焊接结构及生产

永久船闸设计为南北两线五级连续船闸，呈阶梯型在大坝 上由高到低排列，每一线由5个闸室、6个闸首、12扇闸门 组成，总长6422米。船闸闸门门体之大，号称“天下第 一”。

“天下第一门”高38.5米，宽20.2米，厚3.0米。三峡永久 闸门是人字门，工程要求两扇门紧闭后，仅靠不锈钢垫块 的凹凸面精密吻合来承受上万吨水的压力，而且要不泄不 漏，对工艺、精度的要求十分高。为此，每扇门的焊缝总 长度达到1.15万米，而误差却只能有几个毫米。
电机定子座直径 22m，高6m，重 832吨，是在我 国焊接的最大钢 结构机座。图为 三峡水电站电机 定子吊装入机坑。
蜗壳进水口直径12.4m，总重量750吨，为世界最大、
最重的焊接蜗壳。图为三峡水电站焊接中的蜗壳
永久船闸是长江三峡水利枢纽工程中 的三大工程之一，属于关键的通航建筑 物，建成后可通万吨船队，极大地改善 长江武汉至重庆段的航运条件。


鸟巢使用的材料是河 南舞钢特种钢厂自主创新、 具有知识产权的国产低合 金高强度钢Q460钢材。 Q460是国内在建筑结构上 首次使用的钢材；并且是 首次使用厚度达到110毫 米的Q460钢板。
鸟巢在建过程中

“鸟巢”钢结构使用了4.2万吨高质量钢材。 “鸟巢”的建设关键在于焊接，在高峰时 段会有420多个工人同步进行焊接作业。
北京国家大剧院，其椭球形穹顶长轴212.2m, 短轴143.64m, 高46.28m，地下最深32.50米，焊接钢结构的总重量达6,475 吨，为世界最大的穹顶。

国家大剧院主体建筑为独特的壳体造型，壳体表面由 18398块钛金属板和1226块超白玻璃巧妙拼接，营造出 舞台帷幕徐徐拉开的视觉效果
（1）焊接应力与变形 （2）焊接结构的制造精度 （3）焊接结构的疲劳特性 （4）焊接结构的安全运行监测
大 型 反 潜 舰
地 对 地 导 弹
导 弹 护 卫 舰 核潜艇
导管架钻井平台
半潜式钻井平台
磁悬浮列车
可控水翼高速水翼船
BOEING 747.400客机

13叶片转轮

同样，三峡水电站的电机定子座和 蜗壳的结构也是巨大的，其中：

在桥梁和高层建筑方面，焊接结构 的应用也取得很大的进步。


2003年建成通车的“世界第一拱桥”——上海卢浦大桥，全长 3,900m，跨度550 m，为世界跨度最大的全焊钢结构拱桥，用3.4 万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊接而成。
2008年4月28日，全长32.4公里、主跨1088米的 苏通大桥通车一刻，就成为世界最大跨径斜拉桥， 创造了最深桥梁桩基础、最高索塔、最大跨径、最 长斜拉索等4项斜拉桥世界纪录，它是中国由“桥梁 建设大国”向“桥梁建设强国”转变的标志性建筑。
一.焊接结构的种类 大型焊接结构有桥梁，压力容器，船 舶，汽车，铁路，机车和车辆，建筑 结构（如鸟巢），航天器，石油天然 气输送管道，水电大坝闸门等。 钢产量的70％用于制造焊接结构，全 国钢产量5亿多吨
二.焊接结构的设计与制造
焊接结构设计： 焊接结构制造： 分段制造，现场整体安装。 分段的大小取决于运输，起重 和吊装的能力
（2）实习任务
础 1．为专业课学习建立实践基 2．培养调查研究能力和理论 联系实际作风
（3）实习内容
机械加工工艺 冲压成型工艺
体积成型工艺
塑料成型工艺 材料焊接工艺 模具制造等
2.焊接、焊接结构及其生产
（1）现代工程材料的连接技术 （2）材料连接工艺方法 （3）焊接材料研究设计与制造 （4）焊接结构研究设计与制造 （5）焊接自动化 （6）焊接表面工程
软件：向智能控制方向发展，如模糊控制， 神经网络控制，专家系统 自适应控制等。
焊接电源：
采用先进的电力电子器件，如晶闸管， IGBT管。 通过采用先进的控制技术，可根据被 焊材料的类型和规格实现自动选择焊 接工艺参数，焊接参数实时控制，焊 接波形控制等，达到无飞溅焊接。
（6）焊接表面工程

