緒論

波紋管是一種帶橫向波紋的圓柱形薄壁彈性殼體,是機械密封焊接金屬波紋管的關鍵零件,焊接金屬型機械密封由動環,靜環,波紋管,彈簧,輔助密封圈,波紋管座,止轉螺釘所組成如下圖1所示.

圖1

隨著科技的進步,高科技波紋管機械密封產品得到研制和開發。波紋管機械密封采用新型結構及密封材料,密封效果良好,比傳統旋轉式密封有更突出的特點,在油氣生產設備上得到了廣泛的應用。

第一章波紋管的作用和生產

1.1波紋管機械密封的優點

波紋管機械密封原理與旋轉式機械密封原理基本相同,稱為端面密封,所不同的是,波紋管機械密封比旋轉式密封有更突出的優點,表現為:①結構簡單,安裝方便,適應性強,靜止環具有浮動性;②浮環結構設計,消除鑲裝環的各種應力;③旋轉環易于更換、修復;④結構緊湊,適用于螺桿泵軸向較小的場合;⑤旋轉環、靜止環法蘭連接、動泄漏點少。

應用中有如下特點:①密封可靠,在較長時間使用中不會泄漏;②使用壽命長,靜環和動環高耐磨材料和一定的比壓,它比旋轉式密封多用半年;③摩擦功率損失小;④適用范圍廣,能用于低溫、高溫、高壓、各種轉速及各種耐腐蝕、易燃、易爆、有毒介質的密封;⑤彈簧強度大,抗震能力強,穩定性好。波紋管彈簧與旋轉式彈簧優缺點比較見下表1。

表1波紋管彈簧與旋轉式彈簧優缺點比較

影響因素

波紋管彈簧

旋轉式彈簧

比壓均勻性

端面上彈簧比壓均勻

端面上彈簧比壓不均勻

摩擦副

摩擦接觸面積大，對中性好

摩擦接觸面積小，對中性好

調整彈簧力

彈簧力調整范圍大，有利于調整彈簧力

彈簧力調整范圍小，不利于調整彈簧力

結構尺寸

結構緊湊，尺寸小

結構尺寸大

性能

加工精密，性能好

加工精密低，性能差

1.2機械密封的選擇及常用材料

波紋管機械密封種類型號較多,按有無軸套分為集裝式機械密封和非集裝式機械密封兩種,按密封結構型式分為兩種:一種是動環采用波紋管組件;一種是靜環采用波紋管組件。一般的選擇方法為:①根據輸送介質的性質和操作條件選擇機械密封;②根據泵規格型號來選擇機械密封;③根據端面的比壓和端面的相對運動速度來選擇機械密封。

就材料而言,波紋管用鎳鉻不銹鋼、鎳鉻鉬合金、高鎳合金鋼,具有硬度高、強度高、耐磨性能高、耐腐蝕、耐高溫、熱膨脹系數小等優點。摩擦環用浸漬樹脂石墨、浸漬金屬石墨、鎢化硅、碳化硅、硬質合金等,它們的導熱性能好,自潤滑性能好在硫酸、鹽酸、堿中耐腐蝕。密封圈采用O型橡膠密封圈,具有良好的彈性和密封性,并且具有不粘性,不溶解,不老化,耐高溫和耐低溫等性能。材質主要有丁腈橡膠、氟橡膠等。

1.3機械密封的使用

在喇二壓氣站淺冷裝置油氣生產設備上,大量使用波紋管機械密封,只有正確的使用和操作,才能保證機械密封的正常運行和延長使用壽命。

(1)啟動前,應全面檢查機械密封是否有泄漏現象。若泄漏較多,應查出原因設法消除,或拆卸檢查并重新安裝。按泵旋向盤車,檢查是否輕快均勻。

(2)啟動前,應保持密封腔充滿液體,必須盤車,防止突然啟動而造成密封損壞。

(3)泵在運轉中,泵的壓力應平穩,應避免發生抽空現象。

目前,開發研制和使用DBM-40A-1、DBM-35B-1等20多種波紋管機械密封,密封良好,壽命長,得到了廣泛應用,并取得了顯著效果。

1.4波紋管的生產

波紋管作為一種密封元件,它的形狀是有很多種的.就波的形狀而言,以U型波紋管應用最為廣泛,其次還有V型、和S型等;就層數而言,則分為單層和多層波紋管;隨著近代工程的迅速發展,流體處理機械的使用范圍不斷夸大.用于密封機械裝置,或作為真空管路的膨脹節,在真空、半導體、石化、儀器、醫療、航空和軍事等方面都有廣泛的用途.

焊接金屬波紋管承受由軸向,振動而傳遞的交變載荷作用.其直接效果是波紋管伸長縮短.這樣在中段波峰、波谷處的截面將承受較大的反復拉—壓應力作用,文獻表明波紋管的失效形式疲勞破壞,膜片撕裂.提高波紋管的疲勞強度,提高波紋管的彈性是目前存在的問題.同時保證可靠的密封性和延長使用壽命是當前密封研究、設計、制造、使用等方面十分重要的問題.

膜片結構對焊接金屬波紋管的力學性能的影響較大.從國內外研制開發型新型膜片結構的波紋管來看,要充分提高焊接金屬波紋管機械密封的密封性能和使用壽命,必須進一步改進膜片結構,以制造出性能更為優越的波紋管,大幅度提高波紋管的力學性能,使其在惡劣環境下具有良好的耐高溫,耐疲勞的性能.在滿足設計要求條件下,合理選擇管形及其參數,不僅可以節省大量原材料,降低制造過程中的能源消耗,還可以降低制造工裝的成本(如較為簡潔的管形可以節省模具等工裝費用).

圖2波紋管膜片分類和形狀

機械密封的工作過程是這樣的:當旋轉軸旋轉時,通過止轉螺釘帶動波紋管座,而波紋官座,波紋管以及動環座為焊接組合件,因此,波紋官座的旋轉會帶動動環一起旋轉,而動環借助波紋管的彈性力及密封介質的壓力使之與靜環始終保持良好的貼合狀態,從而完成軸封的作用圖3（a）.

焊接波紋管是一種由許多以沖壓方式成型的薄形中空膜片,利用精密焊接所制成的高度可彎曲及伸縮的金屬管.其組成方式是由兩成型中空膜片以同心圓的方式作內緣焊接組成膜片對,再將多個膜片對堆一起作外緣焊接組成波紋段,再于兩端和端板金屬焊接組合成波紋管組,如此便可應外部的需要與其他運動部件一起作往復運動如圖3(b).

圖3

焊接金屬波紋管機械密封是近30年來發展較快的一種新型機械密封。因其結構形式和選用材料的特殊性,其應用范圍越來越廣。隨著國民經濟的發展,特別是我國石油化工的生產能力及技術水平的發展,對軸封的要求越來越嚴格,使用參數也越來越高。對于溫度為-200℃至-40℃,或高于200℃的介質以及一些高溫高壓的介質,及其變工況和易抽空的情況下,不論是泵、反應釜、高速離心壓縮機密封,焊接金屬波紋管機械密封一般來說可以較好地解決。

我國自行研制的焊接金屬波紋管也取得了良好的成效。1998年我國相繼發布實施了泵用焊接金屬波紋管機械密封標準JB/T8723—1998和焊接金屬波紋管釜用機械密封標準JB/T3124—1998。薄壁管件的生產,是一種生產效率高,生產成本低的有效方法。

第二章馬氏體不銹鋼性質分析和熱處理

2.1馬氏體不銹鋼的主要技術特點

圖4

馬氏體不銹鋼的化學組成及成分根據鐵鉻二元相圖(見圖4)可以看出,在831℃~1394℃的溫度范圍內,靠近純鐵的一邊,存在一個封閉的γ相區(或稱高溫奧氏體穩定區域,是指鐵和其他元素形成的面心立方晶格結構的固溶體),并存在一個窄的α和γ雙相區域。馬氏體就是奧氏體通過無擴散型相變而轉變成的亞穩相(具有鐵磁性,其硬度、強度主要由過飽和的碳含量決定)。因此,為了獲得馬氏體組織,一個基本的先決條件,就是在相圖中必須存在有奧氏體(γ相)的區域。對于無碳Fe-Cr二元合金平衡相圖而言,鉻含量大于12%時,在所有溫度條件下,均不存在奧氏體組織,為此只有加入能改變相圖擴大γ相區的元素,(主要是碳等),才能實現上述先決條件。

