磁场对焊接的作用
第1章绪论
1.1 外加磁场的概述
近年来，伴随着材料科学与工程技术的发展，现代结构材料对焊接质量的要求越来越高，相应的各种新焊接工艺不断涌现，以满足现代结构材料的焊接要求，在电弧焊接过程中引入磁场控制就是满足这种需要的正在发展的先进焊接技术。研究表明：焊接接头的内部晶粒结构显著影响焊缝金属的强度等性能，细小的等轴晶能减少结晶裂纹、提高力学性能(如强度、韧性、疲劳寿命)。因此，控制焊接接头内部晶粒形态、尺寸成为人们研究的热点。外加磁场控制的焊接技术就是控制晶粒形态及其尺寸的一种有效方法，之所以能够采取外加磁场的方法，是因为电弧等离子具有良好的导电性，可以通过外加磁场的方法来改变电弧的形状和位臵或者是控制电弧的运动。研究发现：外加磁场作用下的焊接技术改变了电弧焊的电弧形态，影响母材熔化和焊缝成形；通过电磁搅拌作用，改变焊接熔池液态金属结晶过程中的传质和传热过程，从而改变晶粒的结晶方向，细化一次组织，减小偏析，提高焊缝的力学性能，降低气孔、裂纹等焊接缺陷的敏感性。
通常外加磁场可以分为三类，即：外加横向磁场、外加纵向磁场、外加尖角磁场。本课题所采用的是外加纵向磁场，即外加磁场方向与电极方向同轴或与电极方向平行。
近年来,电磁作用电弧焊技术得到了极大的发展,应用日益广泛。在CO2焊时,利用外加纵向磁场可以促使焊接电弧旋转并改变焊接电弧等离子流力和电流密度的径向分布,使焊缝金属的一次结晶组织得到细化,减小化学不均匀性,降低飞溅,提高焊缝金属的塑性和韧性,降低结晶裂纹和气孔的敏感性,从而提高焊缝金属的性能,全面改善焊接接头的质量。在航空、航天、冶金、机械等部门具有广阔的应用前景和巨大的实用价值[1]。
我们知道晶粒形态及尺寸受形核率和过冷度的影响，在外加纵向磁场的作用下，焊缝金属的一次结晶组织之所以能够得到细化，是因为在有外加纵向磁场的作用下，电磁搅拌通过三个方面增加了形核率：（1）熔池尾部的枝晶碎片；（2）熔池边沿半熔化晶粒的分离；（3）异质形核粒子。形成晶核后，在长大过程中，电磁搅拌作用改变了熔池形状，熔池液态金属随着电弧作螺旋运动，使得焊接熔池的温度变得相对均衡；同时，随着熔池金属搅拌速度的增加，改变了传热方向，扩散过程加快。这样，枝晶晶粒沿着最大散热方向生长的时间很短，从而减少了晶粒尺寸。因此，在一定范围内的磁场强度的作用下有助于晶粒细化，但当磁场强度高于其临界值时，则在熔体内产生热阻尼现象，电磁阻尼将会
抑制熔体的自然对流，从而抑制热量的对流传导，使温度起伏减少，晶粒变得粗大，起不到细化晶粒的效果[2]。
在外加纵向磁场的作用下焊接质量之所以能够得到全面的提高是因为在外加纵向磁场的作用下电弧形状发生了改变，从而影响焊接电弧对工件的能量输入，导致熔池形状产生直接的影响。在纵向磁场的作用下，电弧中的带电粒子在等离子流力、洛仑兹力、热扩张力等力的联合作用下，产生螺旋式高速旋转，同时弧柱中气体粒子之间的粘滞力，使得带电粒子的高速旋转必将带动中性粒子旋转，外加磁场的电弧形状成为高速旋转的钟罩形，这时电弧扩张，电流密度在整个电弧径向呈双峰状分布，于是熔宽增大，电弧中心能量密度降低，熔深减小，堆高增加[3]。
但是外加纵向磁场的磁场强度也必须在一个适当的范围内，近年来通过许多研究人员的研究表明，选择适当的磁场强度，通过电磁搅拌的作用可以改变焊接熔池液态金属结晶过程中的传质和传热过程，从而改变晶粒的结晶方向，细化一次组织，减少偏析，提高焊缝的力学性能，但当磁场强度过大时，电磁搅拌效果变差，降低焊缝质量，因此外加磁场必须在一个适当的范围内。
1.2 国内外研究概况及发展趋势
长期以来，焊接工作者针对磁场对电弧的作用进行了不懈的研究。1962年Brown等
人最先在不锈钢、钛合金、铝合金焊接中研究电磁搅拌的影响，并且发现晶粒细化现象[4]；1971年Tseng和Savage 第一个深入研究了在TIG焊焊时电磁搅拌对微观组织和性能的影响[5]；随后国内外开始对外加磁场作用下的焊接技术进行广泛地研究。
在20世纪七八十年代，国外的学者对磁场与电弧的相互作用进行了比较多的研究，如前苏联的基辅大学研究了纵向磁场作用下的薄板脉冲TIG焊焊接的熔池流动和细化晶粒规律，通过电场和磁场的相互作用控制熔池的凝固和结晶过程[6]；巴顿焊接研究所研究了低压等离子体在磁场中的收缩特性；英国利物浦大学的研究结果表明在磁场作用下电弧的旋转速度可以大大增加；德国汉诺威大学研究了磁场作用的焊接电弧行为与焊丝熔滴过渡的形成过程，指出各种形式的纵向磁场(直流、交流、脉冲)对MAG焊焊接工艺的不同影响[7]。
在1980年以前，国内研究者很少进行电弧焊过程外加纵向磁场作用机理的研究工作，20世纪八九十年代后，国内的学者对磁场在焊接过程中的应用也开始进行了研究，而80年代中后期，西安交通大学贾昌申教授在20g钢埋弧自动焊中，用此方法细化了焊缝一次结晶组织，减少了焊缝金属化学不均匀性，改善了焊缝金属的塑性和韧性，提高了接头冷弯
角合格率[8]。并对间歇交变纵向磁场作用下焊接熔池的运动行为和焊缝成型进行了初步研究。1994年，贾昌申教授又研究了外加间歇交变纵向磁场作用下焊接电弧的等离子流力和电流密度的径向分布，实际测量了外加磁场作用下焊接电弧电流密度和等离子流力的分布，研究了外加间歇交变纵向磁场影响母材金属的加热熔化和焊缝成形的规律，并指出外加纵向磁场使电弧旋转，焊接电弧呈钟罩形，并通过电弧旋转影响母材金属的熔化和熔池中液态金属的运动[9]。此外，贾昌申教授还利用外加纵向磁场作用于20ｇ钢的埋弧自动焊，证明采用双向脉冲同轴磁场搅拌焊接熔池，可以有效地细化焊逢金属的一次结晶组织，减少化学不均匀性，改善焊缝金属的塑性和韧性，提高冷弯角的合格率[10]。
太原工业大学对双尖角磁场对等离子弧的二次压缩作用进行了出色的研究。上海交通大学罗键教授等在外加间歇交变纵向磁场对TIG焊焊缝成形的影响中，研究了间歇交变纵向磁场TIG焊焊接不同材料(低碳钢、不锈钢和铝合金等)的焊缝成形，通过大量的工艺试验及对焊缝宏观参数的测量，分析了该外加磁场对TIG焊焊缝成形的影响规律。试验还表明，外加磁场TIG焊焊接速度和焊接电流对焊缝成形也有影响[11]。
近几年，南昌航院江淑园，陈焕明，刘志凌等人在研究外加磁场对CO2焊飞溅的控制机理时通过实验得到以下结论：外加纵向磁场控制CO2短路过渡飞溅是可行的，并且作用于短路过渡飞溅的磁感应强度与焊接规范有一个最佳的搭配，在一定的规范下，外加纵向磁场焊接电弧具有很强的约束作用，可以防止溶滴排斥出来产生飞溅，因此可以明显地降低飞溅[12]。
到目前为止，国内外学者对电磁作用焊接技术的研究还比较薄弱，尤其是研究者对此认为不足，研究工作主要集中在做焊接工艺试验，使用一个较宏观的磁感应强度将其描述为一个均匀磁场，忽略其分布的不均匀性，而且对外加磁场作用下的焊接技术的研究，大多局限在电弧焊领域，而使用的电磁场的频率较低，强度较弱。随着对电磁场理论的进一步了解，人们通过电磁场应用在其他焊接方法中，并且取得了一点成绩，如外加磁场作用的电阻焊、CO2激光焊等，但是人们在这一领域的研究者待进一步的深入。
1.3 本文研究的主要内容
外加磁场具有简单、方便、高效等优点，本课题主要是外加纵向磁场作用CO2焊短路过渡频率的机理研究，由于外加磁场必须在一个适当的范围内，否则会对焊接质量产生不好的影响，不能起到改善焊接质量的目的。本课题所采用的外加磁场强度最大值是15ｍT，
其最小值为零，磁场强度要可以在最大值与最小值之间进行任意调节。本文主要通过实验观察在有无外加磁场的情况下，CO2焊短路过渡的频率变化，并且通过分析影响短路过渡频率变化的工艺参数，进一步研究外加磁场作用CO2焊短路过渡频率的机理。
影响CO2焊短路过渡的工艺参数主要是焊接电流、电弧电压、送丝速度、气体流量和磁场强度。短路过渡频率随着焊接电流、电弧电压和磁场强度的变化而变化，其工艺参数共同作用于熔滴过渡，因此他们之间必然有一个最佳的匹配关系，本文通过实验进行观察短路过渡频率与工艺参数的关系，采用正交优化实验找到其最佳的匹配关系。
研究在不同的磁场强度条件下，短路过渡频率的有何变化；同时观察其焊接质量，看其是否有飞溅产生。用短路过渡的频率评定焊接质量，研究外加磁场作用CO2焊短路过度频率的机理。
第2章短路过渡机制
2.1 CO2气体保护焊短路过渡
CO2气体保护焊中，熔滴的过渡过程直接影响到焊接过程的稳定性和焊接质量的好坏，而熔滴的过渡过程是一个极其复杂的过程，影响因素很多，并且熔滴是在各种力的作用下过渡的，包括表面张力、电磁收缩力、等离子流力及重力等。由此可见研究分析熔滴过渡过程，对于提高焊接过程的稳定性和焊接质量具有很强的指导意义。
2.1.1 CO2焊短路过渡的特点
CO2弧焊短路过渡形式，通常是直径小于φ1.2mm的细焊丝，小电流、低电压，短路过渡频率在20～150 次/秒。电弧处在一个短路、燃弧交替的循环周期中。在燃弧阶段，焊丝在电弧热和电阻热的共同作用下熔化，在焊丝端部形成熔滴，熔滴体积逐渐变大，但弧长基本不变，如图2-1 所示。
图2-1 短路过渡过程示意图
