焊接工艺编制说明
焊接工艺编制说明
1、焊接接头分类的说明
焊接工艺中关于焊接接头分类的说明如下：除将承压管件之间的连接接头归为D类焊缝、其他非受压元件之间的连接接头归为F类焊缝外，其余接头均参照GB150-2011焊接接头分类进行化分，具体如下：
A类焊接接头：内胆和外壳圆筒部分的纵向接头。
B类焊接接头：内胆和壳体与封头连接的环向接头。
C类焊接接头：分配头与壳体的连接接头。
D类焊接接头：接管接头、补强圈与壳体的连接；管子和接管接头、管子与管子的连接（对接焊和承插焊）。
E类焊接接头：受压元件与非受压元件之间的连接。
F类焊接接头：其他非受压元件之间的连接。
2、线能量计算的说明
1、熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量，称为线能量
（J/cm），也称为热输入。
2、焊接线能量的计算方法：
通常理论焊接线能量采用下列公式进行计算：
线能量Q=IU/v（J/cm）
式中：I—焊接电流（A）；
U—电弧电压（V）；
v—焊接速度（cm/min）。
由上式可知：当焊接电流、电弧电压最大而焊接速度最小时，线能量最大，反之，线能量最小。可见，直接决定焊接线能量的因素是焊接电流、电弧电压和焊接速度。
3、焊接中影响线能量的因素
焊接中对线能量有影响的因素包括预热温度、道间温度、焊接电流、电弧电压、焊层层数及厚度、焊接速度、焊条直径等。直接决定焊接线能量的因素是焊接电流、电弧电压和焊接速度。一般情况下，当焊缝尺寸一定时，焊接电流、电弧电压和焊接速度的大小取决于焊接层数和层厚，即线能量取决于焊接层数和层厚。预热温度与焊接线能量的作用是相同的，在保持焊缝和热影响区冷却速度不变的情况下，若提高预热温度，则间接的增加了焊接线。间接影响线能量的因素如：层间温度高了，无形中增加了线能量；焊丝直径大了，自然要增加电流值。在焊接奥氏体不锈钢时，为防止合金元素烧损，降低焊接应力，减少熔池在敏化温度区的停留时间，避免晶间腐蚀和裂纹，所以焊前不对工件进行预热且还应采用较小电流的焊接，一般控制焊接线能量在17KJ/cm以下。
4、在实际焊接过程中应该考虑到焊接热损失的问题，焊接热效率用η表示，对于TIG焊接焊接，η一般为0.78-0.85左右；而对于MAG焊接钢件时，η一般为0.66-0.69。所以，实际焊接线能量的计算公式应该
为：
线能量Q=ηIU/v（J/cm）
5、工艺卡中的线能量是按“最大值”计算的，延续这个计算值是因为“习惯”的原因。其实工艺卡中本可以不填写该值的，因为在焊接过程中，只要确定焊接电流和电弧电压以及焊接速度，线能量也就确定了。
3、焊接术语修正的说明
参照NB/T47015-2011，接头焊接工艺卡表格采用NB/T47015-2011中表C.3
以及GB/T3375-94，现对有关焊接术语的修正做如下说明：
1、“起弧板”修正为“引弧板”的说明
“起弧板”是指为在焊接接头始端获得正常尺寸的焊接截面，焊前装配的一块金属板，焊接在这块板上开始，焊后割掉。原工艺卡中使用“起弧板”一词不符合标准，参照GB/T3375-94，将其称为“引弧板”。
2、“收弧板”修正为“引出板”的说明
“收弧板”是指为在焊接接头末端获得正常尺寸的焊接截面，焊前装配的一块金属板，焊接在这块板上结束，焊后割掉。原工艺卡中使用“收弧板”一词不符合标准，参照GB/T3375-94，将其称为“引出板”。
3、“层间温度”换为“道间温度”的说明