隨著碳含量的增加,γ相區邊界逐漸向高鉻方向擴展,而鉻含量的增加,又穩定鐵素體和縮小奧氏體γ相區,并阻礙冷卻時奧氏體向馬氏體的轉變,所以提高鉻含量時,還需相應提高碳含量來擴大γ類相區,才能獲得馬氏體組織。當碳含量達0.6%時,純(單一)奧氏體相最高鉻含量達18%左右。若繼續增加碳含量,因形成碳化物等而不再擴大γ相區,但能提高耐磨性。因此,馬氏體不銹鋼一般含鉻量在12%~18%之間,含碳量在0.1%~1.0%范圍內。

鑒于碳對鋼的組織與性能的重大影響,馬氏體鉻不銹鋼習慣上可按碳含量大體分為三類:

=1\*GB3

①

低碳類:C≤0.15%,Cr12%~14%,如1Cr13;

②中碳類:C0.2%~0.4%,Cr12%~14%,如2Cr13,3Cr13等;

③高碳類:C0.6%~1.0%,Cr18%,如9Cr19,9Cr18MoV等。

為了改善鉻馬氏體不銹鋼的性能向鋼中加入少量的鎳,于是形成另一類(或第四類)為含有少量鎳的馬氏體不銹鋼。鎳屬于穩定奧氏體和擴大γ相區的元素,加入2%Ni時,就有明顯效果。這樣可以用鎳代碳,如1Cr17Ni2馬氏體不銹鋼,因其低碳高鉻加鎳,比一般馬氏體不銹鋼具有更好的耐蝕性、強度與韌性。表2為列入國家標準的各類馬氏體型不銹鋼的化學成分。

表2

牌號

化學成分/%

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

1Cr12

≤0.15

≤0.50

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

11.50~13.0

-

1Cr13

≤0.15

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

11.50~13.50

-

1Cr13Mo

≤0.08~0.18

≤0.6

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

11.50~14.00

0.30~0.60

Y1Cr13

≤0.15

≤1.00

≤1.25

≤0.060

≤0.15

①

12.00~14.00

②

2Cr13

0.16~0.25

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

≤12.00~14.00

-

3Cr13

0.26~0.40

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

12.00~14.00

-

3CrMo

0.28~0.35

≤0.80

≤1.00

≤0.035

≤0.030

-

12.00~14.00

0.50~1.00

Y3Cr13

0.26~0.40

≤1.00

≤1.25

≤0.060

≤0.15

①

12.00~14.00

②

1Cr17Ni2

0.11~0.17

≤0.80

≤0.80

≤0.035

≤0.030

1.50~2.50

16.00~18.00

7Cr17

0.65~0.75

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

16.00~18.00

③

8Cr17

0.75~0.95

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

16.00~18.00

③

11Cr17

0.95~1.20

≤1.00

≤1.00

≤0.035

≤0.030

①

16.00~18.00

③

Y11Cr17

0.95~1.20

≤1.00

≤1.25

≤0.060

≤0.030

①

16.00~18.00

③

注:①允許含有≤0.60%Ni;②可加入≤0.60%Mo;③可加入≤0.75%Mo。

2.2馬氏體不銹鋼的工藝性能

2.2.1焊接性能分析

在各類不銹鋼中,馬氏體不銹鋼的焊接性能較差,焊縫熱影響區有強烈的淬硬傾向,較大的焊后殘余應力以及由于氫的作用所引起的延遲裂紋。特別是高碳馬氏體不銹鋼更為敏感,因此焊接這類不銹鋼工件時,一般采用200℃~400℃預熱以及層間保溫措施,在焊完后尚未冷卻時,將工件置于730℃~790℃的爐中保溫,然后再進行空冷。為了清除氫引起的延遲裂紋,應注意焊條的干燥、焊縫坡口的清潔以及在干燥氣氛下進行焊接等因素。可用奧氏體不銹鋼焊條焊接馬氏體不銹鋼。

1Cr13性能近于熱軋狀態45鋼,焊縫熱影響區顯著硬化脆性增大,殘余應力也較大,所以可焊性較差。含碳量越高,裂縫敏感性越大,就是與母材成份相同的焊縫同樣易硬化。

另外,由于氫的作用亦容易引起延遲裂縫,鋼性大的焊接接頭也會產生裂縫。為防止焊縫硬化和產生裂縫,一般情況下焊前預熱和層間保溫,焊后在尚未冷卻前進行高溫回火,以提高焊縫和熱影響區的塑性和韌性。

當工件不允許預熱和焊后熱處理時,可使焊縫金屬為奧氏體組織,以提高塑性和韌性,松馳焊接應力,降低焊接接頭冷裂傾向，但這種成份不一的焊接接頭其母材強度大于焊縫，由于膨脹系數不同,在循環溫度下工作,熔合區可產生剪應力,導致焊接接頭提前破壞。

1Cr13、2Cr13不銹鋼,導熱率是低碳鋼的1/2,線膨脹系數接近低碳鋼,在500℃~600℃以上抗拉強度明顯下降,也具有475℃脆性,但晶間腐蝕傾向較小。加熱到淬火溫度1000℃~1050℃時,其組織處在奧氏體與鐵素體兩相狀態,加熱時發生重結晶,淬火后的組織為馬氏體和鐵素體,從理論上講,δ、γ的轉變是可逆的,但在實際中,加熱時不能使鐵素體完全轉變為奧氏體。高溫時的奧氏體在冷卻時發生γ~M轉變,由于鉻顯著地降低近縫區的臨界淬火速度,該類鋼在800℃~850℃范圍內具有相變點使之有明顯的空氣自淬傾向,所以在焊后空冷時,易得到高硬度的馬氏體。焊接接頭中受熱超過1150℃的區域晶粒長大顯著,過快或過慢的冷卻速度都可能引起接頭脆化。

經過以上分析,焊接含13%鉻不銹鋼時,一般情況下按以下要求：采用與母材相符的馬氏體不銹鋼焊焊絲，由于是薄板焊接，可以不用填充焊絲，焊前預熱,焊后緩冷至150℃~200℃時,馬上進行730℃~750℃高溫回火處理;焊縫與母材成份不要求相同時,可以不預熱,焊后不進行高溫回火,熱影響區的淬硬層需在施焊中要加以注意;焊接電流取上限,以減緩冷卻速度,防止裂紋的產生。

2.2.2鑄造性能

馬氏體不銹鋼鑄造時流動性較差,應該提高澆注溫度和澆注速度,這類鋼澆注時裂紋敏感性較大,鑄件易產生裂紋,同時也易產生氣孔與針孔。這類鋼的鑄造收縮率一般為1.7%~2.0%。

2.2.3鍛造性能

馬氏體不銹鋼鍛造工藝參數一般是:始鍛溫度為1150℃左右,終鍛溫度為850℃~925℃(低碳的鋼取下限,高碳的鋼取上限)。對含碳較高的馬氏體不銹鋼(2Cr13~4Cr13),鍛后應緩慢冷卻,并隨即進行軟化處理,否則有可能產生裂紋。馬氏體不銹鋼也屬于對白點敏感的鋼種,對于大型不銹鋼鍛件,特別是采用1Cr17Ni2鋼制大型鍛件時,必須從工藝上采取措施(如去白點退火),以防止鍛件產生白點。另外,在鍛造加熱時,要防止坯料過熱出現大量δ鐵素體,而惡化鋼的鍛造性能,可能導致鍛件內部出現裂紋,這種裂紋易產生在高溫時奧氏體與δ鐵素體的兩相分界面上。

2.2.4切削性能

馬氏體不銹鋼在不同熱處理狀態下具有不同的硬度。一般鍛后空冷的工件,硬度較高,難以加工,需經退火后進行切削加工，但退火鋼的切削性較差,經淬火和高溫回火后的鋼,其切削性好得多(盡管硬度較退火鋼略有增加)。

2.3馬氏體不銹鋼的熱處理

為了得到較好的綜合力學性能,馬氏體不銹鋼一般都采用淬火加回火。

2.3.1淬火

含鉻12%~14%的馬氏體不銹鋼,其馬氏體轉變點(Ms)大約在250℃~300℃之間,對尺寸不大的零件,經淬火溫度加熱后,于空氣中冷卻即可;對于大型零件,為使奧氏體充分轉變為馬氏體,多采用油中淬火。對尺寸不大的零件也有采用鼓風-噴霧的方法進行淬火。淬火溫度一般選擇如下:

（1)1Cr13或ZG1Cr13的淬火溫度為950℃~1050℃。因為含碳量較低,加熱至淬火溫度時仍處于奧氏體與鐵素體兩相狀態,淬火后的組織為馬氏體和鐵素體。

(2)中碳和高碳馬氏體不銹鋼;如2Cr13、9Cr18等,淬火溫度以1000~1050℃較適宜。淬火溫度低時,碳化物不能充分溶解,不僅使基體中含鉻量降低,影響鋼的耐腐蝕性能,且影響鋼的強度及硬度。故采用油中淬火,以防淬裂。

(3)1Cr17Ni2鋼淬火溫度以980℃~1000℃較合適,也有推薦為1000℃~1050℃。需要指出的是,淬火溫度過高會使鋼中的δ-鐵素體與殘余奧氏體量增多,將損壞鋼的性能。

2.3.2回火

為了得到較好的綜合性能(力學性能和耐腐蝕性能),馬氏體不銹鋼通常采用如下兩種回火工藝。

(1)低溫回火:回火溫度為200℃~370℃。當要求最大的硬度時,可對工件進行低溫回火,同時可以消除淬火過程中所形成的內應力。

(2)高溫回火:回火溫度為600℃~750℃。高溫回火的目的是獲得高的強度、塑性與沖擊韌性,以及較好的耐腐蝕性能。必須指出,在高低兩種回火溫度間的370℃~600℃溫度范圍內進行回火,不僅使鋼的韌性急劇降低,同時也將嚴重損害鋼的耐蝕性能。

2.3.3退火

對馬氏體不銹鋼進行退火的主要目的是使其軟化,以便于機加工。含碳量≤0.15%的第一類馬氏體不銹鋼,軟化的方法有兩種:①當需要降低硬度,又并不要求降至最低時,可采用加熱至750℃~800℃,保溫1~3h,在空氣中冷卻,這樣處理后的硬度可降至170~200HB;②當需要將硬度降至更低時,可加熱至850℃~900℃,保溫1~3h,然后緩冷(15℃~20℃/h)至600℃,繼而在空氣中冷卻,可使硬度降至160HB。

對于中碳和高碳類馬氏體不銹鋼的軟化處理,可采用750℃~800℃,保溫2~6h,進行高溫回火。或者在875℃~900℃,保溫2~4h,隨爐冷卻至500℃以下空冷。

需要指出的是,只有在對力學性能與耐蝕性能都要求不高的情況下,才使用退火狀態(供貨狀態)的馬氏體不銹鋼。因為退火狀態的馬氏體不銹鋼的力學性能很低,耐蝕性能也不高。

2.4馬氏體不銹鋼耐蝕性分析

在鉻含量相當的不銹鋼中,一般奧氏體鋼耐蝕性最好,鐵素體次之,馬氏體最差(如圖5所示)。但馬氏體不銹鋼的主要優點可以通過熱處理強化,適用于對強度、硬度、耐磨性等要求較高并兼有一定耐蝕性的零部件。

圖5各種不銹鋼的耐蝕性(40%HNO3)

試片:7mm×60mm,淬火:1100℃,水冷;浸泡8h,沸騰

馬氏體不銹鋼在淬火狀態時耐全面腐蝕和點腐蝕性能較好(但這種狀態的鋼很脆,又難以加工,所以,在工程上的實用性很小),其次是淬火+回火處理的調質件,而以退火狀態的工件耐蝕性最差。

2.4.1耐全面腐蝕性能

馬氏體不銹鋼在熱處理后經拋光,在室溫的下列介質中具有良好的耐蝕性能:無機酸:濃度不低于1%的硝酸、硼酸;有機酸:濃醋酸和濃度低于10%的醋酸、苯甲酸、油酸、硬脂酸、苦味酸、單寧酸、焦性沒食子酸及尿酸等;

鹽溶液:碳酸鈉、碳酸銨、碳酸鉀、碳酸鎂、碳酸鈣、鈉鉀的硫酸鹽,所有金屬的硝酸鹽,以及各種有機酸鹽。

堿溶液:苛性鈉、苛性鉀、氨水、氫氧化鈣、水等;其它介質:食用無鹽醋、果汁、咖啡、茶、牛奶及工業用酒精、醚、汽油、重油、礦物油等。

馬氏體不銹鋼在硫酸、鹽酸、氫氟酸、熱磷酸、熱硝酸以及熔融堿等介質中耐蝕性能很差。

2.4.2耐局部腐蝕性能

馬氏體不銹鋼(如Cr13型)對特殊腐蝕形式(如晶間腐蝕、點腐蝕等)是不耐蝕的,故在具有這類腐蝕特點的實際工程中不宜選用。

當Cr13型不銹鋼不能滿足工程上需要時,可選用1Cr17Ni2鋼,因此鋼中含有高達17%的鉻,并含有2%的鎳代替了部分的碳。鎳能阻止淬火溫度下δ鐵素體的生成,能提高抗回火性,改善強度和韌性,改善對鹽霧及稀還原性酸的耐蝕性。

馬氏體不銹鋼在電耦合或非電耦合使用時,?？赡馨l生氫脆或應力腐蝕。前者如1Cr13鋼在弱酸、濕蒸汽介質中與奧氏體鋼電耦合時發生應力腐蝕;后者如在油井H2S環境中產生的穿晶型氫脆斷裂。在鹽溶液、鹽霧、或高純水中,馬氏體不銹鋼易產生晶間型的應力腐蝕。抗應力腐蝕開裂性能與鋼所經受的回火處理溫度密切相關,如在5%NaCl噴霧試驗中410、420(國產為1Cr13)鋼經480℃回火的彎曲試樣,沿原奧氏體晶界產生裂紋;但經370℃以下或590℃以上回火,試驗75天也不產生裂紋。410鋼在3%NaCl和酸性H2S溶液中的應力腐蝕斷裂途徑與腐蝕幾乎無關,主要依賴于回火溫度;550℃回火最易出現晶間型分枝裂紋。馬氏體不銹鋼,根據不同的熱處理條件,有時也易發生堿脆,如固溶處理的410鋼在332℃脫氣的10%NaOH中,外加應力δ=90%δ0.2,經4800h未裂,僅為嚴重的全面腐蝕,649℃回火(HRC=28)及565℃回火(HRC=41)也一樣,而經482℃回火者(HRC=50),4800h后即產生裂紋。

1Cr13（表3）不銹鋼在溫度30℃以下時的弱腐蝕介質中,即在大氣、蒸汽、淡水中,亦具有良好的耐腐蝕性能,因而在機械制造中得到廣泛的應用。1Cr13不銹鋼導熱系數小(約為低碳鋼的1/3),而線膨脹系數比低碳鋼大,所以,在焊接后引起的變形也較大,因此,在焊接過程中應采用相應工藝措施。1Cr13不銹鋼在焊接過程中焊接性較差。因為,在焊接冷卻過程中出現奧氏體向馬氏體轉變,由于體積發生變化,促使硬度增加和塑性降低,致使有強烈的淬硬傾向,母材含碳量越高,淬硬傾向就越大。在焊縫擴散氫和焊接應力作用下,焊接殘余應力較大,易產生裂紋。因此,根據焊件厚度和剛性大小,焊接時應采取焊前預熱、焊后緩冷等工藝措施。

表31Cr13的化學成分

C

Cr

Ni

Mn

Si℅

P

S

0.15℅

12.99℅

0.14℅

0.48℅

0.71

0.025℅

0.010℅

2.5焊接缺陷分析

薄壁件焊接的特點薄壁件大多為精密元器件。實際生產中薄壁管件的焊接通常有兩種接頭方式:平面對接和卷邊對接。卷邊對接用得較少,只有在平面對接無法焊接時才采用。經常采用的平面對接形式適用的管子厚度范圍0.1―1mm。

