焊接作业指导书及焊接工艺

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焊接作业指导书及焊接工艺

1．目的：明确工作职责，确保加工的合理性、正确性及可操作性。规范安全操作，防患于未然，杜绝安全隐患以达到安全生产并保证加工质量。

2．范围：

2.1.适用于钢结构的焊接作业。

2.2.不适用有特殊焊接要求的产品及压力容器等。

3．职责：指导焊接操作者实施焊接作业等工作。

4. 工作流程

4.1作业流程图

4.1.1.查看当班作业计划

4.1.2.阅读图纸及工艺

4.1.3.按图纸领取材料或半成品件

4.1.4.校对工、量具；材料及半成品自检

4.1.5.焊接并自检

4.1.6.报检

4.2.基本作业:

4.2.1.查看当班作业计划：按作业计划顺序及进度要求进行作业，以满足生产进度的需要。

4.2.2.阅读图纸及工艺：施焊前焊工应仔细阅读图纸、技术要求及焊接工艺文件，明白焊接符号的涵义。确定焊接基准和焊接步骤；自下料的要计算下料尺寸及用料规格，参照工艺要求下料。有半成品分件的要核对材料及尺寸，全部满足合焊图纸要求后再组焊。

4.2.3.校准：组焊前校准焊接所需工、量具及平台等。

4.2.4.自检、互检：所有焊接件先行点焊，点焊后都要进行自检、互检，大型、关键件可由检验员配合检验，发现问题须及时调整。

4.2.5.首件检验：在批量生产中，必须进行首件检查，合格后方能继续加工。

4.2.6.报检：工件焊接完成后及时报检，操作者需在图纸加工工艺卡片栏及施工作业计划上签字。（外加工件附送货单及自检报告送检）。

5.工艺守则：

5.1.焊前准备

5.1.1.施焊前焊缝区（坡口面、I型接头立面及焊缝两侧）母材表面20～30mm宽范围内的氧化物、油、垢锈等彻底清理干净，呈现均匀的金属光泽。

5.1.2.检查被焊件焊缝（坡口形式）的组对质量是否符合图纸要求，对保证焊接质量进行评估，如有疑义应向有关部门联系，以便采取相应工艺措施。

5.1.3. 按被焊件相应的焊接工艺要求领取焊接材料，并确认焊接牌号无误。

5.1.4. 检查焊接设备是否运转正常，各仪表指数是否准确可靠，然后遵照本工艺提供的工艺规范参数预调焊接电流、电压及保护气体流量。

5.1.5.合焊前应先行组对点焊，点焊的焊材应与正式施焊焊材相同，点焊长度一般应为10-15mm（可视情况而定），点焊厚度应是焊脚高度的1/2（至少低于焊脚高度）。  

5.1.6.对于有焊前预热要求的焊件，根据工艺文件要求规范参数预热，温度必须经热电偶测温仪测定，预热范围宽度应符合工艺文件的规定。

5.2.焊接过程

5.2.1.施焊过程应密切注视电弧的燃烧状况及母材金属与熔敷金属的熔合情况，发现异常应及时调整或停止焊接，采取相应的改进措施。

5.2.2.多层焊时层间清渣要彻底，并自检焊缝表面发现缺陷及时修复，如焊接工艺文件对层间温度有要求，必须保证层间温度符合工艺要求再焊下一层。

5.3.减少焊接应力变形的措施

5.3.1.刚性固定法：通常用于角变形较大的构件，施焊前加装若干块固定筋板其厚度一般不小于8mm，对于较厚的焊件固定筋板的厚度应随之增大。

5.3.2.选择合理的焊接顺序：对于结构复杂较大型组装件的焊接应从中间位置向四周施焊，使焊缝的收缩拘束度减小。

5.3.3.收缩量大的焊缝先焊（一般横向收缩大于纵向收缩），同时应考虑受拘束大的焊缝后焊。

5.3.4.采用对称焊：即以焊缝轴线为基准的左右对称，反正面对称，上下对称等焊接方法。

5.3.5.锤击焊缝的方法：在中厚度焊件的焊接过程中，一般多采用多层焊，第一层和填充层焊接时，每焊完一根焊条在焊缝金属的热态状况下，立即用锥形园头手锤均匀敲击焊缝金属，使焊缝金属得到延展，从而减小或消除焊接应力，一般焊缝的最后一层（盖面层）不敲击。

