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1、焊接专业毕业论文 文件管理序列号：K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688焊接专业毕业论文哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计题 目： 天然气管道的TIG焊焊接技术专业年级： 焊接10-1班 * * 学 号：* * 哈尔滨理工大学荣成学院完成时间： 2013 年 6 月 22 日哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计（论文）评语学生姓名：孙悟空学 院：荣成学院 专业：焊接10-1班任务起止时间： 2012 年5月 7 日至 2012 年 6月 22 日毕业设计（论文）题目：天然气管道的TIG 焊焊接技术指导教师对毕业设计（论文）的评语：指导教师签名： 指导教师职称： 评阅教

2、师对毕业设计（论文）的评语：评阅教师签名： 评阅教师职称： 答辩委员会对毕业设计的评语：答辩委员会评定，该生毕业设计（论文）成绩为： 答辩委员会主席签名： 职称： 年 月 日哈尔滨理工大学荣成学院专科生毕业设计（论文）任务书学 院：荣成学院 专业：焊接09-1班任务起止时间： 2012 年5月 7 日至 2012 年 6月 22 日毕业设计（论文）题目：天然气管道的TIG 焊焊接技术毕业设计工作内容：本文主要描述了天然气管道在进行TIG焊焊接时，根据焊口的一些实际因素，选择合适的焊接设备和焊接材料，最后对焊接过程中易出现的问题及缺陷进行分析，提出相应的解决方法和预防措施。1. 了解毕业设计内容

3、，查阅资料（5月7日5月13日）2. 准备焊接器材，亲自操作进行研究（5月14日6月3日）3. 撰写论文，准备毕业答辩（6月4日6月22日）资料：1. 陈祝年. 焊接工程师手册2. 刘云龙焊工手册（第三版）指导教师意见：签名：年 月 日系主任意见：签名：年 月 日天然气管道的TIG 焊焊接技术摘要本文主要描述了天然气管道在TIG 焊焊接时，需要根据焊口的一些实际因素，如母材的焊接性及焊缝实际使用条件，选择合适的焊接设备和焊接材料。通过对材料本身成分分析，选择合适的焊接方法和焊接工艺进行焊接。确保焊接之后接头的质量。对焊接之后接头进行检验，对常见的问题及缺陷进行分析，提出相应的解决方法和预防措施

4、。保证焊接接头达到天然气管道的使用要求。关键词天然气管道；TIG焊；管道焊接；质量控制摘要 第1章 绪论1.1 引言目前燃气行业钢质管道的材质一般才用低碳钢，焊接方法通常采用手工电弧焊。这种焊接方法对行的技术水平要求较高，焊接好坏取决与焊工经验等人为因素。特别是无损检测的一次合格率偏低，即使是技术水平较高的焊工，一次合格率也只有85%左右。造成手工电弧焊焊缝质量不合格的主要原因是焊缝打底部分缺陷超标，其中主要缺陷是夹渣，气孔。造成以上缺陷的主要原因是：手工电弧焊采用的焊接填充金属为电焊条，电焊条在焊接过程中对焊接熔池进行渣气联合保护，打底时为了达到单面焊双面成型的效果，一般采用灭弧焊接，而灭弧

5、焊接较连弧焊的线性能量少，冷却速度快，保护焊渣有一部分来不及滤出，存在焊渣死角，造成清渣困难，导致下一层焊接时造成夹渣或为熔合1。焊接受热面小径管比较成熟的方法是采用全氩弧焊接或氩弧打底、焊条电弧焊盖面的方法进行焊接，因此针对钨极氩弧焊容易出现的问题做以下论。1.2 手工氩弧焊的应用及特点为了提高钢质燃气管道的工程质量，现在基本采用可手工电弧焊焊接方法，这种焊接方法在实际中的主要应用形式有两种：手工氩弧焊打底，手工电弧焊盖面，(适用于外径76 mm的管道)手工氩弧焊一次成型（适用于外径57 mm的管道）。手工氩弧焊属于惰性气体保护焊的一种，分为熔化极手工氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种手艺。它是利用

