焊接的主要方法大全11篇

焊接的主要方法篇（1）

在我国西气东输等大型油气管道建设施工中，焊接是最基本的施工方式。因此，焊接是管道安装中最关键、最重要的一道工序。影响管道焊接质量的因素较多，主要有管材和焊材的质量、焊工的资格和操作能力、焊接施工工艺和操作过程等。对于管道焊接质量控制，必须重点针对这三个环节采取控制措施。

一、管道焊缝质量缺陷的分类

焊缝质量缺陷分表面质量缺陷和内部质量缺陷两类。

焊缝表面质量缺陷主要有裂纹、气孔、夹渣、咬边、未熔合、焊瘤、未焊透、根部收缩、余高过大、外观成形凹凸不平、角焊缝厚度不足或焊脚不对称情况等。

焊缝内部质量缺陷主要有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等。

二、管道焊接过程控制措施

焊接过程控制主要从焊接施工工艺、焊工资格和能力、焊接操作过程三方面入手。

1.焊接施工工艺控制：

制定焊接施工工艺：

焊条、焊丝及焊剂的选用，应根据焊接接头两侧母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热、焊后热处理使用条件及施工条件等因素确定。焊接工艺应明确管道母材的类别号和组别号、焊接接头形式及简图、适用此焊接工艺的管道直径和壁厚范围、焊接位置和焊接方向、焊接方法和机械化程度、焊接材料的类别、焊接电流和电压、焊接速度、保护气体、预热或焊后热处理方法、环境温度和湿度、风速的要求等方面。

对焊接工艺进行评定：

每种管道焊接施工前，必须有相适应的焊接工艺评定，经评定合格的焊接工艺才可作为工程焊接施工的依据。焊接工艺应根据管材的化学成分、力学性能、焊接性能、母材的厚度等进行分类，然后确定相应的焊接施工工艺，再选择相应的母材、焊材进行焊接，并对焊接接头进行外观检查、射线照相检验、力学性能试验，以及金相组织、抗腐蚀、硬度等方面的检验、试验和评定。

2.管道焊接操作过程控制：

主要是对管道切割下料、管口和坡口加工、管口清理、组对、点焊和正式焊接的电流、电压、焊接环境等方面进行检查。检查手段基本以巡检为主。主要控制管口平面与管道轴线的垂直度，另外注意不锈钢、合金钢管道的切割工器具不得与碳钢类材料混用，防止造成渗碳锈蚀。

对焊接操作进行巡检：主要检查焊工焊接时各项技术参数是否严格按焊接工艺卡执行。主要核查实际焊接操作的电压、电流、焊接速度、焊条摆动、点固焊和打底焊方法、焊道层数及各层的焊接方法、清根、层间清理等，并对使用的焊条或焊丝的型号、规格和烘干、保温、防潮、防污染等情况进行巡查。

惰性气体保护措施检查：

2.1惰性气体保护焊主要检查焊缝是否按焊接工艺要求采取了充气保护措施，并检查惰性气体的纯度是否满足焊接工艺的要求。

2.2对于设计或规范未要求进行射线无损探伤的不锈钢、合金钢管道，更要重视打底焊防氧化的保护措施，保证焊缝根部的焊接质量。

焊前预热和焊后热处理控制：

焊前预热和焊后热处理必须制定相应的热处理技术措施，主要应根据钢材的化学成分、厚度、焊接形式、焊接方法、焊接材料及环境温度等因素，明确加热的方式、温度、范围和加热速度，以及焊后维持恒温的时间和冷却降温的速度。在热处理过程中对其进行检查并记录。

对某些特殊介质的管道焊接应有针对性的控制措施：

不同项目的工艺介质各不相同，有的管道介质比较特殊，焊接质量对介质的产品质量会产生影响。因此，焊接过程控制还应根据管道介质的特性制定相应的措施。

焊缝标识检查：

管道焊缝施焊完成并检查后，应及时在焊缝附近做焊缝标识并记录。焊缝标识的主要内容有焊口编号、焊接日期、焊工代号、固定焊口标记、表面质量检验结果、内部质量无损检测结果及标记、焊缝返修标识，以及管段编号和管材标识等。各项标识应与焊接技术资料相符，不能有错漏。

焊接技术资料核查：

2.3焊接技术资料主要有焊接施工记录、焊缝隙表面质量检验记录、焊缝无损探伤检测记录、焊缝位置单线图；

2.4主要核查资料的真实性、准确性、完整性、可追溯性，以及相互之间有无矛盾和错漏，必要时应与现场的管道焊缝及其标识进行核对；

2.5统计有关数据是否符合设计和规范要求：应对每名焊工施焊的每种管道的施焊结果分别统计，其主要内容有：管段焊缝总数、焊缝检测等级、数量及比例（活动焊口和固定焊口应分别统计）、返修数量和次数及加倍抽查的数量等。

三、焊接质量检验控制措施

管道焊接质量检验通常分三步进行：首先是焊缝表面质量检验，然后是焊缝内部质量无损探伤检验，最后是管道系统压力试验。本文只对前两步检验手段进行论述。

1.焊接质量检验结果的认定：

1.1焊接表面质量和内部质量检验结果，必须达到设计和施工验收规范要求的等级，才能认定为合格。

1.2焊缝缺陷判定及质量等级评定应符合GB50236-98及JB/T4730的有关规定。

2.焊缝表面质量检验控制措施：

采用目测和焊接检测尺实测的方式检验外观质量：主要检查焊缝表面的裂纹、气孔、夹渣、咬边、未焊透、焊瘤、根部收缩、余高、焊缝外观成形、角焊缝厚度、角焊缝焊脚对称情况等。

渗透检验：

主要是在焊缝表面喷涂渗透检测剂，通过显示的迹痕，判定焊缝的缺陷，主要有着色法和荧光法两种。

磁粉检验：

主要是在焊缝表面施加磁粉，对焊件进行磁化，通过显示的磁痕，判定焊缝的缺陷。主要有干磁粉法、湿磁粉法、荧光和非荧光磁粉法。

3.焊缝内部质量无损探伤检验控制措施：

无损探伤检验方法：

焊缝内部质量无损探伤检验方法主要有射线透照检测和超声检测。射线透照检测比较直观并能保留检验记录，是最常用的检测方法。

超声检测控制要点：

3.1超声检测主要是通过探伤仪的探头在扫描焊缝区域时发出超声波，观察探伤仪显示的最大反射波的波高，并与对比试块的“距离—─波幅”曲线图进行对照，根据波幅所在的区域，判断焊缝缺陷所在位置、指示长度，再根据波幅所在区域和缺陷指示长度评定焊缝的质量等级，焊缝的质量等级可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级。探头移动速度不应超过150mm/s，当采用自动报警装置扫查时，可不受此限。探头每次扫查检测复盖率应大于探头直径的15%，尽量扫查到整个被检区域。

3.2焊缝缺陷指示长度应根据以下两种情况测定：

3.3第一：当缺陷反射波信号只有一个高点且缺陷处声束宽度小于缺陷长度时，用降低6dB相对灵敏度法测量缺陷的指示长度；

焊接的主要方法篇（2）

Abstract: This paper analyze the causes of the major welding quality defects, the use of appropriate measures and methods to avoid the jacked pile then pile in the welding process, welding quality defects.Key words: static pile; weld; slag; stomatal

中图分类号： TG441.3文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1. 引言

静压桩具有无噪音、无振动、经济效益高等优点,得到了广泛而大量的应用。施工中一般采用焊接接桩的办法使上下节的桩可以良好地衔接在一起，不发生错位。焊接接头的质量受施工操作人员素质、施工方法、环境等因素影响，较容易出现气孔、夹渣、裂纹和咬边等焊接缺陷，这些缺陷将直接影响焊缝强度。因桩打入土体之后主要承受剪力，焊缝强度不满足要求，会导致焊缝断裂，上、下两桩桩体分离，桩的承载力无法满足设计要求等后果。因此，在焊接时，必须对方桩接头进行焊接质量的控制，焊缝应连续饱满，不得虚焊漏焊，不得出现焊缝缺陷，桩帽之间的空隙应用钢片垫实焊牢。

焊接质量缺陷种类

我公司某质量QC小组对某静压方桩工程的方桩接桩焊接质量进行了跟踪调查，

对该工程D区G×6轴共计193根桩进行焊接质量不合格数量调查，发现存在焊接质

量缺陷桩数为23根，焊缝质量缺陷种类主要为气孔、夹渣、裂纹和咬边，发生频率分

别为26.1%、43.5%、4.3%和26.1%。由此可见，预制方桩接桩焊接质量缺陷的

主要类型是：夹渣、气孔和咬边。这与焊接施工现场众多影响因素密切相关。3. 焊缝质量控制方法

3.1 夹渣控制方法

3.1.1 夹渣产生原因

焊渣残留于焊缝金属中的现象称为夹渣。当焊缝中出现条状夹渣时，在其尖角处会引起较大的应力集中，因此，必须对夹渣缺陷进行相应控制。

接桩过程中，焊缝中产生夹渣缺陷主要因素为：a.焊接工艺参数设置不当；b.多层焊接时，层间焊渣清理不干净产生夹渣；c. 方桩端板焊接面清理不干净引起夹渣。

3.1.2 控制方法

依据以上夹渣产生的主要原因，采取了以下相应的措施，对焊缝夹渣缺陷进行控制：

1. 焊接工艺参数设置。在方桩焊接过程中，影响焊接质量的工艺参数主要为焊接电流和电压。焊接过程中，操作人员往往为追求速度，选择较大的焊接电流、电压和较快的焊接速度，这些都会使电弧长度过长，焊丝熔化速度过快，导致熔化金属凝固速度过快而使熔渣来不及浮出，从而形成夹渣。另外，焊接电流、电压较大时，起弧时易引起焊丝爆断，如操作人员素质过低不及时清理，在之后的焊缝中也将形成夹渣。因此，在接桩焊接之前，焊接操作人员必须在另一块钢板上试焊，用以调整焊接电流、焊接电压、焊接速度等工艺参数。

2 焊接中断处理。在焊接中，往往由于各种原因需作停顿。这种情况下，重新引弧应采用热接法接头，即前一次熄弧后，在熔池尚未冷却时，随即引弧开始后续的正常焊接。如熔池已完全冷却，需重新引弧前，必须用碳刨或砂轮对弧坑进行修整，使弧坑形成圆滑过渡状，然后再引弧进行正常焊接。在进行多层多道焊接头时，每层和每道之间的焊道尽可能错开25 mm以上。

