1、手工电弧焊接设计工艺规范操作作业指过书手工电弧焊设计、工艺规范、操场作作业指导书 20 - 发布 20 实施 前言：为适应公司生产、发展需要，引用一些国标的焊接标准并结合公司现有设备，制定了设计、工艺规范、操作作业指导书。本公司技术人员，均应按本标准进行设计、编制工艺、现埸操作施工、检验等一系列技术工作。本标准代号：Q/XT6A20本标准由工程部起草本标准由总工程师室发布本标准备从20 年 实施 编 制： 审 核： 标 准 化： 批 准：1 总则11 制定的目的为规范公司设备的焊接质量，防止设备发货后质量反馈及维护公司形象，制定本规范。2适用范围结合公司设备及生产操作制定手工电弧焊接的规范、作
2、业指导书。3焊接材料31电焊条分类：【见附录表1】32焊条型号及牌号表示方法。G135117【碳钢焊条】见附录表233碳钢焊条型号的划分：焊条牌号是根据焊条主要用途及性能划分的。见附录表3【碳钢焊条型号划分】3.4焊条的保管： JB3228【焊条质量管理规程】 341对入库的焊条，应具有质量保证书和焊条型号（牌号）标志，对于压力容器等重要结构的焊条，必须按规定进行质量复检。 342存放库房应干燥，通风良好，相对湿度小于60%。放于木板格架，离地面高度不小于200mm，并与墙壁保持一定距离。 343各类焊条应按品种，牌号，批次，规格等分类堆放，并明确设标志。堆放时要小心轻放，以免药皮脱落。35焊
3、条的使用： 351焊工应知晓焊条的技术标准，成分性能及用途外，还应根据被焊件状况，施工条件，焊接工艺综合考虑，以便焊接中合理的使用。 352焊条药皮受潮，焊接时易产生气孔和氢致裂纹等缺陷，为保证焊接质量，焊条烘焙。见附录表4）【各类焊条烘干规范】，。353焊工领用焊条时，核对牌号、规格。低氢焊条，烘干放保温桶内，常温工作下，超过4H，重新烘干，但重复烘干次数不宜超过四次。354选用结构钢焊条， 见附录表5：【公司常用结构钢焊条牌号及主要用途】。考虑结构的使用条件和特点：首先根据母材抗拉强度等级，按”等级”原则选用。（对于承受动载荷或冲击载荷的焊接件，或结构复杂、大厚度的焊接件，为保证焊缝具有较
4、高的塑性和韧度，应选择碱性焊条或超低氢、高韧性焊条（或按工艺文件规定）。 考虑母材的力学性能和化学成分：，焊接低碳钢和低合金结构钢时，应根据焊接件的抗拉强度选择相应强度等级的焊条，即等强度原则；焊接耐热钢、不锈钢等材料时，则应选择与焊接件化学成分相同或相近的焊条，即等成分原则。在被焊结构刚性大，接头应力高和焊缝容易产生裂纹情况下，可考虑选用比母材低一级的焊条。 考虑焊条的工艺性： 对于焊前清理困难，且容易产生气孔的焊接件，应当选择酸性焊条；如果母材中含碳、硫、磷量较高，则应选择抗裂性较好的碱性焊条。考虑焊接设备条件：如果没有直流焊机，则只能选择交直流两用的焊条。 在确定了焊条牌号后，还应根据焊
5、接件厚度、焊接位置等条件选择焊条直径。一般是焊接件愈厚，焊条直径应愈大。36焊接用气体性质及用途，见附录表6：【焊接用气体性质及用途】4焊材、焊缝尺寸：见下表焊条直径与焊件厚度及结构的尺寸、接头形式、焊缝的空间及焊道层等选用焊条直径与焊件厚度的关系， 焊件厚度1.5234-58-1213焊条直径1.51.5223.23.2445焊脚尺寸与钢板厚度的关系钢板厚度23366891212161623最小焊脚尺寸234568注：焊脚尺寸决定焊接层次与焊道数，一般焊脚尺寸在8mm，通常为单层焊，焊条直径可按板后选3-5mm角焊缝的最小焊脚尺寸接头中较厚板的厚度/mm6.57181936365050100
