焊接工艺【精选4篇】

【导言】此例“焊接工艺【精选4篇】”的范文资料由阿拉题库网友为您分享整理，以供您学习参考之用，希望这篇资料对您有所帮助，喜欢就复制下载支持吧！

焊接工艺规程【第一篇】

关键词：锅炉；压力容器；焊接工艺

中图分类号：TH49 文献标识码：A

引言

在锅炉、压力容器这些产品的制造的过程之中，通常使用到焊接工艺文件（WPS）。在国内外焊接制造过程中，都要求企业应该做焊接工艺的评定来验证企业焊制，是否符合标准接头的最基本的能力。在一般情况下，焊接工艺评定是由企业的技术部门来编制的，可以依据产品的需求，依照相关的标准，比如说西方发达国家的 ASME 第Ⅸ篇；或者是我国的NB/T47014-2011这些标准来执行，依照标准的每种重要参数的改变，比如说的焊接方法；母材的类别；预热温度；热处理温度；焊接热输入超出规定的范围，都应该进行焊接工艺的评定试验。

一、WPS

WPS这是使用焊工或者焊机操作工序规范要求制造产品提供指导的书面文件。它们则是应该依照规范的规定来进行评定，或是规范允许的AWS的标准焊接工艺规程来直接指导焊接工作指令性的文件，任何的焊接工作只有按照的WPS的规定条件来进行，如此才可以保证工程、产品的焊接质量。

前文所述都是施工所用的 WPS，它是直接指向产品施工而编制的，在这之中主要包含有所有焊接要素应该包含一定的宽容度。有两种 WPS则是特例，其中一种则是进行焊接工艺评定前编Preliminary Welding Procedure specification 简称是SWPS，属于认可试验计划中的内容，而另外的一种则是在焊接认可试验的焊接现场记录的 WPS，这个WPS的内容则是PQR 文件中的一部分，可以检验员或者监理审核的认可。

二、压力容器的重点

压力容器投入运行之前，必须经过设计、制造、检验、安装、运行监督以及维修这些诸多的环节，在这之中最为重要的环节则是设计一个实用的规范以及标准，则是根据我国标准化法来规定的，标准可以划分为国家、行业、地方和企业的标准。为了有效适应制造、设计和检验种种方面的发展压力容器的标准以及规范，应该定期对其进行审查以及修订。

三、焊接工艺的评定程序

通常来说完整的焊接工艺评定程序一般可以分为五个步骤：第一、提出工艺评定的项目，第二、编制工艺评定任务书以及焊接规程，第三、应该进行的工艺评定试验，第四、注意编写工艺评定的报告，第五、编制焊接规程来指导生产。

四、焊接工艺规程

1、 焊接工艺规程的根据

编制焊接工艺规程同时确保它的正确性这是焊接工程师的职责， 这样的要求应该同时也应该是完全可以做到的。允许使用压力容器建造的材料多达数百种，虽然它们的焊接难易程度不同， 甚至有的材料焊接性相当差， 但都有成熟的解决办法， 当然， 有些技术措施可能很复杂， 需要特殊装备才能实现。同样， 压力容器建造允许使用的焊接方法种类比较繁多， 其原理也各异， 所实现的不同方法所需设备也千差万别， 但是每一种方法都已经得到了相当广泛的使用。

2、 焊接工艺规程的编制

压力容器焊接工艺规程这是掌握了已知的有关知识基础之而编制出来的。所以，编制焊接工艺规程的正确途径则是在明确任务之后， 第一应该收集同时掌握同之有关的技术资料，在其之后开始编制焊接的工艺规程，基础知识掌握的充分、详细以及深入， 就越能保证编制的焊接工艺规程正确。不能在没有知识准备的情况之下来进行编制或者进行评定实验。

对于不同的材质应该进行不同的焊接工艺。比如说对于双相不锈钢UNS S31803焊条手工电弧焊( SMAW)的编制以及对焊接工艺评定之时，原始资料是制造压力容器的材料为 UNSS31803,其厚度是8 mm 以及10 mm。在资料的准备上应该依据ASME的材料标准SA- 240,UNS S31803是其中的一种ω( C)不大于0. 003% 、ω( Cr) = 22%、ω( Ni) = 5. 5% 、ω( Mo) = 3. 5% 并且含有少量N的双相不锈钢。依据焊接的手册、国内外期刊以及从外国几家钢铁公司可以得到的资料明白，双相不锈钢的组织是奥氏体以及铁素体，其理想的比例是50%,而实际的两相比例则在30% ~ 70% 都是合格的。这种钢强度较高，并且有很强的抗应力腐蚀以及点腐蚀的能力。其缺点则是长期在高温之下停留会发生脆化。奥氏体相或者大部分奥氏体相都是在随后冷却过程之中来铁素体相转变过来的。因为在焊接的过程之中具备非平衡的特点， 以上述转变过程则是不可能有效实现的。为了得到两相比例都符合要求的焊缝组织，可以从控制焊接热输入量、来调节焊接冷却速度和在适时提高焊接填充材料之中奥氏体形成元素Ni的含这两个方面来考虑。这种材料可使用的焊接方法主要有GTAW、GMAW 以及SAME。

