導語：如何才能寫好一篇焊接技術的優缺點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：CRC P600自動焊接技術；大口徑管道；施工應用

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

隨著我國對能源的需求量越來越大，特別是我國與俄羅斯以及中壓達成了一系列的協議，我國長輸管道引來了它的建設高峰。長輸管道大多數都是大口徑管道，因此自動焊機得到了廣泛的應用。在西氣東輸的二線工程中CRC P600自動焊接技術得到了成功的應用，因此我國的CRC P600自動焊接技術得到了全面的推廣，下面我們就CRC P600自動焊接技術得相關構造以及相關的應用方法。

2、自動焊機的優缺點

2.1、工作效率高

自動焊接技術的特點是，焊絲可以連續送進，焊絲熔敷速度快, 減少了焊工換條或變換姿勢的時間，層間易清理，與手工焊接相比, 焊接效率可以提高3一4倍。

2.2、質量好

采用藥芯焊絲和氣體保護，可以獲得優良的焊接質量，焊接幾乎不受焊工技術水平的影響。焊道成型好，缺陷少，在大口徑、大壁厚的管道上尤其顯著。

2.3、勞動強度低

自動焊接技術可以明顯降低焊工的勞動強度。同時，焊接過程穩定，飛濺小，煙塵少。大大改善了焊接工作環境。

3、CRC P600自動焊機的構造介紹

CRC P600管道全自動焊接設備主要由CRC坡口加工機，CRC內焊機，P260熱焊機,和P600填充蓋面所用的外焊機組成。內焊機集管口組對和根部焊接于一體，從管子內部利用8個焊槍進行根部焊接，很大程度上克服了管口錯邊量對根部焊接質量的不利影響。P260，P600焊接系統具備自動跟蹤功能，焊接過程中可以通過顯示面板（人機界面）實現過程監控。P260 熱焊系統由焊接小車和電源接線盒組成，除電弧電壓外，所有重要參數均由控制箱完成。P600型焊接系統進行填充和蓋面焊接時采用雙焊槍、脈沖控制，蓋面焊時雙焊槍進行排焊，且采用窄間隙坡口，成形美觀。

4、焊接工藝

4.1、接頭形式設計

應用該種方法時采用復合坡口，其坡口形式及尺寸如下圖所示。

4.2、坡口加工

采用相應的坡口加工機，在吊管機后面自制一個平臺用于放置坡口加工機，這樣在施工中便于操作，同時有利于保護設備。

4.3、根焊方法

根焊為8焊頭氣動內焊機。內焊機在進行焊接時，其中4個焊頭沿順時針方向焊接完成1/2圈管口后，另4個焊頭沿逆時針方向同時引弧，完成剩余1/2圈管口的焊接。

4.4、熱焊方法

熱焊采用的是P260外焊機，其系統可以提供恒定的焊接工藝參數和質量控制，焊機有導電嘴至熔池的垂直跟蹤功能，以保證導電嘴與熔池之間有恒定的工作距離。

5、工程實例

CRCP600自動焊技術在西氣東輸二線管道工程（西段）第2B標段得到了應用。該工程采用X80管線鋼管，管徑1219mm，壁厚18.4mm。根據工程EPC的要求，機組首先進行2000m試驗段的焊接，之后再進行百口考核，合格后方可進行主線路的正常焊接。

5.1、試驗段的焊接

5.1.1、存在問題及原因分析

在應用初期，全自動焊機組累計焊接73道焊口，經RT和AUT檢測， 合格焊口48道，焊接一次合格率僅為65.8％。不合格焊口25道，其中有氣孔11道，占不合格焊口總數的44％；夾層未熔合14道，占不合格焊口總數的56％。

經分析，認為產生缺陷的主要原因有以下幾個方面。

（1）由于焊工培訓、考試及強化訓練都是在廠房內進行的，施焊條件、施焊環境等均與現場有所不同，加上電焊工對CRC 自動焊技術的掌握尚不是很熟練，因此，開始焊接時的合格率非常低。

（2）鋼管的圓度未達標較大、鈍邊過大，造成夾層未熔合缺陷的產生。

（3）現場施焊環境風大，防護措施不到位，造成氣孔缺陷的產生。

5.1.2、整改措施

（1）調整坡口加工機的車刀，將鈍邊值取其下限值1.0mm左右，而與鈍邊相鄰的2個坡口角度則盡量選取上限值46．5°和39°，這樣就能夠保證在進行根部焊接時，很容易將鈍邊焊透，并充分熔合，減小了未熔合缺陷產生的幾率。

（2）安排質量檢查員攜萬能角度尺，對坡口加工質量進行專向檢驗，確保坡口各項尺寸均符合焊接工藝規程的規定。

（3）自制的焊接防風棚，有時只注重了四周的密封，而忽視了防風棚底部的密封性，因此防風效果不是很理想。經過改進，在防風棚的底部用帆布制作了“圍裙”，在防風棚扣到焊口之上后，將防風棚的底部用帆布進行進一步的密封，保證了施焊空間的風速完全滿足焊接要求。

（4）要求所購置的保護氣體純度必需滿足工藝要求；另外，CO2氣體在使用前，應嚴格按照要求將氣瓶倒置24h以上并間斷地進行排水，且在最終使用之前再次將氣體中的水排放干凈。

（5）每天進行焊接之前，要求焊工在第1次起焊時先按住放氣按鈕將電磁閥到槍頭管路的雜質氣體排出；同時，焊接過程中必須及時清理焊道中的灰塵和飛濺物。

經過采取上述一系列的改進措施及不斷地總結經驗，焊接質量得到了一定的提高，在后續試驗段的焊接中，共焊接完成96道焊口，合格89道焊口，焊接一次合格率達到了92.7％。

5.2、焊接過程中的注意事項

（1）坡口加工及組對間隙應嚴格執行焊接工藝規程，坡口清潔無毛刺?，F場焊接應在防風棚內進行，并在焊接管段兩端加裝盲板，以避免因有穿堂風而產生氣孔等焊接缺陷；同時對于風速較大或雨、雪天氣應禁止進行施工作業。

（2）每天焊接前應檢查焊接工藝參數，并根據焊接工藝規程先焊3個焊口進行100％ RT檢測，待合格后方可按該工藝進行焊接施工。同時，在施工過程中也應當對焊接工藝參數進行過程跟蹤。內焊機進行

根部焊道焊接時，應保證坡口兩側熔合良好，避免出現未熔合缺陷。熱焊時，應避免在熱焊與坡口面之間的夾角產生未熔合缺陷。在焊接過程中，焊工應隨時進行焊槍擺幅、擺速等焊接工藝參數的調節，以保證焊接質量。焊接材料應保存在干燥恒溫的環境下，防止受潮。焊絲一旦開啟包裝，盡量在一個工作日內使用完。未使用完的焊絲應拆下并包裝好，妥善保管。內焊機需在完成熱焊之后方可撤離。對于地形有起伏，焊道可能存在受力的情況下，需進行完填充層1、填充層2 的焊接后再將內焊機撤離。

（3）為了確保仰焊部位焊縫余高達到規范要求，在進行仰焊時，焊槍的擺動速度不能過快，相應地，要加大擺幅和送絲速度，這樣能更好地控制仰焊焊縫成形，保證焊接質量。加強對自動焊設備的維護與保養。由于自動焊設備精密度非常高，粉塵太多會引起設備運轉不正常，及時對設備進行清理、保養，徹底清理焊機內的粉塵鐵屑等雜物，使焊接設備運轉達到最佳狀態，確保焊接質量。

6、結論

經過探討，我們發現了CRC P600管道自動焊技術的優缺點，優點是不止能提高勞動效率、降低生產成本，還能夠提高焊接質量；缺點是設備復雜，維修和養護成本比較高，施工受地形、地貌等條件影響。根據焊接技術特點，我們特別要注意一些相關問題，對施工進行嚴格控制，豐富CRC P600管道自動焊技術在施工中的使用經驗，推進其得到迅速的推廣應用。

參考文獻:

[1] 李.長輸管線高效焊接技術及焊機特點[J].焊接技術（2000）,29.