2.5.1燒穿和變形

薄壁件大多為不銹鋼材料,由于不銹鋼的導熱性能差,工件又為薄壁,因而焊接時極易產生焊穿和變形,故焊接時必須在夾具上進行。

(1)焊件易變形焊件為薄壁件,剛性小,熱容量小,焊接時溫升快,因而焊件易變形。實踐證明:薄壁件焊接過程中防止和減小變形是獲得優質焊縫的主要條件之一。

(2)對焊接規范變化敏感因為焊件小、電流小,形成的焊接熔池也小,熱容量必然小,所以對焊接熱過程中的很小變化,都會破壞焊接熔池的熱平衡,導致焊縫尺寸的變化,甚至燒穿或未焊透。因此,焊接過程中一定要保持電弧穩定,焊接規范穩定,夾具的導熱條件不變。

(3)對焊件的裝配及工裝夾具的要求高為了獲得良好的焊縫,焊前必須保證裝配精度,不允許有間隙和錯邊,相對應的工裝夾具也應保證其精度,并具有良好的散熱條件。否則,便產生燒穿等缺陷,出現廢品。

(4)對焊接處的表面清理要求高因工件壁薄、焊縫小,工件表面的氧化物及油污對焊縫質量的影響很大。所以要注意清除焊縫處的油污、鐵銹、氧化物等。

2.5.2焊接冷裂紋

由于馬氏體不銹鋼在空冷的情況下就能夠形成脆硬的馬氏體，馬氏體是典型的淬硬組織，對擴散氫敏感，如果街頭拘束力大，就很容易形成冷裂紋。

冷裂紋的表現特征

冷裂紋形成的溫度大體在-100℃~100℃之間，具體溫度隨母材和焊接條件不同而異，產生冷裂紋的材料大都有淬硬傾向的低合金高強度鋼和中高碳鋼的焊接接頭，裂紋大都在熱影響區，通常發源于熔合區，有時也發生在高強度鋼或鈦合金的焊縫中。宏觀上冷裂紋的斷口有脆硬斷裂的特征，表面有金屬光澤，成人字形態發展，冷裂紋較多的是在焊后延續一段時間才產生，延遲時間不等，可能幾小時，也可能幾天或幾十天。

冷裂紋的分布

根據冷裂紋的分布特征，可歸納為四種類型：

焊道下裂紋：是在靠近堆焊焊道的熱影響區所形成的焊接冷裂紋，走向大致與熔合線平行，一般不顯露于焊縫表面。

焊趾處裂紋：焊縫表面與母材交界處叫做焊趾，裂紋一般向熱影響區粗晶區擴展，有時也向焊縫中擴展。

焊根處裂紋：沿應力集中的焊縫根部所形成的焊接冷裂紋，主要發生在含氫量較高預熱不足的條件下，焊縫擴展方向可以向焊縫也可以向熱影響區。

橫向裂紋：起源于熔合線，垂直于焊縫長度方向擴展到焊縫和熱影響區。

形成冷裂紋的基本因素及其作用

形成冷裂紋的因素是擴散氫鋼種的淬硬傾向及接頭所承受的拘束應力三者共同作用的結果。

氫的影響:導致接頭產生冷裂紋的氫主要是擴散氫，實驗證明，隨著焊縫中擴散氫含量的增加，冷裂紋率提高，近年來一些學者在顯微鏡下觀察彎曲試件的斷裂情況時，還觀察到在裂紋尖端附近有氫氣泡析出。擴散氫含量影響裂紋延遲時間的長短，擴散氫含量越高，延時越短。

鋼種的淬硬傾向：一般來說，鋼種的淬硬傾向越大，則接頭中出現馬氏體的可能性越大，則越容易產生冷裂紋。當材料一定時，隨冷卻速度不同，接頭的組織相應改變，冷卻速度越大，使馬氏體含量增加，導致裂紋率上升。

焊接的拘束應力：焊接的拘束應力包括接頭在焊接過程中因加熱不均所承受的熱應力相變應力結構自身幾何因素所決定的內應力。上述三方面的應力都是不可避免的，由于與拘束條件有關而統稱拘束應力。拘束應力的作用也是形成冷裂紋的重要要素之一，在其他條件一定時，拘束應力達到一定數值就會產生開裂。三個因素的相互關系

［

］

固

液

）

）

α

γ

δ

α

γ

圖6氫的溶解度和擴散系數與晶格結構的關系

氫在開裂時的作用：氫在裂紋形成的過程中的作用與其溶解度和擴散規律有關。溶解度在液體金屬中的氫原子，在連續冷卻金屬凝固和發生固態相變時，溶解度將發生突變【圖6-a】，氫在γ相中的溶解度大大高于在α相中的溶解度，在快冷時，就來不及在γ—α轉變時析出，而以過飽和和溶解的形式存在于α相中。

由于氫的擴散性很強，隨著時間的延長，過飽和的氫將不斷擴散，其中一部分擴散到金屬外部，另一部分則在金屬內部遷移。氫在不同晶格中擴散能力不同，在α相中的擴散能力比在γ相高【圖6-b】。

熔合線

裂紋

焊縫

熱影響區

接方向

液體金屬熔池

圖7焊接接頭冷卻過程中的組織分布與氫的擴散情況

因此在發生γ—α轉變時氫的溶解度突降，而擴散能力突升。從接頭組織分布的示意圖中可知【圖7】，熔池以外的焊縫和熱影響區都是固態，由于焊縫與母材的成分不同，焊縫金屬的奧氏體分解溫度TFA高于母材的分解溫度TMA，因此等TFA溫面導前于等TMA溫面。圖中的熔合線上ab兩點的兩側的組織不同，焊縫已完成奧氏體分解α＋Fe3C（或貝氏體，馬氏體），而母材仍為γ相。焊縫進行奧氏體分解時，氫的溶解度突降，擴散速度突升，過多的氫必然通過熔合線向尚未轉變的熱影響區擴散。氫擴散到母材后，由于氫在γ相中溶解度而擴散度低，在快冷時就不可能據需母材內部擴散，而聚集在熔合線附近形成高氫帶。在母材也發生了相變后，氫就可以以過飽和的形式殘留于馬氏體（或貝氏體）中，并擴散到應力集中或晶格畸變處結合為氫分子，形成較高的局部應力，再加上熱應力和組織應力的共同作用，就可能開裂。

氫與力的共同作用產生延遲現象：氫裂紋的延遲特點是潛伏期是裂紋形成的孕育期階段，實際上是氫逐漸向開裂部位擴散集中結合成分子并形成一定壓力的過程。開始時，氫的分布相對比較均勻，在熱應力和相變應力的作用下金屬中出現一些微觀缺陷，氫開始向缺陷前沿應力部位遷移。焊縫中氫的平均濃度較高，則遷移的氫的數量越多，輕易的速度也越高。當氫聚集到發生裂紋所需要的臨界濃度時開始產生微裂紋。由于裂紋尖端的應力集中，進一步使氫向尖端高應力區擴散，裂紋擴展。氫的擴散聚集達到臨界濃度都需要時間，這就形成了裂紋的延遲特征。

氫與應力有一種互補的關系，即擴散氫含量越高，開裂所需要的應力越小，潛伏期越短；應力越大，開裂所需要的含氫量越低。

鋼材淬硬傾向的作用：馬氏體是典型的淬硬組織，這是由于間隙原子碳的過飽和，使鐵原子偏離平衡位置，晶格發生明顯畸變所致。特別是在焊接條件下，近縫區的加熱溫度高達1350℃-1400℃，使奧氏體晶粒嚴重長大，當快速冷卻是，粗大的奧氏體將轉變為粗大的馬氏體。硬脆的馬氏體在斷裂時所需要的能力較低。因此焊接接頭中又馬氏體存在時，裂紋易于形成和擴展。鋼材的淬硬傾向越大，熱影響區或焊縫冷卻后得到的淬硬組織越多，對冷裂紋就越敏感。

這里的淬硬傾向包括淬透性和淬硬性兩個方面，也就是冷裂紋的傾向大小，即取決于馬氏體的數量，更取決于馬氏體本身的韌性。含碳量不同時。得到不同形態馬氏體的韌性差別較大的。如果以馬氏體的數量對不不同鋼種的冷裂紋敏感性，會造成較大誤差。不同組織對冷裂紋的敏感性大致按下列順序遞增：鐵素體或珠光體→貝氏體→條狀馬氏體→馬氏體+貝氏體→針狀馬氏體。