在焊接的过程之中热输入量偏小， 在焊接之后冷却较快， 不能得到平衡的组织。其热输入量比较大， 高温停留的时间延长， 使其脆化。通过研究表明，UNS S31803双相钢其允许的热输入量的范围是5~25kJ/ cm,它不需要焊前预热以及做焊后热的处理。

UNSS31803的焊接材料已经被标准化。在欧美各国标准 AWSA5. 4之中， 其标准分类号是E2209-XX。

材料标准以及焊材标准之后总都没有关于双相不锈钢冲击韧性的具体数据。但是ASME 规范之中的第XIII 卷规定， 双相不锈钢则需要对其进行冲击韧性实验，其合格的标准是侧向膨胀量不应该小于0. 38mm。对于厚度不能超过 10mm,其最低设计温度不应该低于- 29。C的容器可以免做冲击实验。另外其他技术资料之中也较多的实验数据，比如说母材以及焊接接头热影响区和用 GTAW 或GMAW 焊接成的焊缝金属冲击功都应该在100 J之上，甚至还会达到200 J。

依据前文所提资料以及分析编制焊接工艺规程如下： SMAW, DCEP, 焊条应该选择E2209- 16( AWS A5. 4) , 规格 a4 mm。焊接电流120~160 A, 电弧电压 22~ 26 V, 焊接的速度是18~ 24 cm/ min。不预热以及不进行焊接之后的处理。

五、焊接工艺规程的要求

在锅炉以及压力容器安装的工程过程之中，焊接施工通常都会因为场地以及环境的限制，通常都会使用气体保护焊或者手工电弧焊，现场来焊接，应该保证它的焊接质量，焊接工艺规程应该下列项目提出相应的控制要求：

1、 焊接接头的控制

《锅炉安全技术监察规程》、《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定下列焊接接头的应具有经评定和各的焊接工艺规程支持。包括的主要内容有，锅炉以及压力容器将会受到压元件或者是压力管道它的对接焊接接头，其锅炉、压力容器受压元件之间或者将会受到压元件同承载非受压元件之间连接的要求全焊透的角接接头或者是T形接头；受压元件母材它表面堆焊以及补焊。

2、选择焊接材料选用

应该合理选择焊接材料使得焊接工艺与之相配合，其焊缝金属的力学性能不应该小于母材所规定的限值，安装单位应该准确把握焊接材料它的焊接性能，所使用的材料必须具备一定的试验基础。

3、控制工艺的参数

工艺的参数一般包括的内容有焊接电源种类以及极性的控制。焊条直径的选择以及焊接电流的控制。选择合适的焊接工艺参数，可以有效的提高焊接质量以及生产效率。焊接工艺参数在焊接之时，有效确保焊接质量进而选择的较多的物理量。

4、焊接环境控制

焊接环境对于焊接的质量有着直接的影响，当遇到极端环境之时，比如说当气体保护焊大于10m/s（气体保护焊则是2m/s),雨雪的环境以及焊接的温度小于零下20℃之时，应该采取有效的措施，如果措施不得当的话，那么应该禁止施焊。

六、结语

因为影响到焊接产品力学性能的工艺参数比较多，诸多的企业积累很多的焊接工艺评定的报告，虽然数据比较齐全，但是在查找上不方便，同时也比较容易丢失，怎样高效使用以及对焊接工艺评定报告进行管理，这就受到了国内外焊接工作者的高度重视，所以诸多的工作者结合先进的技术，经过了多年的研究以及分析来建立种种焊接工艺评定报告系统。我国目前也着手研究焊接工艺评定报告系统，设计比较符合我国企业实际情况的焊接工艺评定管理系统，这也可以有效提高工艺质量和效率，并且避免重复评定有效的手段。

参考文献

[1]邢志海，刘相伟。锅炉压力容器中焊接工艺规程辅助系统的研究使用[J].科技视界，2013,(18)