3 焊接面清理。方桩端板表面清理和第一层焊缝焊渣清理可统称为焊接面清理。桩机施工环境均在野外，焊接面往往存在泥土、钢板生锈和油污情况，焊接前应将焊接面的泥土、铁锈和油污等全部清理干净后施焊；方桩接桩一般要求多层多道焊接，焊缝饱满连续。在实际操作过程中，因工人素质因素，往往第一层焊缝表面焊渣未处理干净即进行下道焊缝的施焊，从而导致在多层焊缝之间产生夹渣。因此，根据以上两种情况，焊接前，必须将焊接表面用钢丝刷清理干净后才能施焊，防止焊缝夹渣的情况出现。

3.2 气孔控制方法

3.2.1 气孔产生原因

气孔是焊接熔池中气体在凝固时未能及时从熔池中逸出而残留在焊缝中后所行成的空穴。导致焊接过程中产生大量气体的因素都可能产生气孔。气孔的产生主要有以下几方面的原因：

a.保护气流受阻，不送气；b.保护气孔中有空气混入；c.由于强风，保护效果不好；d.CO2气体中含水量过多；e.焊接部位及焊丝生锈、沾有油污和油漆；f.过多飞溅附着喷嘴堵塞。

3.2.2 控制方法

根据气孔产生的原因及现场实际情况，采用以下相应措施，对焊接气孔缺陷进行控制：

1. 焊接前操作人员需检查气瓶内保护气体是否充足，送气阀门开关是否开启，调压器是否冻结，气路连接是否拧紧，气管有否破裂以保障焊接过程中保护气体充足；

2.当风速较大时，设置挡风板。风速较大时，保护气体受风速影响，不能充分形成保护气氛，影响电弧形态，焊接时易形成大量气孔或形成蜂窝型焊缝。因此，在风速较大时必须设置挡风板。根据现场实际操作情况，在静压桩机下方可设置方桩舍拉合式防风屏，焊接过程将防风屏合起，形成独立的焊接工作区域，有效降低风速对电弧形态的影响；焊接完成后，将防风屏拉起，不影响桩机正常的行走，对中和调平。

3.使用纯度符合要求的CO2气体。CO2气体纯度不符合要求，焊接时空气易侵入焊缝，形成气孔。因此，焊接必须使用纯度符合要求的CO2气体。

5.油污、生锈和油漆清理。受现场库存条件影响，焊丝表面往往生锈、留有油漆，送丝转动部位和方桩端板可能存在油污。焊接时，这些因素产生较多有害气体，直接导致焊缝中出现气孔缺陷，因此焊接前必须对这些因素检查和去除。

6.清洁喷嘴内飞溅。焊枪喷嘴内飞溅较多，焊接时保护气体不能有效对电弧进行保护，空气易混入保护气体中，从而影响电弧形态产生气孔。同时，残留的飞溅在焊接时可能进入焊缝，形成夹渣。造成焊缝中产生气孔和夹渣。这一因素往往被忽略，因此，在焊接前必须进行喷嘴清理，必要时更换喷嘴。

3.3 咬边控制方法

3.3.1 咬边产生原因

桩身受压后，在咬边处形成应力集中，容易出现裂纹，降低焊缝的强度。其产生的原因主要是：a. 焊接电流过大，电弧过长；b. 操作人员焊接时电弧在焊缝两侧停留时间短，向回摆动速度太快，将液态熔融金属拉回熔池中心后产生咬边。

3.3.2 控制方法

争对以上产生咬边的主要原因，在现场采用以下措施对咬边进行控制：

设置合适的焊接电流。焊接前在废钢板上进行试焊，直至焊接电流参数选择适当。

对操作人员进行监督。操作人员为追求压桩速度，焊接速度往往过快，甚至不进行摆动运弧。因此，在接桩过程中，对操作人员焊接时运弧方式进行控制监督。要求其在两桩端板处稍作停顿，以保证有足够的熔敷金属填充在焊缝两侧边缘，防止咬边的出现。

4 结论

预制方桩接桩焊接质量缺陷主要为气孔、夹渣和咬边三种种焊接缺陷；

气孔、夹渣和咬边的出现与施工现场众多影响因素有关；

通过控制焊接电流、电压，焊缝清理等措施，可以有效避免焊缝夹渣缺陷的产生；

通过设置挡风屏、清理焊材油污等措施，可以有效避免焊缝气孔缺陷的产生；

焊接的主要方法篇（3）

中图分类号：TU291 文献标识码：A

焊接工序是钢结构加工制作中一种特殊而且非常重要的工序。在焊接过程中会出现一些不可避免的焊接缺陷或残余应力，如果不加以控制，就会使某些局部缺陷，由于难以抵抗外部荷载和内部应力的共同作用而产生破坏，并影响到整体结构安全，以致这些钢结构建筑发生局部变形、脆性断裂、甚至倒塌等严重事故，所以，必须建立材料供应、焊前准备、组装、焊接、焊后处理和成品检验等全过程的焊接生产质量控制体系，来保证钢结构工程的焊接质量。

1．焊接质量控制的基本方法

在钢结构加工制造的整个过程中，为保证产品的焊接质量，在公司的人员、设备、材料、操作规范和作业环境上都要遵循严格的要求，同时还要保证产品合理的制造流程、可靠的试验与检验以及安全的操作。

1.1 焊工资质和管理

焊接操作人员属于特殊工种，必须按照有关规定进行焊工技术考试，合格后持证上岗。未经培训、考核合格者，不准上岗作业。企业要编制焊工花名册，并进行严格管理，及时记录和更改相关信息。焊工停焊时间超过6个月的要重新考核上岗。每个月要通过对焊工所焊焊缝通过检验及无损探伤检测后的合格率进行统计，来考核焊工的业绩和工作质量。统计内容包括焊工姓名、编号、构件名称、焊缝数量、不合格项目、焊接合格率和探伤合格率。

1.2 焊接工艺评定试验

焊接工艺评定是保证焊接质量的重要措施。通过焊接工艺评定，来检验按照已经制订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书提供可靠的依据。而对于首次采用的钢材和焊接材料，必须进行焊接工艺的评定，并将焊接工艺评定报告存档保存。

1.3 制定合理的焊接工艺作业指导书

焊接工艺作业指导书是指导操作人员按照一定的方法进行焊接施工的操作规程，没有作业指导书，按照个人想法随意施工会导致焊接施工的质量过程不受控，造成产品质量下降。制定书面的的焊接工艺作业指导书并严格执行，质量才不会失控。

1.4 保证焊接材料质量，建立严格的领用制度。

焊接过程中所使用的一些焊条、焊丝、焊剂等焊接材料，很容易受潮、变质，直接影响焊接质量，所以在运输、储存工程中必须注意防潮，在使用前还要按照规定的烘焙时间和温度进行烘焙。低氢型焊条取出后应立即放入焊条保温桶。在常温下使用，一般不超过4小时，若超过时间就要重新烘焙，但不能超过2次。焊条烘焙，由工段长及时准确填写烘焙记录，记录上要对牌号、规格、批号、烘焙温度和时间等内容详细记录清楚，并由专职质量检验员进行核查签字确认。

1.4.1材质因素的控制

（1）母材的控制

母材所选用的钢材除满足结构的强度、塑料、韧性和疲劳性能要求外，还要求有良好的可焊性，因为母材对焊接质量的影响主要体现在金属材料的焊接性上。

利用碳当量Cep可以从理论上来间接评价碳素钢和低合金钢产生脆化倾向和冷裂纹的倾向从而评价母材的可焊性。检验母材可焊性最直接的方法是进行焊接工艺评定，因此对特殊钢种和首次采用的钢材要进行焊接工艺评定。

（2）焊接材料的控制

焊接材料的选择对焊接质量的影响很重要。为获得段质的焊接接头，在选择焊接材料时应遵循以下原则：

① 在焊接同种材质时，一般应按焊接接头与母材等强的原则来选择焊接材料。在焊接厚板时，由于冷却速度快，焊接应力较大，容易产生焊接裂纹，所以在第一层打底焊接时，就要选用塑性好，强度稍高的低氢焊条来焊接，其他各层可用等强度的碳素钢或低合金钢焊条来焊接。

② 形状复杂和大厚度工作，焊接金属冷却时收缩应力大，容易产生裂缝，因此必须选用抗裂性能好的低氢型焊条。

③ 焊接碳钢与低合金钢或不同强度等级的低合金钢时，可按两者中强度级别较低的一种选用焊接材料。

④ 受条件限制不能翻转的工作，应选用能全位置焊接的焊条。

1.5 保证焊件区的装配质量：焊接质量的好坏与装配质量有着密切关系，焊接前要除了满足标准规定的焊接连接组装允许的偏差外，还应该满足下列条件：

（1）焊接区边缘50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等必须铲除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素；

（2）装配间隙不能过大，尽量避免强力装配，定位焊缝要留有足够的厚度和长度：定位焊缝厚度不应小于3mm，长度不应小于40mm，其间距宜为300mm~600mm。定位焊缝与正式焊缝应具有相同的焊接工艺和焊接质量要求，定位焊缝存在裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，应完全清除；

（3）引弧板应与母材材质相同，焊缝坡口形式相同，长度应符合标准规定。引弧板拆除时，应采用气割的方式，不允许用锤击落，以避免损伤焊缝端部；

（4）衬板焊时，垫板要与母材底面贴紧，以保证焊接金属与垫板完全融合。

（5）对接焊缝不应和加筋板的角焊缝交错。对接焊缝和角焊缝距离应不小于50mm。

（6）方管或圆管在每根构件中允许存在一个接头，但在对接时应加垫宽度不小于30mm的钢衬垫，并与管壁紧贴。管子应开坡口，并留2~3mm间隙，以利于与衬垫板焊透。

2．常用的焊接方法：

钢结构工程常用的焊接方法有：手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊、电渣焊等，各种焊接方法都有各自的优缺点，应该根据实际情况，选用合适的焊接方式。

