焊接坡口要求与焊条选择管理规定.doc

华电联合盘北项目部 焊接坡口要求及焊条选择 2013年6月1日 焊接坡口要求及焊条选择焊接坡口一、坡口的定义及作用根据设计或工艺要求，在焊件的待焊部位加工成一定几何形状和尺寸的沟槽，叫坡口。采用坡口焊缝的主要目的是为了保证接头能焊透而不出现工艺缺陷。在设计或选择坡口焊缝时，必须注意施焊可达性，其中主要考虑坡口角度、根部间隙、钝边和根部半径等参数。坡口的作用: (1)使热源(电弧或火焰)能进入焊缝根部，保证根部焊透。 (2)便于操作和清理焊渣。 (3)调整焊缝成型系数，获得较好的焊缝成型。(4)调节基本金属与填充金属的比例。二、选择坡口的原则为获得高质量的焊接接头，应选择适当的坡口型式。坡口的选择，主要取决于母材厚度、焊接方法和工艺要求。选择时，应注意以下问题： (1)尽量减少填充金属量。 (2)坡口形状容易加工。 (3)便于焊工操作和清渣. (4)焊后应力和变形尽可能小。三、坡口的制作根据焊件的尺寸、形状及加工条件的不同坡口的制作有以下几种方法： (1)剪边：以剪板机剪切加工，常用于I形坡口（即无坡口）。 (2)刨边：用刨床或刨边机加工，常用于板件加工。 (3)车削：用车床或车管机加工，适用于管子加工。 (4)切割：用氧-乙快火焰手工切割或自动切割机切割加工成I形、V形、X形和K形坡口。 (5)碳弧气刨：主要用于清理焊根时的开槽，效率较高、劳动条件较差。 (6)铲削或磨削：用手工或风动、电动工具铲削或使用砂轮机(或角向磨光机)磨削加工，效率较低，多用于焊接缺陷返修部位的开槽。四、坡口加工要求(1) 坡口加工前应先将不平处、斜面加工平整。 (2) 坡口内外壁1520mm范围内铁锈油污等杂质应清除干净，露出金属光泽。 (3) 采用坡口机加工坡口时，进刀要缓慢，每次吃刀量0.20.3mm，严谨将刀接触管子强制进刀。 (4) 坡口表面必须平整、均匀。(5) 加工管口朝上的坡口时，要做防止杂物落入的措施。五、坡口尺寸大小要求(1)焊条电弧焊时，必须保证焊条能够接近接头根部，并能在多层焊时侧边熔合良好，当减小坡口角时，根部间隙必须增大。(2)根部间隙过小，根部难以熔透，必须采用较小规格的焊条，从而减慢焊接过程;若根部间隙过大，虽然应用氩弧打底技术可保证焊接质量，但需较多的填充金属，从而提高焊接成本，并增大焊接变形量。(3)开坡口的接头，为防止施焊时烧穿一般都留有钝边。钝边的高度以既能保证熔透又不至烧穿为度。焊条电弧焊V或U形坡口的钝边一般取03mm，双面V或U形坡口取02mm。埋弧焊的熔深比焊条电弧焊大，故钝边可适当加大以减小填充金属。留钝边的接头，根部间隙的大小主要决定于焊接工艺与焊接位置。在保证焊透的前提下，间隙尽可能小。平焊时，可允许用较大焊接电流，根部间隙可为零；立焊时根部间隙宜大些，焊厚板时可在3mm以上。在单面焊背面成形操作工艺中，根部间隙一般较大，约与所用焊条的直径相当。(4) J形或U形坡口上常做出根部半径，主要是为了在深坡口内焊条或焊丝能接近焊缝根部，并降低第一层焊道的冷却速度，以保证根部良好的熔合和成型。焊条电弧焊时，根部半径一般取R=68mm，随板厚增加和坡口角减小而适当增大。(5)若条件允许，厚板结构宜设计或选用双面开坡口的焊缝，双面V形焊缝不仅比单面V形焊缝少用一半的填充材料，而且可作两面交替焊接，把焊接变形量控制到最小。六、焊接接头的型式接头主要有对接、角接、T形接和搭接等4种。1、对接接头两焊件端面相对平行的接头，称为对接接头。是焊接结构中采用最多的一种型式。根据坡口形式的不同，可分为I形、V形、X形、U形和双U形等（见图1）。 