6、最小焊脚尺寸R/mm3.546.58105焊工操作技术规范51手工电弧焊511接头和坡口形式：根据焊件厚度，结构形式及使用条件，依据GB983-88规定接头基本形式：对接接头，搭接头，角接头，T型接头四种。见图1，所示： 图1 焊接接头基本式（a） 对接 （b）搭接 （C）角接 （d）T型接512对接接头：两端面相对平行的接头。小于6mm板件，一般不开坡口，只留1-2mm焊缝间隙。见图2，所示（工艺规定，重要结构，承载零件除外）图2 不开坡口的对接接头513厚薄接头：当两块被连接的厚度相差较大的金属材料进行焊接，则接头处会造成应力集中，而且接头两边受热不均匀产生焊不透等缺陷，按GB/T985-
7、986须将厚板削薄到薄板厚度相同时再焊接。见图3所示。为了防止因板厚不同引起作用力偏心传递，两块板的中心线应尽可能重合，见图3（b）。直接承受动力载荷且需要进行疲劳计算。（a） （b）图3 不同板厚钢板对接接头设计（L3-1）514 V型坡口：钢板厚度7-40mm时，采用V型坡口（V型坡口特点：加工容易，但焊后变形较大）。见图4所示图4 V型坡口（a）纯边V型坡口：（b）V型坡口 ：（C）单边纯边V型坡口：（d）单边纯边V型坡口515 X型坡口：刚板厚度12-60mm时，可采用X型坡口，也叫双面V型坡口。（焊后变形和产生的内应力较小，常用于大厚度及要求控制焊接角变形量的结构中）见图5所示图5
8、X型坡口516 U型坡口：钢板厚度2060mm时，采用U型坡口，见图5（a）、（B）,板厚为4060mm时，采用双面U型坡口，见图5（c），（U型坡口特点是焊着金属量最小，焊件产生变形小，焊缝金属中幺材金属占的比例小。但加工难度大，应用较重要的焊接结构）图5 U型 坡口（a） U型坡口：（b）单边U型坡口：（c）双边U型坡口：517 T型接头：两焊件端面与本面构成直角或近似直角的接头。按照焊件厚度可分为不开坡口，单边V型，K型及双U型四种。注：钢板厚度于230,mm时，可不开坡口见图（a），若T型接头的焊缝有承受载荷，则应按钢板厚度及结构强度要求，选择坡口，保证接头强度。见图6（b）、（c）、
9、（d）所示图6 T型接头（a）不开坡口： （b）单边V型坡口： （c）K型坡口： （d）双U型坡口518 角接接头：两焊件端面构成大于30，小于135夹角的接头。单面焊的角接接头承受反向弯矩的能力极低，一般用于不重要的焊接结构中，否则都应开坡口两面焊。见图7（d）所示（注：在角焊缝根部和趾部都有很大的焊接应力，焊接时需焊透方可降低T形接头应力），图 7角接接头形式（a）不开坡口： （b）单边v型坡口： （c）v型坡口： （d）K型 坡口：518 搭接接头：两焊件部分重叠构成的接头。一般用于12mm以下钢板，其重叠部分为板厚35倍，采用双面焊，接头对装配要求 不高，也易组焊，但承载能力低，用于不
10、重要的结构件，见图8 图8搭接接头形式519 其它接头形式，见图9、10、11、12、13、14所示。 图9十字形接头形式 图10 端接接头形式图11 卷边 头形式 图12套管接头形式 1套管：2。焊缝：3。内管图13 斜对接接头形式 图14锁底对接接头形式6手工电弧焊基本操作焊件过程中，为了保证焊缝成形美观。焊条要做必要的动作（即运条见图15所示） 注意：焊接速度大小，对焊缝成形有重要作用下，定条件调节电弧长度，该速度与焊条熔化的速度匹配，弧长的变化直接影响熔深及熔宽，横向摆动要根据需要取得一定宽度的焊缝。几种常见摆动方式见图15图15焊条运作三动作示意1焊条送进（速度快，易短路，速度过慢，