如图2-1所示，电弧引燃后（图中1），焊丝受热的作用端头开始熔化并形成熔滴（图中2）；随着焊丝的熔化，熔滴继续长大（图中3），此时电弧向焊丝传递的热量减少，焊丝的熔化速度减慢，而焊丝仍以一定的速度送进，送丝速度比熔化速度快，使熔滴接触熔池造成短路（图中4）；短路瞬时电弧熄灭，电弧电压急剧下降；随着短路电流的迅速上升，在电磁收缩力和其他电弧力的共同作用下，熔滴与焊丝之间形成缩颈（图中5），并逐渐变细（图中6）；当短路电流上升到一定数值时，缩颈爆断，熔滴过渡到熔池中，电弧电压迅速恢复到空载电压，电弧重新引燃（图中7）；此后重复上述过程。
在此期间电流则由峰值下降到稳定的燃弧电流并保持在此水平上。随着焊丝的熔化和熔滴的长大，电弧向焊丝末端传递的热量减少，焊丝熔化速度减少，但焊丝仍以一定的速度继续送进，结果弧长变小直至熔滴与熔池接触形成短路。这时电弧电压突然降到短路电压，而短路电流上升。由于焊接回路电感的抑制作用，使电流缓慢上升。同时，熔滴在表面张力和电磁收缩力的作用下向熔池润湿和转移，随后形成缩颈。当短路电流上升到某一值时，该缩颈因通过很大的电流，在电阻热作用下气化而爆断，并立即在焊丝与熔池之间激发新的电弧，开始一个新的过渡周期。焊接电弧电压、焊接电流信号中包含了表征电弧物理现象和焊接过程工艺性能的丰富信息，如熔滴的瞬时短路、电弧的重新燃弧、飞溅的大小和焊接过程的稳定性等。整个过渡过程中的特征在电压、电流波形信号中都有显著的反映，这也是我们依据电信号分析焊接实际过程的基础。
2.1.2 短路过渡的频率
在CO2焊接时, 熔滴向熔池过渡的形式通常为短路过渡, 即焊丝端部的熔滴与熔池短路接触, 通过电磁收缩力的作用和强烈过热使熔滴爆断, 直接向熔池过渡, 因此短路过渡频率就成为决定短路过渡过程稳定性, 实际上也就是决定焊接过程稳定性的重要因素, 从而决定着焊接质量。
一元化调节最初是利用焊接电源本身外特性曲线控制的。如弧压调节法和送丝速度调节法。在参数的设臵上，往往根据实际经验以最高短路过渡频率作为评价指标，但有时频率很高，飞溅反而更大，因为频率过高燃弧时间短，减小了电弧功率。
在短路过渡焊接时，焊接过渡稳定性可用短路过渡频率f来表示，短路频率越高，焊接过程越稳定。影响短路过渡频率的因素，除了焊接电源特性外，还与焊接参数有关，即与焊接电流、电弧电压和外加磁场强度有关。当焊接电流较小时，焊丝熔化速度降低，使弧长拉长（弧压升高），延长了燃弧时间，焊丝末端熔滴易长大，故使短路频率降低并增大了飞溅。当采用调压式平特性或缓特性焊接电源时，可以用空载电压对短路频率的影响来表示电弧电压对短路过渡的影响。空载电压过高，弧长要增长，燃弧时间延长，焊丝末端熔滴变粗，短路频率降低，飞溅变大；空载电压过低弧长就要收缩，且短路电流值小，这样易出现固体短路现象，增长短路时间并容易导致焊丝大段爆断，使短路频率下降，飞溅增大，焊接过程不稳定。
第3章实验数据的采集及装置的搭建
3.1 实验数据的采集
气体保护焊信号检测方法与其它工艺方法相比，熔化极气体保护焊在焊接质量、自动化程度及生产成本方面均有明显优势，因此对其进行深层次研究、开发和完善是很有必要的。要分析熔滴过渡的本质和规律，首先要对其进行有效检测，目前熔化极气体保护焊的检测方法主要有：
1、高速摄影法[13]：可以直接观察熔滴过渡的图像，但整套装臵相对复杂；高速摄像同样可以直观的获得熔滴过渡过程的图像，但由于熔滴过渡具有动态特征，因此对于设备的处理速度提出了较高要求，并且设备的价格也比较昂贵。
2、X 射线法：X 射线的穿透力很强，所以广泛用于检测焊接内部缺陷，但是应用过程中必须要对射线加以防护。
3、电弧音频信号检测法：电弧音频信号与内在过渡过程的对应规律不太显著，信号源的品质不够理想。
4、光谱法[14]：借助光谱议将电弧辐射信号分解为光谱信号，依据电磁波的频谱分析理论，找出对应的熔滴过渡的特征信息，但也存在装臵复杂、价格昂贵的不足。
5、电弧电信号检测法：通过传感器将信号采集到计算机中，电压、电流信号与熔滴过渡有很好的对应性，并且设备比较简单，价格相对便宜，采集到的信号可以很灵活地加以处理，因此应用得比较普遍。
通过以上各种检测方法得对比，本试验决定采用电信号检测方法[15]。
图3-1 电信号采集过程示意图
3.2 磁场装置的搭建
该课题所采用的外加磁场发生装臵由两个主要部件组成：励磁电源和螺线管线圈，它们都有各自独立的结构，励磁电源是为了产生稳定的电流提供给螺线管线圈，以产生所需要的恒定的外加磁场，为了保证外加磁场的稳定性，励磁电源的输出电流必须是稳定的直流电，因为稳定的电流产生稳定的磁场。而螺线管是用来产生与电源输出电压想吻合的磁场，本课题所采用的线圈是轴对称线圈，所谓轴对称，是从图形上的各点向定直线L作垂线并延长一倍，延长线的端点所构成的图形称为与原图形关于定直线L成轴对称，定直线L称为对称轴。轴对称线圈有许多优点，它容易制作，绕线作业和支撑磁场力比较容易；和其它类型线圈相比，每单位体积绕线所产生的磁场最大；通过若干线圈的组合可以获得高均匀磁场或沿空间某一方向梯度均匀的磁场，正因为如此，轴对称线圈得到广泛的应用。在制作螺线管线圈之前要先确定一些参数，例如所采用的铜线的规格以及线圈的匝数，确定好这些参数后便开始制作线圈，图3-2所制作的线圈，该线圈作用于焊接时的示意图如图2所示。
图3-2 线圈示意图
图3-3 外加磁场装置作用于焊接示意图
利用外加磁场对电弧进行控制的方式通常有3 种: ①外加横向磁场, 即外加磁场的磁力线垂直通过电弧轴线; ②外加纵向同轴磁场, 即外加磁场的磁力线方向与电弧轴线方向平行; ③外加尖角形磁场, 它可使电弧弧柱的形状变为椭圆形, 使弧柱能量密度和电弧电场强度提高。实际上, 以上 3 种外加磁场又都含有恒定外加磁场和脉动外加磁场两种类型。在实际应用中,可根据不同工艺要求在很大范围内改变所加磁场的强度和脉冲频率, 用来控制电弧形态及焊缝成形, 达到改善焊缝结晶和消除缺陷的目的。对控制焊缝金属一次结晶过程, 纵向磁场具有更大的可能性。有关资料表明, 在电磁作用焊接时, 如果使用横向磁场, 在外磁场与等离子体和电弧自身磁场作用下, 弧柱会产生偏移, 工件上的活性斑点也会产生移动; 当给电弧施加纵向磁场时,电弧围绕自己的轴线发生旋转, 加热斑点也发生旋转, 外加磁场赋予电弧较大的挺度和稳定性, 并由于磁压增高的结果, 提高了弧柱中心温度, 进而使得熔池的熔体被均匀搅拌, 熔滴尺寸和它们在焊丝端部的存在时间平均减少了1.3～ 1.2, 熔滴的过渡频率增加, 提高了焊缝质量, 所以在外加磁场作用焊接时多采用外加纵向磁场。
第4章实验数据及其分析
4.1 实验参数正交优化
4.1.1 预实验
由于焊接过程是一个多因素影响的复杂过程，因而对其工艺参数进行优化就显得非常困难。若逐个对每个影响因素进行焊接工艺评定。则必定要进行大量的试验，这在人力、财力和时间上都是不可行的。而正交试验法能够大幅度地减少试验次数且不降低试验可行度，其优点是用很少的试验次数( 与全面试验相比)，获得简便而有效的对因素效应进行参数估计的数据。正交表能够在因素变化范围内均衡抽样，使每次试验都具有较强的代表性。由于正交表具备均衡分散的特点，保证了全面试验的某些要求。这些试验往往能够较好地达到试验的目的。
在CO2气体保护焊中，影响焊缝成形质量的主要因素有焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长、保护气体流量等。其中焊接速度是影响焊缝熔深、熔宽和余高的一个重要因素；焊丝伸出长与电弧稳定性和焊接过程中的飞溅有直接的关系；保护气体在焊接过程中主要起到屏蔽的作用，其流量应该在形成较为稳定的层流的基础上尽量大些。而焊丝的型号通常取决于焊接电流的大小以及试件的厚度。根据现有的资料得出：焊接电流，电弧电压，焊接速度对焊接质量影响最大，气体流量和干伸长次之，首先根据文献固定后两个参数：气体流量为15L/min；导电嘴到工件的距离为15mm。由于本试验采用的是板厚为1m m的Q 235 钢板，故选择Ф1.0 mmH08Mn2SiA的细焊丝。为保证板材不焊穿且焊接质量好，做预试验如下：
（1）当电流为90A
电弧电压为17V
焊接速度为0.6/0.7/0.8m/min
现象试板烧穿
当焊接速度为0.9m/min
现象且有烧穿的现象,有部分驼峰焊道
（2）当焊接电流为80A
电弧电压为19V
焊接速度0.6m/min
现象为试板背面有部分的烧穿的现象
（3）当焊接电流为80A
电弧电压为19V
焊接速度0.7m/min
现象为焊缝成型较好。
4.1.2 正交实验方案
结合预试验，焊接因素选择，焊接电流，电弧电压和焊接速度做正交优化，每个因素选三个水平，焊接电流分别选择60A，70A，80A。电弧电压分别选择17V，18V，19V。焊接速度分别选择0.6m/min，0.7m/min，0.8m/min，方案如表4-1
表4-1 正交优化实验
因素
水平焊接电流电弧电压焊接速度
1 60 17 0.6
2 70 18 0.7
3 80 19 0.8