图1 对接接头坡口型式（单位：mm）（a）I形坡口 （b）V形坡口 （c）X坡口 （d）U形坡口 （e）双U形坟口2、角接接头 两焊件端面间构成3001350夹角的接头，称为角接接头。根据坡口型式的不同，分为不开坡口、单边V形、V形及K形等4种型式(见图2)。图2 角接接头（单位：mm）（a）不开坡口 （b）单边V形坡口 （c）V形坡口 （d）K形坡口3、T形接头一焊件端面与另一焊件表面构成近似直角的接头，称为T形接头。其应用范围仅次于对接接头。根据坡口形式不同，分为不开坡口、单边V形、K形和双U形等4种(见图3)。图3 T形接头(单位：mm)（a）I形坡口 （b）单边V形坡口 （c）K形坡口 （d）双U形坡口以T形接头连接焊缝时，板厚小于3mm可不开放口。3个焊件装配成“十”字形接头，叫十字接头。实际上是两T形接头的组合。4、搭接接头两焊件部分重叠构成的接头，叫搭接接头。根据结构形式和对强度要求不同，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊等3种(见图4)。图4 搭接接头图4（a）为不开坡口的搭接接头，用于厚度12mm以下的焊件，有时可采用双面焊接。这类接头承载能力低，用于不重要结构，遇到重叠面积较大时，为保证焊接强度，可分别选用图4(b)、(c)两种形式。焊条选择一、焊条的选用 (1)焊条选用基本原则焊条的种类繁多，每种焊条都有一定的特性和用途。为了保证产品质量、提高生产效率和降低生产成本，必须正确选用焊条。在实际选择焊条时，除了要考虑经济性、施工条件、焊接效率和劳动条件之外，还应考虑以下原则：a等强度原则对于承受静载荷或一般载荷的工件或结构，通常按焊缝与母材等强的原则选用焊条，即要求焊缝与母材抗拉强度相等或相近。b等条件原则根据工件或焊接结构的工作条件和特点来选用焊条。如在焊接承受动载荷或冲击载荷的工件时，应选用熔敷金属冲击韧性较高的碱性焊条；而在焊接一般结构时，则可选用酸性焊条。c等同性原则在特殊环境下工作的焊接结构，如耐腐蚀、高温或低温等，为了保证使用性能，应根据熔敷金属与母材性能相同或相近原则选用焊条。(2)碳钢焊条的选用 根据我国碳钢焊条标准，目前主要使用的碳钢焊条主是有E43系列及E50系列两种型号。低碳钢焊接时，一般结构可选用酸性焊条，承受动载荷或复杂的厚壁结构及低温使用时选用碱性焊条，如表2-2所示；中碳钢焊接时，由于含碳量较高，易发生焊接裂纹，因而应选用碱性焊条或使焊缝金属具有良好塑性及韧性的焊条，并应进行预热和缓冷处理，如表2-3所示；高碳钢焊接时，焊材的选用应视产品的设计要求而定，当强度要求高时，可用J707（E7015-G）或J607（E6015-G）焊条，而强度要求不高时，可选用J506（E5016）或J507（E5015）焊条。(3) 低合金钢焊条的选用焊接热轧及正火钢时，主要依据是保证焊缝金属的强度、塑性和冲击韧性等力学性能与母材相匹配，焊接大厚度构件时，为了防止产生焊接裂纹，可采用“低强匹配”原则，即选用熔敷金属强度低于母材的焊条。焊接低碳调质钢时，应严格控制氢，因而一般选用低氢型或超低氢型焊条。焊接中碳调质钢时，为了确保焊缝金属的塑性、韧性和强度，提高抗裂性，应采用低碳合金系统，尽量降低焊缝金属的硫、磷杂质含量。二、焊条的保管(1)焊条必须在干燥、通风良好的室内仓库中存放。焊条贮存库内，不允许放置有害气体和腐蚀介质。焊条应放在离地面和墙壁面距离均不小于300mm的架子上，防止受潮。(2)焊条堆放时应按种类、牌号、批次、规格和入库时间分类堆放，并应有明确标注，避免混乱。