5.4.焊后自检

5.4.1.焊接过程结束后彻底清除熔渣及飞溅物，自检焊缝外观尺寸及表面质量，外观尺寸应符合图纸要求。

5.4.2.对接焊缝金属不得低于母材，并与母材圆滑过渡，焊缝成型美观力求平直度及宽度基本一致，焊缝表面不允许存在气孔、夹渣、末熔合、焊瘤、裂纹、咬边、弧坑等焊接缺陷，发现以上缺陷需进行修补修磨，并与原焊缝形状基本一致。

5.4.3.角焊缝焊脚高度应符合图纸要求，上下焊脚高度力求相等，焊缝表面不允许存在气孔、夹渣、末熔合、焊瘤、裂纹、咬边、弧坑等焊接缺陷，发现以上缺陷需进行修补修磨，并与原焊缝形状基本一致，凡图纸未注明焊脚高度尺寸的一律以两母材中较薄件厚度为准，焊脚厚度为：a=0.7×t（较薄板厚度）。   

5.4.4.自检合格后主动交专检人员验收。                  

6. 焊接工艺：

6.1.低碳钢焊接

6.1.1.低碳钢焊条选择举例

 

钢材牌号	一般结构 包括壁厚不大的中、低压容器		动载荷、复杂和厚板结构 重要的受压容器、低温下焊接		施焊条件
	焊条型号	焊条牌号	焊条型号	牌号示例
Q235	E4313 E4303 E4301 E4320 E4311	J421 J422 J423 J424 J425	E4303 E4301 E4320 E4311 E4316 E4315	J422 J423 J424 J425 J426 J427	一般不预热
Q255					厚板结构预热150℃以上
08、10、15、20	E4303 E4301 E4320 E4311	J422 J423 J424 J425	E4316 E4315 E5016 E5015	J426 J427 J506 J507	一般不预热
25	E4316 E4315	J426 J427	E5016 E5015	J506 J507	厚板结构预热150℃以上

6.1.2.按低碳钢板厚选择焊条

 

焊条牌号	板厚/mm
	10             20             30              40
J421	-------------
J422	-------------	-------------	--------------
J423 J425	-------------	-------------	-------------
J424		-------------	--------------	------------
J426 J427	--	-------------	-------------	-------------	--

6.1.3.按焊脚尺寸来选择低碳钢焊条

 

焊条	焊条直径（mm）	焊脚尺寸K/mm
		2    3    4    5    6    7    8    9    10    11   12   13
J421	2 2.5 3.2 4		----	---- --	---- --	---- ---- ----	---- ----	-- ----	---
J422 J423 J426 J427	2.5 3.2 4 5 6			--	---- --	---- ---- ----	---- ----	---- ----	---- ---- ----	---- ----	---- ----	----	----

6.1.4.采用手工焊（SMAW）根据不同直径焊条，推荐使用焊接电流规范参数及使用母材厚度

 

焊条直径（ф）	2.5	3.2	4.0	5.0
焊接电流（A）	70～90	90～120	140～200	220～280
母材厚度(mm)	1～3	3～5	≥6	≥10

注：各规格焊条所使用的电流值与焊缝所处的位置相关，一般情况下立焊时选用的电流较小，横焊中等，平焊偏大。

6.1.5.采用混合气体保护焊（MAG）时的焊接规范参数

 

焊丝直径（ф）	保护气体		气体流量L/min	焊丝伸长度（mm）		焊接电流(A)	电弧电压(V)		焊接速度(mm/min)
1.2	Ar+20％CO2		15～20	10～15		120～260	20～28		240～300
不同的焊接电流所适用的母材厚度和焊接位置
焊接电流（A）		120～130			180～200			240～300
焊接位置		立焊			横焊			平焊
板厚（mm）		2～5			6～8			≥10