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【關鍵詞】長輸管線 焊接質量 措施探討

1 長輸管線的常用焊接技術

隨著科學技術的進步，長輸管線的焊接技術也在不斷發展與提高，目前主要的焊接技術有自保護藥芯焊絲半自動焊，全自動焊，以及焊條電弧向下焊3種。3種焊接工藝各具優勢，也各有缺陷，自保護藥芯焊絲半自動焊抗風能力強，但不能進行根焊；全自動焊作業效率高，但對設備要求較高；條電弧向下焊靈活性好，使用方便快捷，但抗風能力差。如何根據實際焊接作業要求進行焊接工藝的選擇，是影響長輸管線焊接質量的重要因素。

2 影響長輸管線焊接質量的主要因素

影響長輸管線焊接質量的因素眾多，主要表現在環境影響、工藝影響與作業影響等方面。

2.1 所處環境對焊接質量的影響

油氣長輸管線所處環境往往較為復雜，地形條件與氣候條件是影響長輸管線焊接質量的主要因素。長輸管線的焊接工藝受地形條件限制較大，焊接質量則受氣候條件影響較大，特別是溫度與降水條件。西北地區低溫少雨，對長輸管線焊接質量的最大破環因素往往是低溫嚴寒的環境條件。

2.2 焊接工藝對焊接質量的影響

不同類型的焊接工藝各具優勢，適用條件往往也差別較大，焊接工藝的選擇不合理會對長輸管線焊接質量造成重大影響。以藥芯半自動焊為例，這種焊接工藝最突出的優點便是能在風力較大的環境中使用，且不會對焊接質量造成影響，這恰好滿足了西北地區常常伴有大風的惡劣工作環境；而一旦使用其他焊接工藝難免會因為工作環境所限而不能有效保證焊接質量。

2.3 人員素質對焊接質量的影響

長輸管線焊接工人的業務能力會直接影響到焊接工作的完成質量。熟悉常用焊接工藝的適用條件、主要特點、操作流程及要點是對焊接工人的基本要求。一旦焊接工人對于焊接工藝的認知出現偏差，焊接工藝選擇錯誤、焊接操作出現失誤、焊接主要技術指標不合格等問題在工作過程中的發生必然在所難免。

2.4 管理效果對焊接質量的影響

長輸管線焊接工作具有工作環境復雜，工作量大，工作時間長等特點，這也給焊接工作的管理帶來了巨大困難。長輸管線焊接工作管理不佳常常會導致焊接工作的標準不一，連貫性差，以及焊接作業不嚴謹等問題的發生，勢必會給焊接質量帶來負面影響。

3 提高油氣長輸管線焊接質量的主要途徑

針對影響長輸管線焊接質量的主要因素，結合相關焊接作業經驗，可通過以下4條途徑提高焊接質量。

3.1 充分考慮作業環境，選擇合適焊接工藝

基于不同焊接工藝適用條件及工藝優缺點的不同，要保證長輸管線焊接質量就必須要充分考慮作業環境。焊接作業開工前，首先應對作業環境進行調查，然后根據環境特點設計焊接作業工藝及流程，尤其要注重考慮地形條件對焊接作業的限制，以及氣候條件對焊接質量的影響和破壞。

以“西氣東輸”工程中長輸管線的焊接作業為例。西氣東輸長輸管線西起新疆塔里木，東至上海，管線全長達4000公里，焊接作業難度極大。尤其是在環境惡劣的西北地區，焊接質量更是難以控制，焊條電弧向下焊的使用便有效解決了此項難題。焊條電弧向下焊可在環境惡劣的西北地區順利使用，能通過流水作業提高作業效率并保證作業質量。此外，焊條電弧向下焊還具有適用靈活方便，對設備要求不高的優點；抗風能力的欠缺則是焊條電弧向下焊工藝的顯著缺點，作業中需要重點注意。

焊接工藝的選擇需要全面綜合考慮各種因素的影響，既要考慮工藝技術的優勢，又要重視其技術缺陷。只有牢牢把握重點因素，充分發揮焊接工藝優勢，采取適當手段減小不利影響，才能切實提高長輸管線的焊接質量。

3.2 參照焊接作業要求，采用適當設備材料

不同焊接工藝有著不同的技術指標及要求，只有使用恰當的作業設備及材料，才能保證焊接作業的質量要求。目前，長輸管線焊接作業常用焊條電弧焊和自保護藥芯焊絲半自動焊焊接設備，自動焊焊接設備以及根焊設備等3種主要焊接設備。以林肯公司的STT-Ⅰ，Ⅱ型表面張力過渡焊機為例，作為半自動焊接設備，常被作為電弧向下焊設備進行使用，使用中移動方便靈活，能夠穩定保證焊接質量。長輸管線焊接工作的常用焊材則有纖維素型及低氫型立向下焊條，自保護藥芯焊絲，實心焊絲等3種。選擇焊絲種類及型號是要著重考慮焊接工藝的要求與管道的強度級別。

3.3 針對焊接作業特點，完善作業管理制度

長輸管線焊接工作管理難度較大，要完善作業管理制度以保證作業質量，就必須充分考慮焊接作業特點。流動性較強是焊接作業的主要特點，這也是造成焊接質量控制管理困難的主要原因。由于長輸管線焊接作業量大，作業人員的作業地點與作業對象也在不斷變化，這樣常常會造成責任不明確問題的出現。為了提高長輸管線的焊接質量，就必須明確作業人員的責任，將作業人員細致分組，分別下達相應焊接任務，作業人員需對自己負責焊接的管線質量負責，各作業小組的負責人需全面管理小組作業情況。此外，數量充足，技術水平精湛的焊接作業技術管理人員也是長輸管線焊接質量的重要保證。長輸管線焊接作業人員往往素質不一，操作中難免出現不合理，甚至違規操作，技術管理人員對其實施有效監督管理，就能及時發現作業過程中的不足，加以指導并解決，從而保證長輸管線的焊接質量。

3.4 重視作業人員素質，精選焊接作業人員

合理的焊接工藝也必須有高素質的作業人員進行落實才能發揮優勢。由于長輸管線焊接工作量大，所需作業人員眾多，這也往往是造成對作業人員資質審核不嚴格的主要原因。長輸管線焊接作業開始前，應該審核作業人員的相關資質，并根據焊接作業的實際要求及特點編制相應的作業指導手冊，組織作業人員進行培訓學習，以增加其對具體焊接作業的了解及認識，避免焊接作業中違規操作及技術指標不合格等問題的發生，切實提高長輸管線焊接質量。

4 結語

（1）長輸管線焊接質量的好壞嚴重影響了管線質量及使用壽命，尤其長輸管線質量不佳還有可能造成重大安全事故。因此，鋪設長輸管線時應該加大對于焊接作業的重視力度。

（2）影響長輸管線焊接質量的因素眾多，既有焊接工藝因素，也有焊接設備材料、作業人員、作業管理等因素。焊接作業中應根據實際情況進行設計與調整，調動各種有利因素切實提高長輸管線焊接質量。

參考文獻

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引言

隨著控制技術的發展，集成化程度的提高，各類電子設備也趨于功能強大、體積小、重量輕的方向發展。貼片器件的迅速發展及推廣，成為廣大電氣設計者的首選。近年來航空、航天用各類電子設備也廣泛采用貼片器件，尤其是大部分的核心器件類似于DSP、FPGA等。由于軍用電子設備必須通過比民用設備更為嚴酷的環境試驗考核和更高的可靠性要求。所以貼片器件的焊接質量至關重要，成了高可靠性的重要工藝控制環節；加上部分電路板器件安裝的特殊要求，高焊接質量的貼片機無法使用，只能采用手工焊接方式。雖然手工焊接是最為傳統的焊接方式，但是受到焊接者的焊接經驗、焊接溫度、焊接時間、焊接方法等方面的主觀的限制，所以焊接質量也層次不齊。本文主要針對貼片器件的手工焊接技術進行了探討，對于貼片器件焊接質量的檢驗方法提出了更高的要求，即需要制定一套詳細的檢驗方法或采用一些先進的方法和儀器設備用來檢測貼片器件焊接質量，減少由于虛焊帶來的故障和報廢。

一、手工焊接

（一）手工焊接的一般步驟

手工焊接是一種技術成熟的、操作方便、靈活的一種焊接方式，目前大部分軍用電子產品還是采用這種焊接方式，焊接過程一般都采用以下步驟。

1、焊接準備

貼片器件焊接一般需要的工具有：恒溫電烙鐵、松香、焊錫、熱槍、特細橡膠棒、高放大倍數放大鏡或顯微鏡系統。

2、貼片的固定

有兩種方法：一是用少許普通膠水涂在集成電路和塑封部分，把集成電路正對焊盤固定在電路板上，待膠水變干將集成電路固定好，防止施焊時集成電路移動。二是集成電路正放在電路板焊盤上，用烙鐵固定好IC四個角的引腳。

