Posts Tagged ‘ 逆变电焊机品牌

需3C认证的家用电动工具种类大全

一、电线电缆(共5种)

电线组件、矿用橡套软电缆、交流额定电压3kV及以下铁路机车车辆用电线电缆、额定电压450/750V及以下橡皮绝缘电线电缆、额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电线电缆

二、电路开关及保护或连接用电器装置装(共6种)

耦合器(家用、工业用和类似用途器具)、插头插座(家用、工业用和类似用途)、热熔断体、小型熔断器的管状熔断体、家用和类似用途固定式电气装置的开关、家用和类似用途固定式电气装置电器附件外壳

三、低压电器(共9种)

漏电保护器、断路器(含RCCB、RCBO、MCB)、熔断器、低压开关(隔离器、隔离开关、熔断器组合电器)、其他电路保护装置[保护器类:限流器、电路保护装置、过流保护器、热保护器、过载继电器、低压机电式接触器、电动机启动器]、继电器(36V<电压pound;1000V)、其他开关(电器开关、真空开关、压力开关、接近开关、脚踏开关、热敏开关、液位开关、按钮开关、限位开关、微动开关、倒顺开关、温度开关、行程开关、转换开关、自动转换开关、刀开关)、其他装置(接触器、电动机起动器、信号灯、辅助触头组件、主令控制器、交流半导体电动机控制器和起动器)、低压成套开关设备

四、小功率电动机(共1种)

小功率电动机

五、电动工具(共16种)

电钻(含冲击电钻)、电动螺丝刀和冲击扳手、电动砂轮机、砂光机、圆锯、电锤(含电镐)、不易燃液体电喷枪、电剪刀(含双刃电剪刀、电冲剪)、攻丝机、往复锯(含曲线锯、刀锯)、插入式混凝土振动器、电链锯、电刨、电动修枝剪和电动草剪、电木铣和修边机、电动石材切割机(含大理石切割机)

六、电焊机(共15种)

小型交流弧焊机、交流弧焊机、直流弧焊机、TIG弧焊机、MIG/MAG弧焊机、埋弧焊机、等离子弧切割机、等离子弧焊机、弧焊变压器防触电装置、焊接电缆耦合装置、电阻焊机、焊机送丝装置、TIG焊焊炬、MIG/MAG焊焊枪、电焊钳

七、家用和类似用途设备(共18种)

1.家用电冰箱和食品冷冻箱:有效容积在500立升以下,家用或类似用途的有或无冷冻食品储藏室的电冰箱、冷冻食品储藏箱和食品冷冻箱及他们的组合

2.电风扇:单相交流和直流家用和类似用途的电风扇

3.空调器:制冷量不超过21000大卡/小时的家用及类似用途的空调器

4.电动机—压缩机:输入功率在5000W以下的家用和类似用途空调和制冷装置所用密闭式(全封闭型、半封闭型)电动机—压缩机

5.家用电动洗衣机:带或不带水加热装置、脱水装置或干衣装置的洗涤衣物的电动洗衣机

七、家用和类似用途设备(共18种)

1.家用电冰箱和食品冷冻箱:有效容积在500立升以下,家用或类似用途的有或无冷冻食品储藏室的电冰箱、冷冻食品储藏箱和食品冷冻箱及他们的组合

2.电风扇:单相交流和直流家用和类似用途的电风扇

3.空调器:制冷量不超过21000大卡/小时的家用及类似用途的空调器

4.电动机—压缩机:输入功率在5000W以下的家用和类似用途空调和制冷装置所用密闭式(全封闭型、半封闭型)电动机—压缩机

5.家用电动洗衣机:带或不带水加热装置、脱水装置或干衣装置的洗涤衣物的电动洗衣机

6.电热水器:把水加热至沸点以下的固定的贮水式和快热式电热水器

7.室内加热器:家用和类似用途的辐射式加热器、板状加热器、充液式加热器、风扇式加热器、对流式加热器、管状加热器

8.真空吸尘器:具有吸除干燥灰尘或液体的作用,由串激整流子电动机或直流电动机的真空吸尘器

9.皮肤和毛发护理器具:用作人或动物皮肤或毛发护理并带有电热元件的电器

10.电熨斗:家用和类似用途的干式电熨斗和湿式(蒸汽)电熨斗

11.电磁灶:家用和类似用途的采用电磁能加热的灶具,它可以包含一个或多个电磁加热元件

12.电烤箱:包括额定容积不超过10升的家用和类似用途的电烤箱、面包烘烤器、华夫烙饼模和类似器具

13.电动食品加工器具:家用电动食品加工器和类似用途的多功能食品加工器

14.微波炉:频率在300MHz以上的一个或多个I.S.M.波段的电磁能量来加热食物和饮料的家用器具,它可带有着色功能和蒸汽功能

15.电灶、灶台、烤炉和类似器具:包括家用电灶、分离式固定烤炉、灶台、台式电灶、电灶的灶头、烤架和烤盘及内装式烤炉、烤架

16.吸油烟机:安装在家用烹调器具和炉灶的上部,带有风扇、电灯和控制调节器之类用于抽吸排除厨房中油烟的家用电器

17.液体加热器和冷热饮水机

18.电饭锅:采用电热元件加热的自动保温式或定时式电饭锅

八、音视频设备类(不包括广播级音响设备和汽车音响设备)(共16种)

总输出功率在500W(有效值)以下的单扬声器和多扬声器有源音箱、音频功率放大器、调谐器、各种广播波段的收音机、各类载体形式的音视频录制、播放及处理设备(包括各类光盘磁带等载体形式)、及以上设备的组合,为音视频设备配套的电源适配器、各种成像方式的彩色电视接收机、监视器(不包括汽车用电视接收机)、黑白电视接收机及其他单色的电视接收机、显象(示)管、录像机、卫星电视广播接收机、电子琴、天线放大器、声音和电视信号的电缆分配系统设备与部件

 九、信息技术设备(共12种)

微型计算机、便携式计算机、与计算机连用的显示设备、与计算机相连的打印设备、多用途打印复印机、扫描仪、计算机内置电源及电源适配器充电器、电脑游戏机、学习机、复印机、服务器、金融及贸易结算电子设备

十、照明设备(共2种)(不包括电压低于36V的照明设备)

灯具、镇流器

十一、电信终端设备(共9种)

调制解调器、传真机、固定电话终端(普通电话机、主叫号码显示电话机、卡式管理电话机、录音电话机、投币电话机、智能卡式电话机、IC卡公用电话机、免提电话机、数字电话机、电话机附加装置)、无绳电话终端(模拟无绳电话机、数字无绳电话机)、集团电话(集团电话、电话会议总机)、移动用户终端(模拟移动电话机、GSM数字蜂窝移动台(手持机和其它终端设备)、CDMA数字蜂窝移动台(手持机和其它终端设备))、ISDN终端(网络终端设备(NT1、NT1+)、终端适配器(卡)TA)、数据终端(存储转发传真/语音卡、POS终端、接口转换器、网络集线器、其它数据终端)、多媒体终端(可视电话、会议电视终端、信息点播终端、其它多媒体终端)

十二、机动车辆及安全附件(共4种)

(一)汽车:在公路及城市道路上行驶的M、N、O类车辆

(二)摩托车:摩托车

(三)汽车摩托车零部件:汽车安全带、摩托车发动机

十三、机动车辆轮胎(共3种)

(一)汽车轮胎:轿车轮胎(轿车子午线轮胎、轿车斜交轮胎)、载重汽车轮胎(微型载重汽车轮胎、轻型载重汽车轮胎、中型/重型载重汽车轮胎)

(二)摩托车轮胎:摩托车轮胎(代号表示系列、公制系列、轻便型系列、小轮径系列)

十四、安全玻璃(共3种)

汽车安全玻璃(A类夹层玻璃、B类夹层玻璃、区域钢化玻璃、钢化玻璃)、建筑安全玻璃(夹层玻璃、钢化玻璃)、铁道车辆用安全玻璃(夹层玻璃、钢化玻璃、安全中空玻璃)

十五、农机产品(共1种)

植物保护机械(背负式喷雾机(器)、背负式喷粉机(器)、背负式喷雾喷粉机)

十六、乳胶制品(共1种)

橡胶避孕套

十七、医疗器械产品(共7种)

医用X射线诊断设备、血液透析装置、空心纤维透析器、血液净化装置的体外循环管道、心电图机、植入式心脏起搏器、人工心肺机

十八、消防产品(共3种)

火灾报警设备(点型感烟火灾报警探测器、点型感温火灾报警探测器、火灾报警控制器、消防联动控制设备、手动火灾报警按钮)、消防水带、喷水灭火设备(洒水喷头、湿式报警阀、水流指示器、消防用压力开关)

十九、安全技术防范产品(共1种)

入侵探测器(室内用微波多普勒探测器、主动红外入侵探测器、室内用被动红外探测器、微波与被动红外复合入侵探测器。

焊接铍使用的铝及Al-Si合金填充材料(一)

