时间：2023-06-02 11:34:10
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇焊接方法，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
Abstract： Cast iron parts are widely used in the machinery manufacturing industry， such as frame， cylinder， cylinder head， cylinder liner， piston， winch frame， valves， hand wheel， bollard， etc.， which are made of cast iron， and have good casting performance. But various defects often appear in the casting and use of castings. The most commonly used repair method is cast iron welding. Cast iron has very high carbon content， so its weldability is very poor， and the welded casting is prone to various defects， which cannot achieve the actual requirements of the castings. In view of the problems above， this paper mainly introduces the organization of cast iron， and analyzes the mechanism of defect after welding of cast iron. Through several cast iron welding practice， the cast iron welding method and welding points are summed up.
Key words： cast iron；welding method；practice
中图分类号：TG143 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）14-0179-02
0.15～0.20倍，螺丝埋下的深度为螺丝直径的2倍，露出的高度等于螺丝直径。装螺丝时必须拧得很紧（见图2）。
焊接时，先以螺丝为中心进行环形焊接，待所有的螺丝都焊好后，然后进行第一层焊接，采用直径2～3毫米焊条，焊接电流60～120安培。以后各层改用4毫米焊条，焊接电流120～150安培进行间断焊接。焊接时注意不要使铸件的温度超过20～60℃（即不烫手）。
焊层的厚度不宜太大，当逐渐的厚度大于20毫米时，就需要在螺丝间焊入加强钢条，钢条直径为6～16毫米，长度约100～160毫米，钢条间距离20～35毫米，沿中心线来焊接钢条，使钢条与铸件成一整体（见图3）。用钢焊条的方法冷焊铸件，仅能保证接头强度，但不能保证金属的致密性，所以不能应用此法焊补重要铸件。
②用优质铸铁焊条冷焊。用于铸铁冷焊的优质铸铁焊条，有高钒镍铁、镍铜铁、铜铁等焊芯的焊条（如我国生产的铸116、铸117、铸308、铸408、铸508、铸607等牌号），焊条中的合金成分可以改善焊缝组织，减少白口化现象，使焊缝具有良好的塑性，防止裂缝出现[3]。
根据这些焊条要求选用交直流或者直流反接法，采用的焊接电流应为（30～40）α（α为焊条直径）。焊接时，要求把焊缝分成长度不大于50毫米的小段段焊接，目的是使铸件不过渡受热。距焊接部位50～70毫米处的温度不应超过60～70℃[4]（即不烫手）。每层焊后，必须用手锤热态敲击焊缝，使金属组织更密致。
4 铸铁焊接方法的应用
本文针对灰口铸铁的汽缸盖裂缝进行镶补焊接，采用铸铁冷焊法完成铸件的焊接过程（见图4）。
①焊前准备。先将裂缝两端钻孔，并把缺陷处挖成长方孔，用同等厚度的低碳钢镶入，接缝处开60度破口，厚度10～12毫米。
②焊接要求能承受1公斤压力不漏水。
③焊补方法是采用冷焊法，焊条组扎而成（见图5）。
焊接顺序如图6所示，先焊1、2、3、4，后焊A、B、C、D，每层均按此顺序焊接。每层焊后要锤击，不应使铸件过渡受热，因此应间断进行焊补。
④焊补结果，经1.5公斤水压检验不漏。
5 结论
本文通过数次实践，总结了铸铁焊接方法及施焊要点，并以灰口铸铁气缸盖的裂缝进行镶补焊接，对焊前准备、焊接质量要求、焊补方法、焊接顺序及焊补结果检验进行了严格的要求与控制，完成了铸件焊接全过程，经过1.5公斤水压检验，铸件密封性良好，没有出现泄漏，达到规定的质量要求。
参考文献：
[1]陆钧.船机铸铁零部件焊接中的技术问题研究[D].上海海事大学，2006.
[2]于德料.浅谈国内铸铁焊接工艺[J].重型汽车，1997（5）：20-23.
焊接方法：
1、焊前将焊条放在烘干箱里烘干，烘箱的温度应调为350摄氏度，一小时后降至150度左右；
2、采用直流反接进行焊接；
3、焊前要对焊件要去除油污，铁锈水分等杂质。否则容易出现气孔等焊接缺陷；
4、焊接时电流可根据焊接位置调节大小，焊接短弧时电流不可过大；
5、焊条引弧后不要人为断弧，一根焊条直接焊接完毕，中间不要停顿，如不小心断弧，此时把焊条的药皮子剥去，露出中间的铁芯为止，这样即可再次引弧。
（来源：文章屋网 ）
【关键词】BGA焊接；失败原因；正确方法
首先要知道BGA技术（Ball Grid Array Package）即球栅阵列封装技术。该技术便成为CPU、主板南北桥等高密度、高性能、多引脚芯片封装的最佳选择。BGA封装引脚之间的距离远大于QFP，从而提高了组装成品率。采用了可控塌陷芯片法焊接，改善它的电热性能。组装可用共面焊接，能大大提高封装的可靠性，并且使封装CPU信号传输延迟小，适应频率可以提高很大。封装本体厚度比普通QFP减少1/2以上，重量减轻3/4以上。因此BGA封装为现今手机、笔记本电脑的小型化微型化作出了很大的贡献。但因为连接两端的锡球在装好后是不能直接用肉眼看见的，也不容易检查是否焊接成功。这都为返修更带来了很大的难度，普通维修者采用就是万元左右的BGA返修台。
图一、BGA封装芯片
第二、根据多年的维修经验，总结常见的BGA返修出问题的原因：
1、焊接温度不正确，过低会虚焊，过高会连焊短路甚至烧坏芯片，要搞清楚是有铅和无铅焊接。不同的锡铅比例焊锡的熔点温度不同，一般为180～230 ℃。无铅焊锡，锡的熔点是231.89 ℃。2、焊接温度的曲线不正确，容易发生虚焊和锡球变脆等导致可靠性不高的结果。3、静电损坏芯片，在焊接操作过程中要特别注意静电。4、机器因为芯片导致花屏，更换元件一定要买新的无缺陷版本芯片来做BGA了，否则会出同样的问题。5、看看主板上的微小电容电阻等元件受热是否脱落，导致主板电路不完整。6、芯片的植球是决定成败的关键，如果一片锡球中有一个大小或高度与其他的不一样，就要想办法改正。7、吸锡带不怎么吸锡，就涂一点焊锡膏在吸锡带上，用一点剪一点，尽量用新的吸锡带来吸锡。避免电烙铁头直接接触焊盘，以免烧坏焊盘使焊盘脱落。8、用酒精和海绵清洗掉残余焊锡膏并充分风干，使焊盘干净。9、用好隔热胶带，不是直接贴在元件上，而是贴在PCB板上让翘起的部分来导热风，能阻止热风直接接触脆弱的元件，在极其脆弱的地方要直接贴两层，如GPU上。10、有的机器显卡芯片上铜片一定要加，特别要注意显卡芯片不要被铜片所压坏。可以在加铜片的时候，同螺丝刀试探是否已经不能滑动，刚好不能滑动时就不要拧螺丝了。为了让铜片发挥出最高效率，原来的导热硅脂要砌底清干净。铜片两面都要涂新的含银硅脂，保证铜片和显卡芯片的良好接触。另外，为了防止含银硅脂导致显卡短路，要在显卡芯片周围用绝缘胶纸等材料把显卡上的小电容小电阻全部覆盖掉。
第三、BGA 芯片拆卸、焊接流程正确方法：
基础知识：1、均匀加热芯片，温度不超过400 ℃，芯片是不会损坏的。2、BGA芯片的不同部位的加热时温差不能超过10 ℃。3、BGA芯片加热温度上升不能高于6 ℃ / S。4、目前大部分的BGA芯片是塑料封装的，简称PBGA，因塑料材质容易吸潮，拆封后须立即使用，否则在加热过程中易产生“爆米花”效应，损坏芯片，与空气接触时间较长的芯片，可以用铁板烧先低温去潮处理后再使用。5、PCB板的温度不能超过280 ℃，否则极易变形。
芯片摘取和焊接
设定的上部回流焊加热程序（常用的南桥及显卡芯片）：第一阶段，匀速加热温度到160 ℃，使用时间30秒，平均5.33 ℃/S。第二阶段，匀速加热温度到185 ℃，持续时间25秒。第三阶段，匀速加热温度到225 ℃，持续时间40秒。第四阶段，匀速加热温度到255 ℃，持续时间35秒。第五阶段，匀速降温至225℃，持续15秒，程序结束。设定的下部红外加热程序：第一阶段，匀速加热温度到135 ℃，使用时间30秒。第二阶段，匀速加热温度到150 ℃，至程序结束。回流焊典型温度曲线变化图如下图二（可参考）：
