焊接结构第一章 焊接结构的基础知识.ppt

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1、2023/11/3,1,2023/11/3,1,北京铁路局石家庄职工培训基地主讲：邢建章职称：工程师,第一章 焊接结构的基础知,2023/11/3,2,2023/11/3,2,第一章 焊接结构的基础知,【能力目标】理解焊接结构的特点和工作条件，能识读焊接结构图、识别焊接接头基本形式和焊缝形式，初步认识焊接结构生产工艺过程。【内容提示】本章内容包括焊接接头的组成、基本形式及焊缝的基本形式，焊接结构的应用和有关技术特点等。结合能力目标要求，通过机械零部件焊接、容器焊接、船舶焊接以及梁柱焊接等典型实例，对焊接结构基本构件的概念、结构特点、工作条件进行简要地分析和讨论同时介绍焊接接头和焊接生产工艺过程

2、的基本知识。,2023/11/3,3,2023/11/3,3,第一节 焊接接头的基本知识,一、焊接接头的组成 焊接熔焊接头由焊缝金属、熔合区、热影响区和母材金属组成，如图l-1-l所示。焊缝金属是焊接时填充的金属材料与母材金属熔化结晶所形成的结合部分，其组织和性能不同于母材金属，化学成分也不同于母材金属；熔合区是焊缝金属与母材金属交接的过渡区，母材金属处于半熔化状态，熔合区的组织和性能不同于母材金属；热影响区是受焊接热循环影响，但没有熔化，固态母材金属的组织和性能发生变化的区域。可见，焊接接头是一个成分、组织和性能等具有多样性的不均匀体。,2023/11/3,4,2023/11/3,4,图1-

3、1-1 焊接接头的组成,1-焊缝金属 2-熔合区 3-热影响区 4-母材金属,2023/11/3,5,2023/11/3,5,影响焊接接头性能的主要因素如图1-1-2所示，可归纳为力学和材质两个方面。力学方面，如接头形状的改变(角变形和错边等)、焊接缺陷(如未焊透、裂纹、气孔、夹渣等)、残余应力和残余变形等都是产生应力集中的根源；材质方面，主要是指焊接热循环所引起的组织变化、焊后热处理和焊接残余变形的矫正等。焊接接头因焊缝的形状和布局不同，将会产生不同程度的应力集中。,2023/11/3,6,2023/11/3,6,图1-1-2 影响焊接接头性能的主要因素,2023/11/3,7,二、焊接接头

4、的基本形式,决定焊接接头形式的因素有焊接方法、焊接位置、焊接条件、焊接结构的形式和几何尺寸等，其中，焊接方法是决定焊接接头形式的主要依据，电弧焊和电阻焊是两种常用的焊接方法。,手弧焊机,电阻焊,2023/11/3,8,1电弧焊接头 电弧焊接头的基本形式见表1-1-1。,(1)对接接头 对接接头是两焊件表面构成l35l80夹角的接头，见表1-1-1中16。对接接头受力状况良好，应力集中程度较轻，材料消耗少，能承受较大的静载荷和动载荷，是应用最多的比较理想的接头形式，但对接板边缘加工及装配要求较高。,2023/11/3,9,(2)T形(十字)接头 T形(十字)接头是一工件的端面与另一工件表面构成直

5、角或近似直角的接头，见表1-1-l中712。这种接头有多种类型(焊透或不焊透、开坡口或不开坡口)，可承受各种方向的力和力矩。1)开坡口的T形(十字)接头是否能焊透要看坡口的形状和尺寸。这类接头适用于承受动载荷的结构。2)不开坡口的T形(十字)接头通常是不焊透的。,2023/11/3,10,(3)搭接接头 搭接接头是把两焊件部分重叠形成的接头，见表1-1-1中l314。搭接接头的应力分布不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头形式。但由于其焊接准备和装配工作简单，在结构中仍然得到广泛的应用。,2023/11/3,11,(4)角接接头 角接接头是两焊件端部构成30l35夹角的接头，见表1-l-l中l5

6、18，多用于箱形构件。,2023/11/3,12,(5)端接接头 端接接头是两焊件重叠放置或两焊件表面之间构成不大于30夹角的端部接头，见表1-1-1中l9，这种接头不是主要的受力焊缝，常用于焊接结构间不受力的连接，多用于密封。,2023/11/3,13,2电阻焊接头 电阻焊接头是在热(电阻热)和机械压力联合作用下，通过金属原子间的结合形成的熔核、焊缝或对接接头。如图l-1-3所示为电阻焊原理图，将焊件压紧在两电极之间，施加电极压力后，电阻焊变压器向焊接区通以强大的焊接电流，在电阻热的作用下，使两焊件接触点达到连接的目的。电阻焊生产效率高，接头性能安全可靠，广泛应用于航空航天、电子、汽车、家用