3、焊接引腳

在引腳上涂上松香水，起助焊的作用，而且焊接時松香還可以防止集成電路過熱。用電烙鐵給一排的引腳同時加熱，然后加焊錫絲，使焊錫熔化并完全浸潤焊點和引腳。一排引腳同時焊好，移去焊錫絲和電烙鐵，一般情況下焊錫會把引腳同時焊在一起。

4、吸錫整理

用金屬編制帶或多芯導線把一排引腳上的多余焊錫吸干凈，引腳間不需連接的地方焊錫被吸走，只有焊盤和引腳處才留下焊錫，這樣被焊接在一起的引腳就會正常分開。最后，再用酒精棉球或毛刷沾酒精清洗松香清除引腳間的多余物。

（二）手工焊接的不足

手工焊接方式雖然操作方便、靈活，不受環境、地域和特殊焊接工藝的限制，但也有其自身的不足，主要體現在以下幾個方面。

1、焊接過程和吸錫過程時間控制沒有直觀的時間量來控制，主要靠焊接者的直覺和經驗。整個焊接過程和吸錫過程的時間不要太太長，控制在幾秒鐘時間為宜，否則過熱容易損壞集成電路，焊接時時間不夠又極易出現虛焊。

2、焊接溫度控制不能保證真正的“恒溫”，因為焊接時間的長短、焊錫量的多少都將直接影響焊接溫度。如果焊錫較多溫度就會升高，焊錫過少松香就很容易燒焦，可能會造成芯片或印制電路板的損傷。

3、不能保證焊接質量，手工焊接很容易出現不同程度的連焊和虛焊，因為焊接時焊錫的多少，只能憑借焊接者的個人主觀判斷，所以焊接時焊錫過多容易出現連焊的現象，這樣可能會造成不同程度的短路現象，焊錫過少就會出現不能程度的虛焊，比如個別引腳的脫焊、和虛焊，這些情況可能在測試初期不一定能發現，但是在經歷環境試驗的任何一個階段都可能出現故障。

二、貼片器件的拆除及返修

對于需要手工焊接的大型貼片器件在失效后的拆除一般情況也只適合手工拆除的方法。手工拆除的方法也很多，本文主要介紹比較常用的幾種。

拉線法：取一根長度和粗細合適的漆包線，將其一端刮干凈上錫后，從集成塊引腳的底部穿過，并將這一端焊在電路板的某一焊點上，用手拿著漆包線的另一端，用電烙鐵加熱1引腳，同時用手輕輕向外拉漆包線（向外拉線時，略向上用力），當1腳焊錫熔化后，該腳即被拉起離開電路板。采用同樣的方法焊開其他引腳，直到集成塊的每個腳都與電路板分開后，即可取下集成塊。這種方法比較慢，但比較可靠。需要注意的是必須等所有焊錫完全熔化后，才能用力拉漆包線，否則會造成焊盤起皮、斷落。

堆錫法，首先用烙鐵在集成塊四周引腳上加滿焊錫。然后用電烙鐵頭在集成塊四周焊錫中快速移動，使四周的焊錫全部熔化，這時用鑷子輕輕將集成塊取下，或者同時用兩把烙鐵對集成塊加熱，這樣提高了拆卸速度，這種方法簡便快捷，但是必須掌握好“度”，也就是是說，既要是焊錫全部熔化，也不能加熱太久，否則就有可能造成電路板的嚴重損壞。

分離法，分離法也簡稱破壞法，這種方法就是用合適的工具（類似平口的斜口鉗等）沿集成電路引腳的根部將引腳剪斷，用鑷子拆下集成塊除引腳的部分，然后再用鑷子和尖頭烙鐵將引腳一根根的拆下，這種分離拆除法適合貼器件較長的情況，可以很好的保護印制板不受到損壞，但是拆卸下來的芯片受到破壞，可能無法進行正常器件測試和失效分析，除非特殊情況，一般不建議采用此方法。

整體加熱法，這種方法是指先將該大型集成帖片器件周圍的電子元器件等保護一起來，最為簡單而常用的方法就是將多層紙膠帶貼在需要拆卸器件的周圍（還可以采用硅橡膠等在需要拆卸器件的周圍形成保護層），然后用熱搶檔位為380-400度均勻加熱需要拆卸器件所有的焊接引腳，待焊錫熔化時輕輕用鑷子取走該帖片器件，之后再用吸錫帶或多股鍍銀線等清除焊盤上多余的焊錫，并用酒精清洗焊盤，這種方法適合該大型集成帖片器件周圍空間較大，而且帖片器件引腳較短的情況。

三、貼片器件焊接質量的檢驗方法

目前手工焊接主要的檢測方法有目視檢測法、性能測試法和直接檢查引腳法。

目視檢測法是主要是指借助高放大倍數的放大鏡燈或顯微鏡顯示系統進行目視檢查，檢查過程就是將焊接并清洗之后的電路板放在高放大倍數的放大鏡燈或顯微鏡系統下面，通過放大的方法很容易觀測出芯片引腳直接是否有連焊或者脫焊的情況。缺點是不能發現虛焊的情況。

性能測試法是指根據所焊接芯片的性能指標參數、以及在該電路板中的功能用途加電測試的方法，如果該芯片在電路中功能得以實現，初步判斷焊接合格，比如DSP、FPGA就可以通過軟件的加載、燒寫和系統電性能測試的方法來確定焊接質量的好壞，缺點是不能發現更為深層次的虛焊。深層次的虛焊只能同各種環境試驗同步考核。

直接檢查引腳法一般是指借助于細的橡膠棒等（注意頭部應圓潤光滑不鋒利）工具輕輕的撥動芯片的引腳，來檢查焊接質量的方法。通常情況下對于焊接質量好的引腳是無法撥動的，但是對于脫焊和焊錫很少造成的虛焊的引腳就很容易發現，當橡膠棒接觸到該類引腳時就會觀察到引腳偏向側邊或出現彈性的運動，這種情況多為引腳脫焊或虛焊。缺點是如果撥動時用力不當，會造成引腳的損傷。

以上三種方法是檢查這種大型貼片芯片焊接質量的常用方法，通常情況下將方法一和方法二結合起來使用，就可以檢查出焊接質量的好壞。第三種方法主要用于排故時（已經發現該芯片無法實現預期功能出現故障了）使用，正常情況下不推薦使用。

四、發展前景與展望

目前手工焊接質量的檢驗方法，不管是目視檢測法還是性能測試法都無法直觀的判斷出深層次的虛焊情況，而借用細橡膠棒等直接檢查引腳焊接情況的方法不僅效率低，而且容易造成貼片器件引腳的損傷，并且大多這種損傷都是不可逆、不可直接發現的，所以除非排故需要，并不推薦使用。

據不完全統計，目前很大一部分電路板的報廢都是由于大型集成貼片器件的虛焊造成的。所以迫切需要一種類似于金屬件的“探傷技術”的設備出現，這樣在集成帖片器件手工焊接結束后，先通過檢驗設備對器件的每一個引腳進行“探傷”，只有“探傷”合格的產品才進行下步工序的調試及后續的環境試驗。這樣由于深層次的虛焊造成的故障就可以得到很好的控制。

五、結束語

本文通過對大型集成貼片器件的手工焊接、維修及拆除、檢測技術的探討以及各種方法的優缺點比較，在一定程度上對于手工焊接起到了技術指導作用。同時對于目前貼片器件的檢驗方法方面提出了更高的要求與未來發展方向的展望。

參考文獻：

[1]葛瑞．表面組裝焊接技術新發展．電子工藝技術，1999．20．

[2]Bob Willis．正確選擇波峰焊接工藝參數．電子工程專輯，1997，2：118－119．

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關鍵詞：鋁合金 攪拌摩擦焊 攪拌頭 變極性 TIG/PAW

隨著科學技術的發展，低密度、高強度金屬材料越來越多地得到應用，鋁合金以其低溫特性、質量輕、強度高的優點，已經被廣泛應用在航空航天、機車和民用工業中，成為一種重要的加工材料。

在鋁合金的加工過程中，鋁合金的焊接是其中一個重要的加工環節。鋁合金導熱快在空氣中容易被氧化，其表面形成一層致密、難熔、體積質量大的氧化膜，阻礙基體金屬的熔合。所以對于鋁合金焊接必須可靠清理其表面致密氧化膜，才能保證正常的焊接。