(3)保证焊条在供给使用单位后至少6个月之内使用，入库的焊条应做到先入库的先使用。(4)特种焊条储存与保管应高于一般性焊条，应堆放在专用仓库或指定的区域，受潮或包装破损的焊条未经处理不准入库。(5)对于受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条，须经烘干后进行质量评定，若各项性能指示满足要求时方可入库，否则不能入库。三、焊条的使用(1)焊条在使用前，一般要烘干，酸性焊条视受潮情况在751500C烘干12h；碱性低氢型结构钢焊条应在3504000C烘干12h。烘干的焊条应放在1001500C保温箱（筒）内，随用随取，使用时注意保持干燥。(2)低氢型焊条一般在常温下超过4小时，应重新烘干，重复次数不宜超过三次。(3) 在焊条烘干期间，应有专门负责的技术人员，负责对操作过程进行检查和核对，每批焊条不得少于一次，并在操作记录上签名。(4) 烘干焊条时，焊条不应成垛或成捆地堆放，应铺放成层状，每层焊条堆放不能太厚（一般13层），避免焊条烘干时受热不均和潮气不易排除。(5) 露天操作隔夜时，必须将焊条妥善保管，不允许露天存放，应在低温烘箱中恒温保存，否则次日使用前还要重新烘干。四、常用钢材的焊条选用 常用钢号推荐选用的焊条见表1 ，不同钢号相焊推荐选用的焊条见表 2。表1：常用钢焊接钢 号 焊条型号 对应牌号 钢 号 焊条型号 对应牌号 Q23iAFQ23-A、10、20E4303 J422 12CrlMoV E5515一B2一V R317 20R、20HP、20gE4316 J426 12Cr2Mo 12Cr2Mol 12Cr2MolR E6015一B3 R407 E4315 J427 25 E4303 J422 E5003 J502 Q295(O9Mn2V、09Mn2VD、09Mn2VDR) E5515Cl W707Ni 1Cr5MO E15MOV15 R507 Q345(16Mn、16MnR、16MnRE) R5003 J50Q 1Crl8Ni9Ti E308一16 A102 E5016 J506 E30815 A107 E347一16 A132 E501 5 J507 E34715 A137 Q390(16MnD、 E5016G J506RH 0Cr19Ni9 E30816 A102 169MnDR) E5015-G J507RH E30815 A107 E5016 J506 0Crl8Ni9Ti Ocrl9Nil1ti E34716 A132 Q390(15MnVR15MnVRE) E5015 J507 E34715 A137 E5515G J557 20MnMo E5015 J507 00Crl8Ni10 E308L一16 A002 E156 J557 00Crl9Ni11 151MnVNR E6016-D1 J606 0Crl7Nil2Mo2 E31616 A202 E6015-D1 J607 E31615 A207 15MnMoV18MnMONbR20MnMONb E7015D2 J707 0Crl8Ni12M02Ti 0Crl8Ni12M03Ti E316L-16 A022 12CrMO E5515B1 R207 E31816 A212 15CrMO15CrMoR E5515B2 R307 0Crl3 E410口16 G202 E41015 6207 表2：不同钢号焊接类 别 接 头 钢 号 焊条型号 对应牌号 碳素钢、低合金钢 和低合金钢相焊 Q235-A+Q345(16Mn) E4303 J422 