防止冷裂紋的措施

（1）嚴格控制氫的來源：選用優質焊接材料或低氫的焊接方法，嚴格規定對焊接材料進行烘焙及焊前清理工作。

（2）提高金屬的塑性和韌性：通過焊接材料向焊縫過渡Ti,Nb,Mo,V,B.Te或稀土元素來韌化焊縫，利用焊縫的塑性儲備減輕熱影響區的負擔，從而降低整個焊接接頭的冷裂紋的敏感性。

（3）焊前預熱：焊前預熱可以有效降低冷卻速度，從而改善接頭組織，降低拘束應力，并有利于氫的析出，可有效地防止冷裂紋，是生產中常用的方法。

（4）控制線能量：線能量增加可以降低冷卻速度，從而降低冷裂紋的傾向。但線能量過大，則可能造成焊縫及熱影響區的晶粒粗化，而粗大的奧氏體一旦轉變為粗大的馬氏體，裂紋傾向反而增大。

（5）焊后熱處理：焊后進行不同的熱處理，可分別起到清除擴散氫，降低和清除殘余應力，改善組織或降低硬度等作用。焊后常用的熱處理制度有削氫處理，消除應力退火，正火和淬火或淬火+回火。具體選用視產品的需要而定。

第三章薄壁件焊接的幾種基本方法

3.1微束等離子弧焊

普通電弧焊的電弧是在工件上的空氣中自由燃燒,不受約束;而等離子弧是一種受壓縮氣體約束的電弧。

維束等離子弧焊接作為薄壁件的常用焊接方法,其原因在于微束等離子弧焊接具有以下特點:

電弧能量密度高、電弧穩定性好、電弧剛性好、弧長變化對焊件的熱影響小、工件變形小等。

微束等離子弧焊接的工藝參數,主要是焊接電流、焊接速度、工作氣體流量、保護氣體流量、電弧長度、焊嘴直徑等,它們對焊縫的形狀和焊接質量都有影響。

(1)為了加強保護效果、提高焊縫質量,常采用以氬氣為主的混合氣體為保護氣。焊接不銹鋼時,在保護氣中加入5%左右的氫氣,效果最佳。

(2)微束等離子弧焊接的接頭形式和尺寸有其特別之處,下圖8所示為常用的幾種接頭形式。

圖8

(3)為了獲得良好的焊縫背面成型,常在焊道背面放置紫銅墊板,墊板上均有成形槽,槽寬2~3mm,槽深0.2~0.5mm。

3.2小電流氬弧焊

小電流直流氬弧焊具有:焊接時電弧穩定無飛濺、明弧熔池觀察清晰、焊接電流量小、氬氣流量小、可焊異種金屬、焊縫美觀的特點,廣泛用于薄壁件的焊接。

正確地選擇焊接工藝參數,是進行薄壁件焊接時獲得優良焊縫的基本條件。另外,在特殊情況下,薄壁件焊接還可以采用小功率釬焊或激光焊接。

另外,在特殊情況下,薄壁件自動焊接還可以采用小功率釬焊或激光焊接。

第四章馬氏體不銹鋼焊接工藝

1Cr13的焊接工藝金屬波紋管作為彈性敏感元件，是儀器儀表和自動化裝置上的重要元件之一。金屬波紋管屬于超薄零件，壁厚在0.05一0.3mm之間。從節約成本，本文將討論用TIG焊完成壁厚0.3mm的金屬波紋管的焊接。

由于不銹鋼的焊接性良好，所以超薄不銹鋼零件焊接的技術關鍵是防止燒穿和保證良好的焊縫成形。

金屬表面若有油污和氧化皮，會降低液體的表面張力而破壞熔池的動態平衡，造成管燒穿。所以，對超薄不銹鋼零件焊接時，必須進行除油和酸洗。

4.1下料及板材成型

圖8模片

超薄型波紋管的加工過程通常是先沖壓出膜片（圖8），然后將各膜片依次焊接起來，2個膜片的內圓焊接后，再與另外膜片的外圓焊接，直到所需的長度，如圖9所示。

圖9波紋管

波紋管材料為牌號為1Cr13不銹鋼，厚度0.3mm管外徑60mm內徑42mm，如圖8所示。由于波紋管的焊縫是由電弧熔化膜片邊緣所形成的，所以膜片邊緣凸出夾具表面的形狀和尺寸對焊縫成形有極大影響。由文獻知，膜片邊緣凸出夾具表面的高度由下式決定：

h=h1+△h;△h=s/2δ0

式中s為焊縫的橫截面積；△h為熔化偏差量；δ0為膜片厚度。

當焊縫的橫截面直徑在2.5δ0～3.5δ0范圍內變化時，焊縫質量較好。經過理論計算和實際焊接試驗，取膜片邊緣凸出夾具表面高度為0.45mm。

膜片裝配時的同心度及間隙、錯邊尺寸也是影響焊接質量的重要因素。膜片焊前裝配時，要求間隙及錯邊量不得大于0.05mm。如此嚴格的要求，只能通過精密的夾具來保證。夾具由帶有散熱片的分離半圓形零件組成，在焊接波紋管外圓焊縫時，散熱面作為中心定位部件，如圖10所示。內焊縫是利用專門的錐盤形夾具來定位的，如圖11所示。

圖10波紋管外圓焊接夾具

圖11波紋管內圓焊接夾具

夾具與膜片接觸面的寬度直接影響到散熱量的大小，也對焊縫成形有重要影響。為了防止出現鋸齒狀焊縫，夾具與膜片接觸面的寬度由實驗調定為1mm。

4.2焊前準備

除油:用有機溶劑(丙酮、酒精、四氯化碳等)擦洗焊接接頭。

酸洗：:對于1Cr13不銹鋼,采用以下配方:H3PO410%、HF5%、H2SO45%、H2O80%酸洗時間:5分鐘(室溫)。酸洗后用弱堿溶液中和,然后用流動水沖洗涼干

4.3焊接工藝參數的選擇及焊接

(l)接頭形式為端接接頭，組裝工藝應合理，使模片之間緊密配合，可提高波紋管的成品率。

(2)焊接設備使用NzA21一120一1型弧焊機(電源電壓380V、額定功率3kw、調節范圍5一120A)。

(3)焊接電流和焊接速度，焊接電流是影響焊接質量的主要參數。電流過大或焊速過慢，會使焊接線能量增大，將導致波紋管燒穿。焊接電流過小或焊接速度過快，會造成電弧的穩定性差和金屬的熔化量不足，也無法獲得良好的焊縫成形。

根據經驗和試驗確定，焊接電流為20一25A，焊接速度6一7mm/s。

（4）嘴尺寸和氬氣流量的選擇，我們采用自制的噴嘴,噴嘴直徑為ф8mm,噴嘴長度比普通噴嘴要長,確定為40mm,這樣可以使氬氣平行流出,不致發生紊流,又可壓縮電弧,使電弧更集中,提高了電弧的穩定性,保證焊縫的成形。氬氣流量為:6-8升/分。數據的確定按下列公式計算

D=(2.5-3.5)dW

D為噴嘴直徑，dW為鎢極直徑。

Q=(0.8-1.2)D

Q為氣體流量，D為噴嘴直徑

(5)電弧長度盡可能小焊接中采用短弧焊，弧長控制在1mm以下，這時氫氣保護效果好，電弧穩定。

(6)鎢極直徑和端頭形狀采用的鎢極直徑為1.6mm，端頭磨成30度錐角。這樣可提高引弧和穩弧性能，保證焊縫的成形。

鎢極伸出長度一般為5-6mm.

