船舶专业焊接培训

钢材牌号 （1）普通强度船用钢
A BD E （2）Z向钢
DZ25 EZ25 （3）高强度船体结构钢
AH32 DH32 EH32 AH36 DH36 EH36 AH40 DH40 EH40 （4）常用碳素结构钢 Q235A Q345B
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常见船舶焊接技术
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高效焊接技术
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• 焊条直径：工件厚度、接头型式、焊缝位置以及焊接层数等焊接电流： 取决于焊条直径、焊接位置和板厚
• 电弧电压：与电弧长度有关 • 电源极性：低氢型碱性焊条采用直流反接，酸性采用交直流两用，焊
厚板时可采用直流正接，薄板反接。 • 焊接速度：由焊工掌握。
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引弧技术
引弧：将焊条末端与焊件短路，然后迅速将焊条提起约焊条直径一半 的距离，电弧即引燃。 引弧的方法有两种：敲击法(垂直)和摩擦法(划动)
随着电弧的移动，焊接熔池不断形成、 结晶，以致形成焊缝。
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第1章 手工电弧焊
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第1章 手工电弧焊
焊条电弧焊：Shielded Metal Arc Welding (SMAW)，焊条芯受到电弧的加 热而熔化，形成熔滴过渡到熔池，与母材的熔化金属共同形 成焊缝金属，电弧及焊接区受到焊条药皮分解产生的气体及 熔渣的保护，使其与大气隔离。
和部分被焊金属熔化，经冷却、凝固形
件接触形成短路。短路时电流很大，很
成焊缝。将焊条与焊件各接到焊接电源
大的电流集中在几个接触点处通过，密
的一个极上，当焊条与焊件瞬间接触又
度很大的电流瞬间可将它们加热到熔化
拉开时，焊条端部与焊件间就会产生明
状态，甚至变成金属蒸气。
亮的焊接电弧。
• 焊缝的形成：焊接熔池是由焊条或焊丝 熔滴金属与部分熔化了得母材金属组成。
• 通常，造船、海洋工程生产中金属结构的连接方法有铆接和焊接。所谓焊接， 从微观上讲，是两种或两种以上材料通过原子或分子间结合或扩散形成的永 久性连接方法。
• 一、焊接方法的分类：
熔焊 压焊 钎焊
利用局部热源加热被焊金属连接处及填充金属，使其 熔化、熔合、冷却凝固形成永久连接
在加热或不加热情况下，对焊接区域施加一定压力使 两个分离表面的金属原子形成金属键，连为一体。
焊接培训
绪论
在船体建造中，焊接工时约占船体建造总工时的30%~40%，焊接成 本约占船体建造总成本的30%~50%，所以说焊接在船厂里是一个非 常重要的工序。
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绪论
• 随着科学技术的发展，焊接已经成为金属加工的一门独立学科，并广泛应用 于航空、航天、原子能、化工、造船、海洋工程、电力、机械制造等领域。
第三级造船厂（国家野战部队）
★（大型船舶、特种船舶、高附加值船舶） 1、焊接工作量的90%以上将由CO2气保焊工艺完成 2、高效化、自动化焊接率将达到日本和韩国水平。 ★焊接设备：CO2气保焊机；平面（曲面）分段流水线装焊设备；气电立焊设备； 以机器人为核心组成的柔性生产线；激光—电弧复合热源焊接系统等高新焊接设 备。
缝金属和焊接接头的力学性能及物理性能，并保证焊缝不产 生气孔、夹渣、裂纹等缺陷。 5)焊条应适合全位置焊接，药皮强度要高，不易脱落、受潮， 同心度好，焊接时放出的有害气体应尽量少。
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焊接安全防护品
图11 焊接安全防护品
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第2章 CO2气体保护焊
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CO2半自动焊
350/450 120 ～200
30×d 50×d
450 180～270
450 220 ～360
35×d 60×d
焊条直径：主要依据工件厚度、接头型式、焊缝位置以及焊接层数等。 工件厚度小于4mm时，焊条直径约等于工件厚度。工件厚度大于4mm时，焊条直径可 在3～6mm范围内选择。 立焊时，焊条直径不超过5mm。仰焊或横焊时，焊条直径不超过4mm。平焊时，可用 大直径焊条。 多层焊时，底层焊缝应选用细直径焊条，以后各层可适当增大焊条直径，提高生产率
• 角焊、船形焊：平角焊焊条与水平成45，前倾角70-80；焊 接时选用的焊接电流可比平角焊大。
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焊条电弧焊工艺特点