6、难熔的钨极合金棒作为电极，通过钨极与工件之间产生电弧，并利用氩气作为保护气进行焊接2。其主要优点有以下几方面：焊接电弧为明弧，在焊接过程中易于控制可进行全位置焊接打底时连弧焊接，没有熔渣，能确保打底质量，外径57 mm的管道一次成型，焊接速度快，质量高钨极不容易熔化，易维持焊接过程的稳定电弧稳定，外观成型漂亮3。现行的焊接验收标准现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范(GB 50236-98)对焊缝外观要求严格，外观不合格焊缝一律为不合格焊缝。1.3 本文主要研究内容在进行钨极氩弧焊时，根据焊口的一些实际因素，选择合适的焊接设备和焊接材料，选择合适的焊接方法和焊接工艺进行焊接，最后对焊接过程

7、中易出现的问题及缺陷进行分析，提出相应的解决方法和预防措施。第2章 天然气管道管材概述分析所需要焊接部分的结构，焊接材料的成分、力学性能，以及焊接材料的焊接性，从而选择最佳的焊接工艺。2.1 管道结构特点天然气管道焊接一般采用的是对接的接头形式。如图2-1所示。因为管道结构承受较大的内部压力，因而要求焊接接头具有良好的气密性。因此在焊接施工过程中，在确保结构部件上焊接接头质量的同时，为了满足加工条件，既要提高生产率，又要通过改善制造时的作业环境来增加安全性。图2-1 天然气管道的接头2.2 管材成分及力学性能成分是材料结构和性能的基础，能定量的分析出材料中各个组分的含量，对材料品质用途和选择合

8、适的焊接工艺具有重要意义。管材采用12Cr1MoV钢，其化学成分见表2-1。表2-1 12Cr1MoV钢的化学成分（质量分数/%）C Mn P SCrMoVFe0.080.150.40.70.030.030.91.20.250.35 0.150.3其余材料力学性能是指材料在常温、静载作用下的宏观力学性能，是确定各种工程设计参数的主要依据。其力学性能见表2-2。表2-2 12Cr1MoV钢的常温力学性能抗拉强度 /Mpa屈服强度 /Mpa断后收缩率 /%470255202.3 管材焊接性分析钢材焊接性的好坏取决于它的化学成分，影响最大的是碳元素，也就是说金属含碳量的多少决定它的可焊性，钢中含碳量

9、增加，淬硬倾向增大，塑性降低，容易产生焊接裂纹4。母材属于低合金珠光体型耐热钢，具有较高的热强性能5，但由于其具有一定淬硬倾向所以在焊接循环决定的冷却速度条件下，焊缝金属和热影响区易形成冷裂敏感的显微组织，另外，母材中含有Cr、Mo、V等元素，在提高了钢的蠕变强度和组织稳定性的同时，这些强烈碳化物形成元素又增加了接头过热区产生再生热裂纹的倾向。12Cr1MoV具有更大的淬硬倾向，而使热影响区更易产生冷裂纹。2.4 本章小结12Cr1MoV属于Gr-Mo型珠光体耐热钢，属于低合金钢范畴，低合金钢焊接的有利一面是能提高抗氧化性和热强化性，不利的一面是增强了脆硬倾向和形成裂纹的机会增大，因此给焊接工

10、作带来了很多困难。第3章 天然气管道的TIG焊焊接工艺针对所需要焊接部位的结构、成分。选择合适的焊接工具，制定合理的焊接流程和焊接工艺，以确保接头质量，达到焊接接头的使用要求。3.1 焊前准备3.1.1 焊接使用材料及工具根据第二章所分析焊接接头的结构和成分，选择焊接焊接工具和材料，如表3-1所示。表3-1 使用的材料及工具工件12Cr1MoV 1006 mm焊机时代逆变 WS350焊枪PQ85/150型空冷焊枪氩气流量计AT15/30钨棒铈钨极 2.5 mm焊丝H08Mn2SiA氩气纯度99.99%3.1.2 焊前加工清理及焊丝选用原则(1)坡口形式为：70V形坡口，对口间隙22.5 mm，