（7）進行焊接，焊后的接頭組織見下圖12?；静僮鳎r提前送氣5-10秒鐘；收弧時延遲斷氣10秒鐘左右。焊縫內不填充焊絲。

圖12

（8）焊件冷卻至室溫后，進行外觀檢測，不能有燒穿，咬邊，未熔合，裂紋等缺陷。

（9）焊后熱處理對焊件進行700-750℃回火處理，保溫一小時，然后空冷。

（10）100%對焊件進行1.6MPa水壓強度試驗,檢驗焊件的密封性是否合格。

（11）表4是本工藝的焊接工藝卡，焊接工藝的參數都在上面。

表4

焊接接頭

焊接順序

焊接工藝卡編號

0001

先焊接外焊縫

圖號

0001

再焊接內焊縫

接頭名稱

端接接頭

街頭編號

0001

焊接工藝評定報告編號

N0001

焊工持證項目

檢驗

序號

本廠

鍋檢所

第三方或用戶

母材mm

1Cr13

厚度mm

0.3

焊縫金屬mm

1Cr13

厚度mm

0.3

焊接位置

平焊

層道

焊接方法

填充材料

焊接電流

電弧電壓（V）

焊接速度

（cm∕min）

線能量

（KJ∕cm）

牌號

直徑

極性

電流（A）

焊后熱處理

回火700℃-750℃

自動鎢極氬弧焊

正接

20-25

36~42

鎢絲直徑

1.6mm

噴嘴直徑

8mm

氣體成分

純Ar

氣體流量

正面

6-8升/分

背面

4.4焊接中的工藝缺陷及產生原因

(l)燒穿起弧端燒穿的原因為短路瞬間電流大，內、外托環與波紋管間隙大。燒穿是由于局部間隙過大，電弧瞬時不穩成偏弧。

(2)波紋管未焊住頭之間間隙過大，使波紋管端面它兩件未對齊，會造成局部虛焊和漏焊而未焊住，試壓時漏水。

(3)成形不規則、熔寬過窄，是由于鎢極距焊接縫距離大，使弧長過大，電弧剛度不造成的。

4.5結論

本文采用TIG焊焊接超薄零件，降低了成本。按以上的焊接結構設計和焊接工藝進行焊接后，對焊接零件觀檢驗，焊縫表面平滑光亮，經試驗未發生漏現象，說明波紋管接頭強度高，氣密性好，滿足使用要求。

第五章1Cr13波紋管的焊接工藝評定

5.1試件的制取

把厚度為0.3mm母材1Cr13制成規格為50×250mm板材若干,然后按上述工藝制成焊接試件。

5.2焊接接頭的力學試驗

（1）焊接接頭的拉伸試驗拉伸試驗的目的是測定焊接接頭的強度和塑性，并可以發現斷口上的某些缺陷。試驗按GB2651-89《焊接接頭拉伸試驗方法》進行，測量焊縫的抗拉強度δb屈服點δs。

（2）焊接接頭的彎曲試驗試驗目的是檢驗焊接接頭的塑性，并同時反應出各區域的塑性差別，暴露焊接缺陷和考核熔合線質量。彎曲試驗分面彎，背彎和側彎三種，試驗可按GB2653-89《焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法》進行。

（3）焊接接頭的沖擊試驗試驗目的是測定焊接接頭的沖擊韌度和缺口敏感性，作為評定材料斷裂韌性和冷作時效敏感性的指標。試驗可按GB2650-89《焊接接頭沖擊試驗方法》進行。

（4）焊接接頭的硬度試驗試驗目的是測定焊縫和熱影響區金屬材料硬度，并可間接判斷材料的焊接性。試驗可按《焊接接頭及堆焊金屬金屬硬度試驗方法》進行。

（5）焊接接頭的疲勞試驗試驗目的是測定街頭的疲勞極限δ-1,試驗可按GB2656-89《焊縫金屬和焊接接頭的疲勞試驗方法》進行

5.3焊接接頭金相試驗方法和內容

焊接接頭的金相試驗包括宏觀金相試驗和微觀金相試驗兩部分。

（1）宏觀分析試驗是在試件上截取橫斷面，然后經過打磨，腐蝕在進行觀察。宏觀分析可以了解焊縫一次結晶組織的粗細程度和方向性；熔池形狀，尺寸；焊接各區域的界限和尺寸；各種焊接缺陷的存在情況。

（2）微觀金相試驗用1000-1500倍金相試驗顯微鏡觀察焊縫金屬的顯微組織和顯微缺陷（圖12），可作為質量分析及試驗研究的手段。

圖12馬氏體熔合區和過熱區微觀金相組織

5.4結果

試驗結果達到了試驗目的，證明此焊接工藝符合波紋管使用要求，焊接質量可以保證。試驗的相關數據在下表5《焊接工藝評定報告》中列出。

編號

N001

日期

2007年3月10日

相應的焊接工藝指導書編號

001

焊接方法

接頭形式

端接接頭

工藝評定試件母材

鋼板

材質

1Cr13

管子

材料

分類號

Ⅵ

分類號

規格

50×250mm

規格

質量保證書

復驗報告編號

焊條型號

焊條規格

焊接位置

平焊位置

焊條烘干溫度

焊接規范

焊接電壓

焊接電流

焊接速度

焊工姓名

20-25A

6-7mm/s

焊工鋼印號

試驗結果

試驗結果

試驗結果

拉伸試驗

彎曲試驗d=2a

宏觀金相試驗

沖擊韌度試驗

Ak≧

kj/cm

δS

≧MPa

δb≧MPa

良好

78

良好

205

440

編號

日期

年月日

報告號

焊接工藝評定結論

工藝獲得了良好的焊縫

審批

報告編制

表5焊接工藝評定報告

致謝

首先感謝本人的導師馬天鳳老師，他對我的仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業設計內容提出了許多建設性建議。馬天鳳老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！

感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。

感謝和我在一起進行課題研究的同窗丁宇磊同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。

最后，我非常慶幸在三年的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！

參考文獻

（1）孫愛芳、吳金杰主編.焊接結構制造.北京理工大學出版社，2007，8

（2）孫玉厚主編.焊工實習技術手冊.江蘇科學技術出版社，1999，5

（3）丁仁亮、周而康、趙忠主編.金屬材料及熱處理第三版.機械工業出版社,2007,6

（4）英若采機主編.熔焊原理及金屬材料焊接,械工業出版社

（5）雷世明主編.焊接方法與設備.機械工業出版社,2007，2

（6）戴建樹主編.焊接生產管理與檢測.機械工業出版社,2007,2

（7）吳金杰、公永健、周慧琳、李興霞主編.焊接標準匯編

附錄資料：不需要的可以自行刪除

安全生產總則

1、“安全生產，人人有責”。所有員工必須加強法制觀念，認真執行黨和國家有關安全生產、勞動保護政策、法令、規定。嚴格遵守安全技術操作規程和各項安全生產規章制度。

2、凡不符合安全生產要求，有嚴重危險的廠房、生產線和設備，員工有權向上級報告。遇有嚴重危及生命安全的情況，員工有權停止操作并及時報告領導處理。

3、新入公司的員工實習、代培、臨時參加勞動及變換工種的人員，未經三級教育或考試不合格者，不準參加生產或單獨操作。電氣、起重、壓力容器、廠內機動車司機、電汽焊等特種作業人員均應經專業培訓和考試合格，持證上崗。外來參觀人員，接待部門應組織必要的安全教育和交待我公司有關安全規定。

4、工作前，必須按規定穿戴好防護用品，女工要把發辮放入帽內，旋轉機床嚴禁戴手套操作。檢查設備和工作場地，排除故障和隱患；保證安全防護、信號保險裝置齊全、靈敏、可靠；保持設備潤滑及通風良好。不準讓小孩進入工作崗位，不準穿拖鞋、赤腳、赤膊、敞衣、戴頭巾、圍巾工作；上班前不準飲酒。

5、工作中，應集中精力，堅守崗位，不準擅自把自己的工作交給他人；不準打鬧、睡覺和做與本職工作無關的事；凡運轉設備，不準跨越、傳遞物件和觸動危險部位；不準用手拉、嘴吹鐵屑；不準站在砂輪的正前方進行磨削；不準超限使用設備；中途停電，應關閉電源開關。

6、搞好文明生產，保持車間、庫房通道的清潔衛生，保障安全道暢通無阻。

7、嚴格執行交接班制度，末班人員下班前必須切斷電源、汽源、熄滅火種，清理現場。

8、二人以上工作時，必須有主有從，統一指揮。

9、公司內行人要走指定通道，注意各種警標，嚴禁跨越危險區；嚴禁從行駛中的機動車輛爬上、跳下、拋卸物品；車間內不準騎自行車。公司路面施工，要設安全遮欄和標記，夜間應設紅色警告燈。