1.焊条电弧焊设备简单，操作灵活方便，适应性强，可达性好； 2.可焊金属广泛； 3.待焊接头装配要求较低； 4.劳动条件差，熔敷速度慢，生产率低。
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焊接工艺参数
• 横焊：在重力作用下，熔池中的铁水易下淌，致使焊缝上部 熔合线处出现咬边，下部出现焊瘤或未焊透，较小电流(平焊 和立焊之间)和短弧焊；
• 立焊：熔池中铁水易下淌，焊缝成形困难，选用小直径焊条 和短弧焊，电流比平焊小10%-15%；
• 仰焊：重力阻碍熔滴过渡，熔滴过渡困难，工作人员易疲劳， 是最难焊的一种位置。细焊条、小电流(平焊和立焊之间)， 最短的焊接电弧。
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焊接分类
金属焊接
压焊 电阻焊 冷焊 摩擦焊 闪光焊 扩散焊 超声焊 爆炸焊
熔焊 电弧焊
熔化极电弧焊 焊条电弧焊 熔化极气体保护焊 埋弧焊 药芯焊丝电弧焊 电气焊 电渣焊
非熔化极电弧焊 钨极氩弧焊 等离子弧焊 原子氢焊
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钎焊 软钎焊 硬钎焊 气焊 氧乙Biblioteka Baidu焊
其它技术 激光焊 电子束焊 铝热焊
• 焊条电弧焊的工艺参数主要包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、电 源极性、焊接速度等。
焊条直径与焊接电流的关系 表1
直径(d)
2.0
2.5
3.2
4.0
5.0
6.0
长度(l) 电流 I (A) 经验公式 最小 （A） 最大
250/300 350 40～80 50 ～100
20×d 40×d
350/450 90～150
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• b.定位焊 • 定位焊是用来固定构件相对位置，定位焊质量很重要，生产中常有因定位焊质
量不好发生吊装开裂，或因定位焊有裂纹、气孔和夹渣影响以后的焊接质量。 • 按规定定位焊焊缝厚度应不小于根部焊缝的厚度，其长度不小于较厚板材4倍
板厚或不小于50mm（两者取其较小值），定位焊应距焊缝交叉点为10倍板厚 以上的距离，焊件需要预热，定位焊部位也应预热。
到另一构件
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可节省大量金属材料
可
结构强度高
焊接结
成本低且可改善生产劳 动条件
铆接结构
焊接结构
焊接结构优越性
1.节省大量金属材料 2.可改变结构设计 3.结构强度高 4.焊接结构密封性好 5.投资省、劳动条件好、生产率高
船舶建造工艺从铆接变为焊接，堪与 木壳船向钢壳船的过渡相比拟，可以说 是造船工业的第二次革命，为船舶建造 向自动化、大型化、专业化发展提供了 可靠的保证。
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多层多道焊
针对V形或X形坡口，为保证完全焊透常需要背面刨根进行双面焊，不 能进行双面焊时，可在背面设垫板进行单面焊。
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• b.间断填角焊缝
• 船体结构与海洋平台结构中有些受力不 大的构件，为了节省能源、材料和工时， 降低成本，提高效率，减少焊接变形， 部分构件的T型接头可采用间断填角焊缝。 常用的间断填角焊缝有交错间断角焊缝、 链式间断角焊缝和挖孔焊三种。
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• CO2双丝MAG自动焊
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焊接原理
利用CO2气体在熔化极电弧焊中对电弧及熔池进行保护 的焊接方法称作“CO2气体保护电弧焊”，简称“CO2 焊”。
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先进焊接技术
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焊接质量检验
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我国船舶焊接技术的发展
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我国船舶焊接技术的发展
缩短造船周期是船舶工业发展永恒的主题，通过发展高效自动化焊 接能够有效提升船舶工业生产效率，缩短造船周期。我国船舶焊接 技术还严重地制约着造船的产量、质量、成本和周期。
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• c.X型坡口：X型坡口实际上是双V型坡口， 只不过在焊接厚度更大板材，为了减少 电能和材料消耗而采取的。焊时也要求 刨槽清根进行双面焊。
• 2.T型接头 • 一个焊接端面与另一个焊接表面成直角
