船舶焊接工艺_船舶材料与焊接第四章ppt讲解

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船舶材料与焊接讲解

全断裂的过程称为材料的疲劳破坏。
2019/2/22
疲劳破坏与静载荷下的破坏不同，断裂前没有
明显的塑性变化，发生断裂也较突然。这种断裂具
有很大的危险性，常常造成严重的事故。据统计，
大部分机械零件的失效是由金属疲劳造成的。因此，
工程上十分重视对疲劳规律的研究。
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疲劳极限：表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值（或当应力低于某值时，应力循环到无数次也不会发生疲劳断裂，此应力值）称为材料的疲劳极限。
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二、硬度
1．定义指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
2．硬度的测试方法
（1）布氏硬度
（2）洛氏硬度
（3）维氏硬度
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（一）布氏硬度HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度试验
1．原理用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，
四、疲劳极限( fatigue strength )
疲劳破坏
疲劳断裂
疲劳极限
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许多机械零件如轴、齿轮、弹簧等许多工程结构都是交变应力下工作的，它们工作时所承受的应力通常都低于材料的屈服强度。材料在循环应力或
交变应力作用下，在一处或几处产生局部永久性累
积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完
洛氏硬度试验
1．原理
用顶角为120º 金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。
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《船舶焊接技术》课件

和电流密度很高，是电弧焊接的主要区域。
03
电弧的稳定性和控制
为了获得良好的焊接质量，需要保持电弧的稳定性，这需要对焊接电流
、电压、电极间距等因素进行控制。
焊接材料与工具
焊接材料
船舶焊接需要使用各种金属材料，如碳钢、不锈钢、铝合金等。根据不同的材料和焊接需求，选择合适的焊条、焊丝和焊剂等焊接材料。
详细描述
传统的焊接工艺会产生大量的烟雾和有害气体，对环境和工人健康造成影响。因此，发展绿色环保焊接技术势在必行。新型的焊接工艺和设备应采用低烟尘、低有害气体的材料和添加剂，同时加强通风和净化处理，减少对环境的污染和对工人的危害。此外，废弃物的回收和再利用也是绿色环保焊接技术的重要组成部分，通过合理的废弃物管理和资源再利用，降低生产成本，实现可持续发展。
04
船舶焊接技术的安全与环保
焊接安全防护措施
焊接作业人员应佩戴齐全的防护用品，如焊接面罩、手套、脚套等，以减少焊接过程中产生的有害光、热和烟尘对人体的伤害。
在焊接作业现场，应设置相应的通风设施，以降低焊接烟尘和有害气体的浓度，保持空气流通。
焊接作业前应对作业环境进行检查，确保周围无可燃易爆物品，并采取措施防止焊接火花和热源引起火灾或爆炸。
详细描述
船舶焊接技术是指在船舶制造过程中，利用焊接设备和技术手段，将钢板、钢管等材料连接在一起，形成船舶结构的技术。它具有高效、优质、低成本等显著特点，能够大幅度提高船舶制造的效率和质量，降低生产成本。
船舶焊接技术的发展历程
总结词
船舶焊接技术经历了从手工焊接到自动化焊接的演变，不断提高焊接质量和效率。
焊接方法选择
根据材料、厚度、接头形式等因素选择合适的

船舶结构焊接技术与工艺

船体结构焊接是船舶焊接中的基础，涉及到船体外板、舱室、舱口围板等部位的焊接。货舱区域焊接包括底板和侧板的焊接，需要承受较大的载荷和冲击力。甲板和上层建筑焊接涉及到甲板、舱室、管道等部位的焊接，需要保证结构的稳定性和安全性。
大型船舶的焊接工艺实例还包括厚板对接、T型接头、角接头的焊接等。厚板对接焊接需要采用多层多道焊接技术，控制好焊接参数和层间温度，保证焊缝的质量。T型接头和角接头的焊接需要采用合适的焊接顺序和填充量，保证接头的强度和稳定性。
船舶结构焊接工艺
焊接工艺的种类
手工焊接
通过手工操作焊枪和焊丝进行焊接，技术要求高，适用于小规模和复杂结构的焊接。
埋弧焊接
通过高能激光束照射工件实现焊接，焊接精度高，适用于薄板和精密结构的焊接。
自动焊接
通过机械装置自动送丝和移动焊枪进行焊接，效率高，适用于大规模和简单结构的焊接。
激光焊接
通过电弧在焊剂层下燃烧进行焊接，焊接速度快，适用于长直焊缝和大平面的焊接。
焊接工艺的应用
船体结构焊接
船体结构的焊接是船舶制造中的重要环节，涉及到船壳、甲板、舱壁等部位的焊接。
动力系统焊接
动力系统中的锅炉、管道和阀门等需要高质量的焊接工艺，以确保安全运行。
舾装件焊接
船舶舾装件包括桅杆、索具、锚链等，需要特定的焊接工艺以确保强度和稳定性。
质量。
埋弧焊接
利用焊剂产生的热量熔化金属，焊剂在熔池冷
却后形成焊缝。
焊接设备的选择与使用
根据焊接材料和厚度选择合适的焊接设备。
使用后及时清理设备，保持设备清洁和良好状态。
根据工艺要求选择合适的焊接参数，如电流、电压、焊接速度等。