11、钝边11.5 mm；(2)焊前清理用角向磨光机将坡口面及坡口两侧10 mm15 mm范围内打磨至露出金属光泽，用圆锉，砂布清理管内侧锈蚀及毛刺，如有必要可用丙酮清洗坡口表面及焊丝。(3)手工钨极氩弧焊打底所选用的焊丝，除应满足机械性能要求外，还应具有良好的可操作性并且不产生缺陷。从焊接工艺试验的机械性能可以看出，H08Mn2SiA焊丝打底焊缝的抗拉强度均比其原焊丝H08A较高；从无损探伤和现场手工焊接操作性上看，H08A焊丝打底容易产生气孔，且焊缝成型差；关键在于其Mn、Si元素的含量。焊缝中Mn、Si是主要合金化元素，同时也是一种较好的脱氧剂，Si脱氧能力比Mn要强，Mn和Si都能减少焊缝金

12、属中的氧含量，改善焊缝金属的性能，防止气孔产生；另外，Mn可以提高焊缝的强度和韧性，而Si含量过多时，将会使焊缝金属的塑性和韧性降低。因此，必须使焊缝材料保持适当的Mn/Si比值，该比值愈高，焊缝金属的韧性愈好，一般认为Mn/Si2对焊缝韧性不利。3.1.3 焊接规范已经确定了使用的工具及其材料，在焊接前调试好焊接的电流与电压值，匹配好氩气流，并且选择合适的送丝速度，如表3-2所示。表3-2 焊接参数电流/A电压/V钨极直径/mm喷嘴直径/mm氩气流L/min 钨极伸出 度/mm8010015172581057约573.2 焊接过程3.2.1 定位焊(1)点焊固定采取三点周向对称点焊固定方法，

13、焊点宜小，先从一端始焊然后过渡到另一端，保证焊点熔透无缺陷。(2)分半逆向焊接，为减少出现气孔可能性，在起焊的6点位置不设点焊固定点。焊枪与工件及焊丝间相对位置见图3-1所示。图3-1 天然气管道焊接接头剖面图(3)定位焊缝操作要点：定位焊是焊缝的一部分，必须焊牢，不允许有缺陷。定位焊缝不能太高，以免焊接到定位焊缝处接头困难，如果碰到这种情况，最好将定位焊缝磨低些，两端磨成斜坡，以便焊接时接头容易。如果定位焊缝上发现裂纹，气孔等缺陷，应将其打磨掉重焊，绝不允许用重熔的办法修补。3.2.2 焊接操作工艺要点打底焊应尽量一气呵成，打底层应有一定厚度，如果10 mm的管子，其厚度应4 mm。如图3-

14、1所示。(1)在仰焊位置6点以前的58处引弧，焊丝与坡口的钝边保持11.5 mm的间距，在平焊时，焊丝与内壁的钝边要平行，保持这样的间距，焊缝背部不会出现凹陷，余高大约0.51 mm，始焊时，在对口处形成熔池(不能击穿)将焊丝插入熔池中，借助电弧吹力，使熔滴挤入间隙内并透过，在两侧钝边处（已熔化）搭成“桥”，以该“桥”为基础逐步施焊。引弧部位在焊接方向前10 mm左右，绝不允许在管壁上引弧，引弧后，电弧始终保持在间隙中心；(2)焊接过程中，由于管子水平固定，随着焊接位置变化，焊工的身体也随之移动，为保持平稳，进行仰位焊接时，可同时伸出手指支撑在管上；(3)采用“二点法”焊接，控制弧长23 mm

15、，对坡口根部两侧同时加热，摆动送丝，使焊丝端头始终处于氩气保护范围内，边熔化边送丝，焊丝不直接插入熔池。而位于熔池前方，焊丝端头应呈圆形，送丝动作干净利落，控制坡口两侧熔透均匀，以保证管内壁成形均匀；(4)前半圆焊到平焊位置时，将弧坑填满，在12处收弧，以利于后半圆接头。后半圆在焊接前将接头处打磨出斜面至露出金属光泽，从仰焊位置起焊至平焊位置结束；(5)收弧时在熄弧前向熔池连送两滴填充金属将熔池移至坡口一侧收弧。熄弧后将喷嘴罩住熔池，待完全冷却变暗后再移开。(6)每半圆焊接一次完成，中途不停顿。如中途再度起焊，将端头打磨并使焊缝重叠57 mm；(7)焊接时如发现电弧气氛呈蓝色，或者熔池有发泡现