7、电器等行业。,2023/11/3,14,2023/11/3,14,(1)对焊接头 用于各种杆件和板件的连接，对焊的连接面一 般垂直于构件的中心线，且尽可能具有相同的结构形式和面积，若采用特殊的夹紧装置也可互成一定角度。图l-1-4a所示是轮圈对焊接头；图1-1-4b所示是锚链对焊接头。,图1-1-4 电阻焊接头形式,a)轮圈对焊接头 b)锚链对焊接头,2023/11/3,15,15,(2)点焊接头 通常用于两板或三板的搭接，如图1-1-4c所示。搭接板的板厚取决于材料的种类和点焊机的功率，搭接板厚度相差的倍数一般应小于3倍。三板搭接时，最厚板应置于中间位置，点焊接头特别适用于冲压构件的连接。,

8、图1-1-4 电阻焊接头形式,c)三板搭接的点焊接头,2023/11/3,16,(3)缝焊接头 缝焊接头是指由滚动圆盘电极与焊件作相对运动形成的密封接头，如图1-1-d所示。缝焊接头具有水密性和气密性好的特点，所以特别适用于薄壁容器(壁厚62 mm)的焊接。,图1-1-4 电阻焊接头形式,d)缝焊接头,2023/11/3,17,三、电弧焊焊缝的基本形式,焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝，焊缝是构成焊接接头的主体部分，可按工作性质或接头形式进行分类。,2023/11/3,18,1按工作性质分类(1)工作焊缝 工作焊缝是指在焊接结构中起传递全部载荷作用的焊缝。焊缝一旦断裂，结构就会立即失效，如

9、图l-1-5a所示，对这种焊缝必须进行强度计算。,图1-1-5 焊缝形式,a)工作焊缝,2023/11/3,19,(2)联系焊缝 联系焊缝是指焊接结构中不直接承受载荷只起连接作用的焊缝。它是将两个或两个以上的焊件连成一个整体，以保持其相对位置，对此类焊缝通常不做强度计算，如图1-1-5b所示。,图1-1-5 焊缝形式,b)联系焊缝,2023/11/3,20,(3)密封焊缝 密封焊缝是结构上主要用于防止液体、气体渗漏的焊缝，密封焊缝可以同时既是工作焊缝又是联系焊缝。(4)定位焊缝 定位焊缝是为装配和固定焊件的位置而进行焊接形成的短焊缝。定位焊缝所用的焊接材料、对焊工的操作要求等均与其他焊缝完全一

10、样。,2023/11/3,21,2按接头形式分类的焊缝形式(1)对接焊缝 对接焊缝是在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间进行焊接形成的焊缝。对接焊缝一般情况下是指对接接头的焊缝，但有时根据结构要求，T形(十字)接头也可形成对接焊缝。根据板材厚度、焊接方法和工艺过程的不同，对接焊缝坡口形式的选择应考虑以下几个方面：1)相同厚度的焊接接头，采用X形坡口比V形坡口能节省较多的焊接材料、电能和工时，从而降低焊接结构的生产成本。,2023/11/3,22,2)对不能翻转和内径较小的容器、转子及轴类的对接焊缝，为了避免大量的仰焊或不便从内侧施焊，宜采用V形或U形坡口，以便于施焊。3)坡口形式不

11、同，加工的难易程度不同。V形和X形坡口可用火焰切割或等离子弧切割，也可用机械切削加工。对于U形或双U形坡口，一般需用刨边机加工。但是，在圆筒体上开U形坡口，由于加工困难应尽量少采用。4)采用适当的坡口形状，以减小焊接变形。如平板对接的X形坡口，其角变形就远小于V形坡口。,2023/11/3,23,(2)角焊缝 角焊缝是沿两垂直相交或近垂直相交的焊件交线进行焊接形成的焊缝。角焊缝在承受载荷时，其应力集中现象较明显，其承载能力一般比对接焊缝差。,角焊缝定义：沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。对接焊缝定义：在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝。基本上区别这两种，可以用有没

12、有倒坡口来确定，有坡口的是对接焊缝，没有的是角焊缝，如图所示,2023/11/3,24,(3)端接焊缝 端接焊缝是指端接接头的焊缝，常用于要求密封的接头中。,(4)塞焊缝 塞焊缝是两焊件相叠，其中一块开有圆孔(长圆孔)，在孔中焊接两板所形成的焊缝。这类焊缝主要用于搭接接头焊缝强度不够或反面无法施焊的情况。,2023/11/3,25,(5)组合焊缝 组合焊缝是指同时由两种或两种以上基本焊缝形式组合而成的焊缝。这类焊缝常用于压力容器的接管处或厚板与薄板的对接接头处。,2023/11/3,26,第二节 焊接结构的基本构成,一、焊接梁、柱、桁架,1焊接梁(1)焊接梁的分类、用途及结构特点 焊接梁是由钢

13、板或型钢经焊接成形的腹板受弯构件，通常多应用于载荷和跨度都较大的场合，如起重机梁、墙架梁、工作平台梁和楼盖梁等。其主要截面形式有工字形和箱形，一般称为工字梁与箱形梁。,2023/11/3,27,从受力的角度考虑，工字梁结构主要用于只在一个主平面内承受弯矩作用的场合；而箱形梁则适用于在两个主平面内承受弯矩及附加轴向力作用的场合。因为箱形梁的截面是封闭的，具有较好的抗弯扭性能和抗腐蚀性能，所以，一般重型的、大跨度的桥式起重机桥架，大多采用箱形梁结构。,2023/11/3,28,梁的组成方法很多，例如，有利用钢板拼焊而成的板焊结构梁，也有利用轧制型材(包括工字钢、槽钢或角钢等)焊接而成的型钢结构梁，