第四章船体结构的焊缝设计

2.3 船长大于或等于30m船舶的强力甲板下使用沸腾钢的焊接，应采用低氢型焊接材料，其焊接工艺应进行试验并经本社认可。
根据焊条药皮的性质不同，焊条可以分为酸性焊条和碱性焊条两大类：
药皮中含有多量酸性氧化物（TiO2、SiO2 等）的焊条称为酸性焊条。药皮中含有多量碱性氧化物（CaO、Na2O 等）的称为碱性焊条。酸性焊条能交直流两用，焊接工艺性能较好，但焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般低碳钢和强度较低的低合金结构钢的焊接，是应用最广的焊条。碱性焊条脱硫、脱磷能力强，药皮有去氢作用。焊接接头含氢量很低，故又称为低氢型焊条。碱性焊条的焊缝具有良好的抗裂性和力学性能，但工艺性能较差，一般用直流电源施焊，主要用于重要结构（如锅炉、压力容器和合金结构钢等）的焊接。
2. 焊接材料
2.1 船体结构所用的焊接材料应满足第三章的规定。所选用的焊接材料的级别应与船体结构用的材料级别相适应，并应符合表 4.1的规定。当被焊接的两块母材的材料级别不同时，除在应力集中区域内应选用较高级别的焊接材料外，一般可选用与较低级别母材相适应的焊接材料。不同材质的母材相连接时其焊接工艺规程应经本社认可。
船体结构的焊缝设计<内规>
1.一般要求 1.1 本节适用于本篇规定的船体结构和构件的焊缝设计，特殊结构应另行考虑。船体结构的焊接工艺应符合本规范的其它有关规定。 1.2 船体各种焊接结构上的焊缝，应避免布置在应力集中区域，在结构剖面突变处应有足够的过渡区域，尽量避免焊缝过分集中。 1.3 船体结构中的平行焊缝应保持一定的距离，对接缝之间的平行距离应不小于80mm，且尽量避免尖角相交；对接焊缝与角焊缝之间的平行距离应不小于30mm。

船舶焊接方法PPT课件

铝容器焊接，质量要求高的应用氩弧焊。焊接薄板壳体，变
形要求小时，用CO2气体保护焊或电阻焊。 • 2. 考虑经济性，生产率高成本低单件小批量生产、短
焊缝选用焊条电弧焊焊；成批生产中厚板长直缝选用埋弧自动
焊；40mm以上厚板，采用电渣焊一次焊成，生产率高。
• 3. 工艺性焊接方法选用要考虑是否有这种方法的设备
• （三）等离子弧焊接的基本方法 • 根据焊缝成形原理，等离子弧可分为穿透型等离子弧焊接、熔透型等离子弧焊接和微束等离子弧焊接等三种基本方法。
1. 穿孔型等离子弧焊接
大电流等离子弧焊。
2. 熔入型等离子弧焊接
同一般钨极氩弧焊相似；
焊速较快；
适用于薄板，多层焊缝的盖
面及角焊缝。
3. 微束等离子弧焊接
图第52-55页1/共指3引5页线
• （五）焊缝尺寸 • 焊缝尺寸一般不标注，设计或生产需要注明焊缝尺寸时才标注，常用焊缝尺寸符号见表5－23。
表5－23 焊缝尺寸符号含义
第26页/共35页
• （六）焊接方法 • 焊接方法很多，常用的有：电弧焊、电渣焊、点焊和钎焊等。焊接方法可用文字在技术要求中注明，也可用数字代号直接注写在尾部符号中。常用焊接方法及代号，见表5－25。
• （一）电渣焊原理
• 原理：利用电流通过液态熔渣产生的电阻热加热熔化母材与
电极（填充金属）并在冷却滑块作用下强制形成焊缝的焊接方法，
其原理如图5－38所示。
电渣焊过程：电弧产生→焊剂熔化形成渣池→电弧熄灭、熔
渣导电产生电阻热→金属熔化形成熔池→
凝固结晶、形成焊缝。
•
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• （二）电渣焊的主要特点 • 1．适合焊接厚件，生产率高、成本低； • 2．焊缝质量好； • 3．以焊代铸、代锻； • 4．焊接接头的组织粗大。 • （三）电渣焊的分类及其应用 • 电渣焊根据所采用电极的形式不同分为下面几种类型： • 1．丝极是电渣焊（如图5－38所示）