10、嚴禁任何人攀登吊運中的物件及在吊鉤下通過和停留。

11、操作工必須熟悉其設備性能、工藝要求和設備操作規程。設備要定人操作，使用本工種以外的設備時，須經有關領導批準。

12、檢查修理機構電氣設備時，必須掛停電警告牌，設人監護。停電牌必須誰掛誰取，非工作人員禁止合閘。

13、各種安全防護裝置、照明、信號、監測儀表、警戒標記等不得隨意拆除。

14、一切電氣、機械設備的金屬外殼或行車軌道必須有可靠的接地措施。非電氣人員不準裝修電氣設備和線路。使用手持電動工具必須絕緣可靠，有良好的接地或接零措施，并戴好絕緣手套操作。機床、鉗臺、行燈等局部照明燈不得超過36V電壓。

15、高空作業必須扎好安全帶，戴好安全帽，不得穿硬底鞋。嚴禁投擲工具、材料等物件。

16、對易燃、易爆、劇毒、放射、腐蝕等物品要分類存放，并設專人管理。易燃、易爆等危險場所，嚴禁吸煙和明火作業。

17、防毒、防塵措施，噪聲治理點，三廢處理裝置，沖床安全裝置等必須經常維護、保養，并保持一貫良好有效。

18、油庫、化工庫、毒品庫、各試驗檢查站等危險、要害部門，非崗位人員未經批準嚴禁入內。

19、各消防器材、工具應按要求設置齊全不準隨便動用，安放地點周圍，不得堆放其他物品。

20、發生事故或重大未遂事故時，要及時搶救，保護現場，并立即報告有關領導。

車工安全操作規程

1、禁止戴圍巾、手套和扎圍裙，高速切削時要穿好工作服，戴好工作帽和護目鏡，女工發辮應挽在帽子內。開機前，首先檢查油路和轉動部件是否靈活正常。

2、裝卸卡盤及大的工卡具時，床面要墊木板，不準開車裝卸卡盤。裝卸工件后應立即取下扳手。禁止用手剎車。

3、床頭、小刀架，床面不放置工、量、刀或其他東西。

4、裝卸工件要牢固，夾緊時可用接長套筒，禁止用榔頭打，滑絲的卡盤不準使用。

5、加工細長工件要用頂尖，跟刀架、車頭前面伸出部分不得超過工件直徑的20－25倍，車頭后伸超過300毫米時必須裝托架。必要時安裝防護欄。

6、用銼刀光工件時，應右手在后，身體離開卡盤，禁止用砂布裹在工件上砂光，應比照用銼刀的方法成直條狀壓在工件上。

7、車內孔時，不準用銼刀倒角，用砂布光內孔時，不準將手指手臂伸進去打磨。

8、加工偏心，導型工件時，必須加平衡鐵，并要堅固牢靠，剎車不要過猛。

9、攻絲或套絲必須用專用工具。不準一手扶攻絲架（或扳牙架），一手開車。

10、切大料時，應留有足夠余量，卸下砸斷，以免切斷時掉下傷人。小料切斷時不準用手接。

11、主軸箱掛輪時，必須停車變換速度，以免損壞機件。

12、卡盤的放松塊，必須裝好把牢，以防突然反車時卡盤甩出傷人。

13、發現機床在運轉時有異常，應立即停車檢查。

14、不準用手直接清除鐵屑，應使用專用工具清掃。

15、不準在機床運轉時離開工作崗位。因故離開時，必須停車，并切斷電源。

16、機床運轉需停車時，嚴禁使用反車剎車以免損壞電機和設備其他部件。

17、工作場地應保持整齊、清潔、工件存放要穩妥，不能堆放過高，鐵屑應及時處理，電器發生故障應馬上斷開總電源，及時叫電工檢修，不能擅自亂動。

機床工安全操作規程

1、加工工件時，必須扎緊袖口，束緊衣襟。嚴禁戴手套、圍巾或敞開衣服操作旋轉機床。

2、檢查設備上的防護裝置是否完好和關閉。保險、聯鎖、信號裝置必須靈敏、可靠，否則不準開動。

3、工件、夾具、工具、刀具必須裝卡牢固。

4、開車前要觀察周圍動態，有妨礙運轉、傳動的物件要先清除，加工點附近不準有人站立。機床開動后，操作者要站在安全位置上，以避開機床運動部位和切屑飛濺。

5、機床停止前，不準接觸運動工件、刀具和傳動部件。嚴禁隔著機床遺轉、傳動部分傳遞或拿取工具等物品。

6、調整機床行程、限位，裝夾拆卸工件、刀具，測量工件，擦拭機床都必須停車進行。

7、機床導軌面傷、工作臺上不得放工具或其它物品。

8、不準用手直接清除切屑，應采用專門工具清理。

9、兩人或兩人以上在同一機臺工作時，必須有一人負責統一指揮。

10、發現設備出現異常情況，應立即停車檢查。

11、不準在機床運轉時離開工作崗位。因故要離去必須停車，并切斷電源。

12、正確使用工具，要使用符合規格的扳手，不準加墊塊和任意用套管。

13、使用起吊工具時，必須遵守掛鉤工安全操作規程。工件堆放不得超高。

14、工作完畢，應將各類手柄扳回到非工作位置，并切斷電源和及時清理工作場地的切屑、油污，保持通道暢通。

電鉆安全操作規程

一、臺鉆

1、使用臺鉆要帶好防護眼睛和規定的防護用品，禁止帶手套。

2、鉆孔時，工件必須用鉗子、夾具或壓鐵夾緊壓牢。禁止用手拿著鉆孔。鉆薄片工件時，下面要墊木板。

3、不準在鉆孔時用砂布清除鐵屑，亦不允許用嘴吹或者用手擦試。

4、在鉆孔開始或工件要鉆穿時，要輕輕用力，以防工件轉動或甩出。

5、工作中，要把工件放正，用力要均勻，以防鉆頭折斷。

二、鉆工

1、工作前對所用鉆床和工卡量進行全面檢查，確認無誤時方可工作。

2、工件夾緊時必須牢固可靠，鉆小件時應用工具夾持，不準用手拿著鉆，工作中嚴禁帶手套，女工發辮應挽在帽子內。

3、使用自動走刀時，要選好進給速度，調整好行程限位塊。手動進刀時按照逐漸增壓和逐漸減壓原則進行，一面用力過猛造成事故。

4、鉆頭上繞有鐵屑時，要停車清除。禁止用風吹，用手拉，要用刷子或鐵鉤清除。

5、鉆孔直徑不得超過機床允許范圍。

6、精絞深孔時，撥取園器和稍棒，不可用力過猛，以免將手撞在刀具上。

7、不準在旋轉的刀具下，翻轉、卡壓或測量工件，手不準觸摸旋轉刀具。

8、使用搖臂鉆時，橫臂回轉范圍內不準有障礙物，工作前橫臂必須卡緊。

9、橫臂和工作臺上不準存放物件，被加工件必須按規定卡緊，以防工件移位造成重大人身傷害事故和設備事故。

10、工作結束時，將橫臂降到最低位置，主軸箱靠近立柱。并且都要卡緊。

磨工的一般操作規程

磨時或修正砂輪要戴好防護眼鏡和口罩。

查砂輪是否松動、裂紋，防護罩是否牢固可靠，發現問題時不準開動。

砂輪的正面不準站人，操作者要站在砂輪的側面。

砂輪的轉速不準超限，進給要選擇合理進刀量，嚴防砂輪破裂飛出上人，嚴禁為工時加大進給量。

卸裝工件時，砂輪一定要退到安全位置，防止磨手。

砂輪未離開工件時，不得停止砂輪轉動。

用金剛石修正砂輪時，一定要將金剛石固定牢，禁止用手拿著修砂輪。

吸塵器必須保持完好狀態，并充分利用。

干磨工件不準途中加冷卻液，濕式磨床冷卻停止時，應立即停止磨削，工作完畢應將砂輪空轉五分鐘，將砂輪上的冷卻液甩掉。

電焊工安全操作規程

1、必須遵守焊、割設備一般安全規定及電焊機安全操作規程。

2、電焊機外殼，必須接地良好，其電源的裝拆應由電工進行。

3、電焊機要設單獨的開關，開關應放在防雨的閘箱內，拉合時應戴手套側向操作。