2.1手工电弧焊：手工电弧焊是最传统的焊接方法，基本上所有钢材都可以采用手工电弧焊的方式进行焊接。

2.1.1主要优点：

（1）设备简单：一般情况下，酸性焊条采用交流焊机，碱性焊条采用直流焊机。随着科技的发展，很多新型的焊机不断出现，对提高焊接质量提供了保障。

（2）操作方便：手工电弧焊，不受操作空间的限制，只要操作人员能到达的地方，都可以进行操作，在其他焊接方法无法实现的地方，更显出其优越性。

（3）可实现全位置焊接：手工电弧焊可以实现平焊、立焊、横焊、仰焊等各种位置的焊接，操作灵活方便。

2.1.2主要缺点：

（1）对焊工的技术水平要求高：手工电弧焊主要由焊工操作完成，焊接质量的好坏主要有焊工的技术水平决定，培养一名合格的焊工成本较高。

（2）劳动强度大：由于不能采用机械辅助，全部由焊工完成，劳动强度很大。

（3）生产效率低：焊工操作过程中，必然有换焊条等操作时间，焊条总有一段不能完全使用完毕，必然造成生产效率低，成本相对较高。

2.1.3适用范围：

手工电弧焊生产效率低，已经不是钢结构生产过程的主要焊接方法，只有在无法使用埋弧自动焊接和CO2气体保护焊时，才使用手工电弧焊。主要应用于现场安装时，高空焊接，和局部焊接时采用。

2.2埋弧自动焊接：埋弧自动焊是钢结构加工过程的主要焊接方式，能够实现连续作业，生产效率高。

2.2.1主要优点：

（1）焊接质量好：埋弧自动焊接采用电流大，焊缝的熔深大，由于焊剂的保护，成型美观，气孔、夹渣比较容易浮出，焊缝内部不容易形成缺陷，焊接质量好。

（2）生产效率高：埋弧自动焊可以实现连续流水作业，自动化程度较高，由于采用大电流，熔覆金属能够很快融化，并形成良好的融合，生产效率很高。

2.2.2主要缺点：

（1）焊接位置限制：埋弧自动焊接只适合平焊、船形焊等，直线型或圆弧型焊缝，并需要配合相应的轨道，才能实现。

（2）对设备、工艺要求较高：埋弧自动焊接需要专门的焊接设备，钢结构生产线中配备的龙门焊机全部是自动化控制，要求操作人员在焊接前，根据构件的板厚选择合适的工艺参数。由于操作过程中不能观察焊缝的融合情况，需要进行焊接工艺评定后，按合格的工艺指导书进行操作。

2.2.3适用范围：

埋弧自动焊是钢结构加工过程的主要焊接方式，焊接工作量占全部焊接工作量的80%左右，主要用于H型钢腹板和翼缘板的焊接、箱型构件通长焊缝的焊接等。在长度较大的钢板拼接焊缝，也可以采用半自动的埋弧自动焊接。

2.3 CO2气体保护焊：由于成本低，效率高，CO2气体保护焊已经成为钢结构生产和安装过程中的主要焊接方法。

2.3.1主要优点：

（1）生产效率高：由于CO2气体保护焊丝融化快，穿透力强，不产生熔渣，可连续操作，大大提高焊接的生产效率。

（2）焊接质量好：由于电弧热量集中，加热面积小，以及CO2气流的冷却作用，因此工件焊接变形小。

（3）不容易产生裂纹：由于CO2气体保护采用的保护性气体是CO2，具有一定的氧化性，能够减少焊缝中的含氢量，可显著减小焊缝氢裂纹的倾向。

（4）操作方便：由于明弧操作，可直接观察，操作简便灵活，焊工容易掌握，办自动焊接设备也比较简单。

（5）成本较低：由于CO2气体是许多工业部门的副产品，价廉易得。

2.3.2主要缺点：气体保护焊接，受环境影响较大，在室外焊接时，当出现下列情况时，不允许施焊：（1）风速大于2m/s；（2）相对湿度大于90%；（3）雨天及雪天；（4）环境温度在-5℃以下。

2.3.3适用范围：CO2气体保护焊是钢结构加工中的主要焊接方式，适用于钢结构加工过程中，除埋弧自动焊接以外的构件焊接。比如，节点板的焊接、零部件与构件的焊接、构件局部焊缝的修补等。

2.4电渣焊：电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。目前，在钢结构加工过程中，主要应用于箱型构件内隔板最后一道立焊缝的焊接。

3．焊接质量的检验

焊缝的质量检验阶段分为焊前、焊接过程中和焊后检验阶段三个阶段。主要也是针对焊接前期准备工作、焊缝外观质量以及焊缝内部质量检验和焊接性能的抗拉强度所进行的检测。主要的焊接检验方法有：外观检测、无损检测、实验检测。

3.1外观检测：焊缝的外观质量检验主要是用测量工具凭借肉眼或借助强光手电或用放大镜观察焊件，以此检验焊缝质量，发现并测定焊缝存在的表面缺陷。

3.1.1普通碳素结构钢构件应在焊接冷却到工作环境温度、低合金结构钢应在焊接24h后方可进行外观检查。焊接工件外观检查，一般用肉眼或量具检查焊缝和母材的裂纹及缺陷，也可用放大镜检查，必要时进行磁粉或渗透探伤。

3.1.2焊缝的焊波应均匀，不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷，焊接区无飞溅残留物。

3.1.3焊缝的位置、外形尺寸必须符合施工图要求，并必须符合《钢结构焊接规范》及《钢结构工程施工及验收规范》的要求。

3.2无损检测：常用的无损检测方法有磁粉检测（MT）、着色检测（PT）、超声波检测（UT）、射线检测（RT）,其中超声波检测是目前应用最广的无损检测方式，具体应根据设计要求及实际情况采用。

3.2.1磁粉检测（MT）：铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变 而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。磁粉检测只能用于检测铁磁性材料的表面或近表面的缺陷，由于不连续的磁痕堆集于被检测表面上，所以能直观地显示出不连续的形状、位置和尺寸，并可大致确定其性质。

3.2.2着色检测（PT）：着色检测和磁粉检测一样，也是一种表面检测方法，主要用来探测诸如肉眼无法识别的裂纹之类的表面损伤，例如近表面缺陷（裂纹）、气孔、疏松、分层、未焊透及未熔合等缺陷。 着色探伤的基本原理：用着色剂涂在材料的表面，着色剂渗入受损部位。放置一段时间后将表面的着色剂冲洗掉。在已经清洗干净的表面涂上显影剂，损伤部位由于着色剂渗入其中从而看得一清二楚。 主要利用毛细现象使渗透液渗入缺陷，经清洗剂清洗使表面渗透液清除，而缺陷中的渗透液残留，再利用显像剂的毛细管作用吸附出缺陷中残留的渗透液而达到检验缺陷的目的。

3.2.3超声波检测（UT）：超声波检测是检测焊缝内部缺陷的方法，主要是利用超声波在焊缝或钢材内部的反射波，来确定缺陷的一种方法。当焊缝或钢构件存在缺陷时，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射,反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。超声波检测是钢结构无损检测中最主要的方法，成本低、检测方便，超声波检测尤其对裂纹非常敏感。

3.2.4射线检测（RT）： 射线检测是利用x射线穿透构件，利用感光材料形成影像，来判断缺陷的一种无损检测方法，和超声波检测一样，用来检测焊缝内部缺陷。相对于超声波检测，射线检测设备复杂、操作复杂，并且x射线对人身有伤害，冲洗胶片需要时间较长等，主要用于重要的压力容器等焊缝的检测，在钢结构工程特别重要的部位，或设计有要求时，也可采用。一般构件不建议采用射线检测。

3.3实验检测：实验检测是破坏性检测，主要通过把焊接构件，按实验要求加工成相应的试件，通过实验设备进行破坏性的检测，主要包括：拉伸试验、弯曲实验、冲击试验、硬度试验、宏观金相等方法，实验检测主要用于焊接工艺评定，可以准确测定相应焊接工艺的质量数据指标。

4．不合格焊缝的处理

4.1在操作过程中不合格的焊缝是不允许存在的，但是由于每个焊工的技能水平、责任心和自觉性有所不同，焊接设备在运行过程中也会发生一些改变，就很容易产生不合格焊缝，一旦发现不合格焊缝，检验员要及时作出标记，张贴“待处理”标签，并分析产生缺陷的原因，开出返修通知单，提出相应的改进措施。

4.2待返修构件不允许流入下道工序，焊缝返修完毕之后，还要与原焊缝相同的探伤要求和标准进行复探，在返修后检验合格才能继续操作。

焊接的主要方法篇（4）

一、钢结构焊接变形的种类

由于焊接结构的接头形式、工艺、方式及焊缝位置等的不同，造成焊接变形

在外观表现形式上各有不同。

（1）长度缩短(称纵向缩短)和宽度变窄(称横向缩短)变形

这是由于钢板对接后焊缝发生纵向收缩和横向收缩所引起；同时对于工字形梁而言，不仅纵向焊缝能引起构件纵向缩短，横向焊缝同样能引起结构纵向缩短，而且起主要作用。

（2）角变形

钢板V型坡口对接焊后发生的角变形，是由于焊缝截面形状上下不对称，引起焊缝的横向缩短上下不均匀。X型坡口的对接头，当焊接顺序不合理，造成正反两条焊缝的横向缩短不相等时，也会产生角变形。

（3）弯曲变形

焊接梁或柱产生弯曲的主要原因是焊缝在结构上布置不对称所引起。丁字形梁焊缝位于梁的中心线上方，焊后焊缝纵向缩短引起弯曲变形。

（4）扭曲变形

扭曲变形原因较多，装配质量不好和配件搁置不当，以及焊接顺序和焊接方向不合理都可能导致变形，但归根到底还是焊缝的纵向或横向缩短所引起。

（5）波浪变形

主要出现在薄板焊接结构中，产生原因是由于焊缝的纵向缩短对薄板边缘造成的压应力；另一种是由于焊缝横向缩短所造成的角变形。

二、控制焊接变形的措施

控制焊接变形的措施可归结为设计方面、施工方面的预防措施及焊接变形矫正措施。下面主要叙述施工方面的预防措施及焊后变形矫正措施。

（1）施工预防措施

在施工过程中可采取多种措施预防焊接变形。

① 反变形法：所谓反变形法就是在构件施焊前，确定其焊接变形的大小和方向，焊后使构件达到设计要求。如采用夹具施加与焊接变形相反的作用力的方法，与焊接变形相抵消，以达到防止变形的目的。

② 刚性固定法：所谓刚性固定法，就是在没有采取反变形的情况下，将构

件固定增加焊件刚度，限制焊接变形。按变形相反方向，用夹具或点焊方式将焊件固定，从而限制焊接变形。

③ 合理地选择焊接方法和规范：选用焊接线能量较低的焊接方法和规范参数，可以有效地防止焊接变形，如采用CO2焊代替手工电弧焊，采用多层焊的方式降低焊接参数来降低线能量。