焊接工艺规程【第二篇】

关键词 焊接工艺评定；焊接质量缺陷；影响要素；控制措施

中图分类号：TG42 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）11-0000-00

核岛小容器包括压缩空气储罐、废液回收水箱、冷凝水回收箱、工艺疏水箱、含氧废水疏水罐、冷凝水贮存罐和各种除盐器等容器设备组成。质保等级为核Q2、3级。焊接是核设备制造的重要加工手段，焊接过程是一种特殊工艺过程，焊缝质量在焊接过程中形成。核岛小容器设备的焊接，通常以传统焊接工艺为主，即氩弧焊（TIG）或氩-电联合焊接（TIG+SMAW）。焊接工艺评定就是为了避免焊接常见缺陷的产生，使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合图纸设计规定，是对焊接工艺规程（WPS）进行验证性试验和结果评价的过程。焊接过程中由于受人员、设备、材料、标准文件和环境等多方面因素影响，会导致气孔、未熔合、未焊透、夹杂等缺陷出现。设备焊接制造中必须遵循焊接工艺评定进行焊接制造，如果焊接工艺评定无法满足设计要求将无法保证焊接质量。

1 核电小容器设备焊接前焊接工艺评定及焊接质量控制

焊接工艺评定过程的检查

产品施焊前，应检查WPS清单中所有焊接工艺是否都有焊接工艺评定支持，检查设备图纸中所示的所有焊缝是否都已编制WPS，并在WPS清单中列出。

1）检查制造商焊接工艺规程WPS中是否列出了焊接工艺评定报告（PQR），检查焊接工艺评定报告（PQR）中评定的可变参数有效范围能否覆盖产品的焊接变素，检查评定记录和报告是否符合相关规范标准和技术条件。

2）检查焊接工艺评定任务书规定的检验项目、数量、有效范围和验收标准是否符合规范标准和评定技术条件的要求。

3）评定条件检查内容：①确认评定现场已具备所需文件，施焊人员为熟练合格焊工或焊接操作工，且已熟悉评定文件。②验证评定用焊接设备、测量仪器已经鉴定合格并在有效期内。③验证评定试板的制备（试板尺寸、坡口形式、坡口制备方法、钝边的形式和厚度，锻轧方向等）符合规定要求。

4）评定试件焊接过程的检查内容：①评定试板组装：按照PWPS控制错边量、坡口间隙等、采取防变形措施（必要时）。②按PWPS要求对评定试板进行预热，控制预热温度大于规定预热温度的下限。③按PWPS要求开始焊接，控制层间温度、焊接电流、焊接电压、焊接速度等参数。④焊接完毕后按PWPS要求对评定试板进行热处理（如需要）。

5）无损检验的检查：检查评定试件是否已按照产品要求的无损检验项目进行了检验，RCC-M规定工艺评定试件的无损检验应满足1级焊缝的检验标准要求。

6）取样过程的检查：应在试件经过整体热处理和按评定文件规定的无损检验以后取样。力学性能试样应取在无损检验显示的质量最好区域中；宏观检验和（或）微观检验的金相试样应取在无损检验认为合格的缺陷显示部位。

焊接过程的质量控制

施焊前准备的检查

1）检查操作环境条件是否符合规定要求，不满足时，必须采取适当措施，消除其影响，否则严禁施焊。2）确认施焊用焊机状态完好，检测仪表经鉴定合格并在有效期内，电流表、电压表指示正常。3）确认施焊焊工考试合格项目与产品焊接各变素的符合性，并在3个月内无中断焊接操作，且连续中断考试合格项目对应的焊接工作不得超过六个月。4）检查焊材复验报告，确认复验的检验项目是否齐全，结果是否满足要求；确认所用焊材的牌号、规格等参数是否与焊接工艺要求一致，是否按要求进行了验收、烘培，是否有完整的发放、领用和回收记录。5）确认所采用的焊接工艺已进行了焊接工艺评定。6）检查焊接工艺规程是否已经得到批准，并摆放在施焊现场便于施焊者得到。7）组装前检查内容如下：①母材和焊接材料的标识。②待焊件坡口形状和尺寸：坡口角度、钝边、装配间隙和错边等。③焊接坡口及两侧已完全除油、除锈、除氧化皮，并按要求进行了表面无损检验；8）组装后检查待焊件尺寸检查，定位焊后，检查坡口尺寸公差、间隙公差、对口错边量是否符合焊接工艺要求。