具体操作：1、将电路板固定到焊台上，利用下部的电路板支撑装置，把电路板支撑平整，做到用手轻按电路板不弯曲。2、选择正确的焊嘴（焊嘴以能覆盖芯片为合适），放下回流焊头，使焊嘴的最下边距芯片表面距离 2-3mm，设定好程序，启动焊接程序。3、待程序结束后，用真空笔把芯片吸下来。待主板冷却后取下。4、将电路板固定到焊台上，利用下部的电路板支撑装置，把电路板支撑平整，做到用手轻按电路板不弯曲。5、线路板上都有比BGA芯片略大点的白色方框，把芯片摆放到正中间，允许有芯片长度千分之五的误差，在高温下锡的张力会把芯片复位。6、选择正确的焊嘴（焊嘴已能覆盖芯片为合适），放下回流焊头，使焊嘴的最下边距芯片表面距离 2-3mm，设定好程序，启动焊接程序。程序结束，主板冷却后取下试机。
芯片焊拆注意事项
1、电路板在高温状态下极易弯曲，在固定电路板后一定要使支撑装置将电路板支撑平整。如果电路板弯曲，内部的导线有可能断开，BGA芯片锡珠不能与电路板上焊盘焊接。这两种情况电路板都会报废。2、芯片摘取、焊接过程中，焊嘴附近元件上的焊锡都处在熔化状态，焊台不能振动、摇晃，不能有风，否则元件会移位、丢失。造成电路板报废。3、在清理电路板和芯片的过程中，选用好的吸锡绳和助焊剂，使用合适的方法，注意不要把芯片和电路板上的焊盘拉脱落。4、设定合适的加热程序，不合理的加热程序会使芯片或电路板损坏。
总结：BGA 焊接用得上一句话，细节决定成败，特别是细节的地方要一丝不苟。
参考文献：
关键词：长输管道；安装焊接；方法选择
【分类号】：TE988.2
长输管道和铁路、公路、海运、民用航空称为五大运输行业，其输送的介质除常见的石油、天然气外，还有工业气体，如乙烯、二氧化碳、氧气、液氨等介质。除煤浆管道仍在萌芽阶段外，其他输送介质的管道在国内都成功建设并有良好的运行业绩。长输管道焊接方法于长输管道的制造质量非常重要，于其使用的可靠性、运行的安全息相关，所以，必须合理地选择焊接方法和应用这些焊接技术，这样才能确保长距离管道焊接的质量。
一、长输管线焊接方法选择原则
长输管线安装焊接方法的选择一般要考虑到以下几个方面的问题：（1）钢管的类型、级别及其规格；（2）业主对焊接施工技术规范要求以及其它要求；（3）国内外焊接设备和焊接材料价格情况以及各焊接方法的特点；（4）国内外对管线安装焊接方法的施工经验；（5）施工现场的地貌特征、焊接方向、位置和焊接环境（包括焊接环境温度、湿度、风速）；（6）输送压力和介质性质；（7）相应焊接设备及其配套装置的再次投入所需成本；（8）相应焊接设备及其配套装置故障率及维修难易程度和维修费用；（9）焊接操作技术掌握的难易程度；（10）施工队伍素质和设备拥有状况；（11）现场安装焊接方法的适应性及焊接质量情况及要求；（12）安装焊接施工效率及其经济性；（13）焊接新技术的推广使用要求；（14）焊接用气体的现场供应情况；（15）对周围环境和人员健康的影响及相应法规和管理规范的要求等。这15方面需要焊接技术人员综合考虑，来选定合适的焊接方法和焊接设备。
二、长输管材材质对焊接方法的要求
目前长输管线的钢主要是碳钢和低合金钢。碳钢管线的焊接方法可以有很多，但是对于低合金钢管线焊接方法选择则比较少，主要是要注意焊接热能量的输入。不同低合金钢管线可用焊接方法见下表1。对于X70及以下的管线钢，可以选择全自动焊、半自动焊或接手工焊，而对于X70以上的管线钢，偏向于选择手工焊或一些特殊的自动焊接方法，因为目前自保护焊丝的工艺性能和综合力学性能还不是特别好。对于输送高含卤、硫离子的石油天然气用INCONY合金或双相不锈钢时，焊接时的热输入量对焊接质量影响尤为突出，例如对于SFA2205双相不锈钢，如果铁素体含量在低于25%或者高于50%，管道的耐腐蚀性能就比较差。自动焊因为可以精确控制焊接线能量，成为了这类钢管成型的第一选择。
表1不同管线低合金钢焊接方法
管材型号 焊条电弧焊 半自动自保护焊 埋弧焊 自动焊
气体自动焊 药芯焊丝自动焊
X42-X70 可选 可选 可选 可选 可选
X80-X100 可选 少选 少选 可选 可选
三、长输管道焊接方法选择
1.焊条电弧焊
对于管线直径不太大（如609mm以下），并且管线长度是特别长（如1000km以下）的管线的安装焊接和应用其它焊接方法很难进行的场合，应首选考虑焊条电弧焊。这种情况之下，焊条电弧焊是最经济、最有效、最可行的焊接方法。相对于自动焊，它需要更少的设备和劳动力，且维修费用低、施工队伍技术比较成熟。此外，操作灵活，在各种位置一般都能用，尤其是其下向焊和上向焊的结合与具有良好根焊适应性的高纤维素型焊条在很多场合下其它焊接方法仍不能替代。
焊条电弧焊很早就用于安装焊接，各种焊条和操作方法在技术上都很成熟。API5LX70级以下各种级别的钢的管道焊接积累了很多资料，质量评定简单。要注意的是高强度级别钢管的焊接，对焊条和工艺措施进行合适的选择和控制。经培训考试合格的焊工如果焊接按照相应的管线焊接施工规范施工，那么进行100%射线探伤时，就可以使把焊缝返修率控制在3%以下。
由于成本和维护费用比较低，并且质量有所保证，焊条电弧焊是大多数项目承包商的首选。
2.手工钨极氩弧焊（TIG）
手工钨极氩弧焊多用于小口径管或薄壁管的焊接工程。在一般情况下，不锈钢管多采用氩弧焊，因为此方法可以减弱外部环境对焊缝根部的腐蚀。而对于铬、钼钢来说，氩弧焊又有着不同的功效，其可以防止根焊开裂又能保证焊透焊缝根部。但是TIG焊也有着其弊端，其成本比较高，也受环境的影响，不宜在野外施工。手工钨极氩弧焊根据不同的环境状况和不同的要求也有不同的处理方式，有的采用手工钨极氩弧焊打底、其他工艺方法做主体，有的全采用手工钨极氩弧焊。手工钨极氩弧焊的工艺参数不能想当然的确定，要依据坡口尺寸、坡口型式以及管材厚度等多方面来确定。
3.埋弧自动焊优先原则
埋弧自动焊的进行在为管道专设的管子焊接站来完成。如果想减少主干线上的焊缝施工数量，可以在靠近现场的地方焊好两根管子，此种方法一般可以将施工数量减少将近原来数量的一半之多，很大程度上缩短了管道铺设的工作周期。在管道安装焊接技术中，埋弧自动焊的高质量性和高效率性是不容置否的。如果经济条件不允许，直径小于或等于406mm、壁厚不低于9.5mm，铺设距离又很长的管线，埋弧自动焊一般推举为最佳选择。但是我们都知道，不是所有的选择都具有绝对性，埋弧自动焊亦是如此。在埋弧自动焊选择时有时还需考虑路况是否允许、运输双联管或三联管的道路是否可行，是否具备运输长于25m双联管的条件，如果忽略这些因素，埋弧自动焊即使再高效性在此时也会不具有任何效力。因此，对于直径小于或等于406mm的管道，大壁厚的长输管线在运输方面不具有任何问题以及路况允许时，埋弧自动焊是双联管或三联管施工过程中最具备优势的选择，其能够保证施工的高效益和高质量。
4.药芯焊丝自保护半自动下向焊
在户外有风的场合，药芯焊丝自保护半自动焊技术是焊接技术的最佳选择。其的工作原理是依靠药芯在高温情况下分解释放出的大量气体来保护电弧和熔池，与此同时产生的少量熔渣对熔池和凝固焊缝金属也有一定的保护，这充分体现其高效性和优质性。我们都知道在焊接过程中接头众多，而药芯焊丝的连续工作的方式正好优化了此点，同时保证了焊接的质量、提高了劳动生产率。药芯焊丝存在很多的优点，其保证了工艺性能的优良性、成形的美观性和电弧的稳定性。而这些都是其适用于全位置管道焊接的优越条件。一定牌号的药芯焊丝含有的合适过渡元素的甄选在一定程度上能够提高力学冲击韧性。在进行野外工作时，多选择该方法，但此方法也存在一定的弊端，在打底焊时，焊根比较容易出现未熔合的现象，要想减小此现象发生的可能性要谨慎依据工艺规范参数实施焊接技术。
5.熔化极气体保护焊
熔化极活性气体保护焊在壁厚较大的长输管线在埋弧焊使用条件受到限制、直径超过609mm的情况下多被选择实施，它能确保了施工的高质量、高效益，能保证安装焊接的质量。在管线用于输送具有酸性的介质或者对韧性的要求比较高时，这种方法焊接高级别的钢管可获得稳定的焊接质量，因为其含氢量不高，其对焊丝的制造要求和成分也有着非常严格的要求。在野外作业时，要有一定的挡风设施。全位置焊接具有标志性的实例是管道环缝，其对控制系统和焊接装备有着很严格的要求。熔化极气体保护焊也存在一定的弊端，例如其设备目前维修难度很大、造价很高等。
以上就是本人对焊接方法的系统介绍，希望能为广大从事长输管道施工的决策人员和技术人员在焊接工艺和焊接材料选择上起到一定的技术指导作用。假如在焊接工作实施前，能够充分考虑，就能保证可以有效的解决焊接过程中出现的各种问题。同时运输管道的正确安装和焊接，可以保证管道运输工作的顺利实施。在科学技术发展迅猛的今天，管道的安装技术会越来越科技化、越来越完善。
参考文献
[1] 辛希贤.管线钢的焊接[J].焊接工艺，1997（2）：102-104.