④ 选择合理的装配焊接顺序：这种方式就是使物件在焊接过程中，通过合

理的装配焊接顺序，使焊接变形能够互相抵消，从而达到降低变形的目的。

（2）焊后矫正焊接变形的方法

根据是否采用外界能量，将其划分为机械与火焰矫正法。

① 机械矫正法：即利用不均匀的加热使结构获得反向的变形来补偿或抵消原来焊接变形。这种矫正法适用于T型梁、工字梁和一些简单的小结构，如机座等。

② 火焰矫正法：火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加，会导致承载安全系数的降低。因此应尽量采用合理的工艺措施以减少变形。当不得不采用火焰矫正时应

切记以下几点：

a、矫正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面；

b、宜用点状加热方式，以改善加热区的应力状态；

c、加热温度最好不超过700度。

三、几种建筑钢结构施工焊接变形的控制方法

上面从理论上论述了建筑钢结构焊接变形的控制措施，下面从施工生产实践所取得的经验总结方面分析，以提高建筑钢结构的施工质量。在建筑钢结构施工中，品种繁多，常见的主要有如下几种：

（1）预制的小构件、预埋件的焊接变形

这类产品，一部分可采用焊后锤击法矫正焊接变形，另一部分构件，刚性较

大，或因结构原因，无法采用锤击法矫正焊接变形，常采用火焰矫正法加以实现，在变形的反方向用火焰加热，火焰背面跟踪冷却来矫正焊接变形。如第一次加热后仍无法达到要求，则可继续选择最大点加热，直到符合要求，但要注意在同一处加热不能超过三次。

（2）钢屋架焊接变形的控制措施

钢屋架主要是由角钢拼焊形成，控制焊接变形主要是靠施工工艺措施来实现的。焊接变形主要有沿钢架跨度方向的收缩变形和沿钢屋架垂直面的挠曲变形引起的侧弯。

① 钢屋架跨度收缩变形是由焊缝收缩变形引起的。其控制措施，就是据钢屋架的焊缝尺寸、跨度预估焊后在跨度方向可能产生的总收缩量，在施工放样时，将跨度施工尺寸增加，即放样跨度尺寸=设计跨度尺寸+预估总收缩量。

② 钢屋架的侧弯控制：钢屋架的侧弯是由挠曲变形引起的，要控制侧弯就

要控制挠曲变形。最有效的控制侧弯的工艺就是“多次侧身，分层施焊”。这种工艺使不同方向焊接变形相互抵消，从而达到消除焊接变形的目的。

（3）钢架梁、吊车梁、钢柱等

焊接工字型组成的大型钢结构，焊接过程中在四条纵向长焊缝的影响下，容易出现翼缘板角变形，纵向收缩变形，挠曲变形，侧弯等焊接变形。

① 焊接工字梁翼缘角变形的控制

主要的控制方式有如下几种：

a、刚性固定法：利用现场周围刚性较大的构件或型材，将翼缘板点焊在上面，降低角变形，同时可降低挠曲变形。

b、反变形法：利用夹具施加与焊接角变形方向相反的作用力达到降低变形的目的。

c、焊后火焰矫正法：采用背冷的方法，在与焊缝相对应的另一面沿相应纵向焊缝方向，采用气焊火焰加热，并在焊缝一侧喷水，达到矫正变形的目的。

d、焊后机械矫正法：焊后采用千斤顶与卡具配合，施加与角变形方向相反

的外力，矫正焊接角变形，

② 焊接工字梁纵向收缩变形的控制：控制焊接工字梁纵向收缩变形的方式同控制钢屋架收缩变形方式相同，也是采用预留焊缝收缩留量来实现，但收缩留量要通过计算实现。

③ 焊接工字梁挠曲变形的控制，一般应尽量采取工艺措施加以解决，如焊后仍存在挠曲变形，再采用焊后矫正法矫正处理正确选择拼装顺序和焊接顺序控制工字梁挠曲变形，火焰矫正法降低工字梁挠曲变形：采用上述工艺方案施焊后，如仍有部分工字梁产生挠曲变形，则可通过火焰矫正法加以矫正(在条件许可情况下，也可采用机械矫正法)。

（4）焊接工字梁侧弯变形的控制

工字梁侧弯的控制可采用与上述加热区挠曲变形相同的工艺方式及相似的火焰矫正法加以控制。

参考文献：

焊接的主要方法篇（5）

焊接技术在电站锅炉制造中起着至关重要的作用，随着电站锅炉向大容量、高参数方向发展，其材料等级越来越高、结构越来越复杂，传统的焊接工艺和装备将不能完全适应电站锅炉制造需求。阐述电站锅炉焊接技术及装备现状，指出现有电站锅炉焊接设备机械化高、但自动化和智能化低的现状，结合电站锅炉发展趋势及国家智能制造规划，提出了电站锅炉焊接工艺和装备的智能化需求和发展方向。

关键词：

电站锅炉；焊接装备；现状；发展趋势

我国是煤炭大国，燃煤发电是我国最重要的发电形式，燃煤发电量占据全部发电量75%以上。中国火电装机容量在1987年突破1亿kW[1]，到2015年已经近10亿kW，不足30年的时间翻了10倍。在未来很长一段时间内，燃煤发电在我国能源结构中的主导地位仍然不会发生改变。锅炉是燃煤发电机组的核心部件，焊接是锅炉制造中的关键工序，而高温高压的运行环境更加凸显了焊接在锅炉制造中的重要性。随着锅炉参数及容量的不断提高，锅炉技术的发展不仅取决于锅炉设计技术的进步，更与锅炉焊接技术的发展密不可分。正是因为焊接技术的进步，使电站锅炉的制造成本越来越低、制造周期越来越短，使我国电力事业得到了长足的发展。

1锅炉自动化焊接现状与不足

电站锅炉是一个庞大而且十分复杂的系统装置，单台锅炉重量可达万余t，其核心承压部件按运行功能可分为四类：汽包/汽水分离器、集箱、蛇形管和膜式壁。每一类部件都有着其独特的结构形式，所采用的焊接工艺方式也有着很大差异。

1.1汽包/汽水分离器部件汽包/汽水分离器在锅炉的运行中主要起到汽水分离的作用。汽包/汽水分离器筒身由厚壁钢板卷制或者压制后拼接而成，其上布置很多规格不一的接管，主要焊接工序包括筒身纵环缝焊接、接管的焊接与其他附件的焊接。其纵、环缝焊接是锅炉部件中较早应用机械焊焊接的部件，焊接方法由焊条电弧焊+埋弧焊逐渐发展到了现在的双面埋弧焊焊接，曾经也采用过电渣焊工艺，但由于电渣焊焊缝晶粒粗大，须单独进行正火+回火热处理，属于高耗能工艺，所以该工艺已逐渐被淘汰。同时得益于窄间隙埋弧焊设备和技术的应用，在环缝焊接上，大部分锅炉制造厂实现了焊接坡口由普通坡口到单边约1.5°窄间隙坡口的变化。而纵缝坡口因各锅炉厂加工坡口方式不同，部分厂家实现了窄间隙坡口，其余厂家仍在采用传统的宽坡口形式。大量的管座焊接也是汽包/汽水分离器主要焊接工作之一，根据管座直径和结构形式，主要焊接方法有：氩弧焊（包括内孔氩弧焊）+焊条电弧焊、焊条电弧焊+埋弧焊、焊条电弧焊+气保焊等。其中大管座已经大量采用埋弧焊焊接，而直径小于100mm的小管座则部分厂家采用细丝埋弧焊，部分厂家为手工焊焊接。

1.2集箱部件集箱是锅炉中关键承压部件之一，在锅炉的运行中主要起到汽水汇集和分配的作用。集箱筒身由成品钢管制成，主要焊接工序包括集箱环缝对接、大管座焊接、受热面管座焊接和其他附件的焊接。在集箱环缝焊接上，大部分厂家都实现了氩弧焊打底+埋弧焊焊接的方法，在高等级材料的集箱中，部分厂家已经成功应用窄间隙热丝TIG焊，焊接质量得到较大提升。直径小于100mm的小管座，部分厂家采用氩弧焊+细丝埋弧焊，部分厂家则采用药芯焊丝气保焊；直径大于100mm的大管座，部分厂家正在积极开发自动焊装置和工艺，目前还未成功，只能采用手工焊。

1.3蛇形管部件蛇形管是锅炉受热面管系，也是锅炉关键承压部件之一。蛇形管形状复杂，由小口径管拼接、弯制后组屏而成，具有材料种类多、焊口数量大、制造难度高的特点。主要焊接工序为管子对接。对于直管对接，大部分厂家都采用机械热丝TIG焊焊接，也有厂家采用机械TIG+MIG焊以提高焊接效率。而对于弯管的对接，受制于焊接位置的限制，大部分厂家仍采用手工氩弧焊+焊条电弧焊焊接。虽然有设备厂家开发出了全位置TIG焊设备，但应用效果并不理想。

1.4膜式壁部件膜式壁布置在炉膛四周的受热面，用于吸收炉膛火焰热量，加热管内介质，冷却烟气温度，保护炉墙等。膜式壁通常由光管+扁钢组成，其上也有一部分附件。膜式壁光管+扁钢角焊缝的焊接工作量十分庞大，但现在各锅炉制造企业都实现了机械焊接，主要焊接方法有机械气保焊和机械埋弧焊。机械气保焊又分为龙门焊（见图1）和MPM焊（见图2），龙门焊用于焊接非直管屏，MPM焊用于焊接直管屏。通常龙门焊为4头或6头，从正面焊接；MPM焊有着多头的上焊枪和下焊枪（仰焊），可上、下两侧同时焊接，焊枪可达20头以上。机械埋弧焊头数较少，通常只有4头或8头，只能在管屏上侧施焊。现在这些焊接设备都已经实现了国产化。在部分炉型中，销钉螺柱焊也是膜式壁部件主要焊接工作之一，销钉数量多，现在仍无全自动焊接设备，只能采用人工方式逐个进行焊接，费时费力。膜式壁其他附件也大多采用半自动熔化极气保焊或焊条电弧焊焊接。综上所述，目前我国锅炉焊接自动化程度较低，距智能化焊接还有很大距离，主要表现为：（1）大量焊接工作依靠人工操作，仍不能实现机械化。（2）实现机械焊的部件也不是全自动化焊接，焊接过程中需要工人不断监控和调整。（3）为降低成本，焊接设备功能单一，难以实现焊接过程的自动控制改造。

2锅炉焊接智能化提升

随着《中国制造2025》的出台，我国制造业必然会发生重大转变，从低端制造逐步转变为高端制造，从劳动密集型制造转变为技术密集型制造。面临着国内外低迷的经济环境，提高制造智能化、降低制造成本是锅炉制造企业的必经之路，智能化焊接在锅炉制造中应用将是未来趋势所向。结合当前焊接技术的发展，未来锅炉焊接智能化提升方向主要包括以下几个方面。