14、还有利用钢板和型钢焊接而成的组合梁等。如图l-2-1所示为梁的组成方法。,图1-2-1 梁的组成方法,a)板焊结构梁 b)型钢结构梁 C)钢板-型钢组合梁,2023/11/3,29,焊接梁在工作中其载荷分布是不均匀的，对于大载荷、大跨度的重型梁，为节省材料，减轻自重，随着焊接梁承受载荷的变化，其截面沿着梁的长度方向也进行了相应的改变而形成变截面梁，变截面是通过改变翼缘板的宽度、厚度或腹板的高度、截面积来实现的。如图1-2-2所示为变截面焊接梁。,图1-2-2 变截面焊接梁,a)改变翼缘板宽度 b)改变腹板宽度 C)改变腹板截面积和高度,2023/11/3,30,(2)焊接梁的设计 焊接梁的设计

15、主要包括确定梁的截面形式和高度、翼缘板的宽度和厚度、腹板的高度及厚度等内容。焊接梁的设计步骤包括以下几个方面：1)选择制造焊接梁的材料。2)选择焊接梁的结构及截面形式。3)进行焊接梁承受载荷的分析和计算，保证焊接梁的强度、刚度和稳定性，进行焊接梁安全性的论证。4)进行焊接梁的整体和细节设计，如支撑、加固、加肋等。保证其具有良好的经济效益，节省材料，节省工时，安装方便。5)绘制焊接梁的施工图。,2023/11/3,31,(3)焊接梁截面尺寸的确定 1)梁高的确定。焊接梁的高度可根据强度、刚度、稳定性和质量等条件来确定。根据工艺设计和使用要求可确定梁的最大高度，根据刚度条件可求得梁的最小高度，根据

16、质量最小的条件可确定梁的理想高度。一般焊接梁的合理高度为：箱形梁 h=(117114)L 工字梁 h=(115112)L式中 h-梁的截面高度；L-梁的跨度(即长度)。,2023/11/3,32,2)腹板尺寸的确定。初选截面尺寸时，可选梁高作为腹板的高度 h。腹板的厚度可按梁的最大剪切力、腹板局部稳定性条件或经验公式计算求得，通常，取腹板厚度为 612 mm。3)翼缘板(盖板)尺寸的确定。以箱形梁翼缘板为例，翼缘板的总宽度可参照以下公式求得：B=b+2+40式中 B-翼缘板总宽，mm；b-两腹板间距，mm；-板厚，mm，一般翼缘板的最小厚度为6 mm。,2023/11/3,33,(4)箱形梁的

17、生产 桥式起重机的主梁和端梁广泛采用箱形梁结构，其中，主梁的装焊工艺一般包括以下步骤：1)腹板下料并拼接，制造成L500L300的预制上挠度。2)上盖板下料并拼接，用压板固定在平台上，装配并焊接大小横向加强肋。,挠度弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度，用 y表示。,2023/11/3,34,3)装配腹板，使盖板与其贴合紧密后进行定位焊，形成有预制上挠度的 形梁，然后向一侧放平，经焊接形成大小肋板与腹板之间的角焊缝。4)装配下盖板，控制好盖板和腹板的倾斜度，进行定位焊。5)经焊接形成盖板与腹板的四条角焊缝。6)主梁焊成后，如有超出规定的变形，一般选用火焰矫正法进行矫正。,202

18、3/11/3,35,箱形梁焊接生产线,箱形组立机,箱形梁焊接机（双丝双弧）,2023/11/3,36,2焊接柱(1)焊接柱的分类、用途及结构特点 焊接柱是由钢板或型钢经焊接成形的受压构件，承受并传递载荷。按其受力的不同，可分为轴心受压柱和偏心受压柱两种，轴心受压柱一般只受压缩载荷作用，如工作平台支撑柱、塔架、格架结构中的压杆等；偏心受压柱是在承受压缩载荷作用的同时，又承受纵向弯曲载荷的作用，如车辆支撑梁、厂房或高层建筑的框架柱、门式起重机的门架支柱等。,2023/11/3,37,如图l-2-3所示为焊接柱的截面形式。焊接柱的截面形式有多种，大致可分为两类：一类为实腹式柱，如图l-2-3a，b，

19、c所示，此种形式的截面构造和制作工艺都比较简便；另一类为格构式柱，如图1-2-3 d，e所示，此种形式的截面展开、制作稍费工时，但可节省钢材。,图1-2-3 焊接柱的截面形式,a)，b)，c)实腹式柱 d)，e)格构式柱,实腹式柱,格构式柱,2023/11/3,38,如图l-2-4所示是焊接柱的结构形式，其中，图l-2-4a所示是主体为板焊工字梁形式的实腹式柱结构，图l-2-4b所示是主体由两根槽钢通过缀条连接焊合而成的格构式柱。焊接柱主要由柱头、柱身和柱脚三部分构成。,图1-2-4 柱的结构形式,a)实腹式柱 b)格构式柱 1-柱头 2-柱身 3-柱脚,2023/11/3,39,1)柱头。如