关键词：技术学校 焊接 教学方法
当前技工学校焊接教学，大多还在按照先理论，后实训的传统教学模式，大部分时间花在了理论上，理论和实际各干各的，严重脱节，教学方法也比较单一，导致学生不愿意学，教学效果不理想，培训的学生操作能力差。本文认为，应针对技校学生理论学习积极性差，喜欢动手的特点，努力探索各种适应学生的教学方法和理念。下面根据本人多年技校焊接教学经验，对现在技校焊接教学谈谈自己的看法。
一、加强焊接实训教研活动，积极探索课程改革
焊接是一门集理论性和实用性为一体的课程、操作性尤为突出。如何培养理论扎实、操作水平出众的技能人才，是焊接教学中不断探索的课题。要加强焊接教学特征研究，成立课题组，统一思想，形成基础课为专业基础课服务，专业基础课为专业课服务，专业课指导和服务于实训课的理念；制定目标、行动计划及实施措施，通过调研和分析，以实训课为核心进行课程改革。对语文、数学、英语、化学、物理等基础课程进行压缩，或作为选修课，引导并尊重学生选择自己喜欢的课程，对专业基础课进行优化整合，把确实对焊接有直接关系的知识编进培训体系；再将专业基础课、专业理论课，以实训项目为主线一并进行融合；以课题式、模块化方式，设计培训教材和教学模式，从而使培训教材更加实用，更具针对性，教学方法更科学、更具趣味性。
二、模块化教学，把理论融进焊接实际操作
要积极进行焊接专业课程改革，探索模块化教学理念和方法，设计焊接理论―焊接实训一体化教学模块教材，将焊接理论融合进焊接实训过程，把理论和实训紧密的结合起来；根据理论为技能操作服务的理念，设计以焊条电弧焊、埋弧焊、二氧化碳焊、手工钨极氩弧焊等焊接方法模块为主，将焊接工艺、焊接设备、焊接缺陷、焊接应力和焊接变形、焊接安全、焊接材料等理论内容融在这些模块里，在焊接方法的大模块下，再根据水平焊、立焊、横焊、仰焊等焊接位置来设计小的教学模块。“有所见才有所感”，同时把焊接结构图、设备模型、焊接挂图、多媒体课件、焊接操作演示、焊接过程录像等巧妙的融进模块，让学生对所学的内容获得足够的感性认识；这样，才有培训主线，目标性也比较强，才能激发学生的学习兴趣，尤其是动手的积极性，从而增加学生对内容的理解。
要积极采用多媒体教学，提高教学效率。对焊接操作来说，如果使用常规的教学方法教学，即使运用很形象的语言表达，学生对焊接过程难以理解很深。多媒体技术将声、文、图集于一体，借助动漫功能，可以逼真的模拟焊接过程，同时添加解说，这样传递的信息丰富而形象生动，使得学生能在较短的时间内获得更多的信息量和感性认识，便于学生联想，激发创新思维。对焊接的理解和实训操作的提高有猛然醒悟的效果。
三、目标性教学，明确学习目标
技校学生一般都是原来学习成绩较差，学习能力不强，考不上高中或者大学的，尤其不爱坐在教室里听老师讲授理论课；他们认为上技校，就是为了赶快学实用技术，赶紧工作；因而往往注重学习结果，对学习过程不关心。因此，要让学生明确每节课的学习目标，使学生学习时心中有数，进而对所学内容产生兴趣，提高学习积极性。老师要设计好学习的目标，并引导学生循序渐进的进入攀登目标的状态，学生就会慢慢激发学习积极性。可以用以下标准判定自己教学目标是否明确：（1）能否流畅复述教学任务；（2）教学任务能否测量；（3）你设计的教学步骤、采用的教学方法、列举的事例等是否为实现目标服务。
四、奖评化教学，让学生参与教学过程
备课时要策划课堂上如何进行教学的评价，可以采用学生对老师讲课的评价、学生之间的奖评、老师对学生的奖评等多种奖评模式，充分调动学生积极参与，共同对教学内容和过程等进行评价；比如评价教材中的理论是否符合实训要求，能指导实训操作；再如可以奖评学生的焊缝较好，好在哪里，焊接缺陷有哪些，缺陷是如何产生的，下一步练习如何防止等等；就像QC活动一样，一步步在评价中找问题，解决问题。教师要恰到好处的提问题和鼓励学生提问题，并诱导他们积极思考解决问题的办法。还可以通过讨论、辩论等形式，运用多种评价形式，让学生参与教学过程，可以增强学生的主人翁意识。对学生的见解，无论是对还是错，只要认真思考了，都应表扬和鼓励。
五、设计趣味性教学，激发学生的学习兴趣
老师在备课时要策划、设计趣味性教学的手段及表现形式，讲课时可以根据教学内容利用趣味性的教学语言，如口诀、顺口溜等便于学生记忆的形式将重要知识点突出呈现给学生；课堂上的提问、反问、解答、练习题，甚至讲课的动作都可以通过趣味性来体现，也可以设计小游戏、谜语等，以启发学生思考，活跃课堂气氛，激发学习兴趣。但语言的趣味性在实际运用中要注意，切记哗众取宠式的幽默都是不可取；要将趣味性融合在讲课的大环境中，始终为学习内容和目标服务，为激发学生的学习兴趣服务。
六、结束语
总之，实施技校焊接创新教学，需要教师不断更新教育理念和方法，结合焊接教学和技校学生的特点，努力探寻课程改革的途径和方法；注重实训和理论教学的融合；以课程改革为主导，在教学中有效应用模块化教学模式；以学生为教学主体，以实训为主线，运用各种教学方法和资源；设计形式多样的课堂活动，在班级的整体利益下，兼顾学生的个性差异，及时发现学生的闪光点，找到适合学生个性的学习方法，从而培养出高质量的焊工。
【关键词】焊接变形；影响因素；解决措施
0.前言
在现代工业技术水平高速发展中，钢材已经广泛应用于现代工业、建筑、运输等领域里，其焊接技术在这里面发挥了很重要的作用，并成为影响钢材结构性能的重要因素。在焊接过程中由于受到急剧的非平衡加热或冷却，如果操作不当，或是因为其他因素长期引起焊缝的产生，通常在这些焊缝处受到温度的影响，就会发生收缩现象，最终导致结构变形。焊接残余变形成为影响结构设计完整性、制造工艺合理性与结构使用可靠性的最至关重要的因素。当钢材变形量在一定的允许承受值内时，没有进行处理，假设变形量一旦超出这个承受范围，就需要对焊接变形处进行矫正，矫正的工作量会比开始允许承受值变形值内的工作量大，如果某些焊接变形的材料在矫正后往往会因为无法使用而废弃，或者能在正常使用，也会造成作业时间的增加。所以预防和控制焊接变形的发生，分析焊接变形产生的因素，解决存在的问题，才能有效的避免焊接变形的发生机率。
1.焊接变形发生的影响因素
焊接时通常采用集中热源局部高温加热，所以在焊件上就会造成不均匀的温度场，焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形，以及在室温条件下发生的残余变形。焊接结构件变形的因素非常多，包括：焊接参数（WPS文件参数）导致的变形、错边变形、母材的材质导致的变形、波浪变形、焊接方法不娴熟或者方法不正确导致的变形、填充材料导致的变形和焊接顺序不正确导致的变形等，接下来我们将分析影响焊接变形的发生因素。
1.1材料因素的影响
材料的影响是由自身的化学成分、 组织状态以及力学性能等方面，都会对其焊接性有必然影响。如： 铝和钛的化学性质很活泼，铝制品却很耐腐蚀，但是比较容易氧化和烧损， 因此在焊接时，它们就比铁要困难得多。材料因素对焊接变形的影响通常会由两方面决定，一是焊接材料，包括焊条、焊剂、焊丝、金属粉末和气体等。二是材料的热物理性能参数与力学性能参数。物理性能参数的影响比较单一，受热传导系数上越小，温度梯度越大，焊接变形就会越明显。力学性能对焊接变形的影响相对非常复杂，会随着热膨胀系数的增加焊接变形就更加明显。同时材料随着弹性模量的不断增加，焊接变形相反而减少，并且较高的屈服极限会造成更高的残余应力，焊接结构存储的变形能量也会因此而增，并造成脆性断裂。此外，由于塑性应变较小且塑性区范围不大就会造成焊接变形得以减少。
1.2焊缝在结构中的位置影响