2.1基于现有条件的自动化（机械化）焊接设备开发应用在锅炉制造中，手工焊在集箱管座焊接、销钉焊等方面还在大范围应用，以“设备换人”已经是对以上工序的一大改造，既可以提高效率，又能提升质量，降低成本。在“设备换人”的过程中，实现智能化焊接难度较大，自动化或者机械化可以作为一个必要的过渡方案。针对集箱大管座，布道问题是困扰其实现自动化的主要难点，但当前可借鉴汽包大管座马鞍埋弧焊的成功经验，在焊接过程中人工布道，先实现管座机械焊。针对集箱小管座，相关单位已经对机器人焊接技术可行性进行了验证，在提升了坡口加工精度之后，焊接机器人设备可以得到应用。现有销钉焊是自动化程度十分低的焊接工艺，既要人工操作焊枪焊接，又要工人将销钉和磁圈装在一起，所以全自动销钉焊机的开发也是一大研究方向，解决的主要问题有：自动稳定送钉、自动确定销钉焊接位置、自动调整焊枪姿态和保证焊缝成形等。

2.2先进焊接方法及设备的应用20世纪以伊萨为代表的国外公司率先开发出了先进的埋弧焊设备，抢占了埋弧焊设备的制高点，但是埋弧焊有着其无法改变的缺点：焊接位置单一，焊后需要清渣，不能实现全自动焊接。而GMAW是最合适的自动焊方法，故国内焊接设备厂家应加大研发实心焊丝自动气保焊设备的力度，以替代汽包/汽水分离器纵、环缝及大管座的埋弧焊焊接等。随着数字化焊接电源的兴起及控制技术的进步，高效的GMAW焊接方法不断出现，双丝GMAW、CMT焊接、多脉冲GMAW、STT焊接等先进的焊接方法在各制造领域已得到应用，在锅炉焊接中可深入摸索其使用的可行性，开发出适合锅炉结构焊接的高效焊接方法。随着焊接材料等级的提高，焊接电源对焊缝成形及焊接质量的影响愈发明显，但优秀的高端焊接电源种类较少，相关厂家应加大高端焊接电源的研发，如超低飞溅气保焊焊接电源。

2.3机械焊设备智能化改造在现有锅炉焊接方法中，龙门焊和MPM焊已经在膜式壁管屏焊接中应用多年，现有龙门焊的每把焊枪都需要人工操控，虽是机械焊，但自动化程度不高，MPM焊也需要工人实时监控焊缝位置和焊缝成形并不断调整焊枪位置和焊接参数，需要焊接操作工不停调整和干预。对于这类焊接设备的自动化改造是提升制造能力的主要方向。在这两类设备上，设备厂家可将视觉识别技术与机械焊技术结合在一起，使焊枪可自动寻找并实时跟踪焊缝位置，实现自动化焊接。

2.4焊接模拟及仿真技术的应用随着计算机技术的迅速发展，借助于计算机软件编程，焊接过程系统模拟和仿真已经逐渐普及起来。焊接模拟与仿真技术是实现焊接过程智能化的基础，借助于焊接建模，可以实现锅炉新结构焊接过程中应力和变形的计算，实现新材料不同焊接条件材料组织转变的预测。

2.5焊接系统的智能化集成在焊接电源、焊接机器人、焊接模拟仿真等技术得到提升和发展后，就具备了实现部件焊接智能化集成的基本条件。未来的智能焊接设备并不是完全不需要人的参与，而是将对话对象由焊工变成了焊接工程师，所以远程焊接控制技术、焊接过程自动监控及诊断技术都是需要研究的，它可实现人、机分离。当然，智能焊接设备的研发并非一朝一夕之事，也非简单一方就可开发完成，智能化集成需要设备开发商与应用厂家共同参与、联合开发才能够取得理想的效果。

2.6其他必要条件焊接技术是与材料、力学、机械等技术密切相关的多学科交叉技术，在锅炉焊接智能化的道路上，不能忽视焊接材料与焊接结构设计的影响因素。在锅炉制造中应用的传统焊接工艺方法，埋弧焊、焊条电弧焊及药芯焊丝气保焊的焊接冶金过程中药粉均起到重要作用，欲采用GMAW的焊接方法实现自动化，相应实心焊丝的开发具有重要的意义。当前高等级耐热钢材料的实心焊丝严重缺乏，开发匹配的高等级实心焊丝是实现自动化的必要条件。基于传统手工焊接方式设计的结构，自动焊机可达性差，如集箱长管接头、焊接间距小，不具备实现焊接自动化条件。传统埋弧焊由于焊枪尺寸要求焊接坡口开口宽度大，若采用GMAW须改变坡口设计形式，实现每层单道的窄间隙焊接，既可以提高效率，又减少了自动布道带来的复杂程度。

焊接的主要方法篇（6）

前言

对压力容器焊接残余应力的消除方法主要有辐射加热法、锤击法、超载法等，作者结合自身多年经验，主要从这几方面消除焊接残余应力的方法进行分析。

1.焊接残余应力的概述

所谓焊接残余应力，就是在焊接的过程中，由于加热温度场不均匀，使得内应力达到材料的屈服极限，造成材料的局部产生变形的现象，在温度降低到原始均匀状态后，残留在材料结构中的内应力就是焊接的残余应力[1]。焊接残余应力的分布状态以及峰值大小对容器的应力腐蚀开裂以及疲劳破坏有着直接的影响，而且，容器在焊接的过程中残余应力是不可避免的，残余应力与容器的焊接工艺、外形尺寸、焊接程序等有着直接的关系，要避免或降低焊接残余应力对容器的影响，必须要了解残余应力的原理，才能有效的消除焊接容器的残余应力。

2.压力容器中焊接残余应力的消除策略

2.1 辐射加热消除残余应力

辐射加热消除残余应力的策略，主要是由热源把热量辐射至容器的金属表面，然后再由金属表面将热量传导至其他的方向，经常用到的辐射加热方式如电阻炉加热法、火焰加热法、红外线加热法等，实践效果非常显著。压力容器中焊接的残余应力主要是因为焊接处与整体结构之间的温差引起的，而要降低或消除焊接的残余应力，主要就是对焊接处以及容器整体结构之间的温差进行控制，而辐射加热的方式，可以将热量传道给容器，根据实际的焊接情况，对温差进行有效的控制，可以有效的实现消除压力容器残余应力的效果。

2.2 锤击法消除残余应力

捶击法主要是通过工具对容器的焊接缝隙金属进行迅速而均匀的锤击，在锤击之下会产生横向塑性伸展，这样能够使容器的焊缝收缩得到补偿，当然，具体的补偿程度与实际的情况有着直接的联系，这种操作主要是为了能够让焊接部分的残余应力弹力在拉伸的情况下变的松弛，从而达到消除部分焊接残余应力的目的[3]。例如，某工程对200m3球罐接管凸缘，在对这个球罐进行焊接的过程中出现贯穿裂缝的现象，这是不允许应用到工程中的，为此需要对其进行返修加强预热处理，然后再从内外侧同步的对裂缝处进行焊接，与此同时，还配有辅助的锤击工具对其进行分层锤击，通过降低焊接残余应力的峰值之后，才可对该容器的裂缝处完成焊接工作，并且，在后期的检查中未发现存在任何容器裂缝。从这里例子中不难看出，捶击法虽然是一种消除焊接残余应力的辅助方法，但是，该方法的应用效果十分显著，而且，操作方法也比较简单，只需要适度的对焊接区域进行分层锤击即可起到降低焊接残余应力的效果。

2.3 超载法消除残余应力

超载法是对焊接的容器施加一次或多次的外载荷，施加的外载荷要比正常的工作状态稍大一些，施加的外载荷产生的应力与焊接容器的残余应力叠加，如果合成的应力达到焊接材料的屈服极限时，那么焊接材料的局部区域就会产生塑性变形，而且，在外加应力不断增加的同时，合成应力达到的材料屈服基线范围也会随之增大，相应的材料产生塑性变形的范围也会逐渐增大，而这时的应力值是没有增加的，再加上焊接容器本身就具有连续性的特征，当外载荷移除之后，屈服变形的区域以及材料弹性变形区域也会在弹性的影响下回复，在这个过程中能够有效的消除焊接容器的一部分残余应力[4]。在采用超载法的实践中发现，超载法不仅能够消除容器焊接的残余应力，同时相比与其他方法来说操作比较简单，而且消除残余应力的效果十分显著，造价也比较低，具有较高的经济性，超载法也是当今压力容器中焊接残余应力消除的主要方法。

2.4 设计措施消除残余应力

对于压力容器中焊接残余应力的消除策略，还可以在容器焊接设计的过程中采取相应的措施。①减少焊缝的数量，容器的焊接残余应力主要来源于焊接，尤其是焊缝数量过多的情况下，相应的焊接残余应力也会随之增加，因此，要尽量减少焊缝数量，这样可以有效的降低容器的焊接残余应力;②和合理布置容器的焊接缝，并尽量采用刚性较小的接头，这样可以在焊接的过程中，能够降低焊接的残余应力，避免残余应力对焊接容器的影响。

2.5 工艺措施消除残余应力

除以上几种消除压力容器焊接残余应力的方式之外，还可以从工艺入手减小焊接残余应力，尽量将焊接残余应力控制到最低，这样避免残余应力对容器的影响。①要在压力容器焊接顺序以及焊接方向上进行控制，例如，要先对收缩量较大的焊接缝进行焊接、对受力较大的位置先对其进行焊接、对平面上存在交叉的位置进行先焊接等。②利用加热的方式消除压力容器焊接的残余应力，可以根据实际的情况对容器进行局部加热或整体加热，主要是控制焊接处与整体结构之间的温差，这样可以有效的减少压力容器的焊接残余应力。③可以利用冷焊法降低焊接的残余应力，主要原理也是对焊接处与整体结构之间的温差进行控制，尽量将其控制在最低。

3.总结

压力容器中焊接残余应力的消除具有多种方法，如本文提到的辐射加热法、锤击法、超载法等，每种方法在消除焊接残余应力的过程中都有着独特的优势，具体采用哪种方法要根据压力容器焊接的实际情况以及用途来选择，通过本文对压力容器中焊接残余应力消除策略的分析，焊接残余应力与容器的焊接工艺、外形尺寸、焊接程序等有着直接的关联，因此，在选择消除焊接残余应力的过程中，要对其他因素进行详细的分析，这样才能保证选取的焊接残余应力消除法的经济性、效益性。