这座大楼高508米。全球具有代表性的摩天 大楼，不论是已经不存在的世贸大楼，或是帝 国大厦、马来西亚双塔等大楼所在地，都是在 没有地震、台风的地方，而且地质相当坚硬。 而台北市处于地震、台风、断层带。在艰困的 环境中盖出目前全球最高的建筑物，在工程技 术、管理上展现的能力，值得大书特书。
阿联酋迪拜塔的开发商艾马尔地产公司宣布，迪拜塔 已成为世界上最高的独立式建筑，其高度已达555米， 超过了曾保持着世界最高独立式建筑纪录的553米高的 加拿大多伦多电视塔。欲破中国第一高纪录的建筑高 度达580米的“上海中心” 大厦项目正在为实现年内 开工做着各项准备。
一.焊接材料的种类 药皮焊条，焊剂，焊丝，药芯焊丝， 焊接陶瓷衬垫等 二.焊接材料的生产 配方调整，原材料粉碎，球磨，混料， 涂压，烘干，烧结，包装等过程
三.焊接材料的研究与设计
焊接材料的组成（焊丝，药皮） 焊接材料组分对焊接过程和焊接 质量的影响 焊接材料配方的研制
（4）焊接结构研究设计与制造
三.分段制造的过程
原材料进场检验，焊接工艺实验，材 料预处理，钢材拼接，下料，成型， 部件组装（点固焊），焊接，焊接检 验，补焊修复，消除焊接应力和焊接 变形矫正，出厂。
四.整体安装制造过程
分段结构运输到现场吊装，定 位，铺设陶瓷焊接衬垫，大合 拢焊缝焊接（实现单面焊双面 成型），焊接检验等。
五.焊接结构制造的要求
（1）现代工程材料的连接技术
一.被焊材料的种类： 金属材料：合金钢、铸铁和铝，铜， 钛等有色金属 无机非金属材料：陶瓷材料 二.连接的类型 同种材料连接 异种材料连接
三.材料的焊接性 能不能焊？好不好焊？ 四.基本理论 焊接冶金学 焊接金属学 焊接 传热学
（2）材料连接工艺方法
一.传统焊接工艺方法
“神舟”号载人飞船和长征系列运载火箭的燃 料箱，都是全焊接的铝合金结构。

“神州号”返回舱采用了先进的耐高温材料和先进 的焊接技术

神州六号返回舱
中亚天然气管道竣工

上述的一些大型结构例子都是我国 近年来焊接的最大、最重、最长、最 高、最厚、最新的具有代表性的重要 产品。它们的制造成功表明我国焊接 技术水平有了明显的提高，焊接在国 民经济建设和社会发展中发挥着无可 替代的重要作用。
生产实习与 焊接结构生产
机电工程系
于有生
1.生产实习
2.焊接结构生产
1.生产实习 （1）实习目的 （2）实习任务 （3）实习内容
（1）实习目的
生产实习是材料成型与控制工程 专业的重要实践性环节，是学生了解 国情、接触社会、接触企业，进一步 了解本专业的机会，也是培养学生综 合运用所学理论知识分析解决工程实 际问题的能力重要环节
通过某种焊接工艺方法使材料表面具有 某种使用性能，如耐磨耐蚀等。 常用焊接工艺的种类： 表面堆焊，火焰喷涂， 电弧喷涂， 等离子喷焊与喷涂 激光表面喷涂 激光熔覆
在压力容器的焊接制造方面我国也取得很大进步。 图为焊接制造的总重量达千吨级、壁厚280mm的大 型热壁加氢反应器：