船舶结构焊接焊缝及焊接接头PPT课件

第6页/共41页
3、其它焊缝型式
Slot weld
Plug weld
第7页/共41页
Spot weld Edge weld第8;页/共41E页 dge joint
二、焊接接头的型式及特点
焊接接头的基本形式： 1）对接接头 2)搭接接头 3)丁字（T型）接头 4)角接头
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一、焊缝的形式和特点
对接焊缝
T形接头角焊缝搭接接头角焊缝
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1. 对接焊缝(butt weld)
（1）尺寸要素熔宽、熔深、加厚高 B/H ：叫焊缝形状系数
B h
H
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(2) 坡口 groove：根据设计或工艺需要，将焊件的待
焊部位加工装配成一定几何形状的沟槽。开坡口 bevelling(of the edge)：用机械、火焰或电弧等工艺方法加
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复合管节点
第32页/共41页
复合管节点
第33页/共41页
6、铆焊联合结构与铆焊联合接头
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（1）铆焊联合结构
既有焊接接头，又有铆接接头的结构称为铆焊联合结构
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为什么可以在焊接结构的某些部位采用铆接接头？
这是因为： 1）铆接结构有较高的止裂性 2）铆接接头比焊接接头的刚度小 3）铆接接头的应力集中系数比某些焊接
接头的低 4）铆接接头形成的内应力比焊接接头低
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铆焊联合结构吸取了铆接和焊接两种技术各自的优点
铆焊联合结构是一种比较合理的结构
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（2）铆焊联合接头
在同一个接头上既有铆钉又有焊缝，这样的接头叫铆焊联合接头。

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图4-3 直流电焊机的不同的接法 a) 正极 b) 反接
交直流电焊机的比較
母材熔透深度比較交流电焊机
直流正极性
直流反极电极材料，气体介质和电弧长度一定时，电弧两端的电压与焊接电流之间的关系称为电弧静特性，或称伏安特性。电弧静特性曲线呈U形。如图4－4曲线2所示。在一般情况下，电弧电压Uh与弧长l成正比变化，如图4－5示，即电弧越长电压越高。
第四章电弧焊的基本理论
本章要点:主要介绍与电弧焊有关
的基础
理论，包括焊接电弧、焊丝熔化与过渡及焊接接头的组织及力学性能，最后讨论焊接应力与变形产生的原因和防止措施。
第一节

概述
一、焊接的特征 1.焊接已成为最流行的连接技术
国家大剧院钢结构
金茂大厦
罐压力容器

2.焊接显现了极高的技术含量和附加值
颗粒过渡
喷射过渡
短路过渡
第四节焊接接头的组织及力学性能（一）焊接接头的组成焊接工件上温度的变化各点处：常温—较高温度—常温固态液态固态在焊接过程中，母材因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。熔焊焊缝和母材的交界线叫熔合线，熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区，叫熔合区，也叫半熔化区。因此，焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。

表4－1
船厂常用的焊接方法及应用
第二节焊接电弧

电弧是所有电弧焊方法的能源，能有效而简便地把弧焊电源的电能转换成焊接过程所需要的热能和机械能。一、焊接电弧的产生
图4－1 焊接回路示意图

焊接电弧是由焊接电源提供的、具有一定电压的两极间或电极与焊件间，气体介质产生强烈而持久的放电现象。

二、焊接电弧的构造电弧的三个区阴极区、阳极区和弧柱区（如图4-2所示）。焊接电弧的温度 º C和热量分布温度 º C 热量分布阳极区： 2600 43％弧柱区： 6000～8000 21％阴极区： 2400 36％
图4－2 焊接电弧的构造
三、焊接时的极性使用直流电源焊接时有正接、反接法两种：正接法：焊件接电焊机的正极（阳极），焊条接负极（阴极）,因此，焊件温度较高，能获得较大熔深，适用于焊接厚板。反接法：焊件接负极，焊条接正极，适合于焊接薄板，以防烧穿。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。
三维激光焊接
广州丰田自动化的机器人生产线