4、焊鉗與把線必須絕緣良好，連接牢固，更換焊條應戴手套，在潮濕地點工作，應站在絕緣膠板或木板上。

5、嚴禁在帶電和帶壓力的容器上或管道上施焊，焊接帶電的設備必須先切斷電源。

6、焊接貯存過易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，必須清除干凈，并將所有孔口打開。

7、在密閉金屬容器內施焊時，容器必須可靠接地，通風良好，并應有人監護，嚴禁向容器內輸入氧氣。

8、焊接預熱工件時，應有石棉布或檔板等隔熱措施。

9、把線、地線禁止與鋼絲繩接觸，更不得用鋼絲繩索或機電設備代替零線，所有地線接頭，必須連接牢固。

10、更換場地移動把線時，應切斷電源并不得手持把線爬梯登高。

11、清除焊渣或采用電弧氣刨清根時，應戴好防護眼鏡或面罩，防止鐵渣飛濺傷人。

12、多臺焊機在一起集中施焊時，焊接平臺或焊件必須接地，并應有隔光板。

13、釷鎢板要放置在密閉鉛盒內，磨削釷鎢板時，必須戴手套，口罩，并將粉塵及時排除。

14、二氧化碳氣體預熱器的外殼應絕緣，端電壓不應大于36V。

15、雷雨時，應停止露天焊接作業。

16、施焊場地周圍應清除易燃易爆物品，或進行覆蓋、隔離。

17、必須在易燃易爆氣體或液體擴散區施焊時，應經有關部門檢試許可后，方可施焊。

18、工作結束應切斷焊機電源，并檢查工作地點，確認無起火危險后，方可離開。

氣焊工安全操作規程

1、必須遵守焊、割設備一般安全規定及氣焊設備安全操作規程。

2、施焊場地周圍應清除易燃易爆物品，或進行覆蓋、隔離，必須在易燃易爆氣體或液體擴散區施焊時，應經有關部門檢試許可后，方可進行。

3、乙炔發生器必須設有回火防止安全裝置。氧氣瓶、乙炔瓶、氧氣、乙炔表及焊割工具上，嚴禁沾染油脂。

4、乙炔發生器的零件和管路接頭，不得采用紫銅制作。

5、高、中壓乙炔發生器應可靠接地，壓力表、安全閥應定期校驗。

6、乙炔發生器不得放在民線的正下方，與氧氣瓶不得放一處，距易燃易爆物品和明火的距離，不得少于10米。檢驗是否漏氣，要用肥皂水，嚴禁用明火。

7、氧氣瓶、乙炔瓶應有防震膠圈，旋緊安全帽，避免碰撞和劇烈震動，并防止曝曬。

8、乙炔氣管用后需清除管內積水，膠管防止回火的安全裝置凍結時，應用熱水加熱解凍，不準用火烤。

9、點火時，焊槍口不準對人，正在燃燒的焊槍不得放在工件或地面上。帶有乙炔和氧氣時，不準放在金屬容器內，以防氣體逸出，發生燃燒事故。

10、不得手持連接膠管的焊槍爬梯、登高。

11、嚴禁在帶壓的容器或管道上焊、割，帶電設備應先切斷電源。

12、在貯存過易燃易爆及有毒物品的容器或管道上焊、割時，應先清除干凈，并將所有孔、口打開。

13、鉛焊時，場地應通風良好，皮膚外露部分應涂護膚油脂。工作完畢應洗漱。

14、工作完畢，應將氧氣瓶、乙炔氣瓶閥關好，擰上安全罩。檢查操作場地，確認無著火危險，方準離開。

15、氧氣瓶、乙炔氣瓶分開，貯放在通風良好的庫房內。吊運時應用吊籃，工地搬運時，嚴禁在地面上滾，應輕抬輕放。

16、焊、割作業人員從事高處、水上等作業，必須遵守相應的安全規定。

17、嚴禁無證人員從事焊、割作業。

氣焊設備安全操作規程

嚴格遵守焊、割設備一般安全規定

一、焊、割前準備

1、檢查橡膠軟管接頭、氧氣表、減壓閥等應緊固牢靠，無泄漏。嚴禁油脂、泥垢沾染氣焊工具、氧氣瓶。

2、嚴禁將氧氣瓶、乙炔發生器靠近熱源和電閘箱；并不得放在高壓線及一切電線的下面；切勿在強陽光下爆曬；應放在操作工點的上風處，以免引起爆炸。四周應設圍欄，懸掛“嚴禁煙火”標志，氧氣瓶、乙炔氣瓶與焊、割炬（也稱焊、割槍）的間距應在10m以上，特殊情況也應采取隔離防護措施，其間距也不準少于5m,同一地點有兩個以上乙炔發生器，其間距不得小于10m。

3、氧氣瓶應集中存放，不準吸煙和明火作業，禁止使用無減壓閥的氧氣瓶。

4、氧氣瓶應配瓶嘴安全帽和兩個防震膠圈。移動時，應旋上安全帽，禁止拖拉、滾動或吊運氧氣瓶；禁止帶油脂的手套搬運氧氣瓶；轉運時應用專用小車，固定牢靠，避免碰撞。

5、氧氣瓶應直立放置，設支架穩固，防止傾倒；橫放時，瓶嘴應墊高。

6、乙炔氣瓶使用前，應檢查防爆和防回火安全裝置。

7、按工件厚度選擇適當的焊炬和焊嘴，并擰緊焊嘴應無漏氣。

8、焊、割炬裝接膠管應有區別，不準互換使用，氧氣管用紅色軟管，乙炔管用綠或黑色軟管。使用新軟管時，應先排除管內雜質、灰塵，使管內暢通。

9、不得將橡膠軟管放在高溫管道和電線上，或將重物或熱的物件壓在軟管上，更不得將軟管與電焊用的導線敷設在一起。

10、安裝減壓器時，應先檢查氧氣瓶閥門接頭不得有油脂，并略開氧氣瓶閥門出氣口，關閉氧氣瓶閥門時，須先松開減壓器的活門螺絲（不可緊閉）。

11、檢查焊（割）炬射吸性能時，先接上氧氣軟管，將乙炔軟管和焊、割炬脫開后，即可打開乙炔閥和氧氣閥，再用手指輕按焊炬上乙炔進氣管接口，如手感有射吸能力，氣流正常后，再接上乙炔管路。如發現氧氣從乙炔接頭中倒流出來，應立即修復，否則禁止使用。

12、檢查設備、焊炬、管路及接頭是否漏氣時，應涂抹肥皂水，觀察有無氣泡產生，禁止用明火試漏。

13、焊、割嘴堵塞，可用通針將嘴通一下，禁止用鐵絲通嘴。

二、焊、割中注意事項

1、開啟氧氣瓶閥門時，禁止用鐵器敲擊，應用專用工具，動作要緩慢，不要面對減壓器。

2、點火前，急速開啟焊、割炬閥門，用氧氣吹風，檢查噴嘴出口。無風時不準使用，試風時切忌對準臉部。

3、點火時，可先把氧氣調節閥稍為打開后，再打開乙炔調節閥，點火后即可調整火焰大小和形狀。點燃后的焊炬不能離開手，應先關乙炔閥，再關氧氣閥，使火焰熄滅后才準放下焊炬，不準放在地上，嚴禁用煙頭點火。

4、進入容器內焊接時，點火和熄火均應在容器外進行。

5、在焊、割儲存過油類的容器時，應將容器上的孔蓋完全打開，先將容器內壁用堿水清洗干凈，后再用壓縮空氣吹干，充分作好安全防護工作。

6、氧氣瓶壓力指針應靈敏正常，瓶中氧氣不許用盡，必須預留余壓，至少要留0.1-0.2Mpa的氧氣，擰緊閥門，瓶閥處嚴禁沾染油脂，瓶殼處應注上“空瓶”標記。乙炔瓶比照規定執行。

7、焊、割作業時，不準將橡膠軟管背在背上操作，禁止用焊、割炬的火焰作照明。氧氣、乙炔軟管需橫跨道路和軌道時，應在軌道下面穿過或吊掛過去，以免被車輪輾壓破壞。

8、焊、割嘴外套應密封性好，如發生過熱時，應先關乙炔閥，再關氧氣閥，浸水冷卻。

9、發生回火時，應迅速關閉焊、割炬上的乙炔調節閥，再關閉氧氣調節閥，可使回火很快熄滅。如緊急時（仍不熄火），可拔掉乙炔軟管，再關閉一級氧氣閥和乙炔閥門，并采取滅火措施。稍等后再打開氧氣調節閥，吹出焊、割炬內的殘留余焰和碳質微粒，才能再作焊、割作業。

10、如發現焊炬出現爆炸