11、易断弧）：2焊条摆动（根据焊缝要求宽度、焊条直径有关）：3焊条前移（根据电流大小、焊条直径、焊件厚度、装配间隙、焊缝位置及焊件材料适当撑用） （a）直线形： （b）直线往反形图16直线形运条法示意（适用于板厚35mm不开坡口对接平焊、多层焊的第一层封底焊和多层多道焊） （a） （b） （a） （b）图17 锯齿形运条法：（多用于平、仰焊的厚板焊接） 图18月牙形运条示意（消除气孔、夹渣、焊缝纫质量高）（a）正齿形运条法：（b）斜齿形运条法： （a）月牙形运条：（b）反月牙形运条 图19 三角形运条法示意（适用于平、仰焊位置的角焊缝 图21 8字形运条法示意（适用于平焊缝， 和横焊斜坡口焊缝的焊
12、接）（a）正三角形（避免夹渣）： 焊波较细、均匀、美观的焊缝表面）、（b）斜三角形（焊缝成型好） 图20圆圈形运条法示意（多用于各种位置的第一层及薄板焊接） （a）正圆圈形（适用于较厚焊件的平焊缝）：（b）斜圆圈形（平、仰位置T形接头、对接接头横焊缝）7接头方式：焊接过程中，由于焊条长度的限制或操作姿势的变换，一根焊条不可能完成一道焊缝，因此，焊缝的接头是不可避免的。焊缝接头的好坏，不仅影响焊缝外观成形，也影响着焊缝质量。图23A焊道尾部接头示意意图22 几种常用接头方式1 先焊焊渣：2后焊焊缝：（a）是常用。接头的方法是先在前焊道的弧坑稍前约1015mm处引弧，弧长比正常焊接时略长些（碱性材
13、料不宜加长否则易生存气孔），然后将电弧移到原弧坑的2/3处， 图23B焊道尾部接头示意 图23C在前焊道尾部接头示意填满弧坑后，即向前进入正常焊接。见图23Ab）焊道起头处略低些前起弧，并稍拉长电弧，将弧引向先焊道接头处，使电弧覆盖端头，待起头焊平后，再向先焊焊道反方向进行焊接见图23B（C）从另一端起弧，焊接前焊道的结尾处焊接速度略慢些，以埴满弧坑，然后以快速向前焊一小段的熄弧 （d）后焊的焊道结尾与先焊的焊道起头相连接。利用结尾时高温，重熔前焊道的起头处，将起头处焊平后迅速收弧8焊接过程中，控制熔池形状、大小，不断调整焊条角度和运条动作，达到控制熔池温度，保证焊接质量，见下述焊接操作要点。
14、81 平焊：、控制的焊条角度，使熔渣与液态金属分离，防止熔渣前渣，尽量采用短弧焊接（焊接时听到电弧击穿时发出“扑”声时，快速灭弧，否则易产生焊瘤或熔孔过大），不同接头形式平焊时角度见图（24 ），运条方式见上图（1623 ）图（24 ）不同接头形式的焊条角度示意图82 立焊：焊接时注意熔池温度不能太高，焊接电流应比平焊小1015%，尽量采用小电流焊接。尽量采用短弧焊接，使熔池表面始终得到电弧的保护，以利焊缝成形。正确焊条角度和运条方法（否则易产生气孔），焊条角度向下倾斜6080，电熔指向熔池中心见图（25 ） 图25 立焊时的焊条角度821 不开坡口对接立焊，由下向上焊，采用直线型，斜齿形，月
15、牙形法。开坡口的对接立焊，采用多层多道焊，第一层采用摆幅较小的三角形法，月牙形法，其余各层可选用斜齿形或月牙形运条法。为防止焊缝内侧产生咬边，根部未焊透，电弧可在焊缝两侧坡口顶角适当停留，见图26图26 对接立焊运条83横焊：尽量采用短弧焊，由于焊接时上坡口温度高与下坡口，上坡口可不做稳弧动作，快速将电弧拉至下坡口的根部上，稍微小的横拉稳弧动作。同时根据坡口大小，适当调整焊条角度，间隙较小时，增大焊条角度，反之减小。用小直径焊条和较小电流，防止金属流淌（操作不当易在上侧产生咬边，下侧因熔滴堆积而产生焊瘤或未焊透缺陷）。 适当的焊条角度和运条方法，不开坡口的对接横焊，薄板正面焊缝选用往复直线运条