1引言

  铍与铍直接熔化焊,容易在冷却过程中产生凝固裂纹。铍的这种开裂缺陷往往导致焊接失败。另外,如果不加填充材料进行铍的焊接,即或是采取合理的焊接方法及工艺参数,也还是难以使铍的焊接获得成功。这说明铍焊接在工艺上实现的难度很大。其主要原因是:铍直接熔化焊接,相当于铸造冶炼过程,容易使熔化区形成粗大的柱状晶结构,加之铍材料的脆性和复杂的热物理性质的共同作用,不能承受焊接热应力及热变形的作用。在焊接过程中还由于铍在高温状态要与周围环境的气体介质发生冶金化学反应,使铍焊缝再次受到污染。这些污染物通过焊接搅拌进入熔池中,并以夹杂物的形式存在于焊缝之中,使本来就很难焊接的铍更是雪上加霜。早在20世纪50年代末,在铍焊接的初创时期,国外曾经采用过不加填充材料进行铍的熔化焊接[1]。所使用的焊接方法是当时比较先进的真空电子束焊接和气体保护焊接,在焊接过程中还实行了预热措施。结果表明,采用不加填充材料进行铍的直接熔化焊接的措施,绝大多数焊接实验没有取得成功,虽然偶有个别焊接试样没有开裂,但其工艺的控制措施相当复杂。在20世纪80年代,国外用激光束在开展铍的点焊试验时,也没有使用填充材料,其结果导致焊接成功的比例也没有明显增加。根据这种情况,人们设法使用填充材料焊接铍,只要添加合适的焊接填充材料,在辅以合理的焊接方法及合适的工艺,就能使焊接成功的几率大大增加。其成功之主要原因是填充材料抑制了铍焊缝的结晶微裂纹,防止铍焊缝开裂。下面就铍焊接使用填充材料的基本选择原则、种类以及填充材料与铍在焊接过程中的相互作用等问题展开分析和讨论。

  2填充材料的选择原则

  采用什么金属或合金作铍的焊接填充材料是铍焊接成功的关键。早在20世纪60-70年代,从事铍焊接的工艺研究人员就对铍焊接使用的填充材料进行了大量的研究工作[2,3,4,5]。并在当时使用了比较先进的EB(电子束)焊、TIG(氩弧)焊接技术进行实验验证。后来在激光技术发展趋于成熟后,又开展了铍的激光焊接研究。激光焊接在使用填充材料方面,引用了电子束焊和TIG焊的研究成果。通过对实验技术的总结和理论分析,形成了铍焊接填充材料的选择原则,归纳起来有下面3条:

  1) 填充材料在液态下能够很好地润湿铍母材。

  2) 所使用的填充材料不能与铍在高温下形成脆性的金属间化合物。

  3) 填充材料的熔点最好低于铍母材的熔点。

  根据上述三条基本原则,在选择铍焊接填充材料时,首先考虑到与铍能形成共晶合金的一些金属及合金,如纯铝、Al-Si合金等。

  3铝及Al-Si合金填充材料的性能分析

  根据铍的二元合金相图[6]理论和实验研究都表明,比较好的填充材料应能与铍形成共晶型合金的一类金属材料。最好避免使用与铍形成金属间化合物的材料。到目前为止,铍的钎接焊使用过的填充材料只有纯铝、Al-Si合金、Al-12Si-1.5Mg合金、纯Ag、Ag-Cu合金等很少几种材料,但使用最多的是铝合金填充材料。

  3.1纯铝填充材料物理化学性能和核性能

  纯铝是一种低密度材料,铝在地球上的储量相当大,制造和冶炼铝的技术在目前研究得比较深入。其实,铝材在20世纪中期就已经系列化,因此,用铝作铍的焊接填充材料,其价格很便宜。铝在元素周期表中位于第三周期ⅢA族元素,原子序数为13,原子量为26.98154,铝原子的外围电子构型为3S23P1。铝的13个电子在各层轨道上分布为1S22S22P63S23P1。如果同时失去2个3S电子和1个3P电子,则生成二价铝离子(Al2+)。如果失去1个3P电子,则生成一价铝离子(Al+)。低价铝离子在低温下通常是不稳定的。铝为面心立方晶格金属,其晶格参数为4.04956×10-10m;当体积为999.6mm3/mol原子时,其密度为2.6987g/ cm3;铝的比强度(抗拉强度和密度的比值-σb/γ)高。导热和导电性能良好,其热导率大约是不锈钢的10倍。固体铝在室温下的热导率为2.35-2.237×10-2W/(m.K);在熔点附近,热导率将减少到2.1×10-2W/(m.K);液体铝的热导率比固体铝要小得多,在熔点附近只有0.9×10-2W/(m.K);在1250K时,增至1.0×10-2W/(m.K)。铝对光和热具有强烈的反射能力,可反射95%的热线。纯铝没有磁性,不会产生附加磁场。铝的延展性可达25%,可采用锻造、挤压和辊轧的方法加工成焊丝或片状材料。铝有吸附环境水气之能力,其高温熔体具有强烈的吸氢能力。

  铝的熔化热和熔化熵:在933K时,铝的熔化热为10.71±0.21KJ/mol原子(或396J/g);熔化熵为11.5J/(mol原子.K)。铝的蒸发热为306KJ/mol原子(或113J/g;);蒸发熵为112J/(mol原子.K)。

  比热容:在298-933K区间,固体铝的热容随温度的改变而成线性关系

  Cp=a+bt (1)

  式中,a=4.94,b=2.96×10-3。液态铝的热容大约为31.76J/(mol.K)。随着温度的升高而增大。

  从核性能考虑,铝的热中子吸收截面为0.22靶。用纯铝作填充材料焊接铍时,纯铝与铍熔化凝固结晶,发生共晶反应,所形成的合金为二元共晶合金。但在实际焊接中,焊缝的组织存在许多偏析,这取决于铍和铝的熔化量。经分析,焊缝存在共晶成分或偏离共晶点的过共晶成分一侧。在实验中还发现,用纯铝作填充材料,其高温熔化后的流动性不如Al-Si合金的好,填隙能力要比Al-Si合金差一些。

焊接工艺问答—熔滴过渡方式

焊接过程中,消耗电极(焊丝,焊条)熔滴过渡方式

1、短路过渡

使受电弧热熔化的消耗电极(焊条)前端与母材熔池短路,边重复进行燃弧,短路熔滴边过渡的形态叫短路过渡式,这种形式在CO2焊接与MIG 焊接的小电流,低电压区焊接时尤为显著,被应用于熔深较浅的薄板焊接。
电极前端的熔融部分逐渐变成球状并增大形成熔滴,与母材熔池里的熔融金属相接触,借助于表面张力向母材过渡。

短路过渡在采用低电流装置和较小焊丝直径的条件下产生,短路过渡易形成一个较小的、迅速冷却的熔池,适合于焊接留较大根部间隙的横梁结构,适合于全位置焊接。焊丝通过电弧间隙时没有熔滴过渡发生,当接触到焊接熔池时才会发生熔滴过渡。以下对一个完整的焊接工艺过程进行分析,短路过渡工艺过程的示意见下图 。

(1)当电弧正常工作时,母材和焊丝都处于高温状态,送丝机构稳定的送进焊丝。当焊丝接触到熔池时,同时伴随着如下3个过程发生。

①较大的焊接电流通过焊丝进入焊缝和母材,使焊丝末端开始熔化。

②在图中短弧区,焊接电流迅速提高。

③当初始焊接电弧较短时,电弧电压值降低,电弧熄灭。

(2)采用平特性焊接电源可以使电流持续增加,主要是为了保持焊接电压稳定并提高电弧电压。此时电弧保持稳定,熔化的焊丝继续向焊接熔池熔敷金属。

(3)当焊接电流与电压继续增加时,焊丝在焊缝上形成一个圆锥形区域,通过持续的送丝过程,将更多的焊丝送进该圆锥形区域中。

(4)随着焊接电压和电流继续增加,更多焊丝的送进,锥形区域不断扩大,接着焊丝在锥形顶部开始产生缩颈,为下一步的剪切作准备。电磁剪切力主要是焊接电流通过焊丝与焊缝熔敷金属之间的短路过渡产生的,电磁剪切力沿着焊丝的方向向内辐射。