这是焊接制造的600MW热电站锅炉，其汽包长30m， 壁厚203mm，重250吨
这是国内最大的空 间环境模拟装置，它 是一个大型不锈钢整 体焊接结构，主舱是 一个直径18m，高 22m的真空容器，辅 舱直径12m，如图所 示 。我国发射的“神 舟”号载人飞船都曾 在这个模拟舱中进行 过试验。


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我国的造船业在过去的22年里有了 很大的发展，1985年的造船总吨位50 万吨，2007年的造船总吨位为1900万 吨，占了世界船舶市场23%的市场份 额，成为世界的第三造船大国。这是 在造船行业中大力推广先进、高效焊 接技术的成就。 同时我国也制造了一些过去未曾建 造过的大型的和特殊功能的舰船。
武汉天兴洲长江大桥（在建1）
武汉天兴洲长江大桥（在建2）



2007年9月，高 492米的上海环球 金融中心封顶，成 为我国大陆第一高 楼。 上海的金茂大厦是 我国大陆目前第二 高的摩天大楼，共 有88层，高420米。 两座大楼均采用焊 接钢结构框架。
2003.10.17在台北竣 工的101层的台北金融大 楼成为目前新的世界第 一高楼。 世界高楼协会于 2004.10.8颁发给台北市 新地标101大楼“世界第 一高楼”的证书，确认 该大楼在世界4项高楼指 标中，拿下世界最高建 筑物、世界最高使用楼 层和世界最高屋顶高度3 项世界第一。

大桥建设中共获得250多项技术创新成果，形成了 9大系列自主核心技术，创造了多项世界第一。



现在正在建设的武汉天兴洲长江大桥，全长 11公里，大桥上层为6车道公路，下层为可并列 行驶四列火车的铁道，它可以算是世界上目前跨 度最大、荷载最大的公路铁路两用斜拉桥。 在重庆，我国建设的巫山长江大桥全长612.2 米，不仅是长江上唯一的“彩虹桥”，更是世界 上跨度最大的中承式钢管拱桥。 在南京，正在建设的大胜关长江大桥也在创 造世界铁路桥的新纪录，火车通过长江的速度将 达到每小时300公里，而且这座桥同时可以搭载 六线轨道，是世界上载重最大的铁路桥梁。

2008年5月1日，我国自行设计、建造和管理的世界 最长跨海大桥——杭州湾跨海大桥全线通车。杭州 湾跨海大桥北起嘉兴市海盐郑家埭，跨越杭州湾海 域，止于宁波市慈溪水路湾，全长36公里。

杭州湾 跨海大桥主 体工程2003 年开工， 2007年6月 贯通。全线 通车比计划 时间提前了 8个月工程 总投资118 亿元。
电弧焊（手工电弧焊， C2O焊，埋弧自 动焊，氩弧焊，等离子弧焊） 压力焊（点焊，对焊，缝焊，摩擦焊等） 钎焊（软钎焊，硬钎焊，钎料，钎剂等） 超声波焊接 电子束焊接 激光焊接，电渣焊 太阳能焊接等
二.现代焊接工艺技术进展
搅拌摩擦焊 复合焊接（激光焊与氩弧 焊复合，激光焊与等离子弧焊 复合)
（3）焊接材料研究设计与制造

如图所示的是我国建造的最大载重量之一的30万 吨超大型原油船，长333m，宽58m。
图为国产最大的半冷半压液化气船，总长154.98米， 型宽23.10米，载重量17,900吨，其中3个液态货罐采用 了厚度为30-35mm的 13MnNi63低温钢焊接而成，工 作温度为-48℃, 总容积16,500立方米。
（5）焊接自动化
一.焊接过程自动化 自动化焊接生产线 焊接机器人 焊接工艺装置：焊接操作机 焊接翻转机 焊接滚轮架
二.焊接质量控制
焊接过程参数保持恒定或按一定 的规律变化 焊接电源及其控制 焊接电弧传感器（焊接电流，电 压，弧长，焊炬姿态等）
三.焊接自动控制的发展方向
硬件基础：微型计算机，单片机，工控机， DSP快速信号为处理机， PLC可编程序控制器 具有实时操作系统ARM微处理器，