参考文献：

[1]刘国伟，尚世显，黄文龙.焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的试验研究[J].压力容器，2009（05）

焊接的主要方法篇（7）

中图分类号：[TU279.7+6]文献标识码： A 文章编号：

引言：在西气东输项目实施的过程中，天然气高压管道在输气路线大规模的建设。此类高压输送管道是一项现场焊接安装工程，主要采用手工下向焊焊接工艺，而该工艺在我国之前的天然气管道铺设中尚未大规模采用，因此有必要对该项技术的应用进行相关探讨。

下向焊焊接工艺概述

1.1下向焊焊接工艺的特点

它是一种手工电弧焊焊接工艺方法，主要用于压力钢管的焊接，其焊接方法是：在管道水平放置固定不变的情况下，焊接热源从顶部中心开始向下焊接，一直到底部中心。

1）优点：

该工艺采用向下焊专用焊条，该类焊条用独特的药皮配方设计，与传统的向上焊焊条相比，具有电弧吹力大，焊接时熔深大，打底焊时可以单面焊双面成型、焊条熔化速度快、熔敷效率高等优点，超声波探伤、射线拍片合格率高。相对于自动焊又克服了在野外较差的自然条件下使用设备复杂、操作不便的不足。

2）缺点：

焊条价格较高;向下焊时熔深较浅，焊道间打磨工作量增加。随着管道壁厚的增加焊道层数迅速增加，焊接时间延长和劳动强度加大。

1.2下向焊焊接工艺适用范围

该方法适用于低合金高强度钢的薄壁大直径管道。在野外作业时，在达到一定质量要求的前提下，比手工电弧焊速度快，也比手工氢弧焊抗环境影响能力强。

在长输管道建设中的发展和应用

下向焊焊接工艺在长输管道建设中不断发展，得到了广泛的应用，现己成为一门较为成熟的工艺。60年代后期，该工艺主要使用纤维素焊条，但是当用于大直径、厚壁管的焊接时，其焊接速度反而比不上向上焊，因此下向焊焊接方法也在不断发展和完善，出现了以下几种工艺。

2.1混合型手工下向焊焊接工艺

根据前述对焊接材料的分析，低氢型焊条由于焊缝金属中含氢量和含氧量较低，在相同条件下，其韧性较纤维素焊条好，但速度慢，由此产生了混合型手工下向焊焊接工艺。该工艺是采用纤维素型焊条根焊、热焊和低氢型焊条填充焊、盖面焊的焊接方法，可充分发挥两种焊条的优点，适用于钢级较高的管道焊接。在国际管道建设上使用较多，美国、加拿大、荷兰及瑞典等国家在80年代后期的长输管道手工焊中广泛采用;在我国也有应用实例。可以预见，随着管道工程对管材提出更高的要求，高强度、高韧性的大口径钢管应用日益广泛，混合型下向焊焊接方法会逐步成为长输管道现场焊接的主要方法。

2.2复合型下向焊焊接技术

复合型下向焊是指对根层与热焊层采用下向焊、对填充层与盖面层采用向上焊的焊接方法，它主要用于壁厚较大的管道。如前所述，壁厚较大的管道，采用下向焊焊接方法，焊接层数多，反而不能发挥其焊接速度快的优势，因此考虑采用复合型的焊接方法，可发挥两种工艺的优点。

2.3下向焊焊接技术中的不同工艺在我国的应用

1993年建成投产的达连河一哈尔滨煤气管道是我国第一根采用低氢下向焊技术的管道干线工程，管径为630x7一720x7，材质为A3F钢，全长247.45km，最大工作压力为21.6MPa。陕京输

气管道工程，线路工程用钢管管材为APISLX60级，管径660mm，壁厚7.1一14.3mm；沿途环境比较恶劣，要求焊接接头具有较高的低温冲击韧性，通常的全纤维素焊接工艺难以满足该要求，经过综合性能比较、实验和焊接工艺评定，采用混合型手工下向焊焊接工艺，获得了成功。苏州工业园区输水管道工程，该工程所用的钢管规格为D1400，壁厚14mm。若采用单一的下向焊方法，一道焊口需要7一8层，而采用复合型下向焊方法，只需4一5层，这样，根层与热焊层采用下向焊，可加快焊接速度，而填充层与盖面层采用向上焊的焊接方法，可减少层数，由此一道焊口可节约焊接时间约30mm，可降低焊工的劳动强度，提高工作效率。因此该工程即采用了该项工艺。

3.下向焊焊接工艺在天然气管道建设应用过程中应注意的问题

3.1采用合理的焊接工艺

输气管道宜采用低氢型向下焊条，通过上述分析可以看到这样从焊条上很好地保证了焊接质量，但降低了焊接速度，提高了工程造价。因此建议应根据所选用的管材、壁厚、现场施工条件等因素，进行综合比较，采用合理的焊接工艺。

3.2应用下向焊工艺，关键在于选用工艺性能满足要求的焊接材料

下向焊技术使用的电焊条主要为纤维素型和碱性低氢型两大类。纤维素型电焊条主要特点是药皮发气较早且多，浸润性好，根焊成形好，过渡圆滑，同时，其对口间隙小，焊接速度快，效率高的优势也很突出，焊缝气孔也较少见。

碱性低氢型下向焊电焊条目前国内还没有生产，国际上应用较为普遍。该焊条焊缝金属中含氢量和含氧量较低，在相同条件下，其抗冷裂性和韧性均较纤维素焊条好，并且焊缝金属具有良好的综合力学性能。但是低氢型焊条的电弧吹力不及纤维素焊条大，焊接操作不便，焊接速度慢，电焊条端头必须有引弧剂，出气孔的儿率还是较高；若停弧，剩下的电焊条无法使用，对焊接设备和操作水平要求较高。

3.3焊接顺序

管道下向焊宜采用流水作业，小直径时，每层由两名焊工同时自顶部开焊，较大直径时，一名焊工自管顶开焊，另一名焊工自3时位置处开焊，直径≥N700时，推荐由三名焊工同时焊接， 以缩短根焊时间，保证层间温度，另外从不同位置开焊，能有效保证对口间隙不会变化。

3.4焊前预热

对焊接区域进行预热有利于打底焊时不粘条，焊接电流稳定，坡口两侧熔合良好。应依据所选用钢材等级和工艺评定规定，决定是否需要预热。如果要预热，可采用在管接头坡口两侧100mm范围内进行火焰预热的方法，温度为100~200℃，应均匀上升，要对温度进行测量控制。

3.5管道组对

宜选用内对口器，可实现根焊道一次完成。

3.6焊接设备

全位置下向焊对焊接设备有严格要求，所用的电焊机应引弧容易，燃烧稳定;焊接时飞溅小，不粘条，焊缝成形美观，体积小，重量轻，以适应野外施工的要求。

结语

加强对下向焊焊接技术的探讨，有助于提高该项技术在天然气管道建设中的运用水平，从而在管道建设中获取最佳的经济效益和社会效益。

参考文献：

曾乐：现代焊接技术.上海技术出版社，1992

陈学武等：长输管道向下焊焊接工艺，焊接，1999（10）

焊接的主要方法篇（8）

中图分类号：TG4文献标识码： A 文章编号：

0前言

油气储运设备中的各种储油罐、油气管道、油槽车和油轮等都是以焊接为主要加工手段的制造工程；石油化工机械中各种化工容器、反应塔、加热炉和换热器的制造与安装等都需要进行大量的焊接工作；在钻采机械方面，焊接可用于架体、泵体、钻杆、抽油杆和钻头等各种金属结构的制造及安装修理；海洋钻探及采油平台、海洋钻井船的制造等也都离不开焊接技术。焊接技术在石油工程建设领域中占有重要地位。

1油气储运中的焊接技术

1．1储罐焊接

储罐是一种存储气体、液体或液化气体的压力容器。根据其应用条件的不同，油气储罐有多种类型。焊接是储罐建造的主要工序，储罐焊接的主要方法有焊条电弧焊、埋弧自动焊、气电立焊和药芯焊丝气体保护全位置自动焊。在大型浮顶储罐的建造中，国外罐体普遍采用自动焊工艺。

埋弧自动焊是大型储罐建造中应用最早的自动焊方法，主要应用于正装法施工的浮顶储罐的罐壁环焊缝、罐底对接焊缝和大角缝等。近年来，国内在借鉴正装储罐自动焊技术的基础上，开发出了倒装储罐自动焊设备及工艺，并将该技术应用到大庆、胜利、辽河、长庆等多个油田，到 2005 年累计焊接储罐总容量达 66 万 m3。为提高生产效率，在大型储罐的施工中，埋弧自动焊已开始向双丝和多丝焊方向发展。

1．2 油气管道焊接

管道输送是石油、天然气最为经济合理的运输方式，全世界目前油气管线的总长度已超过 2．30×106km，并以每年(4～5)×104km 的速度增加。管道施工焊接的主要方法有纤维素焊条下向焊、低氢焊条下向焊和药芯焊丝半自动下向焊。20 世纪 80 年代开始推行下向焊工艺，采用纤维素焊条和低氢焊条。低氢焊条下向焊主要用于气候条件极端恶劣、输送酸性气体及高含硫油气介质和对低温韧性要求较高的管道或者厚壁管的焊接。20世纪 90 年代我国正式推广应用自保护药芯焊丝半自动焊。该项技术于 1995 年首次在突尼斯工程中获得应用，并成为后来的库鄯线、鄯乌线、苏丹工程，涩宁兰、兰成渝等管道工程中的主要焊接方法。自保护药芯焊丝半自动焊采用下向焊工艺，实现了连续送丝，施工效率高。

目前，国内油气输送管道正朝着大管径、高工作压力、远距离输送的方向发展。随着管道建设用钢管强度等级的提高，管径和壁厚的增大，在管道施工中逐渐开始应用自动焊技术。如西气东输一期工程全长4 200 km 中大约有 650 km 采用了自动焊。西气东输二线干线总长近5 000 km，由于钢的强度等级较高，管径和板厚较大，管线建设中主要以自动焊和半自动焊为主，以焊条电弧焊为辅，自动焊根焊主要采用 STT 半自动焊。在部分大直径厚壁管道施工中，应用了全位置GMAW自动焊技术，这也代表了目前世界管道建设的较高水平，标志着我国管线建设已迈向国际先进行列。