(5)从D开始,焊丝与焊缝上部形成的锥形区域分离,电弧再引燃,电流开始降低,电压从短路过渡电压升高到电弧电压,熔滴停止向焊缝中过渡。

(6)电弧对焊丝和焊缝进行加热。

(7)在电弧区,利用电弧热清除锥形区域,使之熔入焊缝中,增加焊缝和焊丝的热量,为下一个焊接周期作准备。

(8)当电压降低到电弧电压以下时,短路过渡过程结束,焊丝接触到焊缝并熄灭。

短路过渡工艺过程中的注意事项如下。

①焊丝熔滴只在短路过渡时才能熔入焊缝金属中,并且没有金属离子通过电弧。

②短路过渡的熔滴过渡周期为20~250次/s。

③在短路过渡过程中,电流产生的磁力场是主要影响因素,而重力不是主要因素,因此所有的焊接位置均可以采用。

④焊丝周围的电流磁力场在短路过渡过程中会引起电磁收缩效应,焊丝顶部熔化的金属熔滴在电磁收缩力的作用下转变成球形熔滴并附着在顶部,形成一个自由熔滴并进人焊接熔池。

⑤短路过渡适合于直径为1.2mm焊丝的焊接。

⑥厚板材料采用大直径焊丝,并且采用喷射过渡来提高金属熔敷效率。

⑦短路过渡对于母材的焊接热量输入较低,因此比较适合焊接薄板,焊接过程中不会产生烧穿现象,常用于焊接板厚小于5mm的碳钢和低合金钢。

(9)下一个过程循环往复。

2、球状体过渡

前端熔化金属变大形成球状,继而发展为比表面张力还重的大粒熔滴,向母材侧落下过渡的形态叫球状体过渡。这种形式在CO2焊接的电流区更明显。因熔滴过渡时不是直落而下,所以焊缝略显不规则,飞溅也多。

3、喷射过渡

前端熔化金属在收缩效应作用下变成小粒熔滴,被高速吹向母材,这种突入熔池的过渡形态叫喷射过渡。在MIG 焊接的较大电流区较显著,熔深大,过渡稳定。

收缩效应:有热收缩、电磁收缩两种,前者是为减少热损失,使弧柱直径变小,中心温度变高;后者是靠由弧柱电流构成的磁场产生相互吸引力,使弧柱变小。这种电弧现象叫收缩效应,其作用就是象捏碎饼似的将前端熔融金属的中间变细,并从前端部切离开。

手工电弧焊电压控制的研究(图)

摘要:手工电弧焊的电弧电压是一个难以控制的参数,有时能对焊接质量产生较大的影响。当电弧电压高于设定值的时候,通过焊接电源外特性曲线的转换,使电流从焊接电流跳变到较小电流,由此通知操作者去调节弧长,从而把电弧电压维持在设定值之下。

关键词 : 手工电弧焊 ; 电弧电压; 焊接质量

  电压或电弧长度在手工电弧焊时时一个难以控制的参数,当焊接一些要求用短弧的焊接材料和母材时,电弧电压的偏高将降低对焊接金属的保护效果,恶化金属的冶金力学性能,影响到焊接产品的使用寿命。由于这种影响一般用常规的检验方法是不能发现的,很容易被忽视。因此,手工电弧焊过程时,保证电弧电压在容许的方位之内是非常必要的。在此研究了一种提醒焊工有关电弧电压高低的方法,帮助焊工主动地减低电弧长度,使电弧电压参数得到较好控制。

1 手工电弧焊弧压控制原理

 对手工电弧焊接过程电弧电压的观察表明,同一焊工在不同时间焊接,电弧电压差异较大;不同的焊工进行操作,电弧电压差异很大,电弧电压的一致性与重复性是很差的。其主要原因是焊工一般感觉不到电弧电压波动的大小,特别是在使用陡降特性的焊接电源时更是如此,大多是凭经验把电弧保持在某一长度。因此焊接时焊工若能知道电弧电压的变化,就可以自觉地去调节电弧长度,按电弧电压地要求去焊接。通过2条焊接电源外特性的切换,使焊接电流产生较大的变化,能达到这一目的。



 图1中的2条焊接电源外特性曲线,曲线1为正常焊接的电源外特性,提供焊接所需的焊接电流;曲线2为电弧电压超过要求时的电源外特性曲线,只提供电弧能连续燃烧的电流,Umax为规定的最高电弧电压。焊接时只要弧长波动引起的电弧电压变化不超过Umax,电弧工作点就一直处于外特性曲线1上,在正常规范下焊接。一旦弧长提高使电弧电压高于Umax,电流外特性曲线1就切换到曲线2,电弧工作点转移到曲线2上,焊接电流明显减少。这一电流的变化能显著影响到焊接的过程,可使焊工感觉到。焊工一旦感觉到电流减少,就可按事先的约定,将弧长降低,使电弧电压随之降低。当电弧电压稍低于规定电压Umax时,外特性曲线2就切换到曲线1,电弧工作点转移到曲线1上,在规定焊接规范下焊接。

2 外特性转移电路的结构与讨论

  电源外特性转换电路的结构如图2所示,由电压比较电路、延时电路和外切性切换电路等组成。该电路的工作过程是:焊接时,电弧电压Uf与给定电压Ug相比较,若Uf<Ug,电压比较电路输出为0,焊机输出焊接电流;若Uf >Ug,电压比较电路输出高电平,启动延时电路工作。若延时电路在延时期间,Uf<Ug,则延时电路立即复位,不影响焊机的输出。只有在延时期间,Uf 一直大于Ug,延时电路才工作到设定时间,启动外特性转换电路,使焊机在较小的设定值下工作,输出较小的电流。一旦电流减小就会影响到焊工的操作,焊工只有按约定把电弧缩短,一旦电弧缩短到使Uf<Ug,电流立即恢复到焊接电流,焊工才能正常焊接,从而使电弧电压能够维持在设定值之下。



  在ZG-300焊机上试用了上述外特性转换电路。试验采用¢3.2mm的J422焊条,焊接电流约为120A,设定电压为30V,小电流设置为50A。试验时发现,延时时间过短会影响对电弧电压的控制。延时过短易造成焊机输出振荡,焊接电流有时会自动地忽大忽小,失去控制。在上述试验中,延时时间大于3S时,操作人员能根据电流的变化去调节弧长,使电弧电压维持在设定值之下。

 3 结论

a 用2条电源外特性转换的方法,在电弧电压高于给定电压时,焊接电流明显减少,从而提醒焊工主动调节弧长,使焊接电压维持在要求之下。

b  为避免焊接过程的瞬间干扰,妨碍焊工的正常操作,在外特性曲线1切换到曲线2 时,应由一定的延时。


 参考文献

(1) 潘际銮 . 现代弧焊控制 北京 : 机械工业出版社,2000

铸造冷却台焊接变形的控制

曹永胜 杨新 苍松 魏承利 彭东辉

  铸造冷却台用于钢锭脱模和冷却,工作时不但承受静载,还承受冲击载荷。冷却台装焊后,若存在较大的焊接变形,将使联系焊缝变为工作焊缝。由于冷却台结构庞大,矫正焊接变形将非常困难。

1 冷却台的结构及主要技术要求

  冷却台由6根纵梁和2根横梁构成,长3.6 m,宽1.95 m、厚200 mm,单件重约4 t。其结构见图1。

图1 冷却台结构

  材料采用100 mm厚的Q235钢板气割成200 mm×100 mm的条板。厚度方向允许偏差±2 mm,两对角线差≯6 mm,纵梁板条侧弯应在4~6 mm范围内,构件底面不平度≤±3 mm。

2 冷却台焊接变形分析

  (1) 底面不平度 冷却台的底面不平度是由纵梁和横梁的焊接挠曲变形造成的。纵梁焊缝分布在梁的下半部,焊后由于焊缝的横向收缩变形,使纵梁产生向上的挠曲变形;而横梁的焊缝分布在上半部,焊后则产生向下的挠曲变形。结构整体表现为底面不平度。
  (2) 对角线不等 除纵、横梁下料和装配的精度对构件对角线有影响外,还与焊接顺序有关,先焊的焊缝由于构件刚度小,变形容易,后焊的焊缝则相反。
  (3) 纵梁旁弯 纵梁旁弯主要与装配间隙、焊接顺序有关。

3 冷却台焊接变形的控制措施

  (1) 纵梁预制反变形为了保证冷却台焊后不平度的要求,我们做了模拟试件,测量出单根纵梁的焊接挠曲变形值。经试验,纵梁的挠曲变形值为5.2 mm。由于纵梁要开装配缺口,使气割产生的残余应力释放,产生了1.7 mm的反变形。纵梁下料时,只要制出3.5 mm的反变形即可。
  (2) 采用数控切割控制待焊处的装配间隙,把缺口精度控制在要求范围内。当焊口处间隙超过2 mm时,可采用加楔方法解决。
  (3)应采用合理的焊接顺序。由4位焊工从四角向中心同时对称焊,焊接顺序见图2。焊接时,所有焊缝全部焊完一层后再焊下一层,每层焊缝的填充金属量应尽量一致。

图2 焊接顺序

  焊接过程中,若发现对角线差值和纵梁旁弯较大时,要调整焊接顺序。焊奇数焊缝A1、C1或A3、C3将使对角线AC增长,BD减短;焊偶数焊缝则变形相反。若同时先焊2、2焊缝,可使纵梁向外弯曲;而3、3焊缝使焊缝向内弯曲。
  采用上述工艺措施,有效地控制了冷却台的焊接变形,使构件的尺寸精度达到了技术要求。