16、方法，较厚件为直线斜三角运条法；背面焊缝采用直线形运条法，电流可适当加大；开坡口，多层焊，第一层，采用直线形或往复直线形运条，其余各层为斜环形运条。 不开坡口横焊焊条角度见图27（a）。开坡口的横焊焊条角度见图27（b）咬边、焊瘤、 未焊透缺陷 图（27）横焊条角度示意图84仰焊：（操作不当易产生焊瘤，背面产生塌陷） 841 采用小直径焊条，小电流焊接，一般焊接电流在平焊与立焊之间。 842 为保证坡口两侧熔合良好和避免焊道太厚，坡口角度应略大于平焊，保证焊接方便。 843 必须采用短弧焊接，以利于熔滴过渡。 844 适当焊条角度，坡口仰焊缝，第一层时，焊条与坡口两侧为90，与焊接方向成708
17、0，熔池尽量要薄些，温度过高时，稍微抬起电弧，稍微降低熔池温度。 845 正确运条方法，不开坡口对接仰焊，间隙小时，采用直线形运条，间隙大选用直线往复形运条法。开坡口对接仰焊，采用多焊时，第一层焊缝根据坡口间隙大小选用直线形或直线往复运条方法，其余各层均采用月牙形或斜齿形运条方式。多层多道焊宜采用直线运条。如焊脚尺寸较小的T型接头，采用单层焊，选用直线运条法，焊脚大采用多层或多层多道焊，第一层用直线运条，其余各层用斜环形或三角形运条方法。见图28图28 不同接头的仰焊焊条角度示意图 9焊缝形成： 91 按焊缝空间位置的不同分类： 911 平焊缝（a）：焊缝倾角在05，焊缝转角在010的水平位置
18、施焊的焊缝。 （a） （b） （c） （d）912 立焊缝（b）：焊缝倾角在8090，焊缝转角在0180的立向位置施焊的焊缝。913 横焊缝（c）：焊缝倾角在0-5，焊缝转角在7090的横位置施焊的焊缝。914 仰焊缝（d）：焊缝倾角在05，焊缝转角在165180，角焊的焊缝转角为05，焊缝转角115180的向上位置施焊的焊缝。10按附录表7【焊缝结合形式】可分： 101对接焊缝：两焊件的坡口之间焊件的焊缝。102角焊缝：沿两直角或近似直角的交线所焊的焊缝。 11按焊缝断续情况分类：111 定位焊缝：焊前，为装配和固定焊件位置而焊接的短焊缝。112 连续焊缝：沿接头全长不间断焊接的焊缝。113
19、 断续焊缝：沿焊缝全长焊接具有一定间隔的焊缝，可分为并列断续焊缝和交错断续焊缝。12焊接设计规范（JB/ZQ4170-2006）121 设计措施（接头形式对接，角度，T型接口）、（约束条件拉伸约束，弯曲约束，残余应力）1211 调节焊接应力a） 尽量减少焊缝数量和尺寸b） 避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离，见图29、30c） 采用刚性较小的接头形式，如图翻边联接代替插入式管联接，降低焊缝约束力，见图（31） 图29 容器接管焊接 图30 焊接管连接 图31 焊接管连接d） 在残余应力为拉应力的区域内，应该避免几何不连续性，以免内应力在该处进一步增加，见图32图32 避免应力集中e） 用
20、收缩切口来减少收缩应力，见图33图33 收缩切口13 预防焊接变形。131 焊缝尺寸大小直接影响到焊接变形，焊缝截面尺寸大，变形大，因此，在保证结构承截能力的前提下，尽量减少焊缝截面尺寸。见下表，【低碳钢角焊缝选取最小焊角尺寸】板厚67-181936305051-100最小焊角346810132 尽量减少结构上焊缝的数量和熔敷尺寸。多一条焊缝就多一处内应力源；过大的焊缝尺寸，焊接时受热区加大。使引起残余应力与变形的压缩塑变区或变形量增大 图（a）中，焊接熔敷过量会增加焊缝的收缩力 图（b）中，采用最小焊缝尺寸会降低变形量 图（c）中，采用断续焊缝可以减小焊缝长度，并可以进一步减少焊缝收缩和变形