所谓焊层，是指多层焊接时的每一个分层，但是一个焊层可以由多条焊道所组成。所以在需要保证层间温度的焊接情况下，由于一个焊层可以由多层焊道所组成，如果焊前保证了前层层间温度，在接下来的焊层中一次性多道焊接该层，由于该层前焊道热输入的原因无疑会增加前焊层的温度，导致该层接下来的几道焊缝在焊接时候的层间温度增大，间接增大了焊接线能量。而道间温度是指多层多道焊时，在施焊后继焊道之前，其相邻焊道应保持的温度。这就确保在每道焊道焊接之前不管是前焊道还是前焊层的温度到达工艺的要求。对于单层单道焊接来说，层间温度和道间温度的范围是一样的，但是对于多层多道焊来说，层间温度的范围就要比道间温度所包括的范围广，也不易控制。故将工艺中需要保证的层间温度改为道间温度更能保证工艺实施的准确性。
4、“点焊”与“点固焊”定义区别的说明
点焊是指将焊件装配成搭接接头，利用压力压紧接头的接触面，通过电极电弧或电阻热作用熔化母材形成焊点的焊接方法。它是压力焊的一种，可分为手压点焊、多点焊、脉冲点焊、双面点焊等。而点固焊，则是为了焊前装配、定位和减小变形等进行的正式焊接之前断续焊接，点固焊的高度不超过板厚的2/3。点焊是一种焊接方法，点固焊是一种焊接工艺，所以在工艺编制中为了固定焊前的装配和定位的焊接，应称为点固焊。
4、焊接工艺参数确定的说明
关于工艺卡中的焊接工艺参数的确定，一般分为两个步骤：一是焊接工艺评定中，确定预焊接工艺规程中的焊接工艺参数；二是根据已评定合格的焊接工艺评定、实际焊件母材厚度和焊接环境选择合适的焊接工艺参数。
1、预焊接工艺规程中焊接工艺参数的确定
1.1、焊接方法、焊接材料和焊接设备：结合实际情况、经验、相关技术资料以及试件性能选择合适的焊接方法、焊材种类与规格、焊接设备。
1.2、电源种类和焊接电流
1.2.1、电源种类：焊接电流的种类有直流、交流、脉冲三种，电流种类的选择是根据被焊材料的种类来决定的，相对来说直流电源电弧燃烧稳定性好，焊缝成型美观。一般除了美、铝及其合金之外，其他金属一般选用直流电源。
1.2.2、电流大小：选择焊接电流应该考虑的因素有：试件厚度、焊接位置、焊丝直径及焊缝形状、环境因素等。焊丝直径越大，焊接电流越大；需要熔敷面积大的焊缝焊接电流大；平焊位置比其他焊接位置电流稍大，角焊缝焊接时电流比对接焊缝电流稍大等。所以确定焊接电流时应该综合考虑这些因素，结合相关技术资料和焊接实际经验选择合适电流范围。
1.2.3、电流极性：在钨极氩弧焊中，直流反接时，焊件表面的氧化膜在电弧的作用下可以被清除掉而获得外表面光亮美观、成形良好的焊缝。但是反极性时电子轰击钨极，放出大量的热，使阳极热量多于阴极，很容易使钨极熔化，故反接时选用的钨棒直径较大。而直流正接时，焊件为阳极，焊件受电子轰击放出大量的热，使得熔池深而窄，焊件变形和收缩较小。而钨极为阴极，在发射电子时需要较大的逸出功，使得钨极上产生的热量少，因而不易过热而可采用直径较小的钨棒，钨棒直径小，电流密度更大，电弧越稳定，故钨极氩弧焊选择直流正接。而熔化极气体保护焊时，焊丝作为电极，需要较大的热量使焊丝熔化，加快熔滴的过渡，焊接速度快、生产效率高。故熔化极气体保护焊选择直流反接。
1.3、电弧电压：根据焊接方法选择定的焊接设备，每类焊接设备都具有属于自己的静外特性，不同的焊接设备，由于其静外特性的不同，相同焊接电流下电弧电压就不同。对于指定的焊接设备，只要确定焊接电流范围，根据设备静外特性曲线，也就能确定电弧电压。如WSM系列焊机，根据它的静外特性曲线，当I≤600时U=10+0.04I，当I＞600时U=34V。
1.4、焊接速度：焊接速度是指单位时间内完成焊缝的长度。焊接速度的选择应该考虑的因素有：焊件厚度、焊丝直径、焊接电流、施焊技术和焊接环境条件等。焊接速度是调节焊接热输入和焊缝形状最主要的参数之一。它应该根据焊件厚度并考虑与焊接电流、焊接电压等焊接参数的配合以获得所需的适合的焊缝。如焊接一定厚度焊件是，选定了焊接电流和焊丝直径等有关一系列焊接参数之后，焊接速度小就会使得热输入大，增大焊缝容宽，造成余高超高、焊瘤等缺陷；焊接速度大就会使得热输入小，焊接中出现未焊透、未熔合等缺陷。所以合适的焊接速度对控制焊缝成形和焊接缺陷有很大的作用。对于不同的母材，为控制焊接缺陷和焊缝成形，焊接过程中都存在最大允许热输入值，结合选定的焊接电流和电弧电压，可以估算焊接速度值范围。由热输入计算公式Q=ηIU/v，可知v=ηIU/Q（参数说明见二.2）。但是对于人工焊接来说，焊接速度和焊接操作人员的操作有关，本工艺根据实际经验选择为6-10cm/min。