焊缝在焊接结构中的位置影响是显而易见的，结构在焊接变形过程中工件本身的拘束度是可以变化的，金属结构的刚性由结构的截面形状和尺寸的大小决定。自身为变拘束结构，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。同时还受到外加拘束的影响，而最终还是受位置对称性的影响。例如：在焊件中性轴的一侧时，焊件在焊后将向焊缝一侧弯曲，同时焊缝距离中性轴距离增加，焊件就会更加容易发生弯曲变形。在整个焊接结构中，假设中性轴两侧焊缝的数目都不一样，且焊缝距中性轴的距离大小也都不一样，也非常容易引起结构的弯曲变形发生。
1.3焊接工艺对焊接变形的影响
焊接工艺对焊接变形的影响有收缩量因素，焊缝的纵向收缩量是随着焊缝长度的增大而增大；间断焊缝比连续焊缝的收缩量小。同时焊接方法、构件的定位或固定方法、焊接输入电流电压量、焊接胎架及夹具的应用、焊接顺序等对焊接变形都有影响。而影响最大的是焊接顺序，通常情况下，改变焊接顺序往往能够改变残余应力的分布和应力状态，减少焊接变形等发生。多层焊和焊接工艺参数也对焊接变形影响非常大。
2.焊接变形的解决措施
2.1改进焊接结构设计
焊接尺寸对焊接变形有着明显的影响，焊缝尺寸大会影响焊接量大，同时还对焊接变形也影响大，所以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。同时还需要避免焊缝的不均匀布置与集中分布，设计焊接结构时，使焊缝对称于截面中性轴，或者是使焊缝接近中性轴，效果是对梁、柱等类型结构的挠曲变形减少有好的作用。同时为了保证结构具有足够的承载能力，需要减少不必要的焊缝，采用压型结构代替肋板结构， 满足较小焊缝的尺寸需求，可以有效防止薄板结构变形，达到控制焊接变形发生。
2.2提高焊接工艺方法
在焊接构件生产制造过程中，选择合理的焊接方法和规范，焊前，需要预防变形、预拉伸法和刚性固定组装法。反变形法事先估计好焊件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（反变形量），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。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， 提前对焊件加以固定，提高结构刚性来限制焊接变形，可有效地控制待焊构件的角变形与弯曲变形等。预拉伸法多用于薄板平面构件，在薄板有预张力或有预先热膨胀量的情况下焊接。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。
2.3做好焊后矫正工作
当构件焊接后，焊接结构不可避免地要产生焊接变形，只能通过矫正焊接变形措施来减小或消除已发生的残余变形。矫正焊接变形有机械校正法、火焰校正法。采用机械校正法校正前要分析焊缝应力的方向，并找准应力点，以采取适当的方法操作。采用火焰校正法认真分析变形发生状况，并制定矫正工作方法，才能确定加热位置及矫正步骤。同时还需要对材料性质的认真了解，然后决定加热温度达到，目的是使易受温度影响的材料能够有效避免在性能上产生变化，对构件产生影响。在矫正薄板时，对受热温度的影响区窄，在锤击时尽量要用木锤，才能很好的达到矫正的效果。 [科]
【参考文献】
[1]冀振.焊接变形的预防与控制[J].科技情报开发与经济，2012（17）.
关键词：压力容器；焊接；质量控制；有效方法
由于我国目前工业化进程的脚步很快， 压力容器焊接技术也逐步发展起来，对焊接质量的要求也越来越高。可以通过改变焊接技术的方法来满足压力容器的设计需要。对焊接质量的控制不仅拓宽了焊接可应用的范围， 还使焊接接头性能得到了很高提升， 确保压力容器具有较高的使用性能， 给我国压力容器焊接奠定了坚实的实践基础。
一、影响压力容器焊接质量的因素分析
首先，压力容器焊接使用的材料，是影响焊接质量的重要因素。这里说的材料包括焊接生产过程中所使用的各种焊接材料，如焊条、焊丝、焊剂、气体等。焊接材料的正确选择与使用，是确保压力容器焊接质量的前提。
其次，由于焊接是制造压力容器最为关键和重要的一个环节，因此压力容器的焊接工艺成了影响其焊接质量的关键因素，这主要包括焊接工艺的制定以及焊接工艺的执行两个方面。压力容器焊接工艺的制定，必须依据合适的焊接工艺评定报告（PQR），结合工艺人员的经验、产品特点、制造工艺条件和管理情况综合考虑，最终形成焊接工艺规程或焊接工艺卡（WPS），将其作为焊接工序的指导依据，来保证焊接的质量。压力容器焊接工艺的严格执行，也是确保焊接质量的关键，一旦制定出合理正确的焊接工艺规程（WPS），需加以贯彻执行，不能随意变更其工艺参数，如有充分的根据确实需要改变，也应当履行相应的手续与程序，确保焊接工艺执行的严肃性，这是对焊接工艺的制定与评定的有力补充，与焊接工艺的制定同等重要。
第三，由于压力容器的焊接离不开人的操作，需要焊工进行直接性作业，因此操作人员的素质是影响压力容器焊接质量的直接性因素，操作人员的技术水平、职业道德、质量意识、操作时的态度、纪律性等均会直接影响到压力容器的焊接质量。
此外，各种焊接设备的性能以及焊接操作过程中的环境因素，也会影响到压力容器的焊接质量。
二、控制压力容器焊接质量的有效方法
1、强化对焊接材料的管理
压力容器生产制造环节中的焊接质量高低是由焊接材料决定的，只有严格的控制材料的质量，才能改善其焊接性能。因为压力容器的具体应用范围不同，对其功能、结构等要求也会有所差异，要限制选用焊接材料的要求，做好焊接材料的优化工作，从而为压力容器的质量提供保障。在进行焊机操作的过程中，首先要明确压力容器的具体性能要求，如果对承受压力范围做出了规定，就需要针对该部位，优先选取性能优越的焊接材料， 确保焊接材料在强度方面达到标准规定，将焊接材料的力学检测结果同标准进行对比，做好焊接材料强度管理工作。应用于生产制造的焊接材料必须要出具由国家的质量认证书，确认材料符合国家行业标准，以免出现因材料不合格而引发的安全事故。
此外，管理焊接材料的过程中，还要站在整体的角度，从多个方面进行考虑和分析， 将压力容器焊接部位的性能要求纳入选择标准中，针对可塑性、韧性、刚性、抗裂性、耐化学腐蚀性等多方面的限制，选择热卷、不锈钢或冷卷等材料，使焊接质量得到保障。
2、 对焊接工艺及工艺评定控制工作进行优化
实现优化焊接工艺的过程中，要结合压力容器的实际状况，选取正确、合理的焊接操作步骤，使用规定的焊接材料，把握焊接部位的形状和角度，并做好焊接工艺的评定控制工作。焊接工作人员在工作时，都会按照设定的工艺规范进行操作，而优化焊接工艺的根本即为完善工艺标准，构建科学、合理的工艺评定管理办法，将管理工作细化到具体参数的设定、具体操作步骤，使焊接工艺更加标准化、规范化，为压力容器焊接质量的优化奠定坚实的基础。
评定焊接工艺时，应明确不同焊接技术的应用状况，对工作人员的操作行为进行管理，将操作流程和质量管理落到实处，严格管理每一个焊接环节的质量，只有满足当前的焊接处理标准要求，才能进行下一阶段的操作。
3、在环境方面做好焊接质量控制
环境情况也会影响焊接质量，虽然环境不易控制，但是也要尽量避免因环境而造成的焊接质量问题。焊接质量对环境的依赖程度较高，因为焊接工作主要在室外进行，气温、水分、风力等天气情况都会影响焊接工作，这些情况都要充分考虑。如果工期要求紧，天气情况还不利于焊接，就要做好预热、遮雨、防尘等工作，以此来控制环境的影响。
4、 提高对焊接质量检测工作的重视