21、 图33 焊缝数量，熔敷尺寸133 安排焊缝尽可能对称于轴或中性轴，或使焊缝接近中性轴，这样可减少弯曲变形，见图34a） b） c）a）焊缝集中在中性轴以上 b）焊缝对称中性轴 c）焊缝在截面的中性轴以上图34中b）、c）的挠曲变形小于a） 124合理安排焊缝位置，见图35（a）中的焊缝集中在截面正中性轴下方，而（b）中的安排则较为合理。（a） （b）图 35合理的安排焊缝位置防止焊接变形 图36 相交焊缝a）不合理 b）合理125 相交焊缝应交错布置，见图36126焊接接头的静强度计算 在焊接结构中的焊缝，按其所起的作用可分为工作焊缝和联系焊缝两种，见右图工作焊缝又称承载焊缝，它与被连接材料
22、是串联的，承担着全部载荷的作用，焊缝上的应力为工作应力，一旦焊缝断裂，结构立即失效；联系焊缝又称非承载焊缝，它与被连接 材料是并联的，传递 很小的载荷主要起构件 之间相互联系的作用。焊缝上的应力为 联系 工作焊缝与联系焊缝 应力，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效 。 a）对接工作焊缝 b）对接联系焊缝 设计焊接结构时，对工作焊缝必须进行 c）角工作焊缝 d) 角联系焊缝 强度计算，对联系焊缝不必计算。对于既有工作应力又有联系应力的焊缝，则只计算工作应力而可忽略联系应力。126设计和选择接头的主要因素 1）保证焊接接头满足使用要求；（2）接头形式能保证选择的焊接方法正常施焊；（3）接头形式应尽量简
23、单，尽量采用平焊和 （焊缝避开最大应力自动焊焊接方法，少采用仰焊和立焊，且最大应力 作用的截面 尽量不设在焊缝上；（4）焊接工艺能保证焊接接头在设计温度和腐蚀介质中正常工作；（5）焊接变形和应力小，能满足施工要求所需的技术、人员和设备的条件； （焊缝不在应力集中处） （6）尽量使焊缝设计成联系焊缝； （避免焊缝交于一点， 7）焊接接头便于检验； 以减小结构的局部刚性 8）焊接前的准备和焊接所 有利接头工作） 需费用低 （9）对角焊缝不宜选择和设计过大的焊角尺寸，试验证明大尺寸，角焊缝的单位面积承载能力较低等 使于操作、检验 （避免相邻焊缝过短， 以减小焊接应力）13焊接工艺：焊接工艺是确保产品
24、质量的前提下，进行一项内容。131 产品焊接工艺性审查，是保证产品焊接质量不可缺少的环节，审查内容：1311 焊接结构材料正确性：合理性，见附录表5【公司现用结构钢焊条及主要用途】1312 焊接坡口标准化（抗裂性，拘束度，经济性和合理性）1313 焊材选配正确性1314 接头性能，合格指标要求的确切性132 产品焊接工艺性规程编制：确保焊接任务前提下，全面考虑产品的技术要求，接头性能，产品结构特点，钢种的基本特性，焊接方法，焊前准备，焊后处理，焊接工艺参数，生产工艺装备，焊工的技能，文明生产，劳动保护等，尽可能采用经济合理的焊接工艺，并体现出科学性，先进性。133 正确选择焊接顺序和焊接方向。
25、（焊接结构中的焊缝分布不一，焊缝的焊接顺序也应有先焊后焊之分，一般先焊的焊缝使结构产生变形，因结构的刚性随着焊接的进行而不断加强，而先焊的焊缝往往结构刚性小，易产生变形）134 焊接工艺要素：广义讲，应包括对接头性能和致密性起决定性作用的所有工艺因素。除上述焊接方法外，焊接工艺要素还有下几项：1） 焊接接头的形式与拘束度：2）焊前的加工准备：3）焊件材料的种类和规格：4）焊件材料：5）焊前预热、层间温度和低温后热处理：6）焊后热处理：7）焊接能量参数：8）操作技术：9）焊后检查：135 手工电弧焊碳素钢常用焊接规范（焊工根据技术熟练情况合理选用）见附录8素钢手工电弧焊适用焊接规范】136 实际