2 海洋石油工程中的焊接技术

开发海洋石油离不开海洋构筑物的建造和安装，包括海洋平台、导管架、海底管线及海洋管道铺设船等。随着海洋石油开发的水深不断加大，海洋结构不断加重，结构物体积和使用的钢板厚度也不断加大，水下焊接技术已成为组装、维修诸如采油平台、输油管线以及海底仓等大型海洋结构的关键技术。目前，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，按焊接所处的环境大体上分为三类焊接技术：湿法水下焊接、干法水下焊接和局部干法水下焊接。

湿法水下焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适应性较强等优点。因此，湿法水下焊接技术被广泛用于海洋条件好的浅水区以及承受低应力构件的焊接。但由于湿法水下焊接难以获得高质量的焊接接头，一般只用于水深几米至几十米的海岸工程非重要结构物的维修。局部干法焊接能够满足水下较重要工程结构的焊接质量要求，也是当前水下焊接的重要研究方向。英国曾将此方法用于北海大陆架挪威海域，修复被冬季风暴破坏的Ekofisk钻井平台两根位于水深 7 m、直径 3 500 mm 的管子。美国在水深 12 m 处用此法修复了采油平台管径406 mm 的立管。

水下焊接技术在我国一直受到高度重视。早在20世纪 50 年代，水下湿法焊条电弧焊已得到应用。20世纪 70 年代后期哈尔滨焊接研究所在上海海难救助打捞局和天津石油勘探局的协助下，开发了水下局部排水气体 CO2保护焊技术，简称 LD－CO2焊接法。近年来，国内部分单位针对海底管道泄露的水下维修问题，开展了水下局部干法焊接技术的研究，并取得突破性进展，从而推动了我国水下焊接技术的实用化进程。

由于湿法水下焊接和局部干法水下焊接主要局限于几米至几十米水深非重要结构物修复，实际应用水深一般不超过 40 m，为了适应海洋工程向深海发展需要，许多国家加大了对高压干法水下焊接技术的研究与应用。挪威 STATOIL 公司的 PRS 系统于1994 年进行了 334m 水深的管道焊接，获得成功。

3结论

我国石油工业正处于稳步发展时期，随着国民经济的快速增长，石油需求量也迅速增加，中国的石油工业将进入一个新的发展阶段。石油工程离不开钢铁材料，随着其使用条件的严酷复杂，对钢铁材料的性能要求也越来越高。石油工业建设用钢正朝着高强度、高韧性方向发展，并要求焊接各种高、低温及耐各种腐蚀介质的压力容器，从而对新钢种和特殊性能材料如高强钢、超高强钢、耐热钢、不锈钢、铝合金、钛合金、耐热合金及异种金属材料的焊接问题也提出了更高要求。解决有关焊接关键技术也是未来石油工程建设中的重要发展方向。

参考文献：

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焊接的主要方法篇（9）

1焊接变形的影响因素焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和在室温条件下的残余变形。影响焊接变形的因素很多，但归纳起来主要有材料、结构和工艺3个方面。

1.1材料因素的影响材料对于焊接变形的影响不仅和焊接材料有关，而且和母材也有关系，材料的热物理性能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。其中热物理性能参数的影响主要体现在热传导系数上，一般热传导系数越小，温度梯度越大，焊接变形越显著。力学性能对焊接变形的影响比较复杂，热膨胀系数的影响最为明显，随着热膨胀系数的增加焊接变形相应增加。同时材料在高温区的屈服极限和弹性模量及其随温度的变化率也起着十分重要的作用，一般情况下，随着弹性模量的增大，焊接变形随之减少而较高的屈服极限会引起较高的残余应力，焊接结构存储的变形能量也会因此而增大，从而可能促使脆性断裂，此外，由于塑性应变较小且塑性区范围不大，因而焊接变形得以减少。

1.2结构因素的影响焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键，也是最复杂的因素。其总体原则是随拘束度的增加，焊接残余应力增加，而焊接变形则相应减少。结构在焊接变形过程中，工件本身的拘束度是不断变化着的，因此自身为变拘束结构，同时还受到外加拘束的影响。一般情况下复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位，而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加，在设计焊接结构时，常需要采用筋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性，这样做不但增加了装配和焊接工作量，而且在某些区域，如筋板、加强板等，拘束度发生较大的变化，给焊接变形分析与控制带来了一定的难度。因此，在结构设计时针对结构板的厚度及筋板或加强筋的位置数量等进行优化，对减小焊接变形有着十分重要的作用。

1.3工艺因素的影响焊接工艺对焊接变形的影响方面很多，例如焊接方法、焊接输入电流电压量、构件的定位或固定方法、焊接顺序、焊接胎架及夹具的应用等。在各种工艺因素中，焊接顺序对焊接变形的影响较为显著，一般情况下，改变焊接顺序可以改变残余应力的分布及应力状态，减少焊接变形。多层焊以及焊接工艺参数也对焊接变形有十分重要的影响。焊接工作者在长期研究中，总结出一些经验，利用特殊的工艺规范和措施，达到减少焊接残余应力和变形，改善残余应力分布状态的目的。

2钢结构焊接变形的控制

2.1设计措施

2.1.1合理地选择焊接的尺寸和形式焊接尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形的大小。焊缝尺寸大，不但焊接量大，而且焊接变形也大，因此，在保证结构的承载能力的条件下，设计时应尽量采用较小的焊缝尺寸。对于受力较大的丁字接头和十字接头，在保证相同的强度条件下，采用开坡口的焊缝可以比一般角焊缝减少焊缝金属，对减小变形有利。

2.1.2尽可能减少不必要的焊缝在设计焊接结构时，合理地选择筋板的形状，适当地安排筋板的位置，力求焊缝数量少，避免不必要的焊缝，从而减小焊接变形。

2.1.3合理地安排焊缝位置在设计焊接结构时，安排焊缝尽可能对称于截面中性轴，或者使焊缝接近中性轴，这对于减少梁、柱等类型结构的挠曲变形有良好的效果。

2.2工艺措施工艺措施是指在焊接构件生产制造过程中所采用的一系列措施，将其分为焊前预防措施、焊接过程中的控制措施和焊后矫正措施。

2.2.1焊前预防措施焊前预防主要包括预防变形、预拉伸法和刚性固定组装法。预变性法或称反变形法是根据预测的焊接变形大小和方向，在待焊工件装配时造成与焊接残余变形大小相当、方向相反的预变形量，焊后焊接残余变形抵消了预变形量，使构件恢复到设计要求的几何形状和尺寸。预拉伸法多用于薄板平面构件，焊接时在薄板有预张力或有预先热膨胀量的情况下进行的。焊后，去除预拉伸或加热，薄板恢复初始状态，可有效地降低焊接残余应力，控制焊接变形。预热的作用在于减小温度梯度，不同的预热温度在降低残余应力的作用方面有一定的差别，预热温度在300℃～400℃时，在钢中残余应力水平降低了30%～50%，当预热温度为200℃时，残余应力水平降低了10%～20%。刚性固定组装法是采用夹具或刚性胎具将被焊构件尽可能地固定，可有效地控制待焊构件的角变形与弯曲变形等。

2.2.2焊接过程控制措施焊接过程控制主要方法有采用合理的焊接方法和焊接规范参数，选择合理的焊接顺序以及采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施。选择线能量较低的焊接方法以及合理地控制焊接规范参数可以有效地防止焊接变形。采用随焊两侧加热、随焊碾压、随焊跟踪激冷等措施可以降低残余应力和减小焊接变形。采用随焊两侧加热，横向应变、纵向应变和最大剪切应变的分布更加均匀，变化更加平缓，起到减小焊接残余应力和变形的作用。随焊碾压法由于设备复杂、使用不便等原因，在生产应用中受到一定的限制，但该方法在提高焊接变形等方面具有理想的效果。随焊激冷法能够显著地降低残余应力和减少焊接变形。焊接顺序对焊接残余应力和变形的产生影响较大，在采用不同的焊接顺序时，可以改变残余应力的分布规律，但对残余应力整体幅值的降低作用不大，同时该方法对于控制焊接变形有较大的作用，尤其在多道焊中，作用更加明显。

2.2.3焊后矫正措施当构件焊接后，只能通过矫正措施来减小或消除已发生的残余变形。焊后矫正措施主要分为加热矫正法和机械矫正法。加热矫正法又分为整体加热和局部加热。整体热矫正是指将整体构件加热至锻造温度以上再进行矫正的方法，可用以消除较大的形状偏差。但是焊后整体加热容易引起冶金方面的副作用，限制了该方法的进一步推广及应用。局部热矫正多采用火焰对焊接构件局部加热，在高温处，材料的热膨胀受到构件本身刚性制约，产生局部压缩塑性变形，冷却后收缩，抵消了焊后部位的伸长变形，达到矫正目的，火焰加热法采用一般的气焊焊炬，不需要专门的设备，方法简便灵活，因此在生产上广为应用。

3结束语综合分析了焊接变形的影响因素与减小焊接变形的措施，基本了解焊接变形的原因及变形的种类，针对焊接变形的原因和控制措施从焊接工艺等方面进行改进，有效防止减少焊接变形所带来的危害。

参考文献：

焊接的主要方法篇（10）

一、 我国管道焊接施工面临的主要问题

随着管道网络输送量和距离的不断加大，石油天然气管道朝着耐高压、大直径长输管道方向发展。同时管道材料的强度韧性以及施工地域环境难度越来越高，这对焊接技术有了新的要求。

（一）我国管道焊接使用方法使用材料的发展落后

虽然我国高钢线钢管的起步比较晚，但研究开发和应用的速度快，但是与钢管的发展相比，焊接材料的的发展则相对比较滞后。在我国管道焊接工程的建设中，现场环焊缝的焊接材料在很长的时间内，都是以进口焊接材料为主，大大加剧了我国管道焊接工艺的工程造价。虽然我国在近几年的焊接产品研发中，相继研发了管道专用的纤维素焊条和保护药芯焊丝等等但是其应用范围比较小，严重制约了我国管道建设的发展。

（二）我国管道建设的焊接工艺仍以半自动化焊为主

由于我国地形地貌复杂，在全国各地的管道建设作业中，一条长输管道会遇到各种各样的地貌和气候环境。为适应各种不同的焊接环境，要选用不同的焊接施工工艺。目前我国80%的管道环焊缝都是采用自保护芯焊丝半自动化方法进行焊接的，自动化程度低。

（三）管道现场施工环焊缝的焊接成为高强度管线刚的发展瓶颈

由于管线钢属于C微合金控轧及加速冷却的产物，具有良好的力学性能。但焊缝是有电弧融化凝固的“铸态”组织，焊缝后与的韧性与TM-CP处理过的钢管相比而言，比较差，与母材韧性匹配具有相当大的困难。随着管线钢强调级别的不短提高，环焊接头实现高强度的匹配愈加困难。所以，随着管线钢强度的不短提高，高韧性、高强度的焊接材料的制造业越来与困难。因此，管道环焊缝的焊接成为管线钢发展的主要制约因素。