20、图1-2-5a所示，柱头一般由垫板、顶板、加强肋和定位螺栓等组成。顶板与柱端焊合为一体，并通过螺栓与梁连接在一起，顶板的厚度可根据承受载荷的需要而确定，一般为1630 mm。垫板放置在顶板与梁之间，可用于调整梁的水平度。,图1-2-5 柱头与柱脚的典型构造,a)柱头 b)柱脚 1-顶板 2-梁 3，5-垫板 4-柱 6-底板,2023/11/3,40,2)柱脚。如图1-2-5b所示，它的端头采用角焊缝，与底板焊合，其目的是增大柱与基础的接触面积，减小接触压力。底板与基础的连接可根据基础的材料而确定，钢基础多采用焊接方式，而水泥基础则多采用铰接方式。,图1-2-5 柱头与柱脚的典型构造,a)柱头

21、 b)柱脚 1-顶板 2-梁 3，5-垫板 4-柱 6-底板,2023/11/3,41,(2)焊接柱的设计 设计焊接柱时，除了应满足强度和刚度的要求外，还应保证焊接柱具有整体和局部的稳定性，以满足其使用要求。根据柱的工作条件选择合理的截面形式，主要考虑承受载荷的大小及载荷是否通过焊接柱的轴心，根据强度、刚度条件和稳定性要求来确定截面尺寸。(3)焊接柱的生产 实腹柱的制造和梁的制造类似，例如，工字梁也可作为工字柱使用，格构柱的制造与桁架结构的制造相似。,2023/11/3,42,3焊接桁架(1)焊接桁架的分类、用途及特点 焊接桁架是指由直杆在节点处通过焊接相互连接组成的承受横向弯矩的格构式结构。

22、桁架结构是由许多长短不一、形状各异的杆件，通过直接连接或借助辅助元件(如连接板)焊接而成。,2023/11/3,43,桁架的受力状态较为复杂，主要与承受载荷的作用点及其作用方向有着密切的关系。当载荷作用在桁架的各节点位置时，各杆件基本上只承受轴向拉力或压力的作用；当载荷作用在节点之间时，这些杆件除承受轴向力的作用外，还会承受横向弯矩的作用。桁架的组成及受力状态如图l-2-6所示，图1-2-6a所示为节点承载状态，图1-2-6b所示为节点间承载状态，图l-2-6c，d，e所示为其他桁架结构的组成方式。,图1-2-6 桁架的组成及受力状态,a)节点承载状态 b)节点间承载状态 c)，d)，e)其他

23、桁架结构的组成方式,2023/11/3,44,桁架结构具有材料利用率高、质量小、节省钢材、施工周期短及安装方便等优点，尤其是在载荷不大而跨度很大的结构上优势更为明显。因此，在主要承受横向载荷的梁类结构(如桥梁等)、机器的骨架、起重机臂架，以及各种支撑塔架上应用非常广泛。如图1-2-7所示为桁架的应用实例，图l-2-7a所示是龙门起重机臂架，图l-2-7b所示是拱形桥梁桁架，图1-2-7c所示是悬挂高压电缆的塔式桁架，图l-2-7d所示是大跨度悬吊梁组合桁架。,2023/11/3,45,龙门起重机臂架,拱形桥梁桁架,2023/11/3,46,悬挂高压电缆的塔式桁架,大跨度悬吊梁组合桁架,2023

24、/11/3,47,(2)焊接桁架的设计 桁架设计的主要参数是跨度和高度，这些参数必须首先满足刚度的要求。例如，一般桥梁桁架的跨度较大，其节点间的尺寸(各杆件的长度)也比其他桁架大得多，因此要求具有较大的刚度。,(3)焊接桁架的生产 1)桁架的装配方法与其生产规模有关，单件小批量生产时，一般采用划线和仿形装配法；大批量生产时，一般采用装配模架进行装配，然后施定位焊。2)桁架的焊缝多为短的角焊缝，故实现桁架的焊接自动化比较困难，一般采用焊条电弧焊或半自动C02气体保护焊。,2023/11/3,48,二、压力容器,1压力容器的基本概念 压力容器不仅普遍应用于化工和石油生产领域，而且在轻工、医药、冶金

25、、能源和交通等许多领域中也有着广泛的应用，压力容器是工业生产和人民生活中不可缺少的装备，对国民经济的发展起着十分重要的作用。,2023/11/3,49,压力容器是指盛装气体或液体，承载一定压力的密闭设备。如图l-2-8所示为球形和圆筒形压力容器。这类容器一旦发生事故其后果非常严重，世界各国都把这类容器作为一种特殊设备，对容器的设计、制造、焊接、安装、检验和使用等方面制定了一系列专门的法规和标准进行管理。,图1-2-8 球形和圆筒形压力容器,a)球形容器 b)圆筒形容器,2023/11/3,50,2压力容器的分类 压力容器一般是由板材经成形加工，并经焊接形成的能承受内外压力的密闭性结构。由于应用