26、生产中，可采用下例焊接方法： 防止变形的措施：为了减少和防止变形，首先要设计合理的焊接结构，在焊接施工时也应采取适当的工艺措施。1）反变形法：见附录【表9工焊接工字梁时巽板的反变形值】使焊件在焊前预先变形，变形的方位与焊接时所产生的变形方向相反，而达到防止焊后变形的目的。如将工件预先反方向斜置，焊接后，由于焊缝本身收缩，使焊件恢复到预定的形状和位置，如图所示。 a） b） c）a）平板对接焊 b）电渣对接立焊 c）工字梁巽板反变形法 2）刚性固定法（方法常用的有夹具、支撑、压重、专用胎具等） a将钢件固定在刚性平台上焊接示意图薄板拼接时的刚性固定 b将钢件组合成刚度更大或对称的结构示意图 c利
27、用焊接夹具增加结构的刚度和拘束示意图对接拼板时的刚性固定 3）选择合理的装配焊接顺序 大而复杂的焊接结构，先将结构简单的部件单独进行焊接，再总装成整体a焊缝应尽量选中靠近结截面的中性轴主梁装配焊接示意图a）形梁结构示意图 b）形梁的装配焊接方案 5）合理的选择焊接方法和焊接参数非对称截面的焊接顺序6）对长焊缝长时间的施焊加热，会使焊缝部位温度升高，冷后造成纵、横向收缩，使结构变形，所以对长焊缝不可采用连续的直通焊接方法，可采用下图所示的方向和顺序进行焊接，以减小其焊后的收缩变形。a）、b）、c）为0。51m的焊缝分中对焊，d）退焊或0焊每0焊缝长度为100350mm。 长焊缝的几种焊接顺序7）
28、焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称施焊，如下图所示 圆筒体对接焊缝的焊接顺序8）采用热平衡防止焊接变形，如下图所示采用热平衡法防止焊接变形 9）对接焊缝与角接焊缝交叉的结构，如下图所示对接焊缝与角接焊缝交叉10）尽可能考虑焊缝纵向和横向自由收缩，以减少焊接结构在施焊时的拘束力，最大限度减少焊接应力。即先相互错开短焊缝，后焊直通长焊缝，如下图所示拼接焊缝合理的装配焊接顺序和方向11）收缩量最大的焊缝应先焊，如下图所示带盖板的双工字梁结构焊接顺序12）工作时受力最大的焊缝应先焊，如下图所示对接工字梁的焊接顺序13）平面交焊缝的焊接顺序（因交叉处焊接应力较大），如下图所示平面交焊缝的焊接顺序14）
29、大而复杂的焊接结构，先将结构简单的部件单独进行焊接，再总装成整体15）焊缝应尽量靠近结构截面的中性轴，如下图所示主梁装配焊接a）形梁结构示意图 b）形梁的装配焊接方案16）对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧，如下图所示压力机压型上模的焊接顺序a）压型上模结构图 b）、c）、d）焊接顺序17）散热法焊接，（缩小焊接区与周围的温差，使焊件在强制冷却下焊接；使焊缝区的热量快速散失，受热面积减小，从而减小和防此焊接后的娈形）a）散热法示意图 c）散热垫法散热示意图 b）喷水法示意图加热“减应区”法示意图a）加热过程b）冷却过程1 2 焊接电流 焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。焊接电流的选择直接影响着焊接质量和劳动生产率。焊接电流越大:熔深越大，焊条熔化快，焊接效率也高，但是焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，焊条尾部易发红，部分涂层要失效或崩落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，加大焊