焊接过程的检查

1）预热和层间温度的检查：检查预热温度不能超过焊接工艺规定的最小值，层间温度不能高于规定的最大值，预热宽度必须满足工艺要求，施焊现场应放置测温仪器。2）检查焊工是否严格按焊接工艺给定的参数实施焊接，包括对以下焊接参数的检查：焊接线能量、焊接电流、焊接电压、焊接速度、气体流量、焊道宽度等。3）如有根部保护要求，应检查根部保护气体流量、气体种类、保持的最小厚度等是否满足技术要求。4）焊接期间对焊道外观和尺寸进行检查，确保焊道分布符合技术要求，焊道表面不产生气孔、未熔合、未焊透、夹杂等缺陷。为此，应检查焊道和焊根的清理是否彻底，发现弧坑是否去除并进行了表面检验。5）检查焊工不得在设备表面上起弧，在第一层和最终焊缝上不得进行锤击；6）对于有后热要求的冷裂纹敏感材料，检查焊后是否及时进行了后热和焊后去应力热处理。7）检查焊工施焊过程中除正常打磨外，不得随意进行挖补焊接。8）检查焊工或质检人员是否按照程序要求进了焊接记录，记录是否规范，记录内容是否真实全面。

焊后外观检查

1）焊接完成后，确认是否清除了焊缝表面及邻近表面区域的焊渣、氧化皮和油脂等可能妨碍无损检验的物质。2）按照检验验收准则对焊缝尺寸和表面缺陷进行检查。

焊缝返修的检查

焊缝经无损检验发现超标缺陷时，应进行返修，焊缝返修的检查内容如下：1）焊缝返修应按经评定的返修工艺进行。2）根据返修工件的材质、缺陷部位和大小等，可分别采取机械加工、手工铲磨、碳弧气刨等方法清除缺陷。3）同一位置焊缝的返修不应超过两次。4）返修前应编制一份返修工艺或作业指导书。5）返修完毕外观检验合格后，应在补焊区冷却到室温一定时间后再对返修焊缝进行无损检测。

见证件检查

设置焊接见证件的目的主要是为了验证产品焊缝的质量，其焊接符合产品焊接工艺评定确定的操作要求，在对见证件进行检查时也应重点检查见证件与产品的符合性。

3 产品制造中出现的常见焊接质量事故分析

质量事故一：产品进行焊接产品见证件试板后，在试件与筒体的焊缝作PT无损检查时发现，焊缝出现纵向裂纹。

原因分析：产品在施焊前未按焊接工艺要求进行焊前预热处理，焊接过程中未按工艺要求进行加热保温处理，焊后温降速度过快。

质量事故二：在进行焊接工作巡检中，发现焊工未按照工艺规程WPS要求的焊接参数（电流、电压）及焊接速度要求进行焊接，存放焊条保温筒未进行接通电源进行保温加热，后进行UT无损探伤时发现夹杂和气孔缺陷。

原因分析：焊工违反WPS规定，只考虑尽快完成焊接工作，在焊接参数不符、焊条未保温情况下进行焊接工作。

质量事故三：在进行设备筒体与封头的组合环封焊接焊后检查中，采用RT探伤，在RT报告显示局部未焊透；

原因分析：由于筒体与封头规格偏差，组焊时，环缝内部出现局部焊缝错口问题，未得到焊工重视，焊后RT探伤出现为焊透的质量事故。

4 结论

焊接过程中由于受人员、设备、材料、标准文件和环境等多方面因素影响，会导致气孔、未熔合、未焊透、夹杂等缺陷出现。设备焊接制造中必须遵循焊接工艺评定进行焊接制造，如果焊接工艺评定无法满足设计要求将无法保证焊接质量。监造人员要对制造厂人员、设备、材料、标准文件和环境等方面加强焊接管理，有针对性地采取严格控制措施，对设备制造中出现的焊接质量问题进行分析研究，并进行有效的解决。以达到焊接质量的预防和有效控制，避免类似质量缺陷再次出现。

参考文献

[1]法国压水堆核岛机械设备设计和建造规则。2000版+2002 年补遗。

[2]美国 ASME 第Ⅸ卷焊接和钎接评定。2004.

[3]NB/T 47014-2011承压设备焊接工艺评定。

焊接工艺【第三篇】

关键词 高强钢岔管 低合金钢钢管 异种钢的焊接工艺

Abstract The bifurcated tube site of Cloud 南金汉拉扎 power plant installation, for example, a brief introduction of high-strength steel fork tube WDB620, low alloy steel pipe the Q345C dissimilar steel welding high strength steel manifords low-alloy steel pipe dissimilar steel welding process

中图分类号：+7文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

从现代的焊接技术来说，大多数两种不同的金属或合金（甚至包括诸如石墨、玻璃、陶瓷和金刚石等具有结晶状态的非金属与金属）之间都可以进行焊接。当然，对于某些组合的异种金属可以采用常用的焊接方法和焊接工艺即能获得满意的结果，而对于另外一些焊接性差的异种金属组合就不得不采用特种焊接方法和复杂的焊接工艺才能获得符合要求的焊接接头。本文以云南金汉拉扎水电站高强钢岔管现场安装为例，浅谈WDB620/Q345C不同材质钢材的焊接工艺。