作者简介:曹永胜,1963年生,学士,讲师。
作者单位:曹永胜 佳木斯大学材料工程学院(154007)
     杨新 佳木斯热力公司(154002)
     苍松 佳木斯热力公司(154002)
     魏承利 齐齐哈尔化工有限责任公司(161033)
     彭东辉 齐齐哈尔化工有限责任公司(161033)

焊条焊芯和部分辅料的环境负荷影响评估

王智慧,蒋建敏,何洪文,李现兵,姜羽
北京工业大学材料科学与工程学院,北京0111223


  摘要:应用环境负荷评估理论和方法,对焊条的焊芯及部分添加材料—大理石粉、云母片、长石粉和萤石粉进行了环境负荷评估。从评估结果中可以看出,焊芯的生产过程环境负荷较大,而矿物粉的生产过程环境负荷相对较小,其结果对指导研制环境协调型焊接材料有重要意义。

   关键词:焊条;环境因子;环境负荷;辅料

前言

  目前,发展“ 循环经济”已经成为世界经济发展的主流。“ 循环经济”是一种以资源的高效利用和循环利用为核心,以低消耗、低排放、高效率为基本体征,符合可持续发展理念的经济增长模式,是对“ 大量生产、大量消费、大量废气”的传统模式的根本变革[1-5]。

  材料作为经济发展的基础与先导,为社会带来了巨大的财富。然而从资源、能源和环境角度分析,材料的提取、生产、使用和废弃过程又是一个不断消耗和破坏人类赖以生存的空间的过程。随着人们环境意识的增强和可持续发展观念的深入人心,世界各国已经陆续立法,要求产品的生产厂家对产品整个寿命周期的环境影响负责,消费者也越来越青睐环境保护性好的绿色产品。焊接产业面临着同样的问题。焊接虽然是传统的产业,但是经过现代高技术的改造和提升,正向着高效、自动化、智能型、节能、环保型焊接的方向发展。

  焊接一直是有污染排放的行业之一,所以有效改善焊工的工作条件、减少烟尘已经成为焊接工作者所面临的重要课题。针对这一课题,工业发达国家已经开始研究焊接材料的环境负荷以及焊接产品的生命周期的环境影响,并开始新一代低毒、低烟尘环境协调型焊接材料的研制。

  为了新一代低毒、低烟尘环境协调型焊接材料的研究,现已开始逐步地进行焊接材料的主料和辅料的环境负荷评估,以期得到各种辅料的环境影响因子,作为指导环境协调型焊接材料的研制。在此仅对焊芯和几种辅料进行了初步的评估。

1 焊条的环境负荷评价方法

  焊条的生产过程涉及到许多与化学、物理变量有关的数据。尽管这些数据反映了焊条生产过程对环境状态的损伤,但它们的量纲是各不相同的,难以归一化和相互比较对环境的损伤程度,从而难以准确地了解焊条的环境负荷。显然,对研究工作者来说,就要求和希望将焊条的环境负荷具体化和定量化,这样才能对焊条的生产过程中产生的废弃物如废气、粉尘等是否符合环境标准有大致的了解。根据每个细节,对环境负荷比较大的环节应进行分析和改进,以降低其环境负荷。

1.1 确定评估目标和范围

  分析或评估目标和界定范围以及确切地分析或评估产品对象决定了分析或评估的方向和深度。它所要确定的内容包括:评价目的与范围、数据的类型及收集方式、整个系统边界、评价方法等。该文主要研究了焊条的部分添加材料如钢芯、大理石粉、云母片、长石粉和萤石粉在制成焊条之前的环境负荷,即原材料的环境负荷。

1.2 数据收集

  为了能真实地反映产品对环境的具体影响情况,必须大量收集相关数据。只有在详细、可靠的数据基础上,才能根据数据的具体情况,选用合适的评估模型,使得评估的结果能够反映真实情况。根据收集的数据,详细列出各个阶段的各种输入和输出清单并进行分析,从而为下一阶段各种因素对目标性能的影响评价分析做准备。

1.3 环境影响因子的确定

  在环境负荷评估里,环境影响因子是负荷评价的最基本组成部分,也就是环境负荷评估是针对环境影响因子所进行的各种计算与评价。对于该文所讨论的环境影响因子,指废弃物环境影响因子。废弃物环境影响因子就是在生产每项材料的各个过程中,都会排放出各种对环境有直接或间接影响的废弃物,基本包括废水、废气、废渣等。把每种废弃物进行细化与分类,得到的对环境有影响的众多物质,其中每一项物质就归结为一种废弃物环境影响因子。

1.4 环境因子数据的处理

  对于环境因子的处理,首先要将有量纲的环境影响因子转变为无量纲的数据,把各种单位不一的环境影响因子单位统一化,从而可以看出该种影响因子在全生产过程对环境的负荷影响幅度,还能看出在材料的单一生产过程中所有环境影响因子对环境的负荷影响幅度。

1.5 权重系数的选择与确定

  在整个的生产过程中,每一项废弃物环境影响因子对外环境的影响都不尽相同,有的微量会对环境造成较大的影响,而有的则恰恰相反。为了从全局把握、整体衡量,引出权重系数来标称每一项影响因子对环境影响程度的大小,以衡量每项影响因子危害程度。这些权重系数不是凭空出来的,要进行权重系数的确定,保证科学性、合理性、可操作性和简单化。权重系数的确定一般分为/ 种情况:统计权重系数;专家权重系数;当量权重系数。

1.6 建立模型

  应用非连续函数环境负荷评估模型对原材料进行评估。叠加型评估模型公式为非连续函数ELV=∑{ELV(n)}。

 叠加型评估模型是每项环境影响因子进行有权重系数的数学叠加。此数学模型的特点在于算法简洁直接,并且对于演算过程和结果都比较直观。缺点是由于算法简洁,可能存在偏离现象。不过,由于此模型要求的数据收集不是很繁琐,符合数据收集的实际情况,故该研究主要用此模型进行计算。

1.7 数据结果分析

  在收集了材料的相关数据后,应用环境负荷评估的方法,将得到的环境因子的数据根据具体数值,按一定的范围用一个整数表示其对环境的影响幅度。然后将各种物质在每个阶段的影响幅度和权重系数列出一个矩阵表,再对其进行汇总,求出总的环境影响数值。这个值越大,说明其对环境的影响也就越大,应该对该阶段进行合理的分析和改进,以达到降低环境负荷的目的。

2 数据采集

2.1 焊芯生产过程中的数据收集

  焊芯的环境负荷可以近似看成钢铁的环境负荷。对于钢铁生产的环境负荷,有许多相关公开数据和报告[6]。对从钢铁冶炼到焊芯的每一个过程编号排序,收集环境影响因子即具体废弃物和排放物,以j代表环境影响因子,i表示废弃物和排放物的标准。钢铁的生产流程是:采矿(j=1)→洗矿(j=2)→炼焦(j=3)→烧结(j=4)→炼铁(j=5)→炼钢(j=6)→连铸(j=7)→热轧(j=8)→冷轧(j=9)。在焊芯生产过程中,主要收集以下各种环境影响因子,分别是废水排放量(i=1);悬浮物排放量(i=2);挥发酚排放量(i=3);石油类排放量(i=4);废气排放量(i=5);二氧化硫排放量(i=6);烟尘排放量(i=7);一氧化碳排放量(i=8)氧化氮排放量(i=9)。

  部分典型焊芯生产流程中的环境影响因子的数据列于表1和表2。


说明:编号A为废水类排放物,A后面的数字为各项排放物的序号;B为废气类排放物,B后面的数字为各项排放物的序号;C为废固体类排放物,C后面的数字为各项排放物的序号。单位:t/t 指每生产1t钢带排放废气物的质量。


说明:编号A为废水类排放物,A后面的数字为各项排放物的序号;B为废气类排放物,B后面的数字为各项排放物的序号;C为废固体类排放物,C后面的数字为各项排放物的序号。单位:t/t 指每生产1t钢带排放废气物的质量。

2.2 大理石粉、云母、长石粉和萤石粉的数据采集

  为了得到更加实际和第一手的资料与数据,到一家以生产焊条辅料为主的工厂,主要生产大理石、云母、长石、萤石、钛铁矿。大理石粉、长石粉和萤石粉的加工流程为:采矿—破碎—过筛—研磨,而云母的加工多了水选工序。具体的数据如表3所示。

3 焊芯及添加材料的环境负荷评估

3.1 焊芯生产过程的环境影响评价

  求出焊芯生产过程中j对各种环境因子i的具体数据之后,为了构筑焊芯生产过程的影响评价矩阵,需要对各种具体数据进行处理,以获得具体的影响幅度和权重系数。所以,规定各种环境因子的数值在10-5和10-4以下时,其影响幅度为1;在10-3以下时,其影响幅度为2;在10-2以下时,影响幅度为3;在10-1以下,影响幅度为4;在100以下,影响幅度为5;在101 以下,影响幅度为6;在102以下,影响幅度为7;在103以下,影响幅度为8;在104 以下,影响幅度为9;在104以上,影响幅度为10。这样就能很清楚的看出每个过程中每个因子的影响幅度值,如表4所示。