压力容器制造焊接工序的一项关键步骤就是质检，该项工作包括多方面的内容，需要对焊接的工艺、制造流程及材料进行严格的检查，查看工艺评定工作是否符合规定，综合这些因素，决定压力容器能够投入正常使用。如果发现一项内容不达标，就可以判定为质量检测不合格，禁止投入使用，以免因压力容器焊接性能差而引发安全事故。根据焊接工艺的操作实施时间的不同，也可以将焊接质检工作划分为三个阶段，即焊接前期、焊接中期和焊接后期。这三个阶段的质检工作侧重点有所不同，前期检测重点为焊接部位缝隙及材料，中期检测重点为焊接操作、焊接技术、焊接部位的规格和尺寸、工艺流程，查看检测结构是否同设计标准相一致， 而性能检测是后期质检的重点，涉及压力性能、质量损伤、整体外观等内容。焊接质量检测工作还要同压力容器的应用方向结合起来，在完成常规质检操作后，进行针对性的检测，全面保障容器的质量，并应用有效的措施对其中的质量进行处理和弥补。
5、加强焊接设备的维护管理
焊接设备的质量也是焊接质量的保证，如果焊接设备存在着质量问题，由该设备焊接出来多数会存在质量问题。为此，必须加强对焊接设备的维护管理，以提高焊接设备的质量。目前，焊接设备主要包括焊条烘干箱、焊机、加热器、温度测量仪、钳形电流表、保温桶等，焊条烘干箱装配有温度表，焊机装配有电压表、电流表，管理人员要定期对焊条烘干箱、焊机等焊接设备进行检查，确保温度表、电压表、电流表能够正常运行，显示无误，确保焊接工程中的工艺参数完全正确。每次检查完毕都要对焊接设备进行维护，确保焊接设备运行良好，切忌焊接设备带伤运行。每次检查维护完毕，都要及时进行记录存档备查。
6、提高操作人员的综合素质
首先，确保操作人员的技术水准符合压力容器焊接操作的要求，压力容器的焊接应由持有特种设备安全监察机构颁发的《特种设备作业人员证》的焊工担任，并且只能在有效期内从事合格项目范围内的焊接工作。建立焊工技术档案，定期组织对持证上岗的焊工进行岗位培训及考核，做好焊绩记录，防止任一焊接方法中断特种设备焊接作业6个月以上。不断提高焊工的理论水平和实际操作技能，使其真正在理论方面认识到执行工艺规程的重要性，从实践上提高操作技能。其次，通过进行教育及管理等手段，不断加强对操作人员的职业道德、社会道德等建设工作，提高其效率、质量意识，增强责任心。
总之，在压力容器的质量控制中，焊接质量的控制起着非常重要的作用。目前，我国已经将压力容器系统列入特殊设备之列中， 并且， 与此同时还制定了一系列相对的安检制度， 力图以确保压力容器在严格的质量监督制度下进行为焊接环境创造良好有利的条件， 以便使压力容器高效安全的运行。
参考文献：
[1] 张举纲. 压力容器焊接质量的优化措施[J]. 硅谷. 2013（15）
关键字 特种用途钢；手工电弧；焊钨极氩弧焊；激光焊接
中图分类号TG4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0194-02
弹簧是现代交通运输、机械设备、仪器仪表不可或缺的重要零部件，它可以吸收冲击载荷，减少零部件损毁成都，例如，可以用于载货卡车、火车、轿车的减震器和板簧制造中，既可以保障车辆的行驶平稳，，保证货物不受到损坏，又可以吸收冲击载荷和振动，减少车辆零部件的损耗。
65Mn钢是一种典型的特殊用途钢，它是制造弹簧的主要重要材料，65Mn钢属于高碳，含碳量为0.2%～0.70%，具有高强度、高疲劳极限、高弹性极限等特点，但由于65Mn的高含碳量，其焊接性能较差，在焊接的时候，焊接接头的焊缝区容易出现热裂纹，热影响区容易出现粗大马氏体组织，导致焊接后组织粗大，抗拉强度差等特点[1]。所以焊接弹簧钢在国内外都属于一个难题。
目前，65Mn弹簧钢的主要焊接方法有：手工电弧焊、电渣焊、电阻焊、钨极氩弧焊、激光焊接等。本文通过对各种传统及先进焊接工艺的探讨，介绍一种焊接65Mn钢特殊用途钢的方法。
1 手工电弧焊
在传统的手工电弧焊工艺中，我们将被焊金属或材料称为焊件或母材，焊接电极为焊条和焊件。在进行焊接的时候，用高压电引燃电弧，电弧点燃后形成的高温，同时伴随着强大的吹力作用，可以使母材熔化，形成一个熔池，伴随着焊接电弧的不断向前移动，已经焊接好的熔池温度下降，冷却后熔池组织逐渐结晶形成焊缝，如图1所示。
图1 手工电弧焊示意图
手工电弧焊采用的焊条有J426、A302、J427等型号，焊缝表面覆盖的一层渣壳称为熔渣。焊条熔化末端到熔池表面的距离称为电弧长度。从焊件表面至熔池底部距离称为熔透深度。
在进行手工电弧焊之前，一般对焊接材料进行焊前预热，温度在300℃以上，预热宽度一般在焊缝两侧各50 mm的地方。焊接结束以后，一般将对焊接接头进行回火热处理，温度在350℃～400℃之间，然后再缓慢冷却热处理，以便减少焊缝的残余应力，防止出现过多的焊接裂纹而使焊接质量缺陷严重[2]。手工电弧焊焊接方式较为常见，但是该方式对焊接操作者技术水平要求高，劳动强度大，生产效率不高。
2 钨极氩弧焊（TIG）
钨极氩弧焊是先进的焊接方式，其主要原理是利用氩气等惰性气体作为的保护气体，防止焊缝金属在高温下发生氧化作用，在高压作用下，钨电极与焊接材料之间产生电弧， 电弧引燃后产生的高温高热熔化母材，同时在焊缝中填丝以增加焊缝的强度。焊接的同时，从焊枪喷嘴中喷出保护气体，在电弧周围形成气
图2 钨极氩弧焊示意图
体团使熔池及热影响区与空气隔绝开，防止其氧化，从而获得优质的焊接接头。钨极氩弧焊的优点在于设备简单、操作灵活方便、能进行全位置焊接适合焊接多种材料。缺点是生产效率低下，工作人员的劳动强度大[3]。
在应用方面，高伟教授（山东大学）对65Mn钢采用了钨极氩弧焊的方法成功进行了焊接工作。实验结果表明，当采用为大小为10A的电流进行钨极氩弧焊接的时候可形成外形质量较好的焊接接头，但硬度较高，脆性大。为了降低脆性和行都，可以后期热处理方式，具体方法为：对65Mn钢进行钨极氩弧焊接后，将工件加热到280℃，然后进行保温10min后，可获得较为理想的接头组织[4]。
3 激光焊接
激光焊接技术是目前焊接技术领域中比较先进的焊接方式，它的焊接原理是：将激光束照射到需焊接的金属材料上，由于激光束具有高的能量，能够瞬间将金属熔化，需要焊接的金属边缘熔化后进行彼此融合，冷却后连接到了一起[5]。
图3 激光焊接原理图
相对于传统的焊接方法来讲，激光焊接技术具有较大的优势。首先，激光焊接技术在进行焊接时热量输入较小，激光束离开焊接点后，焊缝温度迅速降低，所以焊缝的凝固过程很快，焊缝区和热影响区的晶粒细小；其次，激光焊接采用电脑进行控制，只要调整好了技术参数 ，便可以进行大批量焊接，所以焊接的效率高；最后，由于在进行激光焊接的时候，激光束细小，加热和熔化过程只局限在一个可控制的小范围，因此焊接热影响区校，焊件总的变形小。所以在进行以弹簧钢为代表的高碳钢时候有着较大的技术优势[6]。激光器发明后，西方发达国家尝试用激光焊接的工艺对高碳钢进行焊接，取得了一定的效果。贵州大学刘其斌教授利用TJ5000W CO2 激光器对65Мn钢薄片进行了焊接，并利用显微硬度仪、电子万能实验机、扫描电镜和X射线应力测定仪等段对激光焊接接头的组织和物理性能进行了测量，取得了较为理想的结果[7]。
可见，激光焊接技术确实是一种先进的焊接高碳钢的工艺，激光焊接技术的发明，为特殊用途钢的的焊接开创了一个新的局面。
参考文献
[1]崔忠圻.金属学与热处理[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2]陈伯蠡.金属焊接性基础[M].北京：机械工业出版社，1982.