金汉拉扎水电站引水压力钢管主管直径φ2200mm，支管直径φ1500mm/φ900mm，钢管（衬）采用Q345C钢材，岔管采用Y型加月牙肋板形式，主材为WDB620高强钢，其中主管内径为φ2200mm，支管内径为φ1500mm，岔管壁厚为44mm，月牙肋板厚度为70mm，公切球φ=2560mm,岔管总重量为，其中岔管结构安装如下图所示：

图1：岔管结构安装示意图

这两种材料的焊接为异种材料的焊接，非调质高强钢WDB620岔管和低合金钢Q345C钢管的焊接工艺直接影响岔管的安装质量，采用科学合理的焊接工艺显得尤为重要。

1、WDB620 非调质高强钢、Q345C低合金钢的主要技术性能

异种金属的焊接，由于焊缝金属与母材金属在成分、组织及性能上的明显区别，会引起一系列在同种金属焊接时所不存在的问题，这在选择焊接方法及焊接材料以及确定工艺规范时都需加以考虑。异种金属能否获得满意的焊接接头，首先取决于被焊金属的物理-化学性能和采用的焊接方法和工艺。

表1： WDB620高强钢、Q345C化学成分，%

表2：WDB620、Q345C力学性能

根据碳当量Ceq（%）=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15以及焊接裂纹敏感系数Pcm(%)=C+ Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B公式计算可以得出：WDB620碳当量Ceq≤%，焊接裂纹敏感系数Pcm≤%，由此看出，与其他调质高强钢相比较而言，WDB620高强钢具有良好的强韧性匹配、优良的低温冲击韧性和冷成形性、具有较好的焊接性能，裂纹倾向较小，但由于板厚(板厚δ为44mm)较大，在焊接热循环的强烈作用下，焊接接头易产生敏感的金相组织， 其熔敷金属内部不可避免的会产生晶格缺陷， 进而产生焊接缺陷；低合金钢Q345C碳当量Ceq≤%，大于%，可见Q345C低合金钢焊接性能不是很好，焊接裂纹敏感系数Pcm≤%，裂纹倾向较大，Q345C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，导致焊后发生裂纹。因而考虑到以上使焊接接头产生焊接缺陷的不利的因素， 从材料控制及工艺措施出发，对于WDB620、Q345C异种钢的焊接需制定严格的工艺措施，在焊接过程中严格控制线能量、焊前预热和焊后保温等措施。

2、WDB620非调质高强钢岔管/Q345C低合金钢钢管的焊接工艺

由于WDB620高强钢、Q345C低合金钢母材的化学成分、物理性能及力学性能都有较大的差异，焊接时必须采取一定的特殊工艺措施才能获得满意的焊接接头。

焊接材料的选择：正确选择焊接材料是异种钢焊接时的关键，焊接接头质量和性能与焊接材料的关系十分密切。异种钢焊接接头的焊缝和熔合区，由于有合金元素被稀释和碳迁移等因素的影响，存在着一个过渡区段，这里不但化学成分和金相组织不均匀，而且物理性能也不同，甚至力学性能也有极大的差异，可能引起缺陷或严重降低性能，所以必须按照母材的成分、性能、焊接接头形式和使用要求正确的选择焊接材料。对于高强钢与低合金钢的焊接，应选择与强度较低的母材相匹配的焊接材料，且焊缝金属的抗拉强度不超过强度较高的母材标准规定的抗拉强度上限值。在WDB620高强钢与Q345C低合金钢的焊接过程中，由于Q345C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Q345C母材等强的原则，选用E5015型电焊条，其化学成分及力学性能分别见表3、表4所示。

表3 ：E5015焊条化学成分（%）：

表4： E5015焊条力学性能：

焊前准备： 焊条E5015经350℃烘焙，保温1-2h烘干后焊条保存在150℃保温筒内，做到随取随用；

焊接设备：ZX7―400S焊机；

焊接方法：采用手工电弧焊；

焊接坡口：根据规范及图纸要求，WDB620高强钢岔管与Q345C低合金钢压力钢管主管管体、支管管体的施工现场安装环缝坡口分别如下图图2、图3所示：

图2：高强钢岔管与主管管体的安装焊缝坡口示意图

图3：高强钢岔管与支管管体的安装焊缝坡口示意图

异种钢焊接时，预热温度主要根据母材的淬火裂纹倾向大小和焊缝金属的合金化程度来确定，通过合理的焊后热处理，可以改善焊接接头的组织和性能，消除部分焊接残余应力与促使焊缝金属中的氢逸出。通过焊接工艺评定试验，制定出科学合理的焊接工艺规范，以获得综合力学性能较好的焊接接头，根据WDB620/Q345C钢的焊接工艺评定结果，其预热温度、层道间温度及焊接热输入范围见表5；