20、20R十16MnR、16MnRC E4315 J427 Q235A十18MnMONbR E5015 J507 16MnR+1MnMOV16MnR+18MnMONbR E5015 J507 15MnVR+20MnMO E5015 J507 20MnMO+18MnMONbR E5515G J557 碳素钢、碳锰低合金钢 和铬钼低合金钢相焊 Q235A十15CrMOQ235A十1Cr5MO E4315 J427 16MnR+15CrhMo20、20R、 16MnR+12CrlMoV E5015 J507 15MnMo+12CrMo、15CrMo15MnMoV+CrlMOV E7015D2 J707 其他钢号与奥氏 体高合金钢相焊 Q235A、20R、16MnR、20MnMo+0Cr18Ni9Ti E30916E309Mo16 A302A312 18MnMoNbR、15CrMo+0Cr18Ni9Ti E310-16E310-15 A402A407 表3：焊条牌号的意义焊条类别代表字母第一位数字第二位数字第三位数字举例结构钢焊条J表示焊缝金属的抗拉强度等级，其系列为；42 420 Mpa; 50 490 Mpa;55 540 Mpa; 60 590 Mpa;70 690 Mpa; 75 740 Mpa;80 780 Mpa; 85 830 Mpa;10 980 Mpa;0 不属已规定的类型；1 氧化钛型 （直流或交流）2 氧化钛钙型（直流或交流）3 钛铁矿型 （直流或交流）4 氧化铁型 （直流或交流）5 纤维素型 （直流或交流）6 低氢钾型 （直流或交流）7 低氢钠型 （直流）8 石墨型 （直流或交流）9 盐基型 （直流）J 50 7低温钢焊条W低温钢焊条工作温度等级分为；70 -70; 90 -90;10 -100; 19 -196;25 -253;W 70 7耐热钢焊条R表示焊缝金属主要化学成分；1 含Mo0.5%2 含Cr0.5% 含Mo0.5%3 含Cr1%2% 含Mo0.5%1%4 含Cr2.5% 含Mo1%5 含Cr5% 含Mo0.5%6 含Cr7% 含Mo1%7 含Cr9% 含Mo1%8 含Cr11% 含Mo1%表示同一焊缝金属主要化学成分等级中的不同牌号，对于同一药皮类型焊条，可以有10个牌号，由0，1，29顺序排列R R 4 7铝及铝合金焊条L表示焊缝金属主要化学成分组成类型；1 纯铝2 铝硅合金3 铝锰合金表示同一焊缝金属主要化学成分等级中的不同牌号，对于同一药皮类型焊条，可以有10个牌号，由0，1，29顺序排列L 2 0 9不锈钢焊条G表示焊缝金属主要化学成分等级；2含Cr13%；3-含Cr17%0-不属已规定的类型；1-氧化钛型 （直流或交流）2-氧化钛钙型（直流或交流）3-钛铁矿型 （直流或交流）4-氧化铁型 （直流或交流）5-纤维素型 （直流或交流）6-低氢钾型 （直流或交流）7-低氢钠型 （直流）8-石墨型 （直流或交流）9-盐基型 （直流）G 1 2 7A 1 0 2A0 C0.04% （超低碳）1 含Cr18% 含Ni8% 2 含Cr18% 含Ni12%3 含Cr25% 含Ni13%4 含Cr25% 含Ni20%5 含Cr16% 含Ni25%6 含Cr15% 含Ni35%7 Cr-Mn-N不锈钢8 含Cr18% 含Ni18%表示同一焊缝金属主要化学成分等级中的不同牌号，对于同一药皮类型焊条，可以有10个牌号，由0，1，29顺序排列堆焊焊条D表示堆焊焊条的用途，组织或焊缝金属主要成分；0 不规定，1 普通常温用，2 普通常温用及常温高锰钢型，3 刀具及