16、象，立即停下修磨，清除缺陷后继续焊接直至完成6；(8)焊接时要掌握好焊枪角度，送丝到位，力求送丝均匀，才能保证焊缝成型美观，焊第二层时，应注意不得将打底层焊道烧穿，防止焊道下凹或背面剧烈氧化。3.2.3 填丝注意事项(1)必须等坡口两侧熔化后才能填丝，以免造成熔合不良，填丝时，焊丝应与工件表面夹角成15左右。填丝要均匀，快慢适当，过快焊缝余量大，过慢则焊缝下凹和咬边，焊丝端应始终处在氩气保护区内。对口间隙大于焊丝直径时，焊丝应跟随电弧同步横向摆动，不得扰动氩气保护层，以防空气侵入。(2)操作过程中如不慎使钨极与焊丝相碰，发生瞬间短路，将产生很大的飞溅和烟雾，会造成焊缝污染和夹钨，这时应立即停止

17、焊接，用砂轮磨掉被污染处，直至磨出金属光泽。被污染的钨极，应在别处重新引弧熔化掉污染端部或重新磨尖后，方可继续焊接7。(3)撤回焊丝时，不要让焊丝端头撤出保护区以免焊丝端被氧化，在下次进入熔池时，造成氧化物夹渣或产生熔孔。3.2.4 收弧与接头(1)收弧不当会影响焊缝质量，使弧坑过深或产生弧坑裂纹，甚至造成返修。收弧时，焊把应由内侧坡口处稍向外拉至电弧熄灭，并要注意控制速度，不能过快，以免产生缩孔。接头处所有焊缝无论有无缺陷都要用手砂轮修磨成斜面，然后在焊接方向的反向10 mm处引弧，将焊把向回移动，直至把原焊缝35 mm长度全部熔化，才开始送丝，直到焊完整个焊口。最后收弧时，一般多采用稍拉电

18、弧，重叠焊缝10 mm20 mm，在重叠部分不加或少加焊丝，速度要快。停弧后，氩气开关应延时10 s左右在关闭，防止金属在高温下继续氧化。(2)接头时，在熔坑中间或靠后些引弧形成熔池后便可填充焊丝完成接头，“头与头”相接是在焊接水平或斜固定管时，当焊接另一侧的仰焊接头时，只以电弧将接头部位的原起始焊缝端部熔化，形成熔池，便可送丝，完成该处接头8。(3)接头质量控制，接头处理要有斜坡不能有死角，重新引弧的位置在原弧坑后面使焊缝重叠5 mm10 mm，重叠处一般不填丝，焊丝紧贴坡口与钝边一起熔入、即将焊丝弯成弧形紧贴在坡口间隙处，焊接电弧熔化坡口钝边的同时也熔化焊丝。3.2.5 收尾方法焊接过程在

19、收尾时，应将熔坑填满，把电弧拉向对口的一侧电弧熄灭，最后收尾时，将始焊侧的焊道端熔化，将已熔金属与新熔化的熔池相碰接，再将新出现的熔池填满连接在一起。如有条件可采用电流衰减法，焊接终止时，停止填丝使焊接电流逐渐减小，从而使熔池体积不断缩小，最后断电，焊枪停止行走。3.3 本章小结分析全位置焊焊接工艺参数对管子对接焊内外成型的影响，便于在焊接试验中，对工艺进行调试。焊焊前准备工作是一个非常重要的过程，关系到焊缝最终的成型质量。焊接过程中要严格执行操作规程，只有做好每个环节才能得到高质量的焊接接头。第4章 天然气管道的TIG焊质量控制对天然气管道焊接接头进行超声波探伤质量检验，检验接头的密闭性和成