26、极为广泛，形式也多种多样，通常从以下几个方面进行分类。(1)按用途分类 1)反应压力容器。用于完成介质的物理、化学反应，如反应器、反应釜、分解塔、合成塔和煤气发生炉等。,2023/11/3,51,2)换热压力容器。用于完成介质的热量交换，如换热器、冷却塔、冷凝器、蒸发器、加热器等。3)分离压力容器。用于完成介质的流体压力平衡和气体净化分离等，如分离器、过滤器、缓冲器、洗涤器、吸收塔和干燥塔等。4)储存压力容器。用于盛装生产用的原料气体、液体、液化气体等，如储罐、球罐等。,2023/11/3,52,(2)按壳体的承压方式分类 1)内压容器。作用于压力容器器壁内部的压力高于外表面所承受的压力。2)

27、外压容器。作用于压力容器器壁内部的压力低于外表面所承受的压力。这两类容器的差别首先反映为设计原理的不同，内压容器的壁厚是根据强度设计的，而外压容器的壁厚主要考虑稳定性的问题其次反映在安全上，外压容器一般比内压容器安全。,2023/11/3,53,(3)按设计压力分类 按设计压力分类，可分为低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器四类。1)低压容器(代号L)，01 MPa p 16 MPa。2)中压容器(代号M)，16 MPa p 10 MPa。3)高压容器(代号H)，10 MPa p 100 MPa。4)超高压容器(代号U)，P 100 MPa。,2023/11/3,54,(4)按工作温度分荚

28、 1)低温容器，t 20。2)中温容器，20 t 450。3)高温容器，t 450。在承压等级划分的基础上，结合压力容器工作介质的危害性(易燃、致毒的程度)，可将压力容器分为I类容器、类容器和类容器。,2023/11/3,55,除上述分类方法外，还可以按压力容器的壳体结构、容器壁厚、结构材料、结构形式和工作介质进行分类。压力容器的分类方式和结构形式虽然很多，但最基本的结构就是一个密闭的焊接壳体。根据压力容器壳体的受力分析，最适宜的形状是球形，但球形容器的制造相对比较困难，成本较高，因此在工业生产中，大多数中、低压容器多采用圆筒形结构。圆筒形容器由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔接管以及支座六大

29、部件组成，并通过焊接构成一个整体，如图1-2-9所示为圆筒形压力容器。,2023/11/3,56,图1-2-9 圆筒形压力容器,a)带椭圆封头的圆筒形容器 b)带锥封头的圆筒形容器 1-开孔接管 2-筒体 3-法兰 4-封头 5-支座,2023/11/3,57,3压力容器的焊接结构(1)一般用途的压力容器的承受压力低，焊接结构比较简单。如图l-2-10所示为汽车储气筒，由于低碳钢可焊性好，对应力集中敏感性低，故储气筒多采用Q235钢材制成。筒体由钢板弯制，纵向焊缝由埋弧自动焊一次完成，两封头冲压成形，封头与筒体之间采用对接接头，为了保证焊缝质量在焊缝底部设置永久性垫板。,图1-2-10 汽车储

30、气筒,2023/11/3,58,(2)储存气体或液体的容器广泛应用于各生产部门和运输行业。固定小型储存容器的技术要求较低，一般用薄钢板制造即可。而对于大型储运容器则在结构和设计上有许多特别的要求。如图l-2-11所示为铁路运输石油产品用的油罐。油罐承受的内压力不高，但在运输车辆起动和制动时有较大的惯性力，因此，要求罐体应有适当的厚度，以保证足够的刚度。油罐罐体一般用低碳钢制造，筒体由上、下两部分组成，上半部分占整个筒体的34，用812 mm厚的钢板成形拼制而成。筒体下部分占14，要求有较大的刚度，采用较厚的钢板弯制。筒体上、下两部分用对接接头连接。封头为椭圆封头，热压成形后与筒体之间采用对接接

31、头连接。,2023/11/3,59,图1-2-1 1 铁路运输石油产品用的油罐,2023/11/3,60,(3)焊接容器承受的压力越高，其壁厚也越大，因此厚壁容器也称为高压容器。完整的厚壁容器作为工业生产中的高压装置，一般由外壳和内件构成。内件因工艺过程的不同而多种多样，外壳由于加工条件、钢板资源的限制，以及结合充分利用材料和避免深窄焊缝等方面考虑，则采用大体相近、较为复杂的结构形式。,2023/11/3,61,第三节 焊接结构生产工艺过程简介,焊接结构生产工艺过程是指根据生产任务的性质、产品图样、技术要求和工厂条件，运用现代焊接技术及相应的金属材料加工技术、无损检测技术来完成焊接结构的全部生

32、产过程中的各工艺流程。由于焊接结构的技术要求、形状、尺寸和加工设备等条件的差异，使其工艺过程有一定区别，但从工艺过程中各工序的内容以及相互之间的关系来分析，大致包括生产准备、材料加工、装配焊接和质量检验四个步骤。,2023/11/3,62,一、生产准备 为了提高焊接产品的生产效率和质量，保证生产过程的顺利进行，生产前需做好以下准备工作。1技术准备 首先，应研究将要生产的产品清单，因为在清单中按产品结构进行了分类，并注明了该产品的年产量，即生产纲领。生产纲领决定了生产的性质，同时也决定了焊接生产工艺的技术水平。,2023/11/3,63,其次，研究和审查产品图样和技术条件，了解产品的结构特点，进