本试验主要考虑了焊接电流、电弧电压、焊接速度3个因素进行焊接工艺的正交试验。采用了规格化的三因素三水平正交表。见表4-2 。该试验方案中每一个因子的不同水平在试验中出现次数相同而且任意两因子的不同水平组合在试验中出现的次数也相同。从而保证了该正交试验的均衡性和正交性。其中L9 ( 33 )表示该三因素四水平的正交试验需进行9组试验。
表4-2 三因素四水平的正交试验列号 A B C 试验号 1 2 3 4
1 1 1 1 1
2 1 2 2 2
3 1 3 3 3
4 2 1 2 3
5 2 2 3 1
6 2 3 1 2
7 3 1 3 2
8 3 2 1 3
9 3 3 2 1
4.1.3 正交实验结果
表4-3 焊缝的波谷与波峰的比值（Δa）的测量值
列号A B C Δa
试验号 1 2 3 4
1 1 1 1 1 0.5821
2 1 2 2 2 0.3733
3 1 3 3 3 0.6154
4 2 1 2 3 0.7692
5 2 2 3 1 0.4789
6 2 3 1 2 0.6471
7 3 1 3 2 0.6849
8 3 2 1 3 0.7188
9 3 3 2 1 0.6667
I/3 0.5236 0.6493 0.5759
II 0.6317 0.6303 0.5684
III/3 0.6901 0.5931 0.7011
R 0.0273 0.0062 0.0149
选择指标：Δa为焊缝的波谷与波峰的比值，即Δa＝a min/a max。Δa值越大，焊缝成形越好,(Δa----余高偏差率)。短路频率，频率越好，短路过渡越稳定，飞溅的颗粒越小，焊缝成型越好，（F---短路频率）。
焊接条件：焊丝直径为фImmH08Mn2SiA。
试板50 mm X 200mm X 1mm Q235。
数据采集分析：汉诺威焊接质量分析仪。
行走小车：75BF003自动行走小车。
表4-4 短路频率（F）的测量值
列号A B C F
试验号 1 2 3 4
1 1 1 1 1 75
2 1 2 2 2 73.75
3 1 3 3 3 57.5
4 2 1 2 3 81.25
5 2 2 3 1 65
6 2 3 1 2 78.571
7 3 1 3 2 85
8 3 2 1 3 100
9 3 3 2 1 90
I/3 68.75 80.47 6.7
II/3 74.95 79.6 79
III/3 91.7 69.2 79.6
R 428.04 91.31 4.7
从试验正交结果看出，影响因子最大的是焊接电流，其次是电弧电压，最小的是焊接速度，当短路频率越大，焊缝成型越好，焊接电流为80A是最好，电弧电压为17V,焊接速度为0.8m/min。根据正交实验的结果选定为A3B1C3，焊接电流为80A，电弧电压为17V,焊接速度为0.8m/min，气体流量15L/min导电嘴到工件的距离为15mm。其焊缝成型如图所示可以看出焊缝鱼鳞细密均匀，且焊缝宽度均匀一致，余高适中。
图4-1试件焊缝
从焊接质量分析仪上采集的电流电压波形可以看出，电弧电压波形十分稳定，呈周期性的近似矩形波。短路过渡的频率较为均匀一致，电流波形也很稳定，很少出现瞬时短路。
图4-2 电流电压波形图
4.2 实验结果的分析
4.2.1 有无外加磁场时焊接电流与短路频率的关系
电弧电压为17V，焊接速度为0.8m/min,气体流量为15L/min，导电嘴到工件的距离为15mm，磁感应强度为0mt时，焊接电流与短路频率的关系如表4-5。
焊接电流短路频率平均短路频率
63.28
6562.75 63.15
63.42
67.14
70 67.07 67.14
67.21
71.59
75 70.92 71.43
71.78
80.27
80 80.29 80.29
80.31
86.13
85 85.10 85.71
85.90
电弧电压为17V，焊接速度为0.8m/min,气体流量为15L/min，导电嘴到工件的距离为15mm，磁感应强度为4mt时，焊接电流与短路频率的关系如表4-6。
焊接电流短路频率平均短路频率
79.68
65 79.45 79.56
79.55
82.90
70 82.94 82.88
82.80
85.47
75 85.53 85.70
86.10
88.70
80 88.50 88.57
88.51
91.60
85 91.80 91.43
90.89
电弧电压为17V，焊接速度为0.8m/min,气体流量为15L/min，导电嘴到工件的距离为15mm，磁感应强度为7mt时，焊接电流与短路频率的关系如表4-7。
焊接电流短路频率平均短路频率
66.19
65 66.45 66.33
66.35
69.72
70 70.15 70.34
71.15
73.29
75 73.55 73.33
73.15
82.75
80 83.00 83.00
83.25
87.15
85 87.00 86.65
85.80
随焊接电流的增大，短路频率增大，同时在外加纵向磁场的作用下，短路液桥内电流的径向分量会受到外加纵向磁场产生的洛仑兹力的作用，对短路液桥产生径向向内的磁致压力的作用。这样，加纵向磁场CO2短路液桥缩颈处，除了受到重力、表面张力、爆破力、焊接电流产生的电磁力的作用外，还受到外加纵向磁场对它的径向向内的磁致压力的作用，从而加速了它的断开，增大了短路频率，当磁场强度增大到7mt时，短路频率相对减小。
电流与频率关系图
60
65
70
7580859095
657075
8085电流/A 平均短路频率/H z B=0B=4B=7
图4-3 有无外加磁场时焊接电流与短路频率的关系
4.2.2 有无外加磁场时电弧电压与短路频率的关系
焊接电流为80A ，焊接速度为0.8m/min,气体流量为15L/min ，导电嘴到工件的距离为15mm ，磁感应强度为0mt 时，电弧电压与短路频率的关系如表4-8。
表4-8 磁感应强度B=0m t时电弧电压与短路频率的关系
焊接电压短路频率平均短路频率
5.18
16 75.20 75.26
75.40
79.65
17 81.15 80.00
81.20
83.29
18 83.55 83.43
83.45
91.09
19 90.20 90.43
90.00
94.02
20 94.10 94.14
94.30
流为80A，焊接速度为0.8m/min,气体流量为15L/min，导电嘴到工件的距离为15mm，磁感应强度为4mt时，电弧电压与短路频率的关系表4-9。
焊后热处理基本知识
焊接接头焊后热处理基本知识培训 一、焊后热处理的概念 1.1后热处理（消氢处理）：焊接完成后对冷裂纹敏感性较大的低合金钢和拘束度较大的焊件加热至200℃～350℃保温缓冷的措施。 目的、作用：减小焊缝中氢的有害影响、降低焊接残余应力、避免焊缝接头中出现马氏体组织，从而防止氢致裂纹的产生。 后热温度：200℃～350℃ 保温时间：即焊缝在200℃～350℃温度区间的维持时间，与后热温度、焊缝厚度有关，一般不少于30min 加热方法：火焰加热、电加热 保温后的措施：用保温棉覆盖让其缓慢冷却至室温 NB/T47015-2011关于后热的规定： 1.2焊后热处理（PWHT）：广义上：焊后热处理就是在工件焊完之后对焊接区域或焊接构件进行的热处理，内容包括消除应力退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、低温消除应力等。狭义上：焊后热处理仅指消除应力退火，即为了改善焊接区的性能和消除焊接残余应力等有害影响。 1.3压力容器及压力管道焊接中所说的焊后热处理是指焊后消除应力的热处理。焊后消除应力热处理过程：将焊件缓慢均匀加热至一定温度后保温一定的时间，然后缓慢降温冷却至室温。
目的、作用： (1)降低或消除由于焊接而产生的残余焊接应力。 (2)降低焊缝、热影响区硬度。 (3)降低焊缝中的扩散氢含量。 (4)提高焊接接头的塑性。 (5)提高焊接接头冲击韧性和断裂韧性。 (6)提高抗应力腐蚀能力。 (7)提高组织稳定性。 热处理的方式：整体热处理、局部热处理 1.4焊接应力的危害和降低焊接应力的措施 焊接应力是在焊接过程中由于温度场的变化（热涨冷缩）及焊件间的约束而产生的滞留在焊件中的残余应力。 1.4.1焊接应力只能降低，不可能完全消除，焊接残余应力形成的的危害：1）影响构件承受静载的能力；2）会造成构件的脆性断裂；3）影响结构的疲劳强度；4）影响构件的刚度和稳定性；5）应力区易产生应力腐蚀开裂；6）影响构件的精度和尺寸的稳定性。 1.4.2降低焊接应力的措施 1）设计措施： （1）构件设计时经量减少焊缝的尺寸和数量，可减少焊接变形，同时降低焊接应力 （2）构件设计时避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力叠加 （3）优化结构设计，例将如容器的接管口设计成翻边式，少用承插式 2）工艺措施
磁场对电流的作用