6.1.6.低碳钢焊接时预热及焊后消除应力热处理温度

 

钢号	材料厚度/mm	预热及层间温度  /℃	消除应力热处理 温度/℃
Q235、Q255、08、10、15、20	～50	－	－
	﹥50～100	﹥100	600～650
25、20g、22g、20R	～25	﹥50
	﹥25	﹥100

6.2.中碳钢焊接

6.2.1.中碳钢焊接用焊条、预热及消除应力热处理温度选择

 

钢号	焊条						板厚/mm	预热及层间温度/℃	消除应力热处理 温度/℃
	不要求等强度		要求等强度		要求高塑、韧性
	型号	牌号	型号	牌号	型号	牌号
25	E4303	J422	E5016	J506	E308-16 E309-16 E309-15 E310-16 E310-15	A102 A302 A307 A402 A407	≤25	﹥50	600～650
	E4301	J423	E5015	J507
30	E4316	J426	-	-			25～50	﹥100
	E4315	J427
35	E4303	J422	E5016	J506			50～100	﹥150
	E4301	J423	E5015	J507
ZG270～500	E4316	J426	E5516	J556
	E4315	J427	E5515	J557
45	E4316	J426	E5516	J556			≥100	﹥200
	E4315	J427	E5515	J557
ZG310～570	E5016	J506	E6016	J606
	E5015	J507	E6015	J607

注：用铬－镍奥氏体不锈钢焊条时，预热温度可降低或不预热。

6.2.2.中碳钢焊接工艺要点

1）预热及层间温度：预热是焊接和补焊中碳钢防止裂纹的有效工艺措施。因为预热可降低焊缝金属和热影响区的冷却速度、抑制马氏体的形成。

2）浅熔深：为了减少母材金属熔入焊缝中的比例，焊接接头可做成U形或V形坡口。多层焊时应采用小直径焊条，小焊接电流，以减少熔深。

3）焊后处理：最好是焊后冷却到预热温度之前就进行消除应力热处理，尤其大厚度工件或大刚性的结构更应如此。如果焊后不能立即消除应力热处理，则应先进行后热，以便扩散氢逸出。后热温度约150℃保温2小时。

4）锤击焊缝金属：没有热处理消除焊接应力的条件时，可在焊接过程中用锤击热态焊缝金属的方法去减少焊接应力，并设法使焊缝缓冷。

6.3.不锈钢焊接

6.3.1.部分奥氏体不锈钢弧焊用焊接材料选择

 

钢号	电焊条		氩弧焊丝
	型号	牌号
0Cr18Ni9 0Cr19Ni9	E308L-16	A002	H00Cr21Ni10
0Cr18Ni9Ti	E308-16	A102	H0Cr20Ni10Ti
1Cr18Ni9Ti	E347-16	A132	H0Cr20Ni10Nb
0Cr18Ni11Nb	E347-16	A132	H0Cr20Ni10Nb
1Cr18Ni11Nb
0Cr18Ni12Mo2Ti	E316L-16	A022	H00Cr19Ni12Mo2
1Cr18Ni12Mo2Ti
0Cr18Ni12Mo3Ti	E316L-16	A022	H00Cr19Ni12Mo2
1Cr18Ni12Mo3Ti	E317L-16	A242	H0Cr20Ni14Mo3
0Cr17Ni14Mo2	E316L-16	A022	H00Cr19Ni12Mo2
			H0Cr20Ni14Mo3

6.3.2.不锈钢焊接工艺要点

1）热输入：焊接奥氏体不锈钢不能用大焊接热输入，一般焊接所需的热输入比碳钢低20％～30％。过高焊接热输入会造成焊缝开裂、降低抗蚀性、变形严重和接头力学改变。故宜采用小电流、低电压（短弧焊）和窄焊道，快速焊可使热输入减小，采用必要的急冷措施可防止接头过热的不利影响。

