,往往不一定有利.二、等同性原则焊接在特殊环境下工作的工件或结构,如要求耐磨、耐腐蚀、在高温或低温下具有较高的力学性能,则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似的焊条,这就是等同性原则。如焊接不锈钢时,应选用不锈钢焊条;焊接耐热钢时应选用耐热钢焊条。三、等条件原则根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择最多。例如焊接需承受动载或冲击载荷的工件,应选用熔敷金属冲击韧度较高的低氢型碱性焊条。反之,焊一般结构时,应选用酸性焊条.虽然选
20、用焊条时还应考虑工地供电情况,工地设备条件,经济性及焊接效率等,但这都是比较次要的问题,应根据实际情况决定.第四节 焊条的检验和保管一、焊条的检验为确保产品质量,新进厂的焊条应进行下列检验。1.外观检验 焊条药皮表面应细腻光滑,无气孔和机械损伤,药皮无偏心,焊芯无锈蚀现象,引弧端有倒角,引燃剂完好,夹持端牌号标志清晰.2。药皮强度检验 将焊条平举至离钢板1m处,松开手让焊条自由落下,如药皮无脱落现象,则药皮强度合格。3.工艺性检验 用待验焊条进行焊接试验,若引弧容易、电弧燃烧稳定、飞溅小、药皮熔化均匀、焊缝成形好、不产生气孔、裂纹、夹渣和咬边等缺陷,脱渣容易,则焊条的工艺性好。4。理化检验 焊
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