《磁场对电流的作用》教案 教学目标 知识与能力 1．知道磁场对通电导体有作用力。 2．知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感应线方向有关，改变电流方向或改变磁感线方向，导体的受力方 向随着改变。 3．知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4．知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 5．培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。 过程与方法 培养学生理论联系实际的意识 感态度与价值观 通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。
教学重点、难点 重点 1磁场对通电的导体有力的作用 2通电的导体的受力方向跟磁场方向和电流方向有关 难点 左手定则的运用 （二）教具 小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根（粗细、长短与铅笔差不 多），两根铝箔条（用透明胶与铝箔筒的两端相连接），支架 （吊铝箔筒用）,如课本图12—10的挂图，线圈（参见图12 —2），抄有题目的小黑板一块（也可用幻灯片代替）。 (三）教学过程 1复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生（）作用， 磁体间的相互作用就是通过（）发生的。 2.将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时， 发现小磁针（），说明电流周围存在（）。
2．引入新课 本章主要研究电能：第一节和第二节我们研究了获得电能的原理和方法，第三节我们研究了电能的输送，电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器，今天我们要研究另一种用电器一电动机。 出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。 提问：电动机是根据什么原理工作的呢？ 讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现—电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力（如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动）。根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。 3．进行新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 板书课题：〈第四节磁场对电流的作用〉
钢制管道焊后热处理工艺规程完整
锅炉管焊接热处理工艺规程 1 总则 本工艺规程适用于低碳和低合金钢锅炉管道焊接接头消除残余应力的焊后热处理，不涉及发生相变和改变金相组织的其他热处理方法。 2 、引用标准及参考文献 NB/T47015—2011 《压力容器焊接规程》 SH3501—2011 《石油化工有毒可燃介质管道工程施工及验收规》 GB50236—2011 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规程》 3、焊前预热 3.1材料性能分析 部分锅炉管道采用低合金耐热钢，材料具有良好的热稳定性能，是高温热管道的常用材料，由于材料中存在铬、钼合金成分，材料的淬硬倾向大，施工中采用焊前预热、焊后热处理的工艺措施，来获得性能合格的焊接接头。 3.2管道组成件焊前预热应按表1的规定进行，中断焊接后需要继续焊接时，应重新预热，焊接是保持层间温度不小于150℃。 3.3 当环境温度低于10℃时，在始焊处100mm围，应预热到50℃以上。 表1 管道组成件焊接前预热要求
4 设备和器材 4.1焊后热处理必须采用自动控制记录的“热处理控制柜”控制温度。4.2“热处理控制柜”需满足下列要求： 4.2.1能自动控制、记录热处理温度。 4.2.2控制柜、热电偶和补偿导线组合后的温度误差≤±10℃。 4.2.3柜所有仪表、仪器需经法定计量单位校验合格，使用时校验合格证须在有效期。 4.3热电偶 4.3.1焊接接头焊后热处理须采用热电偶测温控温。 4.3.2热电偶需满足如下要求： 4.3.2.1量程为热处理最高温度的1.5倍，精度等级为1.0；控温柜和补偿导线的组合温差波动围≤±10℃。 4.3.2.1按校验周期进行强制校验，使用时校验合格证须在有效期。 4.4加热器 4.4.1焊后热处理必须采用可实现自动指示控制记录的电加热绳或履带加热板加热。 4.4.2管壁厚大于25mm的焊接接头宜采用感应法加热。 4.5热处理设备由经培训合格的专人管理和调试，使用时应放置在防雨防潮的台架上。 4.6保温材料 热处理所用保温材料应为绝缘无碱超细玻璃棉或复合硅酸盐毡，且应有质量证明及合格证。
焊接、热处理工艺卡
焊接热处理工艺卡 精品
工艺曲线图： 注意事项： 1. 在加热范围内任意两点的温差应小于 50℃； 2. 保温厚度以40～60mm 为宜； 3. 升、降温时，300℃以下可不控温； 4. 焊后热处理必须在焊接完毕后24h 内进行。 编制 日期 审批 日期 焊接施工工艺卡 企业名称：安徽电力建设第二工程公司 设计卡编号：APCC-GD-WPS-001 产品名称：P91中大口径管焊接工艺卡 所依据的工艺评定报告编号：APCC-PQR-115 焊接位置:2G 、5G 、6G 自动化程度：手工焊 母 材 坡 口 简 类号 B 级号 Ⅲ 与 类号 B 级号 Ⅲ 钢号 SA335-P91 与 母材厚度范围:√对接接头 角接接头 70mm 焊缝金属厚度范围：δ≤h ≤δ+4mm 管子直径范围:√对接接头 角接接头 φ406 其 他： / 坡口检查 √外观检查VT √着色PT 磁粉MT 装配点焊 √手工焊Ds 氩弧焊Ws 二氧化碳气体焊Rb 焊材要求 √焊丝清洁 √焊条烘焙 焊剂温度 焊前预热： 火焰预热 √电阻预热 预热温度：150~200℃ 层间温度：200~300℃ 焊嘴尺寸： M10×L65×φ6 钨极型号/尺寸： Wce-20，φ2.5 焊接技术： 导电嘴与工件距离： / 清理方法： 机械法清理 无摆动或摆动焊： 略摆动 焊接方向： 由左至右、由下至上 工 艺 参 数 层 道 次 焊接方法 焊材 极 性 焊接参数 焊剂或 气体 保护气体流量L/Min 背面保护气体流 量L/Min 气体后拖 保护时间S 牌号 规 格 （mm ） 电流（A ） A 电压 （V ） 焊速 mm/Min 150~250 200~300 ≤300℃ 温度（℃） 时间 6（h ） 80~100℃/2 ≤90℃/h ≤90℃/h 750~770℃
热处理工艺规范(最新)
华尔泰经贸有限公司铸钢件产品热处理艺规范 随着铸造件产品种类增多，对外业务增大，方便更好的管理铸造件产品，特制定本规定，要求各部门严格按照规定执行。 1目的： 为确保铸钢产品的热处理质量，使其达到国家标准规定的力学性能指标，以满足顾客的使用要求，特制定本热处理工艺规范。2范围 本规范适用于本公司生产的各种精铸、砂铸产品的热处理，材质为各种低碳钢、中碳钢、低合金钢、中合金钢、高合金钢、铸铁及有色合金。 3术语 3.1退火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 降温出炉的操作工艺。 3.2正火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 从炉中取出，在空气中冷却下来的操作工艺。 3.3淬火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 快速冷却的操作工艺。 3.4回火：指将淬火后的铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一 段时间后出炉，冷却到室温的操作工艺。 3.5调质：淬火＋回火 4 职责
4.1热处理操作工艺由公司技术部门负责制订。 4.2热处理操作工艺由生产部门负责实施。 4.3热处理操作者负责教填写热处理记录，并将自动记录曲线转换到 热处理记录上。 4.4检验员负责热处理试样的力学性能检测工作，负责力学性能检测 结论的记录以及其它待检试样的管理。 5 工作程序 5.1每次装炉前应对设备进行检查，把炉底板上的氧化渣清除干净， 错位炉底板应将其复位后再装，四周应留有足够的间隙，轻拿轻放，装炉应结实，摆放合理。 5.2装炉时大铸件产品放在下面，对易产生热处理变形的铸件，必须 作好防变形或反变形处理，力学性能试样应装在高温区，对特别小的铸件采用铁桶或其它框类工装集中盛放。 5.3炉车上的铸钢件入炉时，应缓慢推进，仔细观察铸钢件是否与炉 壁碰撞，关闭炉门，通电后应经常观察炉内工作状况。 5.4作好铸件产品后续热处理的准备工作，严格控制出炉温度，对水 淬铸件应控制入水时间，水池应有足够水量，以保证淬火质量。 5.5作业计划应填写同炉热处理铸件产品的材质、名称、规格、数量、 时间等要素，热处理园盘记录纸可多次使用，但每处理一次都必须与热处理工艺卡上的记录曲线保持一致。 6 不合格品的处置 6.1热处理试样检验不合格，应及时通知相关部门。