表5：WDB620/Q345C预热温度、层间温度及焊接热输入

注：当环境气温低于0℃或湿度大于90%时，预热温度取上限值。

WDB620高强钢/Q345C钢施焊时采用以下焊接工艺参数：

表6：焊条电弧焊焊接参数

注：（1）焊接工艺参数可适当调整，但焊接热输入不应超出表5中规定；

（2）DC+表示直流反接法。

为减小焊接变形，提高焊缝的塑性和韧性，焊接采用小线能量，快速多层多道焊，每层熔敷金属厚度不大于焊条直径。在同一层焊缝断面上，焊缝底部采用全宽度运条；中部由两侧向中央微摆动多层多道施焊；最后，盖面焊则采用全宽运条，保证焊接条纹一致。根据金汉拉扎水电站岔管安装现场实际情况，对于WDB620高强钢岔管与Q345C钢管管体的焊接，先焊安装焊缝内坡口，采用小范围焊接，特别是第一层的焊接，增加焊接层次，以此减少焊接变形量。层（道）间将熔渣及飞溅清理干净，并进行逐层检查，经自检合格后方可焊接次层焊缝，各层道焊缝之间接头应错开，每层焊接接头应错开15-20mm。内坡口焊接完毕后，背面采用碳弧气刨清根，使内外两面焊缝的实际面积接近相等，有利于减少焊接变形及降低残余应力，用机械方法清除刨槽渗碳层并呈金属光泽，防止表层碳化严重造成裂纹，最后再焊接外坡口直至焊满，焊缝应圆滑过渡，其表面不得有裂纹、弧坑、气孔等缺陷，焊后清除焊渣及飞溅物。

（1）提高施工人员的质量意识是贯彻焊接工艺的关键。

在施工前，进行全员技术交底，详细讲解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺的必要性和控制要点。

（2）施焊前应检查定位焊缝的质量，若有缺陷应予清除，并重新进行焊接。

（3）预热温度、层间温度及焊接热输入

a）有预热要求焊缝在焊接过程中应不低于预热温度，层（道）间温度不应超出表5所规定的范围；

b）焊接的预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控制，采用远红外履带式加热炉片，微电脑自动设定曲线和记录曲线，热电偶测量温度。预热时热电偶的测点距离坡口边缘15-20mm；

c）须设置专职人员对焊接过程中预热温度、层（道）间温度及焊接热输入进行测定和控制，如超标应立即通知焊工暂停作业；

d）需后热焊缝应在焊后（不低于预热温度）立即进行，加热宽度与预热时要求相同。

（4）WDB620钢和WDB620/Q345C清根后，应及时焊接。

（5）焊接完成后应在12小时内进行焊后热处理，如不能及时进行热处理应采取保温、缓冷措施。在进行热处理时应采用两根热电偶测温，热电偶点焊在安装焊缝坡口的里外侧。

3、焊后质量检验

（1）焊后通过肉眼对焊缝裂纹、表面夹渣、咬边、未焊满、表面气孔、焊瘤、焊接飞溅等进行检查满足规范要求，所有焊缝按DL 5017―2007 《压力钢管制造、安装及验收规范》中表 中的相关规定进行焊缝外观检查。

（2） 根据合同及规范要求，对岔管现场安装焊缝进行100%超声波检测，内部质量无损探伤评定依据GB/T 345―1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》。

4、结语

通过实践证明，选用上述合理的焊接材料、焊接参数和热处理方式，现场焊接质量控制措施可靠，获得了满意的焊接接头质量，其焊接内部质量和焊接变形控制均达到了预期的目标及规程规范的要求。云南金汉拉扎水电站引水压力钢管充水试验的安全、顺利进行，也是对高强钢岔管安装现场整体焊接质量进行了一次很好的检验，同时也证明了WDB620高强钢/Q345C低合金钢具有良好的焊接性能，为以后异种钢的焊接提供了可借鉴的经验。

参考文献

焊接工艺【第四篇】

关键词：无铅手工焊接 焊接工艺 分析

中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-060-03

尽管随着贴片技术与波峰焊技术的普遍使用，电子制造对手工的焊接使用慢慢减少，但是在产品试制、科学研究、学校实训和产品维修过程中手工焊接仍然需要。手工焊接是自动焊接的基础，也是电子工程人员必须掌握的基本技能。2005年以前我国基本都是有铅的焊接，欧盟从2006 年7月1日起在消费类电子产品中禁用铅，我国也从2007年3月1日起对电子产品推行无铅化，现在已经基本实现无铅化了。电烙铁是手工无铅焊接的主要工具，理论来源于实践但可以指导实践，只有深刻领会“焊接温度”、“焊接时间”的含意，通过理论的指导再加上勤奋的练习才能把电烙铁使用好。