[3]王新洪.手工电弧焊，2007-07-01.
[4]高伟，刘镇昌，葛培其，王霖.65Мn钢丝的焊接[J].焊接，2002，10（5）：25-28.
[5]刘其斌.激光加工技术及其应用[M].北京：冶金工业出版社，2007.
关键词：焊接 残余应力 控制 措施 消除方法
前言
随着焊接技术的迅速发展，在短短的几十年中焊接已是工业技术中的重要方法之一。如建筑钢结构、压力容器、船舶、车辆等中几乎全部用焊接代替了铆接。部分过去一直用整铸整锻方法生产的大型毛坯也改成了焊接结构，焊接技术不仅大大减化了生产工艺，而且还降低了很多成本。但是实际焊接中也存在不少问题，如焊接的内应力、焊接结构的变形、焊接结构的脆性断裂、焊接结构的疲劳强度等都直接影响着焊接的质量。本文就对焊接残余应力进行具体分析。
一、焊接残余应力的分布
在厚度不大（δ
二、焊接残余应力施工中的控制
在焊接过程中采用一些简单的工艺措施往往可以调节内应力，降低残余内应力的峰值，避免在大面积内产生较大的拉应力，并使内应力分布更为合理。这些措施不但可以降低残余应力，而且也可以降低焊接过程中的内应力。因此有利于消除焊接裂纹。现在把这些措施分述于后：
1、采用合理的焊接顺序和方向
尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量比较大的焊缝。如带盖板的双工字钢构件，应先焊盖板的对接焊缝，后焊盖板和工字钢之间的角焊缝，使对接焊缝能自由收缩，从而减少内应力。
先焊工作时受力较大的焊缝，如在工地焊接梁的接头时，应先留出一段翼缘角焊缝最后焊接，先焊受力最大的翼缘对接焊缝，然后焊接腹板对接焊缝，最后再焊接翼缘角焊缝。这样的焊接次序可以使受力较大的翼缘焊缝预先承受压应力，而腹板则为拉应力。翼缘角焊缝留在最后焊接，则可使腹板有一定的收缩余地，同时也可以在焊接翼缘板对接焊缝时采取反变形措施，防止产生角变形。试验证明，用这种焊接次序焊接的梁，疲劳强度比先焊腹板后焊翼缘板的高30%。
在拼板时，应先焊错开的短焊缝，然后再焊直通长焊缝。如采用相反的次序，即先焊长焊缝，再焊短焊缝，则由于短缝的横向收缩受到限制将产生很大的拉应力。在焊接交叉（不论是丁字交叉或十字交叉）焊缝时，应该特别注意交叉处的焊缝质量。如果在接近纵向焊缝的横向焊缝处有缺陷（如未焊透等），则缺陷正好位于纵焊缝的拉伸力场中，造成复杂的三轴应力状态。此外，缺陷尖端部位的金属，在焊接过程中不但经受了一次焊接热循环，而且由于应变集中的原因，同时又受到了一次比其它没有缺陷地区大得多的挤压和拉伸塑性变形的过程，消耗了材料的塑性，对强度大为不利。这里往往是脆性断裂的根源。
2、在焊接封闭焊缝或其它刚性较大，自由度较小的焊缝时，可以采用反变形法来增加焊缝隙的自由度。
3、锤击或辗压焊缝
每焊一道焊缝用带小圆弧面的风枪或小手锤锤击焊缝区，使焊缝得到延伸，从而降低内应力。锤击应保持均匀、适度，避免锤击过份产生裂纹。采用辗压法，也可有效地降低内应力。
4、在结构适当部位加热使之伸长
加热区的伸长带动焊接部位，使它产生一个与焊缝收缩方向相反的变形。在冷却时，加热区的收缩和焊缝的收缩方向相同，使焊缝能自由地收缩，从而降低内应力。利用这个原理可以焊接一些刚性比较大的焊缝，获得降低内应力的效果。如大皮带轮或齿轮的某一轮幅需要焊修，为了减少内应力，则在需焊修的轮幅两侧轮缘上进行加热，使轮幅向外产生变形。焊缝在轮缘上，则应在焊缝两侧的轮幅上进行加热，使轮缘焊缝产生反变形，然后进行焊接，都可以取得良好的降低焊接应力的效果。
三、焊后消除焊接内应力的方法
由于焊接内应力的不利影响只有在一定的条件下才表现出来。例如，对常用的低碳钢及低合金结构钢来说，只有在工作温度低于某一临界值以及存在严重缺陷的情况下才有可能降低其静载强度。要保证焊接结构不产生低应力脆性断裂，是可以从合理选材，改进焊接工艺，加强质量检查，避免严重缺陷来解决的。消除内应力仅仅是其中的一种方法。
常用的焊后消除内应力的方法有：整体高温回火、局部高温回火、机械拉伸、温差拉伸以及震动法等。前两种方法在降低内应力的同时还可以改善焊接接头的性能，提高其塑性。具体如下：
1、整体高温回火
这个方法是将整个焊接构件加热到一定温度，然后保温一段时间，再冷却。消除内应力的效果主要取决于加热的温度，材料的成分和组织，也和应力状态，保温时间有关。对于同一种材料，回火温度越高，时间越长，应力也就消除得越彻底。
2、局部高温回火处理
这种处理方法是把焊接周围的一个局部区域进行加热。由于这种方法带有局部加热的性质。因此消除应力的效果不如整体处理，它只能降低应力峰值，而不能完全消除。但局部处理可以改善焊接接头的机械性能。处理的对象只限于比较简单的焊接接头。局部处理可用电阻、红外、火焰和感应加热等。消除应力的效果与温度分布有关，而温度分布又与加热区的范围有关。为了取得较好的降低应力的效果，应该保证足够的加热宽度。
3、机械拉伸法
机械拉伸法是通过加载拉伸，拉应力区在外载的作用下产生拉伸塑性变形。它的方向与焊接时产生的压缩塑性变形相反。因为焊接残余内应力正是由于局部压缩塑性变形引起的，加载应力越高，压缩塑性变形就抵消的越多，内应力也就消除的越彻底。
关键词：方法；范围；质量检验
1. 船舶建造焊接工艺
现在造船中，主船体结构、外设舾装、管系等多数工作内容均离不开焊接工艺。目前，主流船舶建造企业常用焊接方法主要包括CO2气体保护焊、FCB法埋弧自动焊、埋弧自动焊、垂直气电焊等等。
1.1.FCB法埋弧自动焊选用方法及注意要点
1.1.1适用范围
（1）内底板及外底板的平直拼板对接焊缝；
（2）舷侧外板平直拼板对接焊缝；
（3）甲板平直拼板对接焊缝；
（4）内旁板拼板对接焊缝；
（5）纵、横舱壁拼板对接焊缝。
1.1.2焊接注意要点
（1）本焊接方法主要适用在平直分段流水线上焊接的拼板对接焊缝。
（2）焊接时，对接焊缝须垂直于流水线运行方向。
（3）两侧板材存在板厚差时，板厚差须在焊接面的背面。
1.2埋弧自动双面焊
1.2.1适用范围
（1）平直甲板、平台板、平直隔舱、艉封板拼板对接焊缝。
（2）小组立纵桁材、肋板拼板对接焊缝。
（3）上层建筑拼板对接焊缝。
（4）槽形舱壁、墩座垂直板与斜板拼板对接焊缝。
（5）大型“T排”腹板（焊缝长度≥1米）拼板对接焊缝。
1.2.2焊接注意要点
（1）焊接与水平倾角不大于10度的焊缝。
（2）不进入平面分段流水线的拼板焊缝。
1.3垂直气电焊
1.3.1适用范围
（1）舷侧外板平直部分大接缝立对接焊缝。
（2）槽形舱壁大接缝立对接焊缝。
（3）底边水舱斜板大接缝斜对接缝。
（4）下墩垂直板、斜边板大接缝立、斜对接焊缝。
（5）纵横舱壁大接缝立对接焊缝。
1.3.2焊接注意要点
（1）焊接面必须为非构架面
1.4 CO2气体保护焊及埋弧自动焊
1.4.1适用范围
（1）分段阶段：内底板、外板、舷侧外板、甲板、斜板拼板对接焊缝（平面分段流水线上FCB法无法焊接的短焊缝和局部有线型的拼板焊缝）。
（2）总段制造、坞内搭载阶段：内底板、甲板、平台板的纵横大接头对接焊缝。
1.4.2焊接注意要点
（1）焊缝与水平倾角不允许大于10度
2. 焊缝检验
2.1焊接缺陷种类及影响因素
2.1.1焊接缺陷的种类
焊接缺陷的种类较多，按其在焊缝中的位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见的焊接外部缺陷有：焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔、表面夹渣及焊接裂纹等。内部缺陷有：气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透等。