33、行工艺分析，制定整个焊接结构生产工艺流程，确定技术措施，选择合理的工艺方法，并在此基础上进行必要的工艺试验和工艺评定，最后制定出工艺文件及质量保证文件。2物质准备 根据产品加工和生产工艺要求，订购原材料、焊接材料，以及其他辅助材料，并对生产中的焊接设备、其他生产设备和工、夹、量具进行购置、设计、制造或改进、维修。,2023/11/3,64,二、材料加工 焊接结构的零件绝大多数是以金属轧制材料为坯料，所以在装配前必须按照工艺要求对制造焊接结构的材料进行一系列加工。其中，主要包括金属材料的选择与处理、基本件加工两项内容。1金属材料的选择与处理 主要包括验收、储存、矫正、除锈、表面保护处理和预落料等

34、工序。目的是为基本件的加工提供合格的原材料，以获得优良的焊接产品和稳定的焊接生产过程。,2023/11/3,65,2基本件加工 主要包括划线(号料)、切割(下料)、边缘处理、冷热成形加工、焊前坡口清理等工序。基本件加工的工作量约占焊接结构生产中全部工作量的50，因此，制定合理的加工工艺，应用先进的加工方法，保证基本件的加工质量，对提高劳动生产率和保证产品质量有着十分重要的作用。,2023/11/3,66,三、装配与焊接 装配与焊接在焊接结构生产中是两个相互联系又有着各自加工内容的生产工艺。一般来说，装配是将加工好的零件，采用适当的装夹方法，按照产品图样的要求组装成产品结构的工艺过程。而焊接则是

35、将已装配好的结构，用规定的焊接方法和焊接工艺，使零件牢固连接成为一个整体的工艺过程。对于一些比较复杂的焊接结构总是要经过多次焊接与装配的交叉工作才能够完成，甚至某些复杂产品还要在现场进行再次装配和焊接。装配与焊接在整个焊接结构制造过程中占有很重要的地位。,2023/11/3,67,第四节 焊接安全技术与劳动保护,焊接安全生产非常重要，因为焊工在焊接时要与电、可燃及易爆气体、易燃液体、压力容器等接触，在焊接过程中还会产生有害气体、烟尘、电弧光辐射、焊接热源(电弧、气体火焰)、高温、高频磁场、噪声和射线等，有时，甚至还要在高处、水下、容器内部等特殊环境中作业。如果焊工不熟悉有关劳动保护知识，不遵守

36、安全操作规程，就可能引起触电、灼伤、火灾、爆炸、中毒、窒息等事故，这不仅给国家财产造成经济损失，而且直接影响焊工及其他工作人员的人身安全。,2023/11/3,68,国家对焊工的安全健康非常重视，为了保证焊工的安全生产，国务院颁布的特种作业人员安全技术培训考核管理办法及国家标准GB 5306-1985特种作业人员安全技术考核管理规则中明确规定：金属焊接(气割)作业是特种作业，直接从事特种作业者焊工，是特种作业人员。特种作业人员，必须进行专门的安全技术理论学习和实践操作训练，并经考试合格后，方可进行独立作业。只有坚持经常对焊工进行安全技术与劳动保护的教育和培训，使其从思想上重视安全生产，了解安全

37、生产的规章制度，明确安全生产的重要性，熟悉并掌握安全生产的有关措施，才能有效地避免和杜绝事故的发生。,2023/11/3,69,一、焊接安全技术 1预防触电 通过人体的电流大小，取决于线路电压和人体电阻。人体电阻除人体自身的电阻外，还包括人所穿的衣服、鞋等的电阻。干燥的衣服、鞋及干燥的工作场地，能使人体电阻增大，人体电阻一般为80050 000。通过人体的电流大小不同，对人体的伤害程度也不同。当通过人体的电流超过 005 A 时，生命就有危险；达到 01 A 时，足以致命。根据欧姆定律推算可知，40 V 的电压就足以对人身安全产生危害，而焊接工作场地所用的网路电压为380 V或220 V，焊机

38、的空载电压一般都在 60 V 以上。因此，焊工在工作时必须注意防止触电。,2023/11/3,70,(1)焊工要熟悉和掌握有关电的基本知识，以及预防触电和触电后的急救方法等知识，严格遵守有关部门规定的安全措施，防止触电事故发生。(2)遇到焊工触电时，切不可赤手去拉触电者，应先迅速将电源切断。如果切断电源后触电者呈昏迷状态，应立即对其施行抢救，直至送到医院。(3)在光线昏暗的场地或容器内操作和夜间工作时，使用的工作照明灯的安全电压应不高于 36 V，高空作业时或在特别潮湿的场所作业时，其安全电压不超过 l2 V。,2023/11/3,71,(4)焊工的工作服、手套、绝缘鞋应保持干燥。(5)在潮湿