目前鋁合金的焊接方法有交流TIG、直流氬弧TIG、熔化極氣體保護焊MIG、穿孔變極性等離子焊接、真空電子束和激光以及攪拌摩擦焊等，但應用較多的仍然是交流TIG和MIG兩種方法，其余的不是工藝或設備不成熟，就是設備價格昂貴、應用場合受限制等因素而沒有得到廣泛應用。在此通過對鋁及其合金焊接特點及常用焊接方法的分析，對目前比較先進的鋁合金焊接技術一攪拌摩擦焊和變極性焊接進行簡要介紹。

1.鋁及其合金的焊接特點

1.1.采用熱量集中的焊接特點

從物理性能上看，鋁及其合金具有導熱性強而熱量大，線膨脹系數大，熔點低和高溫強度小等特點。焊接時，首先必須采用能量集中的熱源，以保證熔合良好；其次，要采用墊板和夾具，以保證裝配質量和防止焊接變形。例如，純鋁在370～C左右時強度不超過9.8N/mm2，因此焊接時不能采用懸空方式，否則會因支持不住溶池液態金屬的重量而破壞焊縫成形。

1.2.有氧化膜，焊接時需要陰極清理

從化學性質上看，鋁及其合金表面極易形成難熔的氧化膜（三氧化二鋁的熔點2050°C），而鋁只有660°C，所以焊接時必須先除氧化膜，否則會造成焊縫金屬夾渣及未熔合。

1.3.溶池不易觀察

鋁及其合金由固態轉變為液態時，并無顏色的變化，因此也不易確定接縫的坡口是否熔化，造成焊接操作上的困難。

1.4.焊縫氣孔傾向大

首先，液態鋁對氧的溶解速度比固態下大20倍左右，加上鋁導熱快，氣體來不及逸出而造成氣孔；其次，三氧化二鋁易吸附水分而使焊縫產生氣孔；母材及焊絲未清理干凈（油和水）、保護氣體不純也是造成氣孔的一個方面。

1.5.焊接接頭的等強性

鋁合金焊接后接頭軟化，表現在強度或塑性有所下降，這種接頭的性能上的薄弱環節，可以存在于焊縫、熔合區或熱影響區三個區域中的一個區域之中。

總之，由于鋁合金焊接的敏感性，往往存在著檢驗工序多、氣孔率高、焊接變形大以及接頭強度系數低（只達母材的60%-80%）等缺點。

2.常用焊接方法的特點

鋁及其合金常用的電弧焊接方法主要有交流鎢極氬弧焊（TIC）和熔化極氣體保護焊（MIG）。

2.1.鋁合金的交流TIG焊接

2.1.1.對于交流TIG焊接，最常用的是交流方波。即用電源輸出的交流負半波對鋁合金氧化膜進行破碎處理（也稱為“陰極破碎”），正半波對鋁合金進行熔化焊接。

2.1.2.交流TIG焊接的優、缺點

優點：交流TIG一般適用于焊接薄板（3mm以下）；具有電弧穩定、成形美觀、焊件變形小、操作靈活等優點；最適合于焊接尺寸較精密的小零件。

缺點：由于受鎢極允許電流密度的限制，它的熔透能力小，對于厚板需要開坡口，采用多層焊，由此導致熱輸入量大，焊接變形大，接頭性能下降，尤其是塑性性能；對工件及焊絲的清理要求高。

2.2.熔化極氣體保護焊（MIG）接的優、缺點

優點：適用于焊接厚度8mm以上的鋁或鋁合金的板材；生產效率是TIG的3-5倍。

缺點：氣孔傾向比TIG焊大；焊接線能量大，焊接變形大；同樣對工件及焊絲的清要求高。

總之，以上兩種焊接方法具有工藝要求高，對焊接材料的要求高，容易產生氣孔，接頭性能下降等問題。

3.鋁及其合金的攪拌摩擦焊接

攪拌摩擦焊是英國焊接研究所發明的一種新興的固態連接方法。通過攪拌針和軸肩與工件之間的摩擦熱，在攪拌針的附近形成塑性軟化層，軟化層在攪拌頭高速旋轉的作用下填充人攪拌針后所形成的空腔內，從而實現可靠的連接。它不僅具有傳統摩擦焊接的優點，而且突破了傳統摩擦焊接只能焊接軸類零件的限制，可以焊接板類零件，實現多種接頭形式，不同位置的焊接。

與傳統焊接方法相比，攪拌摩擦焊具有以下特點：

3.1.焊接過程無熔化，因此無氣孔、裂紋、夾渣等缺陷；

3.2.無需保護氣體和填絲；

3.3.殘余變形小、應力低；

3.4.接頭組織性能優于熔焊；

3.5.全機械化操作，效率高。

由于攪拌摩擦焊的焊接溫度低于合金元素的熔點，從而避免了合金內易揮發元素和低熔點元素的損失，接頭內不易形成氣孔和熱裂紋等焊接缺陷，因此適用于熔化溫度較低、塑性較好的有色金屬鋁、銅的焊接。對于焊接材料而言，攪拌磨擦焊可以焊接所有牌號的鋁合金，包括可以熔焊的5000、6000系列鋁合金和熔焊難以焊接的2000、7000、鋁鋰合金材料；同時攪拌磨擦焊還可以實現不同種材料的連接。正常情況下，攪拌磨擦焊不需要焊絲和保護氣，焊接過程消耗較少，焊接接頭強度可以達到母材金屬的80%以上。

攪拌頭是攪拌摩擦焊的關鍵，最優攪拌頭是攪拌摩擦焊獲得高質量接頭的前提。攪拌頭主要由軸肩和攪拌針兩部分構成。攪拌頭的幾何外形和尺寸不僅決定著焊接過程的熱輸入方式，還影響焊接過程中攪拌頭附近塑性軟化材料的流動形式，對于給定板厚的材料來說，焊接質量和效率主要取決于攪拌頭的外形和幾何設計。因而設計合理的攪拌頭是提高焊接質量、獲得高性能接頭的前提和關鍵。

4.鋁及其合金的變極性焊接

變極性焊接能夠在保證最佳焊接質量的同時，提高焊接效率、降低焊接變形，同時使弧焊方式按照實際需要的陰極清理強度和密度進行鋁合金焊接。鋁及其合金的變極性焊接有變極性TIG焊接、變極性等離子焊接。

4.1.鋁合金的變極性TIG焊接

變極性電源可以分別設置正向焊接電流、反向清理電流和清理密度。變極性區別于交流的最大特點是：變極性的電源是直流，而不是交流。變極性控制部分只是在程序設定的時段內將焊接電流迅速反向，并同時定義其輸出的大小，使之具備反向陰極清理的功能。在反極性階段，電源可以采用更高的電

流迅速破碎鋁合金表面的氧化膜。

在焊接過程中由于鎢極的燒損情況與鎢極正向電流的時間和大小有關，變極性電源通過短時間和大電流來滿足陰極清理，使得鎢極端頭能保持錐狀，有利于電弧能量的集中。為了保證鎢極承受大電流的能力，交流TIG焊時鎢極則需要被預制成滴球狀，降低了電弧能量的集中程度。由于電源良好的輸出特性，采用變極性焊接電源進行鋁合金焊接，可以獲得焊接熔深大、熱影響區窄、接頭的強度和塑性指標高等焊接效果。

采用變極性TIG焊接工藝，可以一次焊透至少6mm厚度的鋁合金。

4.2.鋁合金的變極性等離子焊接

鋁合金的變極性等離子焊接是在變極性TIG焊接的基礎上發展起來的。產生于美國20世紀80年代，主要用于航天產品的焊接。目前國內也逐漸在航天及民用產品中應用此工藝。

變極性等離子焊接具有很高的能量密度和電弧射流速度，射流速度可達到300-2000m/s（普通電弧射流速度為80-150 m/s）；具有壓縮電弧特性，使其在焊接過程中具有穿孔焊接的特點；等離子弧柱挺度好，熱量集中，因而可以得到很好的熔深；等離子焊縫窄，熱影響區小，鋁合金接頭強度高；正面焊接和陰極霧化的時間可以以0.1ms設置，加大清理和焊接的密度，容易保證焊接的質量和效率；更好地延長鎢極的使用壽命，降低焊縫夾鎢的風險。

采用變極性等離子焊接工藝，可以一次焊透至少16mm的鋁合金（對某些鋁合金，如采用He或He+Ar氣體，一次可焊透25mm），并能實現雙面成形，具有焊縫氣孔少、焊接變形小和接頭強度高（達到母材的0.8-1.0）等優點。