1、范围本标准规定了碳钢、低合金钢焊接构件的焊后热处理工艺
1、范围本标准规定了碳钢、低合金钢焊接构件的焊后热处理工艺。 本标准适用于锅炉、压力容器的碳钢、低合金钢产品，以改善接头性能，降低焊接残余应力为主要目的而实施的焊后热处理。其他产品的焊后热处理亦可参照执行。 2、引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修改，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB9452-1988 热处理炉有效区测定方法。 3、要求 3.1 人员及职责 3.1.1 热处理操作人员应经培训、考核合格，取得上岗证，方可进行焊后热处理操作。 3.1.2 焊后热处理工艺由热处理工艺员编制，热处理责任工程师审核。 3.1.3 热处理工应严格按焊后热处理工艺进行操作，并认真填写原始操作记录。 3.1.4 热处理责任工程师负责审查焊后热处理原始操作记录（含时间-温度自动记录曲线），核实是否符合焊后热处理工艺要求，确认后签字盖章。 3.2 设备 3.2.1 各种焊后热处理及装置应符合以下要求： a）能满足焊后热处理工艺要求； b）在焊后热处理过程中，对被加热件无有害的影响； c）能保证被加热件加热部分均匀热透； d）能够准确地测量和控制温度； e）被加热件经焊后热处理之后，其变形能满足设计及使用要求。 3.2.2 焊后热处理设备可以是以下几种之一： a）电加热炉； b）罩式煤气炉； c）红外线高温陶瓷电加热器； d）能满足焊后热处理工艺要求的其他加热装? 3.3 焊后热处理方法 3.3.1 炉内热处理 a）焊后热处理应优先采用在炉内加热的方法，其热处理炉应满足GB9452的有关规定。在积累了炉温与被加热件的对应关系值的情况下，炉内热处理时，一般允许利用炉温推算被加热件的温度，但对特殊或重要的焊接产品，温度测量应以安置在被加热件上的热电偶为准。 b）被加热件应整齐地安置于炉内的有效加热区内，并保证炉内热量均匀、流通。在火焰炉内热处理时应避免火焰直接喷射到工件上。 c）为了防止拘束应力及变形的产生，应合理安置被加热件的支座，对大型薄壁件和结构、几何尺寸变化悬殊者应附加必要的支撑等工装以增加刚性和平衡稳定性。 3.3.2 分段热处理焊后热处理允许在炉内分段进行。被加热件分段进行热处理时，其重复加热长度不小于1500mm.被加热件的炉外部分，应采取合适的保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。 3.3.3 整体炉外热处理进行整体炉外热处理时，在满足 3.2.1的基础上，还应注意： a）考虑气候变化，以及停电等因素对热处理带来的不利影响及应急措施； b）应采取必要的措施，保证被加热件温度的均匀稳定，避免被加热件、支撑结构、底座等因热胀冷缩而产生拘束应力及变形 3.3.4 局部热处理B、C、D类焊接接头，球形封头与圆筒相连的A类焊接接头以及缺
(热处理及焊后 热处理程序)
Heat Treatment and PWHT Procedures 热处理及焊后热处理程序
TABLE OF CONTENTS 目录 1.0SCOPE范围 (1) 2.0REFERENCES参考文件 (1) 3.0EQUIPMENT设备 (1) 4.0HEATING METHODS加热方法 (1) 5.0HEATING AND COOLING RATES加热和冷却速率 (1) 6.0HOLDING TEMPERATURES AND ALLOWABLE RANGES保温温度和容许范围 (2) 7.0INTERRUPTED POSTWELD HEAT TREATMENTS不规则的焊后热处理 (2) 8.0TEMPERATURE CONTROL AND RECORDING温度控制和记录 (3) 9.0RECORDING POSTWELD HEAT TREATMENT CYCLE焊后热处理记录周期 (4) 10.0HARDNESS TESTED REQUIRMENTS AFTER PWHT热处理后的硬度测试要求 (5) 11.0PRETECT DEFORMATION DURING HEAT TREATMENT热处理期间的防变形 (5) 12.0RECORDS记录 (5) Attachment and Appendix List 附件附录清单 ATTACHMENT1:PWHT REPORT附件1：焊后热处理报告 (5)
1.0S C O P E范围 1.1This procedure specifies detailed requirements for performing post weld heat treatment(PWHT) 该程序规定了进行焊后热处理的详细要求。 1.2This procedure was written to meet the requirements of ASME B31.3for heat treat temperatures,holding times,heating and cooling rates,and permissible heat treating methods when PWHT is required. 该程序是根据ASME B31.3中针对焊后热处理的处理温度、保温时间、加热和冷却速率以及允许的加热方法来拟写的。 2.0R E F E R E N C E S参考文件 Doc.No.Document Title ASME B31.3-2012Process Piping工艺管道 3.0E Q U I P M E N T设备 3.1Certification of equipment shall be provided upon request. 应当根据需要提供设备的证书。 3.2Calibration certificate of temperature indicator shall be submitted and approved before use. 使用温度指示器之前应当提交校准证书并获得批准。 3.3Recalibration reference paragraph9.2. 参考段落9.2中关于重校的内容。 4.0H E A T I N G M E T H O D S加热方法 4.1Gas heating method be utilized to perform PWHT 利用燃气加热法来进行焊后热处理。 4.2Any other PWHT method requires prior approval of customer before use. 使用任何其它焊后热处理方法之前都要客户的批准。 5.0H E A T I N G A N D C O O L I N G R A T E S加热和冷却速率 5.1.The rate of the heating at the temperature above300Deg.C(572°F)shall not exceed220Deg.C(428°F)/Hr.for pipe wall thickness up to and including25mm(0.984in)/T maximum.For maximum pipe wall thickness more than25mm(0.984in)/T,the heating rate shall be(5588/T Where T=pipe wall thickness in mm). 对于最大壁厚为25mm(0.984in)的管道，300℃(572°F)之后的加热速度不应超过220℃(428°F)/小时。对于最大壁厚超过25mm(0.984in)的管道，加热速度为5588/T(T=管道壁厚mm数)。 5.2The rate of Cooling from the Soak temperature to a temperature above300Deg.C(572°F)shall not exceed275Deg.C(527°F)/ Hr.For pipe wall thickness up to and including25mm(0.984in)/T in maximum.For maximum pipe wall thickness over than25mm (0.984in)/T,the Cooling shall be(6985/T Where T=pipe wall thickness in mm).