  从表4中可以看出,对环境影响最大的过程是炼焦过程,其环境影响因子为19.44,其次是烧结(19.34)和炼铁(18.93)。影响较小的过程是选矿(0)、连铸(0)、热轧(0)、冷轧(0.03)。然后,从环境影响因子对环境的影响程度来看,对环境影响最大的是废水(9.54),然后是废气(8.86)、二氧化硫(6.93)、一氧化碳(7.03)、烟尘(6.93)、氮氧化物(6.71)、悬浮物(5.88);对环境影响较小的是石油类(4.93)、挥发酚类(4.00)。

3.2 大理石粉、长石粉、萤石粉、云母生产过程的环境影响评价

  对于这几种矿物质的生产流程的环境影响评价中权重系数的选择,都以焊芯生产流程中烟尘排放的权重系数为参考,初步选定大理石粉、长石粉、和萤石粉生产流程中的权重系数。即:在破碎阶段为0.14;过筛阶段0.12;最后研磨筛选为0.13。对于云母,取:破碎研磨阶段为0.24,水选为0.21,晒干研磨0.13,最后过筛0.12。各个矿物质生产流程的环境影
响评价如表5所示。



4 结束语

  从影响因子看,焊芯或钢带的生产过程环境影响因子达到68.62,4种辅料的生产过程环境影响因子为2.8。考虑到焊丝或焊带的重量系数或加粉系数为50%-80%,因而焊丝或焊带环境负荷最大。

  在大理石粉、云母片、长石粉和萤石粉的生产流程中对环境的影响较焊芯来说是比较小,这与它们生产流程简单、废弃物单一有关。大理石粉、长石粉和萤石粉生产过程中的主要环境影响因子为粉尘,其整个生产过程中的影响程度为0.39。这3种石粉的整体环境影响程度为1.17,与焊芯各个生产过程中环境影响程度比较来看,它们的影响幅度还是比较小的。而云母片的生产过程中的环境影响程度和大理石粉、长石粉、萤石粉生产过程相比较,是比较大的,其整个生产过程中废渣的影响程度为2.80,比3种石粉的影响幅度总和还要高,这与云母片生产工艺过程有关。

  该研究仅对焊条的几个辅料和焊芯进行了环境负荷评估,焊条添加辅料的环境负荷评价是一个较大的系统,需要建立完整的数据库,这方面的工作刚刚开始,还需要进行大量的工作。

参考文献:

[1] 刘江龙:环境材料导论[M];北京:冶金工业出版社,1999
[2] 聂祚仁:生态环境材料的研究与发展趁势(上)[J]新材料产业,2001,(10):12-15
[3] 席德立,彭小燕 LCA中清单分析数据的获得[J]环境科学,1997,9(5):84-89
[4] Stavrose.Daniel,Giannis T.Tsoulfas,Costas P.Pappis,et al. Aggreating and Evaluating The Results of Different Environmental Impact Assessment Methods[J].Ddepartment of Industrial Management,2004,(1:)125-138
[5] 刘江龙,丁培道,钱小蓉,等:金属材料的环境影响因子及其评价[J]环境科学进展,1996,4(6):45-50
[6] 刘江龙:材料的环境影响评估[m] 北京:科学出版社,2002

提高钢轨铝热焊质量的研讨

为适应重载、提速铁路运输发展的需要,铁路主要技术政策要求发展超长无缝线路。钢轨铝热焊具有设备简单、快速方便及成本较低等特点,再断轨修复原位施焊和跨区间无缝线路道岔焊接时尤为适用,它是目前在世界各国广为采用的无缝线路联合接头焊接方法。

为减少钢轨铝热焊头伤损率,促使国内铝热焊技术步出低估,有关科研、生产单位针对铝热焊剂成份、工艺及机具等作了大量工作,焊头质量有所提高.近几年来我国铁路又从法、德等国引进焊接技术、法国钢轨铝热焊在TGV高速铁路使用效果良好,特别是一次性坩埚对净化钢质、提高焊头质量有利。除焊剂成份外,尚有以下几个技术关键问题应进一步研讨。

1.焊头延伸率δ5应提高.铁道部标准TB/T1632要求钢轨铝热焊头的延伸率为母材延伸率的60%以上,即δ5≥5%.但钢轨铝热焊缝为铸造组织,未经热处理时材料较脆,塑性指标较低,一般在2%以上.因此,为提高铝热焊头的塑性指标,防止突然折断,应进行焊后热处理,但抗拉强度σb有所降低.

2.焊头硬度:(1)钢轨焊头应按TB/T1632标准的规定,不得低于母材硬度的90%,但上限未加以限制,今后应控制在母材硬度的110%以内。(2)按铁路技术政策规定,60Kg/m及以上钢轨均应淬火。而铁路现场既有淬火轨也有非淬火轨。1997进口法国铝热焊剂的焊头硬度是按略低于淬火轨考虑的,抗拉强度σb≥980Mpa,钢轨轨缝中心线硬度HB330±20,σb≥880Mpa的钢轨轨缝中心线硬HB305±20。(3)应尽量减少软带宽度。若焊缝有个别点硬度偏高,只要不出现马氏体组织是允许的。

3.超声波探伤标准尚待统一。铁道部标准TB/T2340及2635对钢轨超声波探伤仪及探头标准做了规定,而钢轨铝热焊头有其特殊性,焊筋未打磨,焊筋凸缘反射波可能会引起误判,至今仍无统一探伤标准,为防止误判,应加强波形分类和了解波形显示规律及特征,辅以钢尺及目测的办法来确定回波信号,以防轨头下颚和轨底热影响已缺陷的漏检。

Ar+He混合气体TIG焊接技术问答

1 Ar+He混合气体TIG焊可焊哪些金属?

Ar+He混合气体的电弧具有氩气和氦气的合成性能,有高稳定电弧与高热功率的配合、净化作用,且有利于减少气孔,具有较高的电弧温度,可使工件获得较多的热量,熔深大,焊接速度几乎为氩弧焊的两倍。Ar+He混合气体TIG焊适合焊接铝及铝合金、镁及镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金等金属,以及金属基(一般为铝、镁、钛等)复合材料。

2 Ar+He混合气体电弧有哪些特点?

氩气密度比空气大,而比热容和热导率比空气小,这些特性使氩气具有良好的保护作用和稳弧作用。与氩气相比,氦气电离电位高,热导率大,在相同的焊接电流和电弧长度条件下,氦弧的电弧电压比氩弧高(即电弧的电场强度高),使电弧有较大的功率;并且氦气冷却效果好,使得电弧能量密度大,弧柱细而集中,得到的焊缝有较大的熔透率。

3 Ar+He混合气体比例对电弧特性有何影响?

随着气体配比的变化,电弧形状发生变化。氦气的体积分数对电弧形态的影响如图1-6所示。照片是焊接镁合金时,采用数码相机加焊接用滤光镜片所得,相机镜头与电弧的距离不变。由图1-6可以看出,随着氦气在混合气体中比例的增大,电弧逐渐收缩,特别是当为纯氦气时,电弧形态较纯氩气时有明显的改变,电弧收缩严重,弧柱细而集中。电弧颜色由白亮逐渐转变为橙黄,这主要是由于纯氦气的谱线位于橙色波长范围内,随着氦气比例的增大,电弧中氦原子电离、复合的数目逐渐增多,其谱线的相对强度也不断增大,宏观上电弧颜色逐渐由白亮向橙色变化。

a) b) c) d)

e) f) g)

图1-6 氦气的体积分数对电弧形态的影响

a)0% b)10% c)30% d)50% e)70% f)90% g)100%

电弧稳定性随氦气比例的增大而降低,当氦气体积分数超过70%时,引弧困难,电弧不稳定,保护效果差;当氦气体积分数为90%时熔池飞溅严重;当氦气体积分数达到90%以上时,引弧极其困难,且焊接过程电弧极不稳定。

4 Ar+He混合气体比例对焊缝熔深有何影响?

氦气的体积分数对焊缝熔深的影响如图1-7所示。该图为镁合金焊缝的熔深照片。由图1-7中可以看出,随着氦气在混合气体中比例的增大,熔深逐渐增大,形状由蘑菇状变成扁平状,但在氦气体积分数超过50%时,熔深变化较缓慢。这是因为氦弧的功率较氩弧的大,随氦气的增多,电弧能量密度增大,电弧收缩,熔透率增大,导致熔深变大。但由于受到工件厚度和焊接约束的作用,熔深达到6.5mm左右后不再明显变化。

a) b) c) d)

e) f) g)


图1-7 氦气的体积分数对焊缝熔深的影响

a)0% b)10% c)30% d)50% e)70% f)90% g)100%

5 Ar+He混合气体比例对焊接的可操作性有何影响?

随着氦气比例的增加,熔池飞溅逐渐严重,焊接烟气增加。当氦气的体积分数达到90%时,镁合金蒸发严重,焊接烟气很大,操作者有头晕、胸闷、恶心症状,基本上无法实现正常焊接。从焊接的实用性、经济性和环保性出发,Ar+He混合保护气中,可采用体积分数为30%~50%的氦气进行镁合金的焊接。