變極性TIG焊接需要控制的焊接參數較少，而對變極性等離子焊接系統相對變極性TIG需要控制的焊接參數較多，并且控制精度和響應速度要求更加嚴格。能夠實現變極性等離子焊接的變極性電源與控制系統，可以輕松實現變極性TIG焊接。由于等離子焊槍較重，焊接過程要求平穩，所以變極性等離子焊接只適合于自動焊接。其設備主要包括等離子焊接電源、等離子焊槍、自動送絲系統、控制系統、智能溫控水箱、焊接工裝等。

5.結論

5.1.攪拌摩擦焊技術能夠實現鋁及其合金等難以熔焊金屬的優質高效連接，目前已經廣泛應用于航空航天、高速列車、船舶、電力、建筑、汽車和裝飾行業所用鋁、鎂、銅及其合金的連接。

5.2.在國外，變極性TIG/PAW焊接已經是非常成熟的工藝，被廣泛應用于對焊接質量有嚴格要求的厚大鋁合金件的精密焊接。

5.3.目前，隨著工廠電控產品和城市軌道車輛市場份額的加大，對鋁合金箱體和鋁合金車體的焊接制造技術及焊接質量要求會越來越高，常用的焊接方法已經不能滿足效率及質量的要求。攪拌磨擦焊和變極性焊接方法會隨著鋁合金材料的大量使用而得到越來越廣泛的應用。

參考文獻：

[1]張宏光.鋁合金變極性TIC/PAW焊接技術及其應用，2006

篇5

關鍵詞：焊接夾具；焊接自動化；應用

0.引言

近年來，由于機器人技術的進步成熟，在焊接加工領域，越來越多的企業使用工業機器人代替人工進行焊接。在焊接生產過程中，由于真正用于焊接的時間比較少，而超過2/3的時間主要用于備料、裝配等工作，進而在一定程度上影響了焊接的生產速度，進而難以適應焊接機器人的生產節奏。為此，需要對機械化、自動化程度較高的焊接夾具裝備等加大推廣使用的力度。焊接夾具是保證焊接質量的主要因素之一，是焊接工藝的重要組成部分，它可以確保焊接零件形狀、尺寸、精度符合產品圖樣技術要求。

1.自動焊接的優點

在實際的生產中，通過一定的技術手段對整個焊接過程不斷進行機械化以及自動化的工作過程就是焊接工作中的自動焊接。對于自動化的焊接工作來說，其主要是在實際工作中應用電子技術在以上的動作中，對其工作完成進一步的機械化。主要表現在在實際工作中由相關的氣動尾頂滑臺機構、轉動的轉臺和機構以及導軌床體來完成相關動作的前后左右轉動，同時再由工件夾緊以及托料機構來完成在實際工作中對相關加工工件的固定工作，用相關的焊槍夾持以及焊槍氣動調節等機構來完成實際工作中的焊接裝置，最后再由工作中相關的氣動尾頂以及專機電控系統來實現動作指令的發送輸出。其有很多的優點，主要表現在以下幾個方面。

1.1生產效率高

由于自動焊接設備是由整個機械組組成，而執行程序由數字電子系統控制，因此自動焊接設備可以使用較大的電流，大電流所產生的電弧的穿透能力也很強，熱量也很集中，焊接的速度就加快了許多。自動焊接設備的生產效率要比普通的手動焊接的加工效率提高10倍左右。

1.2質量高且相對質量水準穩定

由于自動焊接設備的焊接指令統一由數字中心發出，焊接的速度，焊接的范圍都可以進行控制，因此可以保持相對的一直，使得所加工的工件的焊接質量水平可以恒定，加工過程中如果出現問題產生了變化也可以進行自動調節，保持相對的穩定。自動焊接設備的焊劑保護效果都很好，熔池金屬很少受到空氣的污染腐蝕，加上較大的電流，這樣的條件會使熔池金屬充分的與渣進行反應，生成的焊液成分均勻，加工的焊縫金屬質量較高，性能也穩定，外表也相對美觀。

1.3能源消耗低并節省原材料

有些自動焊接設備所產生的電弧是在焊劑層下面燃燒，這樣所產生的熱量就不容易散失掉，所消耗的電能也相對少很多，在這樣的自動焊接中，進行薄板焊接加工時可以不用開坡口，加工時就沒有金屬飛濺，也沒有焊頭，這樣就會節省了焊條或焊絲金屬的消耗，進而節約了加工原材料。

2.焊接夾具原理及結構

2.1夾具設計原理

由于焊接的材料為0.1mm以下的金屬材料，如不銹鋼、鋁合金、銅合金及鎳合金等，本身具有一定的硬度。因此焊接夾具設計思路為采用剛性固定方法，即采用兩個厚銅板將薄板材料夾住，并且用螺釘加以固定，抵抗焊接后產生的應力，從而限制焊接過程及焊接之后產生的變形。

2.2設計結構及實物夾具結構原理

是由承接板（起到承接作用）、壓塊蓋板（將焊接樣件與承接板夾緊）、固定螺栓（將上層壓塊蓋板和下層承接板固定夾緊，防止焊接樣件受熱而產生形變）三部分組成。承接板、壓塊蓋板、固定螺栓，夾具結構原理：承接板，對工件起到固定壓緊的作用，采用黃銅材質，可以在焊接過程中快速導熱，避免焊接熱對夾具的損壞；壓塊蓋板，共計2塊，在對接方向開50度的坡口，以免阻擋激光，而且兩個壓塊的間距為4mm，保證對工件的焊縫處壓緊，此壓塊由4個螺釘擰緊。待焊工件至于承接板上，承接板由一整塊板材經過銑、打磨后形成平整的平面，銑的作用是為了留出氣槽，氣槽是為了對焊縫背面進行氣體保護，氣槽直徑為8mm。擰緊螺釘，防止工件在焊接過程中向兩邊移動，防止工件中間部分在焊接過程中翹起。

3.焊接氣動工裝夾具設計及結構特點

3.1工裝夾具整體設計思想

根據地板橫梁總成圖紙焊接要求，通過對結構的合理性、工藝性、經濟性、標準化，以及夾具的優缺點等進行綜合考慮，在焊接過程中需要翻轉零件以便焊接各連接零件，這就要求夾具能夠旋轉，同時對定位的精確度進行考慮，在裝配時，要求定位器與夾緊器的銷孔相互配合。

3.2夾具的設計

對夾具進行整體設計時，一方面需要把夾具的各種元件、機構、裝置等連接成整體，另一方面考慮工件裝卸的方便性。因此，夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及焊接焊槍有沒有關涉的條件等，在一定程度上決定著夾具體的形狀和尺寸。根據上述要求，該零件的工裝設計分析如下：在裝配過程中把待裝零件、部件的相互位置確定下來的過程叫做定位。定位器是保證焊件在夾具中獲得正確裝配位置的零件和部件。地板橫梁是直徑為φ42×2.5的鋼管，根據其形狀定位可以用雙U形塊定位。在夾具上被定好位置的工件，必須進行夾緊，否則無法維持它的即定位置，即始終使工件的定位基準與定位元件緊密接觸。這樣就必須有夾緊裝置來完成這份工作，在夾緊時要使夾緊所需要的力應能克服操作過程中產生的各種力，如工件的重力、慣性、因控制焊接變形而產生的拘束力等，考慮到減輕勞動強度，采用氣缸自動夾緊。

離合拉索支架需與地板橫梁相焊接起來，中間有孔，其定位可以用銷進行定位。離合拉索支架形狀為U，可以利用地板橫梁夾緊，不需要額外加夾緊裝置。組合通管支架焊合件和水管安裝支架焊合件中有孔，可以利用此孔進行定位夾緊。由于水管安裝支架焊合件不用利用地板橫梁夾緊，需加夾緊氣缸。地板橫梁支架焊合件壁厚1.8mm，為薄壁件，焊接時容易變形，在焊接的時候進行多點夾緊防止變形。位置的定位可以利用地板橫梁支架焊合件上的孔來定位。工件有焊縫在底部，焊接時候焊槍不方便伸進去，且熔焊金屬流動造成焊縫不均勻，因此采用一個旋轉工作臺，把焊縫調整到水平面上。

3.3完成夾具設計

根據前面的分析，編制設計方案書，根據設計方案書的要求對夾具進行各個零部件的設計，在設計中盡可能的使用標準件（國家標準及公司標準），這樣能加快設計速度及制造速度，節約開發成本和制造成本。

4.結語

經過生產實踐可看出，采用焊接夾具與合理焊接工藝相結合，對于提高裝配精度、減少焊接變形量、提高生產效率、改善勞動條件、降低成本都有顯著的效果。所以，在產品的生產過程中應擴大焊接夾具的應用，并提高其水平。特別是組合焊接夾具，對批量生產和縮短新產品開發周期有重要的意義。

參考文獻：

[1]楊旭東.信息技術在焊接自動化中的應用[J].電焊機，2013，05：37-41.