20、型标准，对出现的缺陷进行修补，使焊接接头达到使用标准。4.1 接头焊后成型标准4.1.1 内外成型评定标准一、内成型评定标准(1)焊接接头从起焊位置锯开，铺展开来观察，检查成型，拍照。(2)焊接接头内表面宏观检验标准应符合表4-19的规定。表4-1 焊缝断面宏观检验合格标准缺陷名称厚度(mm)焊接接头类别6666裂纹、未熔合不允许内凹(塌腰)深度20%且1mm深度15%且1.5mm深度25%且 2mm深度20%且2mm单个夹渣径向25%20%且3mm25%20%且4mm周向30%25mm且4mm30%25%且4mm密集气 孔夹渣不允许1、每1cm面积内有直径0.8mm气孔或夹渣不超过5个，或总

21、面积不超过3mm。2、沿圆周(或长度)方向10倍厚度的范围内，气孔和夹渣累计长度不超过厚度。二、外成型评定标准(1)外表面不允许有裂纹，气孔，未融合，咬边等缺陷。(2)外形尺寸基本符合设计标准要求，焊缝边缘应圆滑过渡到母材，其允许尺寸见表4-210。表4-2 对接焊缝外形允许尺寸外形 接头类别焊缝余高平焊02 mm03 mm04 mm其他位置3 mm4 mm5 mm焊缝宽度买卖比坡口增宽2 mm4 mm5 mm每侧增宽2 mm2 mm3 mm焊缝余高差平焊2 mm2 mm3 mm其他位置2 mm3 mm4 mm4.1.2 检验一、外观检查外观检查的目的：通过检查一部分判定施工单位的设备、材料管

22、理，焊工的技能水平。1、物理尺寸：焊缝余高、高度差、宽度、宽度差、焊缝成形、焊缝直线度、错边量、角变形、焊脚高。2、焊接缺陷：气孔、裂纹、未熔合。二、着色检验1、清洗：用清洗剂将被检工件表面的污物（氧化皮、铁锈、油脂等）完全清洗干净；2、渗透：放置510分钟待工件和试块表面干燥后，施加渗透剂，喷嘴应距工件和试块表面2030 mm，渗透时间应根据使用说明，一般为515分钟，这期间应保持探伤面被渗透剂充分湿润11；3、清洗：用清洗剂或水(水压1.5 kg/cm2)将工件表面的渗透剂擦洗干净；4、显像：将显像剂充分摇匀后，对被检工件保持距离300 mm处均匀喷涂，喷涂显像剂后，片刻即可观察缺陷；5、

23、检查完毕，用清洗剂或水擦洗去除显像剂。三、射线检验它是用来检测焊缝内部缺陷的准确而又可靠的方法之一。常用的射线有射线，射线它适用于265 mm厚度的焊件内部的气孔、夹夹杂物、未焊透、未溶合、裂缝等缺陷。X射线都能直观、准确地反映缺陷的位置、形状、大小及分布情况。未焊透在胶片上是一条断续或连续的黑直线，照片上的位置多偏离焊缝中心，呈断续的线状，宽度不一致，黑度不均匀。气孔在胶片上的特征是分布不一致，有稠密的、也有稀疏的圆形或椭圆形黑点，其黑度一般是中心处较大而均匀地向边缘减小。夹渣在胶片上多呈现为不同形状的点或条状。点状夹渣呈单独的黑点，外观不规则，带有棱角，黑度较均匀。条状夹渣呈宽而短的粗线条

24、状。长条状夹渣的线条较宽，但宽度不一致。裂纹在胶片上一般呈略带曲折的黑色细条纹，有时也呈现直线细纹；轮廓较为分明，两端较为尖细，中部稍宽，有分枝的现象较少见，两端黑度逐渐变浅，最后消失。射线探伤标准中，把焊缝质量划分为4等级，其中级焊缝的质量最好级最差。4.2 常见缺陷及其预防措施4.2.1 裂纹一、产生原因在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙12。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征。二、预防措施(1)选择合适牌号的焊丝，采用低硫磷低杂质元素的焊材；(2)选择合适的焊接规范参数，采用软规范，以较小的焊接电流和尽可能快的焊速进行焊接；(3)采用软规范，