39、的场地工作时，应选用干燥的木板或橡胶板等绝缘物作垫板。(6)焊工在拉、合电源开关或接触带电物体时，必须单手进行。因为双手操作电源开关或接触带电物体时，如发生触电，会通过人体心脏形成回路，导致触电者迅速死亡。,2023/11/3,72,2预防火灾和爆炸 在焊接作业时，由于电弧及气体火焰的温度很高，而且在焊接过程中有大量的金属火花飞溅物，如稍有疏忽，就会引起火灾甚至爆炸。因此，焊工在工作时，为了防止火灾及爆炸事故的发生，必须采取下列安全措施：(1)焊接前要认真检查工作场地周围是否有易燃易爆物品(如棉纱、油漆、汽油、煤油、木屑等)，如有易燃易爆物品，应将这些物品移至距离焊接工作地10 m以外。(2)

40、在焊接作业时，应注意防止金属火花飞溅而引起火灾。,2023/11/3,73,(3)严禁设备在带压时进行焊接或切割，带压设备一定要先卸压，并且焊接或切割之前必须打开所有孔盖。严禁焊工操作未卸压的设备，对常压而密闭的设备也不许进行焊接或切割。(4)凡被化学物质或油脂污染的设备都应清洗后再进行焊接或切割。如果是易燃、易爆或者有毒的污染物，更应彻底清洗，经有关部门检查，并填写动火许可证后，才能进行焊接或切割。,2023/11/3,74,(5)在进入容器内工作时，焊接或切割工具应随焊工同时进出，严禁将焊接或切割工具放在容器内而焊工擅自离去，以防混合气体燃烧和爆炸。(6)用剩的焊条及焊后的焊件不能随便乱扔

41、，要妥善管理，更不能扔在易燃、易爆物品的附近，以免发生火灭。(7)离开施焊现场时，应先关闭气源、电源，并将火源熄灭。,2023/11/3,75,3预防有害气体和烟尘中毒 在焊接作业时，焊工周围的空气常被一些有害气体及烟尘所污染，如氧化锰、氧化锌、臭氧、氟化物、一氧化碳和金属蒸气等。焊工长期呼吸这些烟尘和气体，对身体健康十分不利，甚至会导致肺尘埃沉着病(俗称尘肺)及锰中毒等，因此，应积极采取下列预防措施：(1)焊接场地应有良好的通风。焊接区的良好通风是排出烟尘和有毒气体的有效措施，通风的方式有以下几种：1)全面机械通风。在车间内安装数台轴流式风机向外排风，使车间内保持新鲜空气流通。,2023/1

42、1/3,76,2)局部机械通风。在焊接工位安装小型通风机械，进行送风或排风。3)充分利用自然通风。正确调节车间的侧窗和天窗，加强自然通风。(2)合理安排劳动布局，避免多名焊工拥挤在一处操作。(3)尽量扩大自动焊、半自动焊设备的使用范围，提高机械化程度，以代替焊条电弧焊。(4)加强自我防护工作，减少烟尘等对人体的侵害，穿戴静电防尘口罩等安全防护用品。,2023/11/3,77,4预防弧光辐射 弧光辐射主要包括可见光、红外线和紫外线三种辐射。过强的可见光耀眼眩目；眼部受到红外线辐射，会感到强烈的灼痛，发生闪光幻觉；紫外线对眼睛和皮肤有较大的刺激性，能引起电光性眼炎。电光性眼炎的症状是眼睛疼痛、有沙

43、粒感、多泪、畏光、怕风等，但电光性眼炎治愈后一般不会有任何后遗症。皮肤受到紫外线照射时，先是发痒、发红、触疼，然后会变黑、脱皮。如果工作时注意防护，以上伤害是不会发生的。因此，焊工应采取下列措施预防弧光辐射：,2023/11/3,78,(1)焊工必须使用符合劳动保护要求的具有滤光镜片的电焊面罩。(2)面罩应该轻便、形状合适、耐热、不导电、不导热、不漏光。(3)焊工工作时，应穿白色帆布工作服，以防止弧光灼伤皮肤。(4)操作引弧时，焊工应该注意周围工人的情况，以免强烈弧光伤害他人眼睛。(5)在厂房内和人多的区域进行焊接时，尽可能地使用弧光防护屏，如图l-4-l所示，避免周围人受弧光辐射伤害。,20

44、23/11/3,79,图1-4-1 弧光防护屏,(6)重力焊或装配定位焊时，要特别注意避免弧光辐射的伤害，因此，要求焊工或装配工佩戴防光眼镜。,重力焊-将重力焊条的引弧端对准焊件接缝，另一端夹持在可滑动夹具上，引燃电弧后，随着电弧的燃烧，焊条靠重力下降进行自动焊接的一种高效率焊接法。,2023/11/3,80,5特殊环境焊接 所谓特殊环境焊接，是指在一般工业企业正规厂房以外的地方，例如，在高空、野外、容器内部等特殊场所进行焊接。在这些地方焊接时，除遵守上面介绍的一般技术要求外，还要遵守一些特殊的规定。(1)高处焊接作业 焊工在距基准面2 m以上(包括2 m)、有可能坠落的高处进行焊接作业称为高