[2]余建軍，任治軍，王輝.先進焊接工裝夾具及其在機械裝備制造業中的應用[J].機床與液壓，2011，12：115-121.

篇6

【關鍵詞】鑄鐵；焊條電弧焊；工藝；應用

中職焊接專業的學生在學習焊接專業課“焊工工藝學”時，必然會學到 “鑄鐵的焊補”這一章的內容。而在中職學校教學的實訓課上，幾乎都沒有安排鑄鐵焊補的實操練習，學生對這部分內容的理解和掌握，都是依賴教師的講解。這就給教師“如何講授鑄鐵的焊補”提出了更高的要求。在多年的教學過程中，通過總結得出：在講授“鑄鐵的焊補”一章內容時，一要降低理論的難度，以適度夠用的概念和原則的理解為輔， 二要重點突出實用性，以實際應用的經驗和策略為主，通過鑄鐵焊補實例的講解，讓學生身臨其境的感受整個焊補的過程，提高學生對鑄鐵焊補知識的理解水平和應用能力。

具體從以下四個方面進行講授：

1．從講授“鑄鐵焊接的應用及產生的經濟效益”入手，提高學生對本節內容的認識

鑄鐵是含碳量在2.11％--6.69%的鐵碳合金。是工業生產中最重要的工程材料之一。廣泛地用于制造：底座、齒輪箱、工作臺、汽缸體、齒輪、閥體、活塞、聯軸器、軸承座、液壓缸等等。因此，鑄鐵的焊接主要是對各種鑄造缺陷或者損壞的鑄鐵件進行的焊補修復及利用焊接技術生產新的零件。具體表現在以下三個方面：

1．1 鑄造缺陷的焊接修復。我國各種鑄鐵的年產量現約為800萬噸，有各種鑄造缺陷的鑄件約占鑄鐵年產量的10%-15%，即通常所說的廢品率為10%-15%，若這些鑄造工件報廢，其損失每年高達10億元以上。采用焊接方法修復這些有缺陷的鑄鐵件，由于焊接成本低，不僅可獲得巨大的經濟效益，而且有利于及時完成生產任務。

1．2 已損壞的鑄鐵成品件的焊接修復。由于各種原因，鑄鐵成品件在使用過程中會受到損壞，出現裂紋等缺陷，使其報廢。若要更換新的，價格往往較貴。特別是一些重型鑄鐵成品件，如鍛造設備的鑄鐵機座一旦使用不當而出現裂紋，就得停止生產，若要更換新的鍛造設備，不僅價格昂貴，而且從訂貨、運貨到安裝調試往往需要很長時間，所以會造成企業長時間處于停產狀態。這方面的損失是巨大的。如新疆建材總廠發泡劑分廠九一年元月三臺真空泵全部凍裂，使全廠停產。如到內地去訂貨，要花幾萬元資金不說，全廠起碼還得停產半年，經用冷焊的方法進行修復，只用了幾天便使該廠恢復了生產，節約了大量資金的同時，更為該企業贏得了寶貴的時間。

1．3 零部件的生產。這是指用焊接的方法將鑄鐵（主要是球墨鑄鐵）件與鑄鐵件、各種鋼件或有色金屬焊接起來而生產出零件。我國目前在這方面比較落后，處于剛起步階段。如我國山東某廠已用高效離心鑄造的大直徑球墨鑄鐵管與一般鑄造方法生產的變直徑球墨鑄鐵法蘭用焊接方法連接而制成產品。制造中鑄鐵焊接已成為我國下一步發展鑄鐵焊接技術的方向。它往往具有巨大的經濟效益。

2．從生產中應用最廣的鑄鐵――灰鑄鐵的可焊性分析入手，探尋灰鑄鐵焊補中存在的主要困難

2．1 鑄鐵的性能及分類：鑄鐵按照碳在組織中存在的形式不同，主要分為：白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。

2．1．1 灰鑄鐵?；诣T鐵中的碳，主要以片狀石墨的形式分布于鑄鐵基體中，斷面呈暗灰色，故又稱灰口鑄鐵?；诣T鐵的強度低，塑性很差，但具有良好的耐磨性、吸振性和切削加工性，并且成本低，故是工業上運用最為廣泛的一種鑄鐵。

2．1．2 白口鑄鐵：白口鑄鐵的碳以滲碳體（同學們在“金屬材料與熱處理”課程中學習了滲碳體的相關內容）形式存在于金屬中，斷面呈銀白色，故稱白口鑄鐵。其性質硬而脆，冷加工、熱加工和切削加工都很困難，工業上應用極少。

2．1．3 可鍛鑄鐵：碳以團絮狀分布的鑄鐵稱為可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵具有較高的強度和良好的塑性，并有一定的塑性變形的能力，因而得名可鍛鑄鐵，但實際上并不能夠鍛造。

2．1．4 球墨鑄鐵：碳以球狀分布的鑄鐵稱為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的強度接近于碳鋼，具有良好的耐磨性，并能通過熱處理提高性能，因此，被廣泛用于機械制造業中。

2．2 灰鑄鐵的焊接性：灰口鑄鐵目前常以鑄件的形式運用于生產，由于鑄造工藝的特點，鑄件往往存在著各種不同程度的缺陷，在生產現場中也有各種原因而損壞的鑄件?；诣T鐵的焊接實際上就是對存有缺陷或者損壞的鑄件進行補焊。灰鑄鐵由于含碳量高、雜質多、強度低、塑性差，所以，焊接性差，在焊接中易產生白口組織和裂紋等缺陷。

白口組織：灰鑄鐵中的碳以滲碳體的形式析出，是一種硬而脆，塑性幾乎為零的組織。焊縫中及焊縫周圍的熱影響區一旦產生白口組織，在焊接不均勻的加熱和冷卻過程中，極易造成裂紋，從而導致焊接工件的報廢。

裂紋：是一種危害最大的焊接缺陷。裂紋不僅降低接頭的強度，而且還會引起嚴重的應力集中，使結構斷裂破壞。

另外，由于被焊工件的多樣性、化學成分及金相組織的差異，鑄件厚度及形狀的不同，產生缺陷的位置不同、工作介質的腐蝕狀況不同等等因素的影響，均給焊補工作帶來很大的困難。

那么，如何進行灰鑄鐵的焊補？

3．以最常用的焊條電弧焊的方法來講解灰鑄鐵焊補的具體方法和工藝措施

灰鑄鐵焊補方法主要應根據鑄件大小、焊補處情況、剛度大小及焊后的要求（如：加工要求、致密性、顏色等）來選擇。常用的是焊條電弧焊和氣焊，有時也采用CO2氣體保護焊、釬焊或電渣焊。主要給同學們介紹：焊條電弧焊補焊灰鑄鐵的方法和工藝措施。

根據焊件在焊接前是否預熱，焊條電弧焊可分為冷焊、半熱焊（預熱溫度在300―400℃）和熱焊（預熱溫度在600―700℃）三種方法。

焊條電弧焊焊補鑄鐵時，一般采用鑄鐵焊條，如：EZC型號（Z208、Z408）等。但焊補要求不高，剛度不大的非加工面也可用碳鋼焊條，如：E4303、E5015等。

3．1 熱焊法：熱焊法是焊接前將焊件全部或局部加熱到600―700℃，并在焊接過程中保持一定的溫度，焊后在爐中緩冷的焊接方法。用熱焊法時，焊件冷卻緩慢，溫度分布均勻，有利于消除白口組織，減少應力，防止產生裂紋。但熱焊法成本高、工藝復雜、生產周期長、焊接時勞動條件差，因此應盡量少用。只有當缺陷被四周剛度大的部位所包圍，在焊接時不能自由熱脹冷縮，用冷焊易造成裂紋的焊件才采用熱焊。熱焊時常用的鑄鐵焊條型號是EZC(Z208、Z408)。熱焊的工藝特點是采用大電流（焊接電流值可達焊條直徑的50倍），連續焊，焊后保溫緩冷。