1.5、保护气体及气体流量：选定了焊接方法，就基本确定了保护气体，但当有几种保护气体可供选择时，还应该考虑试件性能、焊丝性能、经济性等。保护气体的流量大小对电弧稳定、焊缝成型、熔滴过渡等有很大的影响，流量小则保护性能差、电弧燃烧不稳定，流量大则使得电弧力强，造成烧穿、气孔等缺陷。所以适当的气体流量的大小对焊接焊缝成型及缺陷的控制有很好作用。气体流量大小的选择应该考虑的因素有：焊接电流大小、喷嘴直径大小、喷嘴内壁形状均匀性、焊接环境、风速等。对于不同的保护气体，在相同焊接方法中的流量是不同的，结合实际经验本工艺中一般选择手工氩弧焊接气体流量为3~5l/min，而自动焊气体流量为8~15l/min。
1.6、喷嘴直径以及喷嘴到工件的距离：气体保护焊喷嘴直径的确定和焊接过程中气体的流量有关，一般情况下，喷嘴直径5~20mm对应5~25l/min的气体流量。而喷嘴到工件的距离一般与电流大小、气体流量等因数有关，结合实际经验和考虑相关因素选择距离，手工焊接一般为5~12mm，自动焊为8~15mm。
1.7、钨极氩弧时的钨极种类：现国家规定中使用的钨极类型有：纯钨极、铈钨极、钍钨极。相对于另外两个类型来说，铈钨极具有高的电流承载能力、电子发射能力强、引弧稳定、热量集中、烧损率低的优点，所以工艺中选用铈钨极做电极。钨极直径根据焊接电流大小而定。
1.8、坡口形式、焊前坡口的加工方式和表面处理方法：根据试件厚度和焊缝设计性能要求选择坡口形式；不锈钢坡口的加工通常使用冷加工方式，并要求保证接头坡口无裂纹、分层等；施焊前应该对坡口及母材表面20mm范围内的氧化物、油污以及有害杂质清除干净，保证坡口清洁、光洁。采用不锈钢钢丝轮刷刷、不锈钢钢丝轮抛、清洗剂清洗、酒精擦拭等。
1.9、焊道层次：焊接工艺评定中，以板厚为主，从小的热输入下考虑，对于板厚不大于5mm的焊件，一般选择单层单道焊。对于板厚大于5mm的焊件，采取小电流的多层多道焊。
1.10、焊接位置：在焊接工艺评定中，对于焊接位置的选择，应该从产品焊接接头的实际情况出发，焊评所选择的焊接位置适用范围应覆盖该接头在产品生产中实际的焊接位置。
1.11、关于焊前预热、焊后热处理及焊后后热：奥氏体不锈钢不需要进行焊前预热、焊后热处理和后热。
根据所选定的焊接工艺参数焊接试件，按NB/T47016-2011规定将试件制成试样并做力学性能检验，根据实验数据验证预焊接工艺规程是否合格，焊接工艺评定合格以后才可以作为其允许范围内的其他接头焊接工艺参数的依据和指导。
2、实际焊接中焊接工艺参数的确定
在实际焊接工艺参数确定过程中，结合实际所需要焊接母材种类和厚度以及焊接环境因素，以合适的已评定合格的焊接工艺评定为依据，合理选择焊接参数和焊接位置。奥氏体不锈钢热传递系数小，线膨胀系数大，焊接时采用单层单道焊接，在必要时，尽量采用小电流冷却快的多层多道焊接。焊接过程中应严格控制道间温度，一般要求≤50℃。在选择焊接电流时应综合考虑焊接位置、焊丝直径、焊缝形状、接头类型、焊道层次及焊接环境等。例如当实际焊件厚度大于试件厚度时，在相同焊接速度的情况下可以选择偏大的焊接电流和电弧电压，或是在保证相同焊接电流和电弧电压的情况下降低焊接速度；焊接角焊缝时可以选择焊接电流稍大的横焊；仰焊时选择偏小的焊接电流和电压，同时减小保护气体流量等。当实际焊接中焊缝要求比较复杂时，可以一个焊接接头采用多个焊接工艺评定方式。