45、处(登高)焊接作业。,2023/11/3,81,1)患有高血压、心脏病等疾病的人员与酒后人员，不得进行高处焊接作业。2)在高处焊接作业时，焊工应系安全带，地面应有人监护(或两人轮换作业)。3)在高处焊接作业时，登高工具(如脚手架等)要安全、牢固、可靠，焊接电缆线等应系紧在固定地方，不能缠绕在身上或搭在背上。不能用可燃物(如麻绳等)、焊接电缆线和气割用气管等材料固定脚手架。4)燃气瓶、氧气瓶、焊机等焊接设备、器具应尽量留在地面。5)雨天、雪天、雾天或刮大风(六级以上)时，禁止高处焊接作业。,2023/11/3,82,(2)容器内焊接作业 1)进入容器内部前，先要弄清容器内部的情况。2)对该容器和

46、外界联系的部位，都要进行隔离和切断，如电源和附带在设备上的水管、料管、蒸气管、压力管等均要切断并挂牌。若容器内有污染物，应进行清洗并经检查确认无危险后，才能进入容器内部进行焊接。3)进入容器内部焊接要实行监护制，派专人进行监护。监护人不得离开工作现场，并应与容器内部的工作人员经常联系，如图l-4-2所示。,2023/11/3,83,图1-4-2 容器内工作时采取的监护措施,4)在容器内焊接作业时，内部空间不应过小，还应注意通风、排气工作。通风应用压缩空气，严禁使用氧气。5)在容器内部焊接作业时，要做好绝缘防护工作，最好垫上绝缘垫，以防止触电等事故的发生。,2023/11/3,84,(3)露天或

47、野外作业 1)夏季在露天或野外作业时，必须搭设防风雨棚或临时凉棚。2)露天或野外作业时应注意风向，不要让吹散的铁液及焊渣伤人。3)雨天、雪天或雾天时，不准露天作业。4)夏季进行露天气焊、气割时，应防止氧气瓶、乙炔瓶直接受烈日暴晒，以免气体膨胀发生爆炸。冬季如遇瓶阀或减压器冻结时，应用热水或蒸汽解冻，严禁火烤或用铁锤敲打。,2023/11/3,85,二、焊接劳动保护 所谓劳动保护是指为保障职工在生产劳动过程中的安全和健康所采取的措施。如果在焊接过程中不注意安全生产和劳动保护，就有可能引起爆炸、火灾、灼伤、触电、中毒等事故，甚至可能使焊工患上尘肺、电光性眼炎、慢性中毒等职业病。因此，在焊接生产过程

48、中，必须重视焊接劳动保护，焊接劳动保护应贯穿于整个焊接过程中。加强焊接劳动保护的措施很多，主要应从两方面来控制：一方面，从研究和采用安全卫生性能好的焊接技术及提高焊接作业的机械化、自动化程度方面着手；另一方面，应加强焊工的个人防护。,2023/11/3,86,1采用安全卫生性能好的焊接技术及提高焊接作业的自动化程度 要不断改进、更新焊接技术、焊接工艺，研制低毒、低尘的焊接材料。采取适当的工艺措施减少和消除可能引起事故和职业危害的因素，提高焊接作业机械化、自动化程度，全面改善安全卫生条件。为减少焊接粉尘及有害气体的危害，主要应从以下几方面着手：,2023/11/3,87,(1)选择低尘、低毒的焊

49、接材料，如低氢型焊条内萤石和水玻璃是强烈的发尘致毒物质，因此应尽量避免，而选用低尘、低毒的低氢型焊条，如E5016(J506)焊条。(2)选择合理的焊接参数，通常大规范所产生的粉尘和有害气体较多，而小规范产生的较少。(3)提高焊接的自动化、机械化程度，减少直接的人工操作。(4)加强通风排气，及时把有害物质和污染空气排出。,2023/11/3,88,2加强焊工的个人防护 在焊接过程中加强焊工的个人防护是加强焊接劳动保护的主要措施。焊工的个人防护主要有使用个人防护用品和搞好卫生保健工作等方面。(1)使用个人防护用品 焊接作业的防护用品种类较多，有防护面罩、头盔、防护眼镜、安全帽、防噪声耳塞、耳罩、

50、工作服、手套、绝缘鞋、安全带、防尘Vl罩、防毒面罩等。在焊接生产过程中，必须根据具体焊接要求正确选用。如图1-4-3所示为电动送风焊接面罩及其使用，如图1-4-4所示为防尘防毒口罩。,2023/11/3,89,(2)搞好卫生保健工作 焊工应接受从业前的体检和每两年的定期体检。应设有焊接作业人员的更衣室和休息室；作业后要及时洗手、洗脸，并经常清洗工作服及手套等。,图1-4-3 电动送风焊接而罩及其使用,2023/11/3,90,图1-4-4 防尘防毒口罩,a)单罐分子筛防尘防毒口罩 b)活性炭过滤、呼吸阀防尘防毒口罩,2023/11/3,91,(3)健全安全操作规程和制度。(4)针对焊接工种特殊