1 有铅与无铅焊料工艺窗口比较

无铅焊料种类繁多，不同国家有不同的指定材料，SAC305是我国常用的无铅焊料，即（Sn-Ag-Cu系）。焊料对整个工艺的可操作性、可靠性等方面起着决定性的作用，无铅焊料与有铅焊料Sn63Pb37相比有不同特性。图1中分别是锡铅焊料与无铅焊料的手工焊接工艺窗口。

PCB损坏温度区，温度为300℃左右，焊点达到这个温度会造成PCB焊盘损坏；元器件损坏温度区，温度为260℃左右，焊点达到这个温度会造成元件损坏；回流焊接温度区；虚线为焊锡熔点温度；助焊剂活化区，为该区域的下半部分。

从图1可知，Pb-Sn焊料的回流焊接温度为215℃ -230℃，无铅回流焊接温度为245℃ -255℃左右。若以元器件损坏温度为260℃为顶线，焊料的回流焊接温度为底线，则两线之间的温度差称为“焊接工艺窗口”。Pb-Sn焊料的工艺窗口为40℃左右；无铅焊料（SAC305）的工艺窗口仅为20℃左右，显然无铅焊料工艺窗口比有铅焊料工艺窗口要窄许多，实际上，工艺窗口的缩小比理论值大。

焊料的工艺窗口直接影响了焊接时工艺控制的难易程度，工艺窗口宽的焊料，在温度控制偏高时也不会使元件损坏；而工艺窗口窄的焊料，在温度控制偏高时会使元件损坏，温度控制偏低时会出现冷焊。因为无铅焊料工艺窗口比有铅焊料工艺窗口要窄许多，所以无铅焊接时工艺控制要难很多，无铅焊接过程中容易造成元件及PCB焊盘的损伤。此外，无铅焊料的表面张力大、流动性差，焊料的润湿性比有铅焊料差，焊接过程中易出现拉尖、短路、气孔等缺陷。

2 手工焊接工具的选择

工艺窗口的缩小给工艺人员带来很大的挑战，同时焊接温度的提高也对焊接工艺提出了更高的要求。手工焊接的主要工具是电烙铁，“工欲善其事，必先利其器”，要提高无铅手工焊接的工艺水平，必须要有合适的电烙铁。电烙铁要功率大、温控精度高、回温速率快，同时要注意烙铁头的配匹性以及烙铁头镀层质量。理想无铅手工焊接温度曲线如图2所示。

进行手工无铅焊接，要掌握焊接时的三个重要温度参数：

（1）无铅焊料的熔点温度。焊料熔点提高了40℃，烙铁头温度也要相应提高，而且不同的焊料有不同的熔点。如：锡-银（Sn-Ag）熔点约为217℃，锡-铜（Sn-Cu）熔点约为227℃。

（2）最适合的焊接温度。要形成有效的合金焊点，焊接温度要比焊料的熔点高出40℃，焊接时保持这个温度3-5秒，其接合面才能生成1-3min厚度的金属化合物层，此时焊点的机械、电气性能最好。

（3）电烙铁加热设定温度。无铅焊料的焊接，烙铁的设定温度应采用低端温度。温度的设定要根据被焊元件的耐热性、焊接部位吸收热量成度等因素进行设定。

3 电烙铁的操作方法

手工烙铁无铅焊接与有铅焊接的工艺过程是相同的，电烙铁操作者应该严格要求自已，培养良好的操作习惯，做到正确的焊接姿势，熟练掌握焊接的基本操作步骤和手工焊接的基本要领。

焊接的姿势

电子产品手工焊接的姿势一般采用坐姿，工作台和坐椅的高度要合适，操作者的头部与电烙铁之间相对位置应保持30～50cm，一手拿烙铁，一手拿焊锡丝，注视焊接点。

握电烙铁的方法

通常电烙铁的操作方法有三种：反握法、正握法和笔握法，反握法适合于较大功率的电烙铁（>75W），用于焊接大焊点；正握法适用于中功率电烙铁及带弯头电烙铁的操作；笔握法适用于小功率的电烙铁，主要用于电子产品的手工焊接。