3 .焊接已成为关键的制造技术
“中华和平号”17.5万吨散货轮
千吨级热壁加氢反应器
上海卢浦大桥
世界最大的三峡水轮机转轮

4.焊接已成为现代工业不可分离的组成部分
三峡永久船闸
西气东输工程管道的焊接
神舟飞船返回仓全焊接的铝合金结构

二、焊接的分类
焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不
（二）焊缝形状与焊接质量的关系焊缝形状是焊件熔化区横截面的形状，它可用焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h三个参数来描述，如图4－7所示。合理的焊缝形状要求s、c 和h之间有适当的比例。生产中常用焊接成形系数（ Ψ ＝c／s）和余高系数（＝c／h）来表征焊缝成形的特点。熔焊较适宜的成形系数为1～2。为了保证焊缝的强度，对一般焊缝允许有适当的余高，通常对接接头允许h=0～3mm，对于重要角接构件，也应焊出余高后再打磨成凹形。

焊接的方法种类很多，按焊接过程特点可分为三大类： (一）熔焊把焊接局部连接处加热至熔化状态形成熔池，待其冷却结晶后形成焊缝，将两部分材料焊接成一个整体。因两部分材料均被熔化，故称熔焊。熔焊是金属焊接中最主要的一种方法。 (二）压焊在焊接过程中需要对焊件施加压力（加热或不加热）的一类焊接方法，叫压焊。 (三）钎焊利用熔点比母材低的填充金属（称为钎料）熔化后，填入接头间隙并与固态的母材通过扩散实现连接的一类焊接方法。

二、焊缝的组织和性能 (一)焊缝的组织和性能
焊缝组织是由熔池金属结晶得到的柱状的铸造组织。焊接熔池的结晶首先从熔合区中处于半熔化状态的晶粒表面开始，晶粒沿着与散热最快的方向的相反方向长大，因受到相邻的正在长大的晶粒的阻碍，向两侧生长受到限制，因此，焊缝中的晶体是方向指向熔池中心的柱状晶体.. 焊缝中的铸态组织，晶粒粗大，组织不致密，但是，由于焊接熔池小，冷却快，焊条药皮、焊剂或焊丝在焊接过程中的冶金处理作用，使得焊缝的金属的化学成分优于母材，硫、磷含量较低，所以容易保证焊缝金属的性能不低于母材，特别是强度容易达到。

焊缝宽度
焊缝的熔深焊缝余高
图4－7 焊缝的横截面
焊接参数决定焊缝输入的能量，是影响焊缝成形的主要工艺参数。焊接参数对焊缝熔深s、焊缝熔宽c和余高h的影响如图4-8所示。焊接电流主要影响焊缝熔深s；电弧电压主要影响焊缝熔宽c；焊接速度的快慢主要影响母材的热入，提高焊速焊缝熔深s、焊缝熔宽c、余高h均减少。
颗粒过渡特点：焊接电流较小而电
弧电压较高时形成；因焊缝成形不好，通常不宜采用。喷射过渡特点：在氩或富氩保护气体中，当电流增大到某临界值时，熔滴呈细小颗粒，并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡；喷射过渡时其飞溅小，过程稳定，熔深大，焊缝成形美观。短路过渡特点：小电流焊接而低电弧电压（即短弧焊时）时形成；短路过渡时电弧稳定，飞溅小，焊缝成形良好。广泛用于薄板焊接和全位置焊接。
图4－4 普通电阻静特性与电弧静特性曲线图4－5 不同电弧长度的电弧静特性曲 1－普通电阻静特性； 2－电弧静特性。

第三节电弧焊的熔滴过渡电弧焊时，焊条（或焊丝）末端在电弧高温作用下加热熔化形成的向熔池过渡的液态金属滴叫熔滴。熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程叫熔滴过渡。

熔滴过渡形式
用填充材料，借助于金属原子的扩散和结合，使分离的材料牢固的连接在一起的加工方法。焊接的主要特点是：（1）节省材料，减轻质量；（2）简化复杂零件和大型零件的制造；（3）适应性好；可实现特殊结构的生产；（4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连接成型；（5）降低劳动强度，改善劳动条件。焊接方法的应用：（1）制造金属结构件；（2）制造机器零件和工具；（3）修复。