3．2 冷焊法：冷焊法是指焊件在焊前不預熱，焊接過程中也不輔助加熱的一種方法，因此可以大大提高焊補生產率，降低焊補成本，改善勞動條件，減少焊件因預熱時受熱不均勻而產生的變形和焊件已加工面的氧化。因此，在可能的條件下應盡量采用冷焊法。目前冷焊法正在我國推廣使用，并獲得了迅速的發展。

但是冷焊法在焊接后因焊縫及熱影響區的冷卻速度很大，極易形成白口組織。此外，因焊件受熱不均勻，常形成較大的內應力，會造成裂紋。目前鑄鐵冷焊常采用異質焊接材料，如：純鎳鑄鐵焊條EZNi(Z308)、鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe（Z408）、普通低碳鋼焊條等來獲得非鑄鐵焊縫組織（如鋼焊縫、有色金屬焊縫等）。

異質焊接材料電弧冷焊工藝要點是：

3．2．1 采用細焊條、小電流、快速焊接，以減少鑄鐵母材在焊縫中的融合比，降低焊縫中碳、硫的含量。同時減少了焊接熱輸入，減少焊接應力，防止裂紋。由于電流小，熱影響區窄，使半熔化區的白口鑄鐵組織層變薄，有利于加工。

3．2．2 采用短段焊、斷續焊、分散焊、分段退焊等，并在每焊10―15mm左右長度后，立即用小錘迅速錘擊焊縫，待焊縫冷卻到不燙手（大約50―60℃）時，再焊下一道，以減少焊接應力，防止裂紋。

3．2．3 坡口較大時，應采用多層焊，后層焊縫對前層焊縫和熱影響有熱處理的作用，可使接頭平均硬度降低。但多層焊時焊縫收縮應力較大，易產生剝離性裂紋，因此應注意合理安排焊接順序。

3．3 半熱焊法。半熱焊法是焊接前將焊件預熱到300―400℃時進行焊補的一種方法。該法介于冷焊法與熱焊法之間，常用于剛度不大的小結構件的焊補。

4．列舉焊條電弧焊冷焊法、熱焊法在典型工件焊補過程的應用，提高學生對所學知識的實際應用能力

例舉實例：液壓缸補焊

4．1 液壓缸補焊存在的困難：

4．1．1 可焊性差：材料為HT250，其碳當量均為0.6%以上。同時，液壓缸體積大，冷卻速度快，焊接過程很容易出現淬硬組織，導致裂紋，，所以必須采取預熱和焊后高溫回火措施。但實際上，液壓缸變形受到限制，實現理想的工藝措施是很困難的。

（復習內容：碳當量――是根據鋼材的化學成分，粗略判斷焊接時產生裂紋傾向的一種方法。一般認為：當碳當量＜時，鋼材淬硬傾向不明顯，可焊性良好，焊接時不必預熱。當碳當量＝0.4%―0.6%時，鋼材的淬硬傾向逐漸明顯，可焊性有限，需按工件的冷卻條件適當的預熱，進行控制線能量等工藝措施。當碳當量＞0.6%時，淬硬傾向嚴重，屬于較難焊的材料，需采取較高的預熱溫度和嚴格的工藝措施。

4．1．2 要求變形?。阂簤焊拙庸ず笞冃慰倱隙炔坏贸^0.5mm，由于液壓缸幾何尺寸復雜，剛度大，在焊接熱循環作用下，引起的殘余應力也大，加工冷卻速度快，容易形成淬硬組織，這就是液壓缸補焊的主要困難。

4．1．3 焊縫金屬性能要求高：液壓缸是在高應力下工作的，并經常受到頻繁啟動和停機的交變應力作用，因此，要求焊縫金屬必須具備一定的耐疲勞性能，抗氧化性能和組織的穩定性。所以，一定要選擇相應的優質焊條。

4．2 液壓缸補焊的工藝方法及各自的優缺點：

4．2．1 熱焊法：同種材料的焊接，常選用型號是EZC(Z208、Z408)焊條。按灰鑄鐵焊接工藝要求進行預熱和焊后緩冷。

熱焊法工藝復雜，變形量大，但焊接材料和液壓缸相同，焊后組織穩定，運行可靠。

4．2．2 冷焊法：異種材料的焊接，常選用純鎳鑄鐵焊條EZNi(Z308)、鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe（Z408），進行低溫預熱。

冷焊法工藝簡單，考慮到液壓缸材料可進行低溫預熱，采用塑性好的純鎳鑄鐵焊條EZNi(Z308)、鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe（Z408）。

4．3 液壓缸的熱焊：

4．3．1 焊前準備：

①查清裂紋的起端和尾端，對裂縫及周圍進行除油清洗。除油的方法可用丙酮清洗，鋼絲刷等刷凈，也可用氣焊火焰分段加熱，燒盡油污至不冒煙為止，加熱溫度不宜過高，一般不超過400℃，否則會引起裂紋。

②坡口的準備：開坡口前先在裂紋兩端鉆止裂孔，然后用扁鏟，角向砂輪將坡口加工成單邊V型或U型，U型坡口可減少焊縫處的熔合比，應盡量采用U型坡口。坡口表面應平整光滑，坡口的大小可根據被焊工件的厚度決定，在能滿足強度要求和操作方便的前提下，坡口選擇越窄越好。坡口形狀要保證便于焊補及減少焊件的熔化量.

③進行預熱：對液壓缸進行整體預熱，采用工頻感應加熱法可做到升溫緩慢，加熱均勻，不至因預熱引起附加熱應力和變形。根據計算和經驗，預熱溫度在250―350℃之間為宜，過高則會引起液壓缸的變形，過低如低于250℃會產生淬硬組織，可能要引起裂紋。對于液壓缸的邊緣部位，如感應加熱溫度偏低時，可用火焰和電爐進行局部的輔助加熱。

4．3．2 焊接過程及工藝：

①選用Z208或Z408，φ=3.2焊條，I=150―160A電流，第一層做單道焊，直線運條。

②從第二層開始，每焊完一道要及時錘擊。用圓頭半徑為1―1.5mm，寬10mm左右錘頭的風鏟（風壓：2―3公斤/cm2)從中間向兩側各擊一次，其方法見下圖。

錘擊后要立即用G01-150焊炬的中性焰跟蹤回火，焰心與焊道保持3mmm左右，沿焊道寬度來回擺動，加熱時間為焊接時間的三倍，直至焊道表面呈亮紅色為止（約900―1000℃左右）。通過跟蹤回火，可以達到緩冷和改善接頭組織的目的。接著繼續進行施焊，形成施焊―錘擊―回火―焊下一道的工序，要求銜接緊湊直至填滿坡口為止。

③為了防止焊縫收縮應力引起變形，每層應先焊坡口兩側，后焊中間焊道，見下圖。

全部焊完后用石棉灰覆蓋進行300℃三小時的保溫，防止裂紋，最后拆除保溫層空冷。

4．4 液壓缸的冷焊：

4．4．1 焊前準備：①、②同熱焊。

4．4．2 焊接過程及工藝：

①選用塑性好的純鎳鑄鐵焊條EZNi(Z308)、鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe（Z408）。φ=3.2焊條，小電流I=90―100A、快速焊接。從坡口根部開始單道施焊，也可以敷焊兩層，待敷焊層焊完后，需用低倍放大鏡仔細檢查，認為滿意后，再用焊條進行堆焊。

②堆焊工藝要求：采用小直徑，小電流進行堆焊，焊道要窄，不做橫向擺動，焊接速度要快，間隔時間要長，一定要待焊道冷卻后（不燙手）再焊下一道。引弧點和收弧點要錯開，要填滿熔池，防止裂紋。

4．5 液壓缸補焊中防止變形的措施：

4．5．1 為了減少液壓缸的變形，補焊時應盡量減少坡口和控制焊接熱規范。

4．5．2 缺陷距液壓缸截面重心較遠或集中于重心同一側時，可不焊的應盡量不焊，對于缺陷位于液壓缸重心兩側或接近于重心軸時，可以適當地多焊或對稱焊，以利于控制變形。

4．5．3 補焊量較大時，必須事先估計出變形趨勢加以預防，如:進行殘余變形概算，進行加固等。

4．5．4 為了減少變形，對同時有很多裂紋的液壓缸，則應先焊最大的裂紋，使其有伸縮的可能，再對稱的補焊相應的裂紋。對于小裂紋，深度一般不超過壁厚10―15%的可以不焊，要磨掉，但需磨成圓滑狀以防應力集中。