6 Ar+He混合气体TIG焊接镁合金的接头组织形态如何?

当采用体积比为1∶1的Ar+He混合气体对镁合金进行TIG焊时,在焊接过程中电弧稳定,阴极清理作用明显,氧化膜易于破碎,熔池搅拌充分,保护气氛良好。与母材相比,热影响区的晶粒较粗大。焊缝区组织为细小的等轴晶粒,具有明显的快速凝固组织特点,其晶粒明显比母材区和热影响区细小。这主要是与TIG焊接热循环过程和镁合金的物理特性有关。在焊接过程中,焊缝区的母材吸收大量的热而熔化,凝固时由于镁合金的热导率大,散热快,促进了焊缝区金属的快速凝固结晶,从而导致了焊缝区的晶粒细化。此外,熔池搅拌作用也促进了焊缝区等轴晶的生长。热影响区晶粒粗大,则是由于镁合金的熔点低(一般在500~600℃范围),导热快,焊接时造成的热影响区宽且易于过热,吸收的热量使热影响区的组织发生晶粒长大,从而导致了热影响区的组织晶粒粗大。

7 Ar+He混合气体TIG焊接镁合金的接头显微硬度如何分布?

焊缝、热影响区、母材区的显微硬度测量结果如图1-8所示。从图中可以看出,焊缝区硬度比母材略低,但差别不大。焊缝与热影晌区交界处硬度有明显上升,热影响区硬度明显低于母材。由于热影响区晶粒较粗大,根据Hall-Petch公式可知,热影响区的显微硬度较低。在焊缝区,一方面组织的显著细化使其显微硬度提高;另一方面和形成的Mg17Al12相比,A1元素主要以固溶态存在时,将使其显微硬度降低。在两种因素的综合作用下,使得焊缝区的显微硬度和母材区接近。

8 Ar+He混合气体TIG焊接镁合金的接头强度如何?

当采用体积比为1∶1的Ar+He混合气体为保护气氛进行TIG焊接时,焊缝的抗拉强度为184MPa,而母材的抗拉强度为268MPa,焊缝的抗拉强度达到母材的68%,接头的伸长率为母材的58%,明显低于母材。

从宏观断面上看,焊接接头拉伸试件的断裂发生在热影响区,断口表面粗糙不平,颜色灰暗,但断裂前无明显的缩颈;母材的断裂发生在标距中部,且断口与母材成45°角。

图1-9a为母材的拉伸断口扫描图像,图1-9b为接头拉伸断口扫描图像。由该图发现母材属于韧性断裂;断口主要由塑坑组成,为延性断裂;而接头的断口是解理和塑坑组成的混合断口,为韧一脆混合断裂。

a) b)

图l-9 拉伸断口形貌

a)母材拉伸断口 b)接头拉伸断口

9 Ar+He混合气体TIG焊接镁、铝合金有何优缺点?

1)充分利用交流氩弧焊设备,扩大其使用范围。

2)操作简单,焊缝成形美观,质量优良,力学性能满足使用要求。

3)焊接热输入量较小,焊缝和热影响区组织细小均匀。

4)对于要求较高的铝合金厚件补焊更为合适,并能减少气孔。

5)成本较高。

10 Ar+He混合气体TIG焊对人体有害吗?

Ar和He都是惰性气体,本身无毒,混合后也不发生反应,所以用Ar+He混合气体进行TIG焊不会对人体造成危害。但用Ar+He混合气体TIG焊接镁合金时,开始时操作者会感到不适,尤以胃部反应最为强烈。这并不是Ar+He混合气体的原因,是由于镁蒸气对人体器官的刺激造成的。一般操作1周后会有明显改善,但需采取戴口罩等措施进行防护。

11 Ar+He混合气体TIG焊接镁合金板材的焊接参数如何确定?

由于镁合金具有熔点低、热导率高、线胀系数高、表面张力小等特点,其焊接方法要求严格。钨极混合气体TIG焊能够实现高品质焊接,得到美观、平滑的优质焊缝。

1)在Ar和He为体积比1∶1的保护气氛下进行TIG焊接。

2)焊接电流。在其他焊接参数不变的条件下,对厚度为3mm的镁合金板材选用40~100A的焊接电流进行焊接。电流较小(≤50A)时,易出现未熔合和未焊透、焊缝表面局部塌陷和突起等现象。电流过大(≥60A)时,母材变形大,易产生烧穿,焊缝出现晶粒过烧、气孔、裂纹等缺陷,焊丝在靠近焊缝前就被熔化,熔滴凝固在焊丝端部,阻碍进一步填丝。当电流适当(50~60A)时,形成的焊缝表面光滑,无堆高,外形美观,质量优良。

3)焊接速度。在焊接速度小于10cm/min时,输入给母材的线能量较多,同时因镁合金的蒸气压力大,表面张力小,在焊接时易出现焊漏、咬边和变形等缺陷,焊缝及近焊缝区附近的晶粒明显长大。

当用较大的焊接速度(14cm/min)进行焊接时,可以提高电弧的稳定性,得到良好的焊缝外观。

4)电弧高度。焊接时应尽量压低电弧高度,充分发挥电弧阴极破碎作用,并使熔池充分搅拌,以促使氧化物和氢的逸出。一般情况下,当电弧高度取4mm时,可以达到理想的焊接效果,且填丝方便。

12 Ar+He混合气体焊接铝合金有何特点?

1)焊接厚板铝合金材料时,采用He+Ar混合气体作为保护气体可明显增加对焊缝的热输入,增大焊缝的有效熔深,提高金属熔敷效率。随着He比例的增加,能明显改善焊缝的熔透深度。板的厚度增大时,He的加入量亦应相应增加。

2)大电流MIG焊焊接厚板铝合金材料时,随焊接电流的增大,惰性气体保护失效而使外界空气进入焊接区域(焊接电弧和焊接熔池),一方面影响焊接电弧,使电弧不能稳定燃烧;另一方面空气中的氧气、氮气进入焊接熔池,并与熔融状态的铝发生化学反应。另外,大量的热量使焊接熔池处于严重的过热状态,再加上电弧力的作用,最终会导致焊缝产生皱皮现象。采用He+Ar混合气体与采用纯Ar作为保护气体相比,可显著提高焊缝产生皱皮的临界电流值,减小焊接过程中产生皱皮的倾向。