或近似直角的接头称作T型接头。T型接 头是船体结构和海洋平台结构中采用最 多的一种接头形式。 • a.连续填角焊缝 • 对于板厚小于10mm的构件，或受力不大 的构件及联系焊缝构件，可采用不开坡 口的T型接头，这种接头一般要求双面填 角焊接。 • 钢板超过8mm,或是接头承受高应力的工 作焊缝，必须采用全熔透角焊或深熔焊。 全熔焊透如果采用普通焊条，要在垂直 边缘开坡口。如右图。
• 1.坡口清理
• a.坡口应按规定进行加工，尺寸准确，表 面光洁。
• b.船体构件的重要接缝两侧15mm内，焊 前要将铁锈、油污、油漆、水和碳弧气 刨留下的残渣仔细清除干净。
• c.清理后要及时焊接，如没及时焊接致使 接缝处受潮或生锈，焊前应重新清理。
• 2.装配和定位焊
• a.装配：装配间隙过大易烧穿，间隙过小 易发生未焊透。等厚度钢板对接接头装 配时，两板应在同一平面内，局部允许 少量错边。
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• 一、焊接接头形式
• 1.对接接头 • a.不开坡口：板厚小于3mm可做卷
边对接接头，中间不留间隙。厚度 小于6mm且能保证完全焊透构件， 可采用不开坡口，焊件间留（12mm）间隙的对接接头。板厚增加， 相应的装配间隙也应增大以保证焊 透。 • b.V型坡口：板厚超过6mm为保证焊 透，必须把钢板边缘加工成V型坡口。 坡口角度随焊接方法不同一般为 50⁰-60 ⁰，间隙0-2mm，钝边1mm。 在船体结构中，这种接头通常要背 面刨槽情根进行双面焊，以确保完 全焊透。
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熔焊基本理论
• 目前造船业中采用的主要焊接方法是熔 • 焊接电弧产生过程：焊接电弧是通过焊
焊，手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、
条与焊件瞬间接触然后拉开形成的，这
电渣焊、电子束焊等都是熔焊。
个过程实际上可分为短路—空载—燃弧
• 焊接电弧：焊接电弧是一种持久的稳定
三阶段。
的放电现象。它能产生高温将填充金属 • 短路：焊接引弧时，使焊条或焊丝与焊
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• 各种位置焊接：平焊、横焊、立焊、仰焊、角焊与船形角焊 • 焊接工艺参数的选择：焊接直径的选择、焊接电流的选择、电弧电压的选择、
电源极性的选择、焊接速度的选择、焊条倾角的选择 • 焊接技术：引弧、运条、收弧与焊缝联接、单面焊双面成形
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焊接位置
• 平焊：最容易施焊，重力、表面张力、电弧吹力和电磁力均 有利于熔滴过渡，焊缝形状易控制，可选用粗焊条、大电流
熔化的钎料对固体钎件浸润以保证液态钎料填满钎缝， 液态钎料与联接件的表面由分子互相扩散冷凝形成连 为一体的接头。
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结构特点及其在造船业的应用
绪论
接结构的应力变化范围比 接结构应力集中变化范围
大
绝大多数焊接方法都是采用 局部加热，内部存在较大的
应力与变形
接结构具有较大的性能不 均匀性
焊接接头的整体性导致一构 件产生裂纹会通过焊缝扩展
• 3.角接接头
• 两构件间构成大于30 ⁰，小于135 ⁰夹角的 接头称作角接接头。
• 4.搭接接头和塞焊接头
• 按规定搭接接头宽度（H）应等于两倍板 厚加15mm，但不大于50mm，两搭接板 表面应紧密接触。
• 二、坡口的清理、装配和定位焊
• 为保证获得优良焊缝，坡口的清理、装 配和定位焊起重要作用。
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我国船舶焊接技术的发展
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我国船舶焊接技术的发展
第一级造船厂（地方游击部队）
1、规模小、资金投入少、产品档次低、技术力量薄弱。 2、逐渐使用半自动CO2气保焊机代替目前广泛使用的弧焊变压器。
第二级造船厂（地方主力部队）
1、继续提高和扩大CO2气保焊工艺的应用率和覆盖率； 2、添置或增加平面分段流水线装焊设备。 3、增加在车间焊接或现场焊接应用的刚性或半刚性的焊接专机。 4、增加进行船形位置或平焊位置进行焊接的变位机械。 5、增加自动平角焊机和立角焊机。 6、增加管子装焊流水线。 7、垂直气电立焊设备。
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运条技术
运条是在恒定弧长下， 沿焊接方向前进，又做 一定的横向摆动，保证 边缘熔透，并熔敷一定 量金属，从而获得优良 的焊缝。
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对电焊条基本要求：
1)引弧容易，电弧稳定，金属飞溅少。 2)焊条熔化速度应均匀，并稍慢于焊条芯的熔化速度。 3)熔渣的黏度及流动性应适当,凝固后脱渣性好。 4)焊条在焊接过程中应具有渗入合金和冶金的作用，以保证焊