2.1.2影响焊接质量的因素
在船舶建造过程中，影响焊接质量的因素很多，如钢材和焊条质量，坡口加工和装配精度、坡口表面清理状况及焊接设备、工艺参数、焊接技术、天气状况等等。任何一个环节处理不当都会产生焊接缺陷，影响焊缝质量。
2.2船舶焊接检验的重要性
良好的船舶建造质量是保证船舶安全航行与作业的重要条件。船体的结构强度要求焊缝保证一定的强度，才能够保证船舶的安全运行。焊接质量检验目的是为了及早发现焊接缺陷，提高产品质量。把焊接缺陷限制在一定的范围内，以确保船舶航行安全和水上人命财产安全。
2.3焊缝检验内容及常用方法
焊后检验其主要内容有：外观检验、无损检验、力学性检验、金相检验、焊缝晶间腐蚀检验、致密性检验、焊缝强度检验。
船舶的焊后焊接质量检验主要是采用的非破坏性检验 （即无损探伤）。
2.3.1外观检验
焊接接头的外观检验是一种手续简便而又应用广泛的检验方法，是成品检验的一个重要内容。外观检查主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸上的偏差。这种检查一般是通过肉眼观察，借助标准样板、量规和放大镜等工具来进行检验的。故有肉眼观察法或目视法之称。
2.3.2着色探伤
着色探伤是用来发现表面缺陷的一种无损检验的方法。
着色探伤的基本原理是：在被检工件表面涂覆某些渗透力强的渗透液，在毛细作用下，渗透液被渗入到工件表面开口的缺陷中，然后去除工件表面上多余的渗透液（保留渗透液到表面缺陷中的渗透液），再在工件表面上涂上一层显象剂，缺陷中的渗透液在毛细作用下重新被吸到工件的表面，从而形成缺陷的痕迹。根据在白光下观察到的缺陷显示的痕迹，做出缺陷的评定。
2.3.3焊缝内部缺陷的检验
我们主要介绍船舶焊接质量检验中常用的超声波探伤、射线探伤。
2.3.3.1超声波探伤
超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的一种探伤方法。
超声波探伤又称超声波检验。它的优点是：灵敏度高、设备轻巧、使用灵活方便、探测速度快、效率高、成本低、对人体无害，所以它的应用比X射线探伤还要广泛。
2.3.3.2射线探伤
射线探伤又称射线检验：是利用射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法。它可以检查金属和非金属及其制品的内部缺陷。如焊缝中的的气孔、夹渣、未焊透等体积性缺陷。
按使用的射线源种类不同，可分为X射线探伤、γ射线探伤和高能射线探伤等。目前造船工业中广泛使用的是X射线照相法探伤。
2.3.4船舶密性实验
检查船体外板及有密性要求的舱室的焊缝是否存在泄漏、渗漏情况的实验称为船体密性实验。
根据船体结构不同的被试部分，分别采用压水、充气、冲水试验等方法。
3. 提高船舶焊接工艺的几点要素
3.1内部管理
制定推进计划，确定责任部门并赋予相关权限，给予必须的资金支持，既定计划执行到位。
3.2外部协作
受公司自身客观因素影响，对自身无法解决的问题，可以借助研究单位等力量，提高研究效果和效率。
3.3人才培养
加强专业人才的培养，提高其技能水平，是提高船舶焊接工艺的重要因素。
4. 结论
随着更先进焊接工艺的发展，船舶高效焊接技术的采用，可极大程度上提高生产效率，保证建造质量，提高企业的整体竞争力。虽然前期设备投入成本较大，但从长远看，船舶建造的焊接高效化、流水化势在必行。■
参考文献
关键词：压力容器;管板;焊接;变形;焊接工艺
中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：
前言
在制造热交换器的过程中，引起管板焊接变形的原因往往是：组装与施焊的顺序不当、坡口形式、管板刚性不足（管板较薄）、焊接熔敷量过大、焊接工艺参数选择的不合理。本文现就如何控制压力容器管板焊接变形及其工艺阐述如下。
1、管板焊接变形的形式及原因
1.1管板焊接变形的不利影响及的形式
管板密封不严，管子拉脱是焊接变形造成的不利影响；管板焊接变形常见的有以下几种形式：
（1）管板与壳体焊接后的角变形；
（2）管板面拱形变形；
（3）管板波浪变形。
其中，管板与壳体焊接后的角变形引起了管板面的拱形变形和管板面波浪变形。
1.2管板焊接变形的原因
筒体与管板焊接的横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布是导致管板焊接变形的主要原因；管板与筒体的焊缝一般为单面单边V型坡口，在焊接时，焊缝的背面和正面的熔敷金属的填充量不一致，从而导致构件平面的偏转，所以这是一个绝对的客观存在的变形。
管板与筒体焊接熔敷金属的填充量的正面和背面的缝上是不同的，导致在偏转平面元件，所以这是一个绝对的客观存在的失真焊接角变形主要由两种变形组成，即筒体与管板角度变化和管板本身的角变形，前者相当于两个工件对接焊接引起的角变形，后者相当于在管板上堆焊时引起的角变形；而焊接变形的大小主要取决于管板的刚性、坡口角度、焊缝截面形状、焊接线能量、熔敷金属填充量焊接操作等。
根据多年工程实践总结出引起焊接变形的原主要有有以下几方面：
①焊接方向不按规范实施；
②焊接参数不合理，引起局部过热；
③组装与施焊的顺序未按照规范进行；
④辅助措施不适当。
根据管板变形的原因及其影响因素，在双面焊在管板焊接不能实现的现实基础上，焊接时电流过大会引起烧穿伤及换热管，因此，管板与壳体管板焊接，应考虑减少热量，增加管板刚性，以减少变形。
2、控制压力容器管板焊接变形的措施
2.1冷作方面
减小管板与壳体角变形的有效措施是提高管板刚性，变形量随着管板刚性增大而减小；
（1）设计方面：从防止焊接变形的角度考虑，可适当提高管板的厚度，此举措可进一步提高结构的稳定性和刚性，对焊接变形的控制也将增强。
（2）拉杆刚性固定法
将带螺纹的拉杆从管板面的换热管孔中穿过，两端用螺母把紧，这样将有效提高管板的刚性，进而控制变形量；拉杆数量依筒体尺寸来确定，确定拉杆的直径，应不小于换热管直径的三分之二，例如，当换热管直径为ф25㎜时，那么拉杆直径既为ф16㎜。拉杆从管板的外周向内，在管板面上均布，拉杆数量如下：
（3）提高管板法兰刚性减小变形
为达到提高刚性小的结构刚度的目的，可以采用夹具、管箱、支撑杆等等来减小焊接变形；对于带管箱热交换器，可用螺栓螺母将管箱法兰与管板拧紧，再进行焊接（注意把管箱时必须按照设备管口方位进行定位，否则将会导致变形不一致）；用U型夹或螺栓应该在管板和法兰的侧面将管板与防变形法兰（固定板）连接的方法来提高管板的刚性，以达到控制管板焊接角变形的目的。
（4）管板留加工余量进行焊后进行二次加工
对于小直径薄管板来说，增加管板厚度，是较为有效的方法，因其可留有焊后加工余量以便进行二次机加工密封面。
2.2焊接接头结构和工艺防变形措施
(1)合理选择坡口角度
施焊截面形状和坡口角度对焊接接头的角变形影响非常大，焊接接头上部及下部横向收缩量差别随着坡口角度的增大而逐渐曾大，引起的筒体与管板的角变形就越大，填充金属量越大，坡口角度越大，引起的管板变形也就越大，因此，如图1，在保证焊透和的前提下，a角、h值应尽量小，既减小焊接填充金属量，减小变形。焊接坡口的角度控制在焊接工艺卡上反映。
（2）合理选择焊缝尺寸
在保证接头承载能力的前提下，设计应该尽量采用较小的焊缝尺寸，尽量减小焊角高度。在焊接工艺上反映；
（3）焊接层数
实践证明，在同的样焊接条件下，连续焊接时，角变形随着焊接层数道次的增多而增大。因此，为了控制管板焊的焊接角变形，因为焊接变形主要发生在焊接的前几道次，随焊接层道次的增加，焊接接头的刚性增大，焊接变形将减小；
（4）合理选择焊接规范