25、尽量缩短高温停留时间，减少过热和晶粒长大倾向；(4)选择合理的焊接接头和坡口形式，控制焊缝金属中焊丝对母材所占的比例，即控制熔合比13；(5) 严格焊前焊道坡口及管内外表面的清理；(6) 采用正确的收弧方式，填满弧坑，减少弧坑裂纹的倾向，选用有电流衰减的焊接设备；(7)采取合理的焊接顺序焊接，以便减少焊接应力。4.2.2 气孔一、产生原因焊接时，熔池中的气体在金属凝固以前未能来得及逸出，而在焊缝金属中残留下来所形成的孔穴，称为气孔14。有时以单个出现，有时以成堆的形式聚集在局部区域，其形状有球形，条虫形等。二、预防措施(1)严格焊件坡口表面油、锈、氧化皮和焊丝焊道附近端头部分的清理，尤其注意细

26、管内焊道附近端头部分的清理工作，最后可采用丙酮清洗表面；(2)提高焊工操作水平，熟练焊接技术，防止焊接时触碰钨极和熔池停留时间过长而送不上丝；(3)送丝采用“二点法”，送丝过渡熔滴要求快而准，在保证焊缝熔合好的情况下平稳移动，防止熔池过烧、沸腾，焊枪摆动幅度不可过大；(4)加强硅锰联合脱氧作用，采用脱氧元素含量高的焊丝，尤其是在端头搭接重熔时更应如此；(5)发现熔池发泡或电弧气氛呈现蓝色即表明已有气孔产生，应立即停下清理打磨后重新施焊；(6)以左焊法焊接，弧长尽量短。焊缝尽量一次焊完，尽可能减少重复加热和补焊次数，搭头起焊部位用砂轮打磨掉氧化膜后再施焊；(7)保持合适的焊速，保证焊件、焊枪、焊

27、口三者之间正确的相对位置。4.2.3 未焊透一、产生原因焊接时，母材金属之间应该融合而未焊上的部分称为未焊透。易出现在单面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边。二、预防措施(1)提高焊工的操作熟练程度，采用合适的焊接规范焊接；(2)采用合理的焊接接头坡口形式，在便于组对的情况下钝边尽量小，为便于焊接，坡口角度应稍大；(3)严格检查焊缝组对质量。尤其在小钝边接头情况下，应控制组对错边量1.5 mm；(4)采取合适的钨极尖端形状，修磨的钨极长度，一般为钨极直径的35倍，末端的最小直径为钨极直径的1/21/5，尖端夹角应采用30为好；(5)严格焊前清洗，尤其对管内坡口端部附近的氧化膜15应清理干净。4.3

28、 本章小结通过焊后的外观检验，着色检验，来测得焊后焊缝的质量，有无缺陷。达到标准中的规定，满足接头使用要求。结论由于在不同位置时的热积累效果不同，熔池金属的受力也不同。在调整焊接起焊位置后，焊接成型的区域划分发生了变化。通过试验发现，(1)12Cr1MoV属于Gr-Mo型珠光体耐热钢，属于低合金钢范畴，低合金钢具有高抗氧化性和热强化性；(2)由于起焊时需要的起焊电流较大，焊接接头的起焊位置处，余高一般过高；(3)TIG 焊焊接速度快，电弧稳定，焊接质量高；(4)通过工艺分析，施焊可以采取对坡口形式、焊缝位置、焊接参数、焊接顺序的控制从而能很好地进行焊接，提高了天然气管道的焊接质量。参考文献1刘

29、会杰. 焊接冶金与焊接性. 北京: 机械工业出版, 2002: 182-1882中国机械工程学会. 焊接方法及设备. 北京: 机械工程出版社, 1992: 76-933陈祝年. 焊接工程师手册. 北京: 机械工业出版社, 2002: 35-454张文钺. 焊接冶金学. 北京: 机械工业出版社, 2008: 91-1925刘云龙. 焊工手册. 北京: 机械工业出版社, 1999: 89-1056张文钺. 金属熔焊原理及工艺. 北京: 机械工业出版社, 1980: 105-1237雷世明. 焊接方法与设备. 北京: 机械工业出版社, 2008: 132-1358R.L Carllson. Ther

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