电烙铁接触焊点的方向

电子产品的手工焊接一般使用笔握法焊接，焊接时应将电烙铁呈45度方向接触焊点。

手工焊接操作的基本步骤

通常手工焊接操作过程可分为五个操作步骤（也称五步法），如图3所示。

（1）准备施焊：首先将电烙铁加热到工作温度，准备焊锡丝。然后将烙铁头和焊锡丝接近焊盘，准备焊接；

（2）加热焊件：将烙铁头移到焊盘和焊件，使其均匀预热，不要施加压力或随意移动电烙铁；

（3）熔化焊料：将焊锡丝送到烙铁头与焊盘接触部位，使之熔化；

（4）移开焊料：待焊点成型后，迅速移开焊锡丝；

（5）移开烙铁：移开电烙铁，待焊点冷却成型。

在焊点较小的情况下，也可采用三步法完成焊接，即将五步法中的（2）、（3）步合并，（4）、（5）步合并。

4 手工焊接温度曲线及其热能量传导

手工焊接温度曲线

手工焊接要形成可靠焊点，降低产品废品率，提高生产效率。这与焊接过程的控制有紧密联系，在上述五步操作法中，每一步的温度曲线如下：

第一步准备施焊中，所要焊接的焊盘仍处于室温，仅是烙铁头达到预设的温度，焊盘温度状态如图4所示。

第二步加热焊件和三步熔化焊料的操作过程中，加热的烙铁头接触焊盘和焊锡丝，烙铁头上存储的热能量传递给焊盘、被焊物的管脚和焊锡，焊锡和焊盘温度快速上升，因为电烙铁头存储热能量的供应是非控制的，所以此时烙铁头温度有所下降，如图5所示。当焊盘温度达到设定要求时，焊料熔化，同时焊剂也快速熔化，焊剂中的活化剂快速地去除元件引脚及焊盘上的氧化层，焊料迅速在铜层上铺展润湿，并形成有效的焊点，如图6所示。

在焊接过程中，烙铁头与被焊工件相互接触，形成锡焊点所需的温度称为“焊接温度”，切记，电烙铁显示的温度（旋钮刻度），不等于能形成焊点所需的焊接温度。美军标（MIL-STD/IPC Rule of Thumb）规定焊接温度为焊料熔点加上40℃，例如无铅焊料Sn60Pb40（熔点为183℃），其焊接温度为223℃。

烙铁头与被焊工件相互接触，形成锡焊点所需的时间称为“焊接时间”，该时间美军标规定在3～5秒之间为宜。

第四步移开焊料和第五步移开烙铁的操作中，应先移开锡丝后再移开烙铁头。否则会出现拉尖现象，如图7所示。

第五步后是焊盘的冷却并形成有效的焊点，应注意此时焊料末完全冷却，被焊工件不宜震动否则会出现扰焊故障，如图8所示。

将上述步骤中焊盘上温度变化采用温度记录仪测量，可得到如下连续的温度曲线图形，即为手工烙铁焊接温度曲线，如图9所示。

手工焊接的热能量传导

从“热能”角度来说，影响电子焊接成功的最重要因素是对焊点需要的热量的有效传递和控制，电烙铁操作的五个步骤中，第二加热焊件和第三步熔化焊料是焊点形成的过程，也是手工焊接的最为关键的一步。

焊接过程是热能量从热源向被焊物的热能量传送过程，在这个过程中，加热的烙铁头接触焊盘和焊锡，烙铁头上存储的热能量传递给焊盘，被焊物的管脚和焊锡使其升温，当焊锡丝熔化时助焊剂开始活化，此时进人“助焊剂活化区”（如图9所示），活化剂能够去除被焊物上的氧化层，保证形成良好的焊接润湿，在这期间，电烙铁不能温度过高，否则会使加速助焊剂的分解，影响焊接的效果。

随着电烙铁热能的继续传递，温度达到焊接温度时，就进入“回流焊接区”（如图9所示），焊锡在被焊物表面流动，填充间隙形成焊点，在这期间，电烙铁中的加热体要能及时补充热量，才能保证形成优良的焊点。除很小的焊点情况外，形成可靠焊点的能量是加热体的补偿能量，当烙铁接触初期，烙铁头温度是下降的，当温度降到一定值，电热芯开始加热补充热能，合并后的热能提供焊料回流焊接的需要。不同品牌烙铁质量的区别就在于第二次补热是否及时。

5结束语

无铅手工焊接对焊接的工艺提出了更高的要求。电烙铁是手工无铅焊接的主要工具，如何提高手工焊接的质量？理论来源于实践但可以指导实践，只有深刻领会“焊接温度”、“焊接时间”的含意，通过理论的指导再加上勤奋的练习才能把电烙铁使用好，从而提高手工焊接的工艺水平。

参考文献：

[1] 张文典。实用表面组装技术[M].北京：电子工业出版社，2002.

[2] 华苇。电子设备装联工艺基础[M].北京：宇航出版社，1992.

[3] 胡峥。电子技术基础与技能[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4] 邵志和。无铅工艺和有铅工艺[J].电子工艺技术，2009（04）.