通过选用合理的线能量，也可以达到控制焊接变形的目的，但是这是在不用任何反变形或夹具的情况下。在管板焊接的过程中，应采用低的层间温度，小参数施焊，再进行后层道次的焊接时层间温度应降到100℃以下，这是为了避免局部过热引起热变形。一般在焊接薄壁管板时，在氩弧焊打底后，应采用Φ3.2的焊条进行填充和盖面以控制焊接热输入；
（5）焊接顺序
对于有色金属板对接的焊接，采用对称施焊时，应采用直线运枪的方法，不得横向摆动焊接管板与筒体。管板与筒体焊接，采用打底后水平压道焊，但必须是在保证管板溶合的条件下，即电弧直指壳体，在壳体上一层一道进行水平压道完成管板角焊缝的焊接，禁止直接在管板与壳体进行45°斜角焊，每层焊缝应分段对称进行。每层焊缝应错开180度。两端各焊一层，交替操作，直至焊完。
图3 管板焊接顺序图
(6) 余下管头的焊接。从管板与筒体环缝起先焊完一端, 一层层向外施焊, 两端管板交替进行, 对称施焊。
（7）必须确保焊缝组队间隙均匀，在施焊管板组合接头打底焊时，氩弧焊需分段进行打底（不低于两层），焊接速度和焊接填充量应尽量均匀，保证打底质量；
( 8 ) 辅助措施。常用的辅助措施有三种: 一是加强冷却效应, 从而避免因受热不均而引起的变形。二是用一长螺栓从管板中间穿过, 两头用螺母锁死(管束与管板无焊接时用此法) 。三是紧固一只刚性较大的零件(如与其相配的法兰) , 以抵抗变形。
2.3强制冷却法
对于非淬硬金属为了限制和缩小焊接热场的分布，可采用强制冷却方式，从而避免因受热不均而引起变形。
2.4．人员方面
1）．对换热器的管板焊接是工艺人员工艺检查和指导的工作重点，特别是现场的焊接指导工作；
2).加强管板焊焊接变形和防变形措施的宣传，使之成为焊工班组的日常工作之一。加强每一位冷作和焊接操作员工管板焊接变形的学习和防犯意识。
3）．部门领导应将管板焊接工作作为重点任务来安排，并安排有相关经验的人员，提高重视程度。工作安排应明确，告知相关人员管板焊接变形造成的危害。
4)．具体负责相关设备的冷作和焊接的操作人员要时刻以工作为重，必须严格按照工艺和规范操作；与工艺技术人员之间应加强沟通交流，及时总结，提高防止管板焊接变形的理论、技能和经验水平；
3、结语
大量的实践证明,对于上述措施，只有在各部门严格按照要求执行，才会有所见效。凡没有按照要求造成重大问题的，将追究其责任；对于提出改进措施经使用的人员将申报总经理进行奖励。
参考文献
［1］于杜贵.锅炉、探讨控制压力容器管板焊接变形的方法［M］.山东：山东科学技术出版社，1985.
[2] 全国压力容器标准化技术委员会. JB/T 4708-2000 钢制压力容器焊接规程［S］. 昆明: 云南科技出版社, 2000.
关键词：ANSYS 焊接 温度场 应力场
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0064-02
随着现代计算机技术的广泛应用，焊接生产信息化已成为大势所趋。利用计算机技术对焊接过程进行模拟，可以深入研究焊接过程的本质规律，使焊接技术更加科学化。通过计算机技术模拟复杂的焊接过程，可以有效防止焊接缺陷的发生，对提高焊接质量有重大意义。ANSYS是全球最通用的大型有限元分析软件之一，在CAE仿真分析中发挥着重要作用。其界面友好、功能强大，可以有效模拟焊接的非线性过程。因此，ANSYS软件在焊接过程模拟分析中得到了广泛的应用。
1 ANSYS分析方法
焊接温度场问题，可以看作是在一定初始条件和边界条件下，工件内部的热传导问题。对于一个实体，当不同部位的温度存在差异时，热量就会发生流动从而形成热导。热传导过程符合傅里叶热导方程：
（1）
式中、、分别为x、y、z三个方向上的热导系数，是单位体积热生成率。
求解过程必须考虑边界和初始条件，温度场边界条件分三种类型：
（1）第一类边界条件：物体在某些边界上的温度函数为已知，即：
（2）
式中是边界温度，它可以随位置和时间变化。
（2）第二类边界条件：物体某些边界上的热流密度为已知。
（3）
式中为边界外法线方向，为边界上的热流密度，物体向外流为正。
（3）第三类边界条件：物体在某些边界上的对流条件为已知。
（4）
式中是对流系数，是流体参照温度。
2 关键问题的处理
2.1 高斯移动热源
焊接热源具有局部集中、瞬时、快速移动的特点，很容易形成不均匀的温度场。这种不均匀的温度场，是形成焊接残余应力和变形最根本的原因。因此，建立焊接热源模型对焊接温度场的模拟尤为重要。大量实践证明，对于焊条电弧焊、埋弧焊等，采用表面高斯热源比较理想。其热流密度函数为：
（5）
式中e-e=2.71828；-电弧有效加热半径；-点到电弧加热中心距离；-输入热量。
，为效率，为焊接电压，为焊接电流。
热流密度为面载荷，公式（5）可作为其分布函数。一般把该载荷施加到单元的各个面上，并给定该单元各节点的热流密度值。命令如下：
SFE，ELEM_NUM，SURFACE_NUM，HFLUX，NODE1_VAL，NODE2_VAL...
2.2 单元生死
在焊接开始时焊缝材料并不存在，而是随着焊接过程不断产生的。要真实的模拟焊接过程，就必须用到ANSYS中的“单元生死”技术。
ANSYS程序并不是将“杀死”的单元从模型中删除掉，而是给其单元刚度矩阵乘以一个很小的因子（ESTIF）。“死单元”的单元载荷将为零，从而不对载荷向量生效。同样，“死单元”的质量、阻尼、比热和其他类似效果也为零。单元“出生”，并不是将其加到模型中，而是重新将它们激活。焊缝单元在计算开始时先“杀死”，随着焊接过程的进行，再把这部分单元逐步重新激活，命令如下：
ESEL，S；EKILL，ALL；ALLS；SOLVE；ESEL，S；EALIVE，ALL；ALLS...SOLVE
3 实例分析
如图1为V形开口的两块钢板，钢板材料为20钢。现把两者焊接起来，焊缝为三层单道焊缝。
3.1 建模
焊接过程为对称分布，故取焊缝的一半进行分析。
（1）定义单元类型。本例分析整个焊接过程中的温度场和应力场情况，因此采用能够进行瞬态非线性分析的单元类型。在这里选用ANSYS单元类型库中的平面热实体单元PLANE77和空间热实体单元SOLID90。为了保证计算精度和计算量，在焊缝区域用SOLID90单元，中间部分用PLANE77单元过渡。
（2）网格划分。为了提高模型计算效率，把工件分为三个区， 即焊缝区、远离焊缝区和中间体。在焊缝和远离焊缝的区域分别用大小不同的六面体网格划分，中间部分用四面体自由网格过渡。网格划分如图2：
（3）热源的加载。在此选用高斯热源，并用分步加载的方法进行加载（热源是随着电弧的移动逐渐加载上去的），利用“单元生死”技术来模拟焊道的焊接情形。通过定义生热率来模拟电弧的移动过程，并随着时间和空间加载。
3.2 求解结果
经过ANSYS求解和通用后处理，可以得到焊接过程从开始到冷却结束时，不同时间的温度场和应力场分布云图（图3、图4）。从分析结果知：焊接时应力较小，冷却结束时残余应力较大，达到364MPa.
4 结语
本文探讨了利用ANSYS软件模拟焊接过程的方法，并用实例证明焊接过程的温度场和应力场分布与焊接实际符合的很好，这表明利用ANSYS对焊接过程的模拟是比较成功的。通过分析得到：在焊接过程中，焊接时应力较小，冷却结束时残余应力较大。
参考文献
[1]王长利.焊接温度场和应力场数值模拟[D].沈阳：沈阳工业大学，2005.
[2]汪建华，戚新海，钟小敏.三维瞬态温度场的有限元建模[J].上海交通大学学报，1996，30（3）：120-125.
[3]谢元峰.基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究[D].湖北：武汉理工大学，2006.