焊缝形式及坡口尺寸在图纸上是怎样表示的
焊缝形式及坡口尺寸在图纸上是怎样表示的 焊缝形式及坡口尺寸在图纸上一般采用技术制图的方法表示。为了简化焊缝在图样上的表示方法，现采用国家标准规定的焊缝符号及坡口尺寸的表示方法。 焊接符号由哪几部分组成 焊接符号一般是由基本符号和指引线组成，必要时还可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。 焊缝形式及坡口尺寸在图纸上是怎样表示的 焊缝形式及坡口尺寸在图纸上一般采用技术制图的方法表示。为了简化焊缝在图样上的表示方法，现采用国家标准规定的焊缝符号及坡口尺寸的表示方法。 表示焊缝的基本符号有哪些 焊缝基本符号是表示焊缝截面形状的符号，它采用近似于焊缝横剖面形状的符号来表示。 GB324-1988中规定了13种焊缝形式的符号，见表2-2。
点击下载焊接符号说明大全（excel表格详细讲解） 焊接加工符号的国家标准有哪些 焊接符号的国家标准主要有两个: (1) GB324一2008《焊缝代号》。 (2) GB985-1988《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》。 表示焊缝的辅助符号有哪些 辅助符号表示焊缝表面形状特征的符号，见表2-3。不需要确切地说明焊缝的表面形状时，可以不用辅助符号。 表示焊缝的补充符号有哪些
补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表2-4。 表示焊缝的尺寸符号有哪些
焊缝的尺寸符号见表2-5。 焊接符号标注中的指引线 指引线是表示指引焊缝位置的符号。由带箭头的指引线和两条基准线(一条为实线，另一条为虚线)组成。指引线指向有关焊缝处，基准线一般应为水平线。焊缝符号及尺寸标注在基
准线上，必要时基准线末端加一尾部，作其它说明用(如焊接方法等)，如图3-18所示。 焊接符号标注方法 完整的焊缝表示方法应包括上述基本符号、辅助符号、补充符号，以及指引线、一些尺寸符号和数据等。标注箭头线时，可指向焊缝或不指向焊缝，如图3-19所示。 基准线的虚线可在基准线的实线上侧或下侧，当焊缝在接头的箭头侧，则基本符号标在基准线的实线侧，如果焊缝在接头非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧。标注对称焊缝或双面埠缝可不加虚线，如图3-20所示。
钢结构焊接热处理工艺
京隆发电有限公司烟气脱硝改造工程 钢结构焊接热处理工艺 施工措施 批准： 审核： 编制： 南京龙源环保有限公司京隆项目部
目录 一、编制依据 (2) 二、材料介绍 (2) 三、焊接施工流程 (3) 四、焊接工艺参数的选择 (3) 五、现场焊接顺序： (4) 六、现场技术管理 (9) 七、作业的安全要求及措施 (9)
内蒙京隆电厂2×600MW机组烟气脱硝工程，SCR钢架的主立柱、梁、垂直支撑全部采用"H"型钢，母材材质为Q345（属低合金结构钢），钢架主立柱采用分段对接方式连成一体，其中"H"型钢的腹板采用高强螺栓连接，翼缘板之间的连接采用对接焊接方式。 一、编制依据 1.1《火电施工质量检验及评定标准》(焊接篇)1996年版。 1.2《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004。 1.3《电力建设安全工作规程》（第1部分：火力发电厂） DL5009.1—2002。1.4《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819-2002。 1.5《管道焊接超声波检验技术规程》DL/T820-2002。 1.6《焊接材料质量管理规程》JB/T3223-1996。 1.7京隆电厂脱硝钢架安装相关图纸 1.8《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）2006版。 二、材料介绍 1. Q345化学成分如下表（%）： 2.Q345力学性能如下表（%）： 其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa
3. Q345钢的焊接特点 3.1 碳当量(Ceq) Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。 3.2 Q345钢在焊接时易出现的问题 3.2.1 热影响区的淬硬倾向 Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。 3.2.2 冷裂纹敏感性 Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。 三、焊接施工流程 1、坡口清理准备→点固→焊前预热→焊接→施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（合格）焊接材料的选用 2、由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （J507）型电焊条。 3、对于要求焊接的部位严格按图纸要求施焊，注意坡口角度、间隙及焊角高度。 4、焊接过程应注意层间清理和层间检查,确保无裂纹、气孔、夹渣等缺陷,方可继续施焊。 5、焊接过程应注意接头和收弧质量,接头应熔合良好,收弧时弧坑应填满,以防弧坑裂纹。 6、焊接工作应一气呵成,更换焊条时应迅速,中途不应无故停顿，注意层间熔化,避免出现夹沟。焊接过程中途因故停止后重新焊接时，必须检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、生锈、水迹等，发现问题及时处理。 四、焊接工艺参数的选择
压力管道焊接及焊后热处理施工工艺规范
1 适用范围 本规程适用于工业管道或公用管道中材质为碳素钢、合金钢、低温钢、耐热钢、不锈钢和异种钢等压力管道的手工电弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊及其焊后的热处理施工。 2 主要编制依据 2.1 GB50236-98 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 2.2 DL5007-92 《电力建设施工及验收技术规范（焊接篇）》 2.3 SH3501-1997 《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》 2.4 GB50235-97 《工业金属管道工程施工及验收规范》 2.5 CJJ28-89 《城市供热管网工程施工及验收规范》 2.6 CJJ33-89 《城镇燃气输配工程施工及验收规范》 2.7 GB/T5117-1995 《碳钢焊条》 2.8 GB/T5118-1995 《低合金钢焊条》 2.9 GB/T983-1995 《不锈钢焊条》 2.10 YB/T4242-1984 《焊接用不锈钢丝》 2.11 GB1300-77 《焊接用钢丝》 2.12 其他现行有关标准、规范、技术文件。 3 施工准备 3.1 技术准备 3.1.1 压力管道焊接施工前，应依据设计文件及其引用的标准、规范，并依据我公司焊接工艺评定报告编制出焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）。如果属本公司首次焊接的钢种，则首先要制定焊接工艺评定指导书，然后对该种材料进行工艺评定试验，合格后做出焊接工艺评定报告。 3.1.2 编制的焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）必须针对工程实际，详细写明管道的设计材质、选用的焊接方法、焊接材料、接头型式、具体的焊接施工工艺、焊缝的质量要求、检验要求及焊后热处理工艺（有要求时）等。 3.1.3 压力管道施焊前，根据焊接作业指导书应对焊工及相关人员进行技术交底，并做好技术交底记录。 3.1.4 对于高温、高压、剧毒、易燃、易爆的压力管道，在焊接施工前应画出焊口位置示意图，以便在焊接施工中进行质量监控。 3.2 对材料的要求