以上内容节选于机械工业出版社出版的《特种焊接技术问答》

作者:刘胜新 主编

书号:978-7-111-25878-0

定价:25.00元

大跨径钢管拱加工与现场预拼施工施工工艺

摘要: 介绍主跨208 m秭归龙潭河大桥钢管拱的加工制作、现场预拼和空中对焊等施工技术。1 前 言  钢管混凝土拱桥的发展与应用在我国仅有十余年的历史,但发展很快,已遍及全国广大地区,目前已经建成的就达20余座,在建的也有20余座。这主要是因为钢—混凝土组合材料的优越性决定的。关于钢管拱肋的加工、拼装和成拱工艺,对此类结构的施工技术、施工规范、质检和监理程序与指标、施工定额及管理等方面的研究和经验虽然有所积累,但仍不多见。广泛交流施工经验,研究制定和完善该类桥梁统一可行的规范规程,探讨其施工经济技术指标,是目前建造此类桥梁急待解决的课题之一。本文结合秭归龙潭河大桥的施工实践,主要对钢管拱加工与现场预拼施工工艺和技术作简要介绍,以期能抛砖引玉,供同仁参考。2 工程概况  秭归龙潭河大桥位于湖北省秭归县,是三峡工程秭归移民区交通复建工程蒲(庄河)文(化)公路上的一座特大桥。全长280.40 m,孔跨布置为(20+20+208+20) m,桥幅布置为净-9 m+2×1.0 m人行道。该桥由铁道部专业设计院设计,湖北省公路建设总公司(湖北省路桥公司)施工。  本桥主跨为208 m的中承式钢管混凝土拱桥,主拱为双肋桁式无铰拱,矢高40.530 m,矢跨 比1/4.935。拱轴线采用以悬链线为基础的三次样条曲线。变截面主拱肋上下弦管中心间距拱脚处为4.439 m,拱顶处为2.2 m。两条主拱肋横桥向中心距为11.60 m。全跨共设11道横撑和6道X形撑,且均为空钢管构成的桁式梁。每条钢管拱分19节段加工制作、预拼和空中焊接。每节段一般长度为12 m(拱脚段14.4 m,合龙段4.297 m),重量为20~30 t。全桥钢管拱总重928 t,其中主拱管重785 t,横撑(X形撑)重128 t,其余约15 t。主拱架设采用缆索吊装法施工,最大设计吊装重量为30 t。3 钢管拱工厂加工制作  钢管拱的加工制作和现场安装质量直接决定着桥梁的功能和使用寿命。因此,应选择有资质、有能力、有经验和有条件的生产厂家在工厂内加工制作。当工厂内拼装场地和运输条件受到限制时,也可以选择工厂加工与现场预拼相结合的办法。3.1 选材  钢材质量是钢管质量的基础。本桥设计采用16Mn、16Mnq、A3钢材,其机械性能和化学成分指标应符合文献[6]的标准。施工采用武钢生产的优质钢材。由监理工程师和施工单位负责人对每批进场的钢材作质量检查,验证出厂合格证书和材质试验报告单。其它焊接加工材料应满足设计和文献[3]中的要求。3.2 钢管卷制  根据施工图设计线形、座标表、预拱度表等文件资料,在工厂内预拼台座上将钢管拱(包括主拱管、缀板、腹杆、斜撑、横撑和X形撑)以1:1比例放出施工大样,量取各构件的设计下料尺寸,并对部分单元构件制作纸样。然后对主拱管2.0 m设计基本管节进行卷制。基本 管节必须是整块钢板沿钢板压延方向卷制而成,采用半自动氧割机下料、滚床卷板机卷制。卷制前,应根据设计和规范要求将与钢管纵缝和环缝相对应的板边分别开好坡口,采用纵向氧吹双面坡口。纵缝在设置的专用夹具上分3次焊接。成形的钢管,要采用纠圆机整体校圆。在无应力状态下管口椭圆度控制在3 mm误差以内。3.3 焊接  焊接施工以文献[3]的规定为标准。焊缝均按设计要求全部做超声波探伤检查和X射线抽样检查(抽样率大于5%)。焊缝质量应达到二级质量标准的要求。焊接施工前,必须做焊接工艺试验评定,可参照文献[4]附录15-2的要求进行。通过试验评定,确定各钢材焊接所需合理的焊条、焊剂、电流、电压、焊接方式及速度和焊缝的层数、平焊、立焊、仰焊的运条手法等,确定温度影响对构件几何尺寸及变形形态的影响程度,制定合理的焊接工艺与工艺规程,指导实际生产。  基本管节制作时,在卷制成管后先用手工电焊打底,然后焊接管内4.5 mm厚,再用自动电焊机对管外自动焊接。纵缝略高于母材1~2 mm。制作主拱管12.0 m安装节段时,在加工胎架上先进行平面放置组装。胎架在竖直面内按施工拱轴线起拱。胎架长度不小于30 m,用于钢管对接、上缀板和下缀板的组装焊接。钢管对接时,纵缝布置相互错开,环缝分布与管轴线严格垂直。环缝采用人工电焊打底,自动电焊成形。焊缝经检验合格后才进行缀板焊接。  单哑铃形钢管拱构件制作时,先焊接桁拱拱轴线内侧的缀板,然后焊接其处侧的缀板。在施工内侧缀板之前,须先将外侧缀板安装到位并手工电焊打底和定位。焊接过程中应注意胎架及构件自身的临时刚性定位和对称交错施焊,防止结构变形,减少初应力影响。3.4 腹杆、横撑(X形撑)单件制作  根据厂内1:1比例放样及纸样,结合焊接工艺试验评定参数,进行φ400×10 mm腹杆、φ500×12 mm横撑(及X形撑)、φ299×8 mm横联撑杆和隔板等构件的放样与下料。本桥所有钢管构件均在工厂卷制成型。3.5 防腐处理  全桥钢结构在出厂前均采用长效复合防护涂层技术进行防腐处理。处理方案为:1~3号节段喷砂等级为国标Sa3级,4~10号节段喷砂等级不低于Sa2.5级;防腐结构1~3号节段第1层为200 μm热喷锌,第2层为75 μm SZ-1G无机富锌,第3层为30 μm SA-1面漆,第4层为20 μm 881聚胺脂饰锌面漆;防腐结构4~10号节段第1层为100 μm热喷锌,第2层为30 μm SZ-1G面漆,第3层为20 μm聚胺脂铝粉装漆(注:1~3号节段将被三峡工程库区蓄水淹没)。  构件经运输进场、现场预拼、起吊安装及最终成拱之后,对运输和施工过程中被损伤的防护层,应进行现场防护处理,确保钢管拱在25~30年内不受腐蚀(30年后应进行第2次防腐处理)。3.6 半成品构件的运输与存放  由于该桥钢管拱安装节段外形尺寸和安装重量均很大,这给工厂制作后的运输问题带来较大困难。该桥地处中低山区,水陆交通不便,施工环境较差。大型构件从武汉至香溪走水路很方便,但从香溪港起吊上岸,转运现场困难较大。大桥所在的新建蒲文公路,两岸引道尚未施工。设备、材料和钢管拱构件进场,只能依靠沿龙潭河南坡新修的施工便道。因此,通过与钢管拱生产厂家、交通部第二航务工程局第六工程公司协商,并征求业主、监理和设计等方同意,最后决定将原定方案中要求在工厂预拼的工作量转移到施工现场进行。在工厂内将原材料依设计与施工要求加工成半成品的组合单元构件,并作长效防腐处理之后,再运入现场完成剩下的整体桁式拱结构的预拼焊接成型工作。如此出厂的构件一般为12 m长、重约8.35 t的单哑铃形钢管拱分片和组拼用单元杆件。根据施工安装顺序,统一对全桥钢管拱各半成品构件进行顺序编号、标记和存放。在转运、堆放过程中,严防构件被碰撞、挤压而变形或损伤。4 钢管拱现场预拼  经过工厂加工制作、进到施工现场的钢管拱半成品组合单元主要有:单哑铃形2-φ900主拱管84分片、φ400腹杆(及斜腹杆)420根、φ500横撑158根、φ299横联撑杆225根以及隔板、拱脚连接板等。这些单元构件进场后应按照拼装顺序分类堆放,逐一进行现场预拼与安装。4.1 预拼台座制作  现场预拼按卧式组拼方案施工。预拼台座平面布置是根据设计图纸进行坐标换算后的控制参数来进行施工放样的。主拱管预拼台座纵向可同时制作相邻两节段(2×12.0 m标准安装节段)。横撑(X形撑)预拼台座布置一组,先制作横撑,再改制X形撑。  台座为条凳式底座。在25 m长度范围内设置有5条横向条座。条座宽80 cm。12.0 m钢管端口支承处条座长12.5 m,每节钢管中部条座长7.0 m。台座采用7.5号浆砌片石材料,表面用水泥浆抹平以便测量放样。台座埋入地面10~30 cm深,要求地基密实、稳定。台座顶面高出地面50 cm,并呈水平。施工时,按制作需要预埋定位钢板(位置依测量放样而定,为500 mm×600 mm×12 mm钢板)、胎架支承钢板以及备用锚环。4.2 胎架制作  在预拼台座上制作稳固的刚性胎架。按施工大样尺寸并预留工作调节空间,用钢板(厚10~16 mm)、型钢(Ⅰ180~220、∠100~160)焊拼成预拼构件的水平支承杆、垂直定位立杆和稳定限位斜撑。用经纬仪和水准仪控制胎架的水平与垂直精度。钢管拱预拼台座及胎架示意见4.3 主拱管定位  采用经纬仪按换算坐标在台座上放出主拱管的对接口投影线。采用场地龙门吊机将主拱管2个分片吊入胎架。在留有余长的主拱管两端放出对接口环缝样线。通过调整定位,使2个分片的管轴线水平间距为设计坐标值,单个分片上下主管中心线所在平面与胎架水平底线垂直,对接口环缝样线与台座上的对接口投影线重合。精确定位后用限位撑杆焊接固定在胎架上,再用仪器复查一遍。当几何尺寸精度控制合格后,割除端口长度余量(长度的确定应考虑焊接影响),打好坡口并打磨光顺,保证对焊能顺利进行。4.4 现场预拼焊接  将已制备好的接头支撑杆准确焊拼到主拱管端口附近,距对接口约30 cm。并具有足够的刚性,以保持主拱管端口的对接几何尺寸。腹杆焊接按从下到上、先直腹杆后斜腹杆的顺序组拼,焊接时采取对称交错、分段反向顺序。组拼过程中,严格监测钢管拱的组拼尺寸误差。  由于现场焊接仰焊难度较大,为保证焊缝质量,在完成整个节段的平焊与立焊后,利用龙门吊机将预拼节段整体翻身,再焊接另一面焊缝。在翻身前的施工中要注意按要求对仰焊缝作手工电焊打底,并先组拼焊好隔板,翻身过程中要轻柔、平缓,设置必要的支垫或拉绳,防止冲击和集中受力。翻身后对原仰焊进行平焊之前,抽样检查钢管拱截面的主要控制尺寸,预防变形。  预拼好的安装节段,起吊前要在地面焊接好各类吊装辅助构件,设置横联位置和测量控制标记,安装焊接检修通道。4.5 相邻标准安装节段对接口地面处理  为了减少空中对焊精确对位的工作量和施工难度,预拼成型的安装节段必须作对接口的地面预接和必要的技术处理。由于钢管拱在制作的过程中会遇到各种因素的影响,主拱管的椭圆度误差客观存在,且两相邻节段接口的椭圆形态不一致。施工对接时,对接口钢板(管壁)相互错位现象普遍存在,错位值一般有1~5 mm、甚至可达到20 mm以上。为此,预拼现场每组台座上的两节钢管拱要在起吊前进行预接整圆,相互对应着设置夹具和记号,使每道对接口的4根钢管、8个接口端面钢管圆环的对接错位误差限制在±1 mm内。起吊时,相邻节段解体后先吊走安装节段,再将后安装节段移位到已经吊走节段的原胎架位置上,再进行新一节段的预拼。这里,随着节段的推进,主拱管节段尺寸亦在随之变化,胎架上限位撑杆的位置亦需作相应的调整。4.6 空中对焊  本桥钢管拱采取分节段焊接成拱。这对钢管拱的加工制作、现场预拼和空中对焊以及缆索吊装-扣定系统都提出了很高的技术要求,增大了整个安装工程的难度,同时大大延长了安装工期。钢管拱安装节段经缆索吊装就位后用预设接口定位钢筋(或钢板)进行初定位,根据经纬仪和水准仪(或全站仪)的线形控制指令,利用缆索吊机、横向稳定风缆和手拉葫芦对它进行竖、横、纵及旋转四维调整,使对接口两两吻合。对失圆误差和中心距微小误差,可利用钢质夹具空中整形,必要时可以采用千斤顶配合。对变形或错位较大,超出规定要求的接头,应采用钢板衬板(或预制备用的钢管环形箍)进行加强处理,确保成拱质量。4.7 横撑(X形撑)现场预拼  横撑(X形撑)进场单元构件利用场地龙门吊机组拼焊制成安装桁式单片,利用缆索吊机安装。其现场预拼施工流程为:横撑(X形撑)通用台座和胎架制作、放样划线、弦管吊运定位、撑管组拼定位、焊接、检测、起吊外移、下一单元预拼。5 钢管拱预制质量控制5.1 焊缝质量  焊缝质量符合国标二级质量标准的要求[3]。5.2 几何尺寸允许误差  (1) 钢管拱轴线:2.0 m基本管节取直线,起弧方向允许偏差1 mm,起弧反向允许偏差0 mm;12.0 m单哑铃形管节允许偏差±2 mm;12.0 m标准安装节段允许偏差±3 mm;成桥后拱轴线允许偏差±10 mm或≤L/15 000。  (2) 横截面外形:钢管椭圆度±3 mm或≤3/1 000;整体长和宽允许偏差- 0 mm、+5 mm;四肢主拱管两条中心对角线长度允许偏差±3 mm。  (3) 长度:2.0 m基本管节为±2 mm;12.0 m单哑铃形管节为±5 mm;安装成拱的各接口桩号(即拱跨纵坐标)允许偏差±20 mm(限制安装节段的误差累积)。  (4) 断面安装垂直度:单条拱肋断面安装垂直度±3 mm。  (5) 缀板焊接位置:±2 mm。  (6) 腹杆、斜杆组装:杆中线(管中线)与主拱管竖直对称面之间的偏离距离为±2 mm;杆与主拱管连接的沿弧长方向的位置为±5 mm。5.3 防腐处理  防腐处理按设计要求和有关规范[3][4]办理。6 施工体会  秭归龙潭河大桥钢管拱加工及现场预拼施工经检查验收均符合设计和规范要求。通过该桥实践,我们有以下几点体会:  (1) 现行规范对钢结构的加工制作要求,针对工厂内施工和外场螺栓联结结构的施工是适当的,针对现场制作和钢管拱桥分节段空中焊接成拱则要求甚高,难以达到,需采取一定的特殊措施方能满足。空中直接对焊成拱方案的合理性值得探讨。因此,在施工精度的现场及空中控制客观难度与施工误差对拱桥承载能力的影响方面,建议设计部门予以充分考虑。  (2) 秭归桥址所在山区谷口,四季风力强劲,每天下午和晚上风力可达5~7级。其气候特征带有十分突出的特殊性,雨天、雾天、大风天和夜晚占去该桥大量空中焊接时间(占总工期的40%~50%),严重影响施工。若只计算钢管拱现场组拼及安装纯占用时间,一般为3 d预拼一节段、4 d安装一节段。该桥实际施工4~5 d预拼一节段、5~10 d安装一节段。  (3) 钢管拱制作与安装工程依其施工和质量要求,若参照现有的参考定额,其预算造价明显偏低,无法满足实际资金需求。  综上所述,进一步收集整理该类型桥梁的施工经验,分析探讨其科学合理的施工经济技术指标,这对指导今后的设计、施工和成本管理都将具有重要意义。

