焊接接头工艺要求涵盖接头形式选择、坡口设计、焊接材料选用、焊接参数设定、操作规范及质量检验等多个方面,以下是详细介绍:
一、接头形式选择
对接接头:两件表面构成大于或等于135°,小于或等于180°夹角的接头。这种接头应力分布均匀,节省材料,强度较高,易于保证焊透和排除工艺缺陷,常用于连接在同一轴线上的两个金属构件,重要的受力焊缝应尽量选用。
角接接头:两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头。这种接头受力状况不太好,常用于不重要的结构中,如箱体结构。根部易出现未焊透和应力集中现象,因此接头处?驴,以保证焊接质量。
T形接头:一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头。这是一种典型的电弧焊接头,在焊接结构中被广泛应用,特别是在船体结构中。受力与角接接头类似,设计时应考虑工作应力的作用方向,使其焊缝受力以压应力为主。
搭接接头:两件部分重叠构成的接头。这种接头不需开坡口,装配时尺寸要求不高,焊前准备工作量少,装配较容易,对焊工技术水平要求较低,焊接的横向收缩量较小。但因两工件不在同一平面内,接头处部分相叠,会产生附加弯矩,消耗材料也大。另外,搭接面间有间隙,易发生腐蚀。搭接接头一般应避免采用,对于某些受力不大的平面连接与空间构架,采用搭接接头可节省工时,接头强度好。
二、坡口设计
目的:开坡口的根本目的是为使接头根部焊透,便于清除焊渣,获得较好的焊缝;同时调节焊件和填充金属在焊缝中的熔合比,使焊缝金属达到所需的化学成分,提高接头质量。
形式选择:坡口形式根据焊件的厚度、结构及使用条件的不同而有所差异,常见的坡口形式有I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等。选择坡口形式时,主要考虑焊缝能否焊透、坡口加工难易程度、生产率、焊条消耗量、焊后变形大小等因素。
尺寸要求:坡口尺寸包括坡口角度、钝边、装配间隙等,这些尺寸应根据焊件的厚度、焊接方法及焊接工艺要求来确定。例如,工件厚度大于6mm对接焊时,为确保焊透强度,在板材的对接边沿开切V形或X形坡口,坡口角度α为60°,钝边p=0~1mm,装配间隙b=0~1mm。当板厚差≥4mm时,应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理。
三、焊接材料选用
母材匹配:首先考虑母材强度等级与焊条等级相匹配,以及不同药皮类型焊条的使用特性。
工作条件:凡承受动载荷、高应力或形状复杂、刚性较大的物件,应选用抗裂性能和冲击韧性好的低氢型焊条。
焊条直径:应根据板厚选择焊条直径,并确定焊接电流。一般来说,平焊位置焊接时,立、横、仰焊时焊接电流应降低10%~15%;大于16mm板厚焊接底层选φ3.2mm焊条,角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大。
四、焊接参数设定
焊接电流:根据焊条的直径和型号、焊接位置等调试焊接电流和选择极性。在保证接头不致爆裂的前提下,根部焊道应尽可能薄。
预热温度:当施工环境温度低于0℃,或钢材的碳当量大于0.41%及结构刚性过大、构件较厚时,应采用焊前预热措施。预热温度一般为80℃~100℃,预热范围为板厚的5倍,但不小于100mm。
层间温度:厚件焊接时,应严格控制层间温度,各层焊缝不宜过宽,应考虑多道多层焊接。多层焊接时,下一层焊开始前应将上层焊缝的药皮、飞溅等清除干净,多层焊每层焊缝厚度不超过3~4mm。焊前工件有预热要求时,多层多道焊应尽量连续完成,保证层间温度不低于最低预热温度。
五、操作规范
焊前清洁:在坡口或焊接处两侧30mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、铁锈等脏物及氧化皮,必须清除干净。
引弧与熄弧:在板缝两端如余量小于50mm时,焊前两端应加引弧、熄弧板,其规格不小于50×50mm。焊道的连接方式有多种,如尾头相接、头头相接、尾尾相接、首尾相接等,应根据具体情况选择合适的连接方式。焊道收尾的实质就是焊道结束时如何收弧,可采用划圈收尾法、反复断弧收尾法、回焊收尾法等方法。
焊接顺序:有纵横交叉的焊缝时,应先焊端接缝后焊边接缝;焊缝较长时,应采用分中对称焊法或逐步退焊法;结构上对接焊缝余角接焊缝同时存在时,应先焊板的对接焊缝,后焊物架的对接焊缝,最后焊物架与板的角焊缝;凡是对称物件,应从中央向首尾方向开始焊接并焊接左、右方向对称进行;构件上平、立角焊同时存在时,应先焊立角焊后焊平角焊,先焊短焊缝后焊长焊缝。
六、质量检验
外观检查:所有结构焊缝全部进行检查,其焊缝外表质量要求包括焊缝直线度、焊缝过渡光顺、焊缝高低差、角焊缝K值公差、焊缝咬边、焊缝不允许低于工件表面及裂缝、未熔合等缺陷存在、多道焊缝表面堆叠相交处下凹深度等。
内部检查:重要结构对接焊缝按各项设计技术要求进行一定数量的X光或超声波焊缝内部检查,并按设计规定级别评定。
拉伸试验:钢筋电弧焊接头的拉伸试验应从每一检验批接头中随机切取三个接头进行试验,并应按相关规定对试验结果进行评定。
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