焊缝尺寸标准 (2)
焊缝尺寸计算公式的研究及应用 1、前言在金属焊接过程中，焊缝过宽、焊脚尺寸过大，不但焊接接头受热严重，引起焊缝晶粒粗大，塑性、韧性下降，而且焊接热影响区较大，易产生焊接应力及变形；再者浪费材料增加成本。反之，焊缝过窄、焊脚尺寸过小，母材与焊缝可能熔合不良，引起应力集中，同时还使焊缝易产生咬边、裂纹等焊接缺陷，影响接头强度。因此正确确定焊缝尺寸是保证焊接质量的关键。经过多年的研究，得出了手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸的经验计算公式，本经验公式为焊接工艺中确定手弧焊、埋弧焊焊缝尺寸提供了理论依据，具有较强的实用性。 2、手弧焊焊缝尺寸的经验计算公式 2.1对接焊焊缝尺寸经验计算公式 根据板厚及焊接方法要求不同，对接焊缝可分为I形焊缝（即不开坡口对接焊缝）、V形坡口对接焊缝、U形坡口对接焊缝。 ⑴I形焊缝宽度的经验计算公式 生产中，一般板厚小于6mm不开坡口，形成I形焊缝，焊缝宽度 C=δ+2 ⑴ 式中δ——工件厚度，mm。 ⑵带钝边V形对接焊缝宽度经验计算公式 如图1所示带钝边V形坡口焊缝，坡口角度为α，间隙为b，钝边为P，根据解三角形的方法： 焊缝宽度 C=AB+CD+b+2e=2(δ-P)tan(α/2)+b+2e ≈δ+3 ⑵ 式中e——坡口两边焊缝覆盖宽度，一般取e=1.5~2mm。
取P=2，b=2，α=60°，e=1.5。 ⑶带钝边的U形坡口对接焊缝宽度经验计算公式 如图2所示的带钝边的U形坡口，钝边为P，间隙为b，坡口角度为β，根部半径为R，根据解三角形的方法： 焊缝宽度 C=2（δ-P-R）tanβ+2R+b+2e ≈0.35δ+12.5 ⑶ 取P=2，b=2，e=1.5，R=5，β=10°。 2.2角焊缝焊脚尺寸的经验计算公式 角焊缝时两焊件接合面构成直角式或接近直角所焊接的焊缝，角焊缝的焊缝尺寸主要是指焊脚尺寸。 如图3所示，T形接头角焊缝焊脚尺寸 K=δ+2 ⑷ 式中δ——两焊件较薄者厚度 2.3组合焊缝尺寸的经验计算公式 组合焊缝是指同一接头焊缝由几种不同焊缝组成。如图4所示即为带钝边V形对焊缝与角焊缝形成的T形接头组合焊缝。坡口角度为β1，钝边为P，间隙为b，根据解三角形的方法：
磁场对电流的作用教学设计
磁场对电流的作用教学设计 教学目标： 知识与技能知道磁场对通电导线有力的作用. 知道磁场对通电导线的作用力方向跟磁场方向和电流方向有关. 过程与方法培养学生理论联系实际的意识. 情感、态度与价值观通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。 教学重点： 通电导线在磁场中要受到力的作用。 教学过程 复习相关知识并提问： 1.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生( ) 作用，磁体间的相互作用就是通过() 发生的。 2. 将一根导线平行地放在静止的小磁针上方，当导线通电时，发现小磁针( ) ，说明电流周围存在( ) 。 演示实验： 演示直流电动机通电转动 提出问题： 1. 电动机为什么会转动呢? 2. 奥斯特实验证明了什么? 通电导体周围存在磁场，并通过磁场使小磁针偏转，即电流对磁体有力的作用。
启发学生： 磁场对电流有没有力的作用呢? 实验： (1) 介绍实验装置，并连接好。渗透设计思想，明确实验研究对象是铜棒。 (2) 让学生明确实验目的，即磁场能否让通电后的铜棒运动。 (3) 实验条件逐步演示并观察实验现象，完成记录表格。 1 静止的铜棒通电后发生什么现象?原因是什么?运动受力 2 铜棒的运动方向、电流的方向和磁感线方向的角度关系? 互相垂直 3 不改变磁场方向而改变电流的方向，铜棒运动方向如何? 改变方向 4 不改变电流的方向，而改变磁场方向，铜棒运动方向怎样?改变方向 (4) 学生根据实验现象，分析得出结论。 通电导体在磁场中受到力的作用。力的方向，电流的方向和磁场线的方向互相垂直。通电导体在磁场里受力的方向跟电流的方向和磁感线的方向有关。 左手定则 伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁力的方向。
焊接热处理规范
焊接热处理规范 1、预热 当管子外径大于219mm或壁厚大于等于20mm时，应采用电加热进行预热，预热升温 速度应符合热处理规程6.4.3的要求。预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3 倍，且不小于100mm. 2、后热 （1）有冷裂纹倾向的焊件，当焊接工作停止后，若不能立即进行焊后热处理，应进行 后热处理。温度350?，保温时间1-2小时。其加热宽度应不小于预热时的宽度。 （2）对马氏体型钢（如F12钢或P91钢等）的焊接，如要进行后热，应在马氏体转变 结束后进行。 3、焊后热处理 下列焊接接头应进行热处理： 1）壁厚大于30 mm的碳素钢管子与管件。 2）壁厚大于32 mm的碳素钢容器。 3）壁厚大于28 mm的普通低合金钢容器。 4）耐热钢管子与管件（热处理规程第6.2.2.1条规定的内容除外）。 5）经焊接工艺评定需做热处理的焊件。 4、升、降温速度应按下述原则控制：
对承压管道和受压元件，焊接热处理升、降温速度为6250／δ（单位为?／h，其中δ 为焊件厚度mm）且不大于300?／h.降温时，300?以下可不控制。 5、T91／P91钢焊接接头热处理工艺 对T91／P91钢焊接接头热处理工作，作为本工程热处理工作的重点。须严格执行工艺。 1）当焊缝整体焊接完毕，对T91钢和P91钢小径薄壁管的焊接接头可冷却至室温，而 对P91钢大径厚壁管的焊接接头冷却到100～120?恒温1小时后，应及时进行焊后热处理。 2）要求焊接接头焊后及时热处理。不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度 为350?，恒温时间为1小时的后热处理。 3）焊后热处理的升、降温速度以?150?／h为宜，对T91钢和P91钢小径薄壁管的焊接接头焊后热处理的升、降温速度为?300?／h.降温至300?以下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。 4）T91／P91钢焊后热处理加热温度为760?1O?。对于T91／P91钢与珠光体、贝氏体钢的异种焊接接头，加热温度应按两侧钢材及所用焊丝、焊条等综合确定，不应超过合金 成分含量低材料的下临界点Ac1. 5）恒温时间：执行DL／T868-2004的规定。 6）焊接热处理过程曲线（P、W、H、T）参见下图。 6、意外情况的处理
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用 【目标展示】 一、知识与技能 1. 知道什么是安培力. 2. 知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题. 3. 会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 4. 了解磁电式电流表的内部构造的原理. 二、过程与方法 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算.培养空间想像能力. 三、情感态度与价值观 体验由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的科学思维方法（由特殊到一般）.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系与实际应用. 【重点难点】 安培力的方向确定和大小的计算. 【教学建议】1. 安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大，对此学生常常混淆. 2. 想象能力对本节学习至关重要、要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，需要一定的巩固训练.