国产气保药芯焊丝在球罐自动焊中的应用

摘要:采用自动焊技术是大型球罐施焊的一个发展方向。目前所用气保药芯焊丝都是进口焊丝,价格昂贵且供货周期长;此外,受轨道功能的限制,目前自动焊难以覆盖球罐的全部焊道。因而大都采用全自动+焊条电弧焊的工艺。本文针对国产气保护药芯焊丝及进口自动焊机与国产半自动焊机组合施焊技术进行研究,采用了国产焊材和自动焊与半自动焊机组合的施焊方法,从而降低了成本、提高了工效,减轻了劳动强度,取得了良好的经济效益和社会效益。
关键词:球形罐 焊接材料 自动焊接
前言 球罐自动焊技术在国内逐渐被重视和推广,但大都是采用进口焊机和进口气保护药芯焊丝,存在进口焊丝价格昂贵(每吨约3.5万元),供货周期长(约2.5-3个月)等问题。此外,由于目前自动焊的轨道只能水平弯,不能垂直弯曲,致使极板与边侧板的接缝横位难于施焊,而且仰缝位置采用自动焊焊接也无法有效解决飞溅堵塞喷嘴等难题,故一般仍采用传统的焊条电弧焊。针对上述问题,我们在球罐球场组装焊度中采用国产气保护药芯焊丝和国产半自动焊机(时代ZP7―500型)与进口自动焊机组合施障在技术,既保证了产品质量、降低了成本、提高了工效,又促进了民族工业的发展,取得了良好的经济效益和社会效益。
一、焊接材料选择 选择既能保证产品质量又能降低成本š„焊接材料是球罐自动焊技术推广应用的关键问题之一。目前国内生产气保护药芯焊丝的厂家不少,我们选择上海产的E712C焊丝(每吨约1.6万元)进行了性能对比及可焊性试验,E712C焊丝引弧容易,脱渣生好,焊缝表面成型光滑,电弧较稳定,力学性能好。国产焊丝与进口焊丝(E71T-1)熔敷金属的化学成分和力学性能比较见表1和表2。

 通过以上数据的比较和分析表明国产气保药芯焊丝的化学成分和力学性能均与进口焊丝的质堕相当,有的指标还优于进口焊丝,完全能够满足16MnR焊接性能手而的要求。
二、焊接工艺试验 根据GB12337-90《钢质球储存罐》和JB4708-92《钢制压力容器焊接工艺评定》的规定,结台球罐的材质、壁厚等条件,做了Y型坡口对接裂纹试验和对接立焊与横焊两项工艺评定。 焊接设备是(LINCOLN)DC-400直流弧焊电力源、LN-9型送丝机、BUG-0爬行机构和半柔轨道。试板材质为16MnR,厚48mm;采用反极性。预热80℃、100℃、120℃的斜Y坡口对接裂纹试验结果表明,在试件焊缝得表面、根部及断面均未发现裂纹,但依据《钢制球型储罐》预热温度不能低于100℃的规定,确定最低温度为120℃。工艺评定试验坡口尺寸加图1,预热温度120℃-170℃,焊接工艺参数见表3。焊后按JB4730-94标准100%X射线拍片,共拍六张均为I级。焊接接头的抗拉强度、冷弯、冲击值均符合要求(见表4)

 按照GB12337-90〈钢制球型储罐〉附录B的规定进行了窗形拘束裂纹试验,结果也未发现裂纹。通过上述一系列的试验结果表明,国产焊丝完全可以代替进口焊丝用于16MnR球罐的焊接。
三、经济核算 球罐自动焊中采用国产气保药芯焊丝大大降低了成本,而采用半自动焊代替焊条电弧可提高生产效率,减轻劳动强度。

 我公司采用上述焊接工艺在山东滨州进行了两台1000m3球罐的现场自动焊接,其中正仰缝,上级边板与上级板的对接缝采用半自动焊接,取得了焊缝外观质量好,一次拍片合格率达94.7%的满意效果。
四、结论 (1)采用国产气保药芯焊丝焊接16MnN大型球罐技术上是可行的,既保证了质量,又降低了成本。 (2)采用半自动代替焊条电弧焊完成球罐施工中自动焊难于施焊部位的焊接,减轻了焊工劳动强度,提高生产效率。 (3)具有一定的社会效益和较好的经济效益