2）焊缝污染：奥氏体不锈钢焊缝受到污染其耐蚀性能和强度变差。因此焊前必须对焊接区表面（坡口及其附近）做彻底的清理，清除全部碳氢化合物及其它污染物。薄的氧化膜可用侵蚀（酸性）方法清除，也可用机械方法去除。层间若有焊渣必须清除干净，以防止产生夹渣，最后焊道表面也需清渣，最好用钢丝刷或机械抛光去除。

3）焊条电弧焊：在保证焊透和熔合良好的条件下用小电流快焊速，使焊接熔池受热尽可能小。平焊时，弧长一般控制在2～3mm，直线焊不做横向摆动，为的是减少熔池热量，防止铬等有力元素烧损。多层焊时，层间温度不宜过高，可待冷到60℃以下再清理渣和飞溅物，然后再焊。其层数不宜多，每层焊缝接头相互错开。焊缝收弧一定要填满弧坑否则产生弧坑裂纹成为腐蚀起源点。

4）奥氏体不锈钢焊芯的碱性焊条和适用电流：焊条为奥氏体不锈钢焊芯时，由于焊芯电阻大，热导率小，焊接时热量不宜散发，加之线膨胀系数大，药皮跟不上焊芯的膨胀，出现焊芯发红和药皮开裂、剥落现象。通常应在焊条使用说明书中规定的焊接电流、电压许用范围内使用。若无规定可参照下表：

 

焊条直径/mm	平均焊接电流/A	最高电弧电压/V
1.6	35～45	24
2.0	45～55	24
2.4	65～80	24
3.2	90～110	25
4.0	120～140	26
5.0	160～180	27

7. 规范内容

7.1.1.焊工应备有：手锤、砂纸、扁铲、钢丝刷、电磨工具等，以备清渣和修整。

7.1.2.严禁在被焊件表面随意引燃电弧、试验电流等。焊接临时支撑物完工后需去除并修磨平。

7.1.3.焊口局部间隙过大时，应进行修整，严禁在间隙内添加塞物。

7.1.4.打底完成后，应认真检查打底焊缝质量，确认合格后再进行盖面焊接。

7.1.5.引弧、收弧必须在坡口内进行，收弧要填满熔池，将电弧引向坡口熄弧。

7.1.6.点焊、氩弧焊、盖面焊，如产生缺陷，必须用电磨工具磨除后，再继续施焊，不得用重复熔化方法消除缺陷。

7.1.7.应注意接头和收弧质量，注意接头熔合应良好，收弧时填满熔池。为保证焊缝严密性，所有焊口至少焊两层，不得一遍完成，层间接头应错开10mm以上，为减轻打底焊道氧化程度，应适应降低层间温度。

7.1.8.盖面完毕应及时清理焊缝表面熔渣、飞溅，经自检合格后交检。

7.1.9.图纸及工艺有无损检测要求的，焊接完成后由操作者负责报验。焊缝经无损检验，如有超标缺陷，可用挖补的方式返修，但同一位置上挖补次数不得超过三次，并做到：a.彻底清楚缺陷。 b .补焊时， 应按原工艺要求进行。
8. 安全及注意事项

8.1.焊工工作时必须按公司要求穿戴好工作服及防护用品。

8.2.焊工必须遵守安全、文明施工的规定。

8.3.高空作业必须系安全带，高空搭设的脚手架应安全、可靠、并便于施焊并指定专人监护。

8.4.焊工在使用电磨工具时采取防护措施。使用前检查电磨工具砂轮片是否松动，是否需要更换砂轮片。使用完毕后应及时切断电源，拔下插头，停止转动后再放下。

8.6.空中施焊时在作业区下方如有易燃易爆物品时，要做好防止飞溅物落下的措施。

8.7.应避免电焊线与带有感应线圈的设备相连，电焊线与焊钳连接部分应放置可靠，避免工作时电弧击伤工件及设备。

8.8.在仓库及存放化学等易燃危险品区域施工，需提前向公司安保部门提出申请，待批准后有监护人员在现场监督下方可施工。

8.9.下班前及作业完成后及时清理现场，并由专人全面检查设备并切断电源、气瓶是否按要求关闭并归位，在检查确实不存在火险隐患后方可离开。