3. 建议用实验观察法、逻辑推理法、讲解法等教学方法. 【教学过程】 环节一【复习导入】 复习提问导入，多媒体展示问题 1．磁感应强度是由什么决定的？ 答：磁感应强度是由产生磁场的电流的大小、分布和空间位置确定的. 2．磁感应强度的定义式是什么？ 答：磁感应强度的定义式是IL F B = 3．磁感应强度的定义式在什么条件下才成立？ 答：只有在通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场中才成立. 4．垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cm ，通电电流强度I=10A ，若它所受的磁场力F=5N ，求该磁场的磁感应强度B 是多少？ 答：因通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场，所以根据磁感应强度的定义式 T T IL F B 5.001.0105=?== 5．若上题中通电导线平行磁场方向放入该磁场中，那么磁场的磁感应强度是多大？通电导线受到的磁场力是多少？ 答：当电流仍为I=10A ，B L //时，该处磁感应强度不变，仍为B=0.5T ，而通电导线所受磁场力F 为零. 【设计意图】通过问题、练习，巩固复习已有知识，为本节授课
焊接坡口加工要求
精心整理 焊接坡口加工要求 1、大于16mm的钢板（不含16mm的钢板）可开双坡口，也可根据设计要求开坡口。 2、均采用半自动切割机切割坡口，严禁手工切割坡口。坡口切割完毕后要检查板材的对角线误差值是否在规定的允许范围内。如偏差过大，则要求进行修补。 3、坡口的允许偏差要求如下表： 2/3深 2、焊接时，焊工应遵守焊接工艺规程，不得自由施焊，不得在焊道外的母材上引弧。 3、焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已熔烧过的渣壳。 4、焊丝在使用前应清除油污、铁锈。 5、焊条和焊剂，使用前应按产品说明书规定的烘焙时间和温度进行烘焙。保护气体的纯度应符合焊接工艺评定的要求。低氢型焊条经烘焙后应放入保温筒内，随用随取。 6、焊前必须按施工图和工艺文件检查坡口尺寸、根部间隙，焊接前必须清除焊接区的有害物。 7、埋弧焊及用低氢焊条焊接的构件，焊接区及两侧必须清除铁锈、氧化皮等影响焊接质量的脏物。
清除定位焊的熔渣和飞溅；熔透焊缝背面必须清除影响焊透的焊瘤、熔渣，焊根。 8、焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查出原因，制定出修补工艺后方可处理。 9、焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次；当超过两次时，应按专门制定的返修工艺进行返修。探伤检验： 1、单节钢管卷制、焊接完成后要进行探伤检验。焊缝质量等级及缺陷分级应符合设计指导书中规定的《钢结构工程施工质量验收规范》的规定执行。 2、要求局部探伤的焊缝，有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，增加的 100%探 矫圆： 1 2 1、 2 般为 3 1 2 下料： 1 缩余量。 2、采用半自动切割机切割，严禁手工切割。 3、切割的尺寸精度要求如下表：
16.3 磁场对电流的作用 电动机评价与测试(苏科版九年级)
- 1 - 三、磁场对电流的作用电动机 1．通电导体在磁场中受到力的作用，受力的方向跟和有关。如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向，如果这两者的方向同时改变，则力的方向。 2．直流电动机是根据原理制成的，在输入电流时采用来改变线圈中的电流方向，从而使它能连续转动。 3．电动机工作时是把能转化为能，它与热机相比，一个最显著的优点。4．要使一台直流电动机的转速增大一些，下列方法中不可行的是( ) A．增大线圈中的电流B．换用输出电压较多的电源 C．将磁体的磁极对调D．换用磁性更强的磁体 5．关于通电导线在磁场里受力的方向与电流的方向和磁感线的方向之间的关系，下列说法中错误的是( ) A．改变电流方向，导体受力方向也会改变 B．改变磁场方向，导体受力方向也会改变 C．同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向也会改变 D．同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向不会改变 6．以下装置中利用磁场对通电导线的作用的原理制成的是 ( ) A．全自动洗衣机的进水阀门 B．电风扇中的电动机 C．电饭锅 D．电铃 7．如图所示，进行通电导线在磁场中受力运动实验，回答下列问题： （1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线 ab； （2）把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相 反，这时导线ab； （3）保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极， 使磁场的方向与原来相反，这时导线ab。由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向跟的方向和的方向都有关系。 8．如图所示，悬挂在金属丝上的金属棒AB处在磁场中，(1)当C、D 两个线头没有接到电池组的正、负极上时，AB棒保持静止不动，而一 但使C、D两个线头接触到电池组的正、负时，AB棒立即摆动起来， 这一现象说明了； (2)留心的同学还会注意到，当两个线头分别接触C、D两极时，金属 棒相对蹄形磁铁向里摆动，这一现象说明了； (3)如果两个线头像图示那样接触C、D，而把蹄形磁铁上下翻转一下(S极在上)，则金属棒相对蹄形磁铁向外摆动，这一现象说明了。 9．如图所示是检验磁场对通电导体作用的实验装置。当导体ab 流通过时，它受到磁场的作用力向上。
焊接热处理施工工艺
钢结构焊后热处理工艺 1总则 1.1为了保证电厂厂房钢结局部焊接热处理质量，指导焊接热处理作业，特制定本工艺。 1.2本工艺适用于钢结构对接焊缝焊前预热、后热和焊后热处理工作。 1.3焊接热处理的安全技术、劳动保护应执行国家现行的方针、政策、法律和法规有关规定。 1.4 焊接热处理除执行本工艺的规定外，还应符合国家有关标准规范的规定以及设计图纸的技术要求。 2编写依据 2.1DL/T869 — 2004《火力发电厂焊接技术规程》 2.2DL/T819—2002 《火力发电厂焊接热处理技术规程》 2.3DL/T734 — 2000《火力发电厂锅炉汽包焊接修复技术导则》 2.4DL/T868 — 2004《焊接工艺评定规程》 2.5GB/T17394—1998《金属里氏硬度试验方法》 2.6GB/T16400—2003《绝热用硅酸铝棉及其制品》 3基本要求 3.1人员要求 3.1.1焊接热处理人员资格： a）焊接热处理操作人员应经专业操作技术培训考核合格并取得资格证书； b）接热处理技术人员经专业培训并取得资格证书； C）没有取得资格证书的人员只能从事辅助性的焊接热处理工作，不能单独
作业或对焊接热处理结果进行评价。 3.1.2 热处理技术人员的职责： a ） 熟悉相关规程，熟练掌握和严格执行 DL/T819 — 2002《火力发电厂焊接热 处理技术规程》； b ） 负责编制焊接热处理方案、作业指导书等技术文件； C ）指导并监督热处理工的工作，收集、汇部、整理焊接热处理资料。 3.1.3 热处理工的职责： a ） 执行DL/T819 — 2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》，严格按照焊接 热处理施工方案、作业指导书进行施工。 b ） 记录热处理操作过程并在热处理后进行自检。 3.2 施工设备和材料要求 3.2.1 热处理设备 a ） 热处理施工前，热处理设备应经调试合格，设备应满足工艺的要求，参数 调节灵活、方便，通用性好，运行稳定、可靠并满足安全要求； b ） 热处理应采用自动温度控制箱，并配有自动打印记录仪，设备的温度精度 应在士 5C 以内，计算机温度控制系统的显示温度应以自动记录仪的温度显示为 准进行调整，两者记录误差不大于 0.5%； C ）焊接焊接热处理所用的计量器具必须经过校验， 并在有效期内使用。维修 后的计量器具必须重新校验； d ）热处理应采用绳状或履带式远红外线加热器，在采用 K 连接线应采用补偿导线。 柔性陶瓷电阻加热器的技术要求应符合 《火力发电厂焊接热处理技术规程》附录 A 的规定。 3.2.2 施工材料 a ） 采用氧一乙炔加热时，应采用瓶装气体。 b ） 热处理用保温材料应采用无硬碱超细玻璃或硅酸铝纤维毡， 能应满足工艺及环保的要求，产品质量应符合 GB/T16400—2003 《绝热用硅酸 铝棉及其制品》的要求。 C ）当用于不锈钢热处理保温时，其热处理材料中的氯离子含量不超过 2510, 且 型热电偶时，其 DL/T819 — 2002 保温材料的性
不锈钢的焊后热处理规定
不锈钢的焊后热处理规定 (2012-07-19 15:59:15) 不锈钢的焊后热处理，我国没有明确规范，而美国ASME及USA标准，英国BS 标 准，联邦德国．AD、DIN及VdTuV规范等某些发达国家的标准都有相应的规定。 综合上述标准规定，对高强度Cr不锈钢，为了去氢需要预热，其温度范围为150一4 00℃。马氏体不锈钢焊后热处理温度范围为730—800℃。铁奈体不锈钢焊后热处理温度范围为730一800℃，随即快速冷却以防脆化，4)奥氏体不锈钢没有一个标准规 定必须焊后热处理，仅建议当板材很厚肘，可选择900～1100℃温度范围进行热处理，随即进行水冷或空冷（根据板厚），5)奥氏体一铁素体双相钢和镲基合金没有任何规定和建议。 不锈钢的焊后热处理可分别采用以下三种温度范围的热处理。 1．低温焊后热处理(≤500℃) Cr-Ni奥氏体不锈钢，在200 ~400℃热处理可减少峰值应力（约减少40%），但总应 力降低很少。奥氏体不锈钢偶尔也采用400一500℃热处理。低温处理不适于高强度Cr不锈钢。 2．中温焊后热处理（550一820℃） 中温热处理的目的主要是消除应力。这种热处理可用于复合钢，对基层及不锈钢复层都可消除应力。 对铁素体和马氏体不锈钢，一般都在600 ~730℃范围内进行焊后热处理，以改善缺口韧性。 奥氏体一铁索体双相钢不宜采用中温处理，因为会引起ɑ相和碳化物析出。奥氏体不锈钢用于复合钢中时，可在540～700℃处理以消除应力。奥氏体不锈钢一般不宜在550—800℃热处理，因为这个温度范围会促进晶阅腐蚀的产生(C<0.03%的超低碳不锈钢除外). 3．高温焊后热处理( >900℃)