二、 常用焊接工艺的局限性与优越性

随着时代的发展，我国管道焊接技术的发展也经历了焊条电弧上向焊法、焊条电弧向下焊法、自然保护药芯焊丝半自动化下向焊法和自动化焊法主要机构经历过程。目前常用的焊接工艺主要有两种：纤维素型焊条下向电弧根焊，自保护药芯焊丝下向半自动化电弧焊充填盖面；溶化极气体保护下向自动焊根焊填充和盖面两种焊接形式。

（一）纤维素型焊条下向电弧根焊，自保护药芯焊丝下向半自动电弧焊填充盖面工艺。

纤维素型焊条电弧的吹力大，焊接工艺性能优，比较适合于单面焊双面成型的根部焊接。而自保护药芯焊丝半自动焊操作灵活，熔敷率比较高，焊工容易掌握。该工艺的焊接参数见图一。

但是该焊接工艺在应用中并不普遍，仅在像中国、俄罗斯、印度等发展中国家应用，但是随着管道输送压力和钢管强度级别的不断提高，对环焊缝的工艺水平提出了更高更严的要求，所以适用的自保护药芯焊丝产品的生产难度越来越大。

（二）熔化极（GMAW―实心焊丝）气保护焊时对焊接区域保护方便简单，且易操作，施工效率高，容易实现自动化全位焊接，因此，在长输管道焊接中被广泛推广。自动焊焊接效率高，劳动强度低，焊接施工过程稳定，因而工程造价成本低，并且适用于平坦地面规模化流水作业。GMAW自动焊工艺参数见图二。2

由于熔化极自动焊施工工艺对坡口以及管口组对要求比较严格。假若坡口形式以及管口组对的精确度不够，焊接施工中容易造成烧穿、或焊接不实等缺陷。由于气体保护焊方法的抗风能力弱，所以自动化焊接施工应该在防风棚内进行。受上述因素影响，自动焊接施工的占地面积比较大，且焊接机组工作磨合期较长都成了限制管道自动焊方法大范围推广的主要原因。

三、 焊接新技术在西气东输二线X80管道建设中的应用

西气东输二线管道工程全长近9000km，其中有1条主干线和8条支干线。其干线管道钢管的强度等级是X80，外径为1219mm。工程西段的管线壁厚为18.4-33mm，设计压力为12MPa；东段管线壁厚15.3-26.4mm，设计压力为10MPa。其采用的焊接新技术有以下几方面。

（一）根焊采用低氢型焊接法（根焊主要有STT和RMD两种）

焊接技术通过数字芯片来控制电压与电流。焊接材料选用实心焊丝，通过采用二氧化碳为保护气体。将焊接参数设定在焊机的面板上完成。RMD根焊工艺基于美国Miller公司的一种单面焊双面成型的专利工艺。焊接的设备为PipePro450焊接电源，以金属粉芯为焊接材料，使用含量20%二氧化碳和80%氩混合气体作为保护气体，设定焊接参数，使用焊机面便控制钮微调焊接参数进行焊接施工。

STT和RMD根焊技术的工作原理。在检测焊丝与溶池连接短路后，较大的电流容易时小球顶锻受到挤压，造成小球柔和过度。因此在两种根焊当中要求对电流做精准的控制从而降低焊接热量，减少焊芯飞溅和浪费，提高焊接效率和焊接质量。

（二）应用保护药芯焊丝和金属粉芯焊丝等焊接材料

西气东输二线工程中使用了自保护药芯焊丝半自动焊、气保护药芯焊丝自动焊和气保护金属粉芯自动焊等工艺。由于金属粉芯焊丝和药芯焊丝的制造工艺相同，均为低C刚且具有延展性的材料作为薄钢外皮，制成的钢管。但药芯材料不同焊接时是否需要保护气体辅助焊接。

随着油气管线钢管的强度和硬度不断提高，对其焊接质量的要求也越来越高。金属粉芯焊丝、合金过度及制造工艺相对容易，因此这种保护药芯焊丝与金属粉芯焊丝等的焊接材料将成为产业新的发展方向。

（三）自动焊技术

在西气东输工程中采用实心焊接材料和保护药芯焊丝并应用单焊炬自动焊与双焊技术。其中双焊炬自动焊，气保护药芯自动焊工艺在我国首次应用。

在新时期，由于我国能源结构改革的不短深化改革，我国不断丰富能源进口渠道，把我国新一轮的管道建设推向一个新的阶段。随着油气管道建设不断向长距离、高压力、钢管韧度和强度不短升级的方向发展，对国内环焊接头的综合性能提出了更高的要求。另外，油气输送管道焊接的现场情况越来越复杂化，为获得施工的高效率和高质量，数字化、自动化、智能化控制将是油气输送管道焊接的重要发展趋势。不断研发高质量的焊接材料和与之匹配的高效高质的焊接方法是应对这一趋势的重要出路。

参考文献

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焊接的主要方法篇（11）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.012

1 表面贴装元器件的简述

鉴于现代电子产品及设备不断趋于体积轻小、性能稳定的势，表贴元器件的使用范围越来越广。表贴元器件指片式元器件或m合于表面贴装的微型元器件[1]，工业上表贴元器件的焊接工艺主要使用大型全自动的 SMT 流水线设备。本文主要介绍了3种手工烙铁焊接法在几种常用表贴元器件焊接中的应用，以便学生等爱好者的应用。

2 手工烙铁焊接表贴元器件

贴装元器件的焊接。

贴片元器件的手工烙铁焊接方法主要有三种，分别为点焊法，拉焊法和拖焊法。

a.点焊法：

点焊法指焊接时先焊接元件的一端或者一个管脚，再焊接元件的另一端或者另一个管脚。根据焊锡丝在焊接过程中放置的方向分为侧点压锡焊、斜点压锡焊、下点压锡焊和传热熔锡焊[2]。该方法主要用于贴片电容或电阻等没有引脚或者引脚很少的贴片元器件。

侧点压锡焊指在横向水平面内焊锡丝垂直于元件伸进元件的侧端，如图1中的a所示。该方法的优点是锡不易粘连在元件表面之上，缺点是锡量容易过多。斜点压锡焊是指在元件的垂直平面内焊锡丝斜着放入焊端和烙铁之间，如图中b所示。该方法的优点是锡量适量，缺点是焊锡容易黏在元件的表面之上，和侧点压锡焊刚好相反。下点压焊法是指焊锡放在元件的一端并置于烙铁头的下面，如图中c所示，该方法的优点是锡量合适，缺点是容易误连邻近焊盘。传热熔焊法和前三个方法的显著区别是烙铁头不是直接置于焊锡丝之上，而是置于元件上，通过元件传热于焊锡丝并将其融化焊接，焊锡丝的放置方法和下点压焊法类似，如图中d所示。该方法的优点是焊锡量合适，不易发生粘连，烙铁上也不会像前面三种方法粘连大量的锡，缺点是由于直接接触元件容易对元件造成内部损害，所以此方法适用于耐高温的元器件焊接。

点锡焊的焊接步骤：

（1）用助焊剂预先处理有氧化物的焊盘；

（2）用电烙铁给焊盘的一端镀一层薄锡，如果是焊接元器件比较多，则可以将每个焊盘的一端都度上锡，注意锡量不宜多；

（3）用尖头镊子夹取元器件放置正确位置，注意元器件的文字符号应朝上并且符合阅读习惯，位置居中，元件引脚和焊盘一一对应；

（4）用尖头镊子压住待焊的元器件，用烙铁给已镀锡的一端加热，使元件的一端先固定；

（5）用烙铁焊接另一端，方法可选上面几种点锡焊的任一种；

（6）最后再回头焊接第一次镀锡的一端，并对焊接过程中元件位置不正的进行纠正，锡量过多的进行去锡直到元器件的焊点合格。

b.拉焊法：

拉焊法主要焊接对象是多引脚的集成芯片。焊接方法步骤如下：

（1）先将集成芯片放置在对应的焊盘上，使各引脚和焊盘一一对应，注意1号引脚要和标有1号引脚的焊盘对应，并且文字符号符合人的习惯阅读方式；

（2）将锡先在烙铁的头部熔融，然后一只手按住上一步对好的芯片，另一只手握着烙铁用熔融的焊锡固定芯片的四个对角的局部引脚，此时只是用焊锡固定元件，所以不用管因焊锡粘连在一起的引脚；

（3）用烙铁连续的焊接其他引脚，此步骤应注意烙铁和焊锡丝是同步的在一列引脚上连续的拉动；

（4）由于上一步拉焊，所以不可避免的会出现相邻引脚桥接的现象，所以此步骤主要是用烙铁去除多余的锡，使引脚只和它对应的焊盘相连接。

c.拖焊法：

拖焊法的使用对象和拉焊法一样，也主要用于多引脚的集成芯片。焊接方法步骤和拉焊法相似，不一样的地方是用焊锡固定芯片时需要很多的锡，因为后面的焊接不再加焊锡，而是直接用刚开始固定的锡进行拖焊。

拖焊的重点是焊接时需要将PCB板成45。放置，以便焊锡能顺着烙铁的加热流动。烙铁头在拖焊前需要放入松香中清洗，以免烙铁头上有氧化物影响焊点。焊接时烙铁头连续的成Z型在引脚上快速的拖动，如图2.3所示。如果焊接过程中焊锡过多，则需要将烙铁头在松香中清洗后重复上面的动作直至焊点合格。

3 总结

以上就是用手工烙铁焊接几种常见贴片元器件的方法。通过对几种方法的比较我们可以得出以下结论：

（1）点焊选择尖头烙铁比较好，并且对电烙铁的要求比较高；焊接速度相对较慢，并且容易出现虚焊和粘焊。

（2）拉焊比点焊速度快，焊接效果没有拖焊好，引脚上的焊锡容易不均匀，并且引脚之间容易桥接。

（3）拖焊对工具的要求一般，在焊接过程中烙铁头并没有直接接触焊盘而是焊锡球。由于焊锡球具有张力，导致各个引脚上的焊锡很均匀且不多，焊点很美观。熟练后速度比拉焊的效率还高。

表面贴装元器件的手工焊接是一项基本功，技术本身并不复杂，但要在不断的重复实践中总结和领悟来提高焊接的质量。

参考文献：

[1]丁南菊.表面贴装元件的手工焊接技巧[J].中国新技术新产品，2011.