4．5．5 為防止變形，在有條件時，盡量開雙面坡口，即減少填充金屬量，又容易控制變形。

4．5．6 在確保強度的情況下，為減少變形，可以酌情不焊滿坡口。

4．5．7 盡量提倡冷焊工藝方法。

篇7

關鍵詞: 液化天然氣儲罐; 液化天然氣; 安全技術;

中圖分類號：F407.22 文獻標識碼：A 文章編號：

液化天然氣(簡稱LN G)的比重小，體積小，而且還不溶于水，所以具有運輸速度快、儲存性能好和經濟可靠等優點 ,也使得該技術被廣泛地應用在城市汽輸網絡上面。液化天然氣是以甲烷為主要組分的烴類混合物 ,它的汽化熱量非常高，在天然氣儲罐液化的過程中也會產生很多的冷能，可以用來發電、保鮮食品等等。不過在天然氣管道運輸建設工程上面，雖然耗資巨大，但有關其技術安全問題仍然有待考究。

1 LNG儲罐的特性及其分類

1.1 LNG儲罐的特性

( 1) 耐低溫。LNG是在低溫常壓下被儲存的, 將儲存的溫度降到- 160 ℃的常壓沸點以下, 同時增加儲罐的壓力, 可以大大提高LNG儲罐的安全性能。所以,LNG儲罐具有非常好的耐低溫的優點?！?】

( 2) 具有很好的韌性和塑性。因為罐內儲存的是低溫的液體, 所以相關的工作人員必須注意安全運輸，因為 LNG 在貯存的過程中，尤其是在絕熱儲罐中, 任何熱量滲漏到罐中, 都會導致一定量的液體氣化為氣體,這時儲罐一旦被破壞, 逃逸出來的天然氣會形成一個易暴氣團，很可能會對周圍的人造成危險。因此, LNG儲罐要求具有很好的韌性和塑性，還有要使用雙層壁的儲存結構, 以防天然氣泄漏, 提高安全性。

( 3) 材料具有良好的加工性和穩定的金相結構。罐內使用泡沫玻璃等的絕熱材料，避免脆性的破壞，還有必須具備穩定的性能，以防安全閥被打開使得LNG 處于沸騰狀態造成更大的危險。

( 4) 抗壓性能好。為確保天然氣儲罐在意外的壓力作用下天然氣不發生泄漏等的意外事故, 儲罐必須要求具有良好的抗壓力性能。即使在很大的壓力作用下，例如地震等也不會發生爆裂的現象。因次, 在制作儲罐的時候，一定要對其材料進行詳細的選擇, 在施工后還要對儲罐進行抗壓力的試驗，尤其是低溫儲罐施工的檢驗制度一定要規范, 主要包括焊縫的檢驗、內罐水壓試驗和外罐氣密試驗，在這之后還有分析壓力條件下的性能指數, 只有這樣才可以進一步地確保其安全性。

( 5)LNG 儲罐耐腐蝕。世界各國均在開展 LNG 儲罐耐腐蝕領域的相關的項目研究。也通過了不斷開發新型低導熱、高強度的保冷材料、 開展抗腐蝕技術的研究, 使得儲罐的安全性能更高，也進一步地為LNG儲罐的設計、施工建造和安全管理提供指導。

1.2 LNG儲罐的分類

LNG儲罐的選擇通常是按照液化能力的高低來考慮的，所以在儲罐形式的設計上面，容量還有建設條件等成為主要考慮的因素。隨著時代的發展，天然氣儲罐的容量也在不斷地擴大，目前以大容量的儲氣罐為主。根據其罐形的不同，主要將LNG儲罐分成了單容罐、雙容罐及全容罐這三種主要的類型。單容罐內容器的安全性以其他兩者相比較低，其外壁為碳鋼制成的，可以用于防止基本的LNG泄漏事故的發生。在這里面，全容罐的安全性是最高的，內壁為含鎳9%合金鋼，外壁被混凝土覆蓋，不僅可防止LNG泄漏，甚至還可擋住子彈的沖擊。不過，這幾種不同規格的天然氣儲罐的優缺點各不一樣，在選擇時，我們必須先考慮場合還有經濟等等方面的需要。

2 國內外LNG儲罐安全技術的現狀

2.1 國外大型常壓LNG儲罐現狀

LNG 從60 年代開始被逐步地在世界各地推廣，不斷地商業化發展，成為天然氣產業發展的一個不可或缺的環節，到目前為止，LNG已經是當今世界上最受推廣的能源供應技術之一了。其中知名度最高的是印度尼西亞等天然氣輸出國，而英國等大國也都建有很多世界性的大型天然氣儲罐工廠。

但是在國外的常壓LNG儲罐的安全管理上面，主要是存在LNG液化工廠建設不規范和儲罐設計不合理等等的一些不良現象，從而提升了很多不安全的事故發生的比例?！?】

因此，世界上很多國家都開始重視起LNG儲罐安全技術的改進與實施，盡量減少一些不必要的危險發生。

2.2 我國常壓LNG儲罐現狀

我國一直都是作為世界天然氣的大國之一，其具有相當豐富的天然氣資源，使得我國也成為世界上重要的天然氣輸出國之一，但我國在液化天然氣的儲罐技術方面卻一直處于發展階段，造成了一定的經濟損失?！?】

其天然氣資源主要存在于西部地區，我國天然氣資源較為缺乏。而且目前我國在天然氣儲罐的安全技術方面所做的探討確實很少，由于天然氣儲罐技術相當復雜, 我國在該領域經驗少, 也沒有規定出合適的天然氣儲罐標準，很多的技術設計和關鍵設備都需要引進，所以還存在著很大的進步改進空間。

隨著中國對天然氣能源逐步需求, LNG運輸安全建設也在不斷改進。其中由中國海洋石油總公司建造的廣東大鵬灣液化天然氣接收站已經投入生產，而且均獲得了很好的產業效益。除此之外，國外一些好的天然氣儲罐技術也在迅速發展, 如低溫儲罐的自動焊接技術、超聲波探傷技術等等也在我國的很多地方開始推廣開來。

不過，隨著安全技術的不斷被重視，我國也開始由國外引進先進的管理技術，陸陸續續地發展處更多的天然氣供應渠道，同時引進圓筒的雙層壁天然氣儲罐技術，使得很多的LNG項目得到了一定的安全保證。在很多的研究報告里面也指出了，未來我國的LNG儲罐技術獎進一步地得到提高，隨著儲罐容量的增大，相應的投資成本也將不斷增大。

3 LNG儲罐發展趨勢

液化天然氣儲罐技術工程是集液化、儲存、氣化、輸配天然氣等功能為一體的流程，能否建設好LNG儲罐技術，關系到了天然氣產業的正常運轉。在綜合考慮各方面因素以后，可以得出，LNG儲罐未來的發展趨勢將是進一步加強對液化天然氣低溫儲罐的安全管理和推廣，這對于解決日益惡化的環境問題和能源危機也具有非常重大的意義。在儲罐安全方面，目前大型儲罐主要以低溫鋼內筒體，碳鋼外層，膨脹珍珠巖中間層的形式出現，而中小型LN G儲罐多采用柱腿支撐,在儲罐設計時需要考慮支撐的隔熱措施 ,一般用玻璃鋼或其它具有較小導熱系數又具有強度的材料做中間材料,切斷內罐和外界的冷熱傳遞?！?】由此可見，在未來的很長一段時間里面，各國在發展天然氣產業的同時，也將進一步擴大儲罐安全技術的投資。

4建議

縱觀LNG儲罐技術的發展我們可以看出，天然氣儲罐大型化是一個很大的趨勢，其本身具有的投資少，占地小等優點也被進一步地挖掘。為了更好地操作和管理LNG儲罐技術，在安全性的考量上面必須做到非常細致，這些都是促進天然氣產業發展的動力。

首先，LNG儲罐的大型化要選擇一個合適的幅度，在這個改進范圍里面，可以做到使得效益最大化，這樣一來，不僅僅可以提升天然氣儲罐運輸的安全管理，還可以使得LNG的利用最大化，從而進一步地節省更多的人力、物力，創造出更多的產業價值。

另外一方面，根據LN G的特性及低溫絕熱儲罐的特殊要求 ,在天然氣儲罐的設計上面，必須做到把安全設計放在首位 ,然后確定合理的材料以及結構，這樣才能有很大地提高LN G儲罐的安全性。

天然氣是一種環保的高效能源 ,其未來的市場優勢將越來越明顯，其發展的空間也將越來越大 ,所以有關天然氣儲罐的安全技術問題一定要全面地綜合性分析 ,以期得到一個最好的方案。

參考文獻：

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