時間：2023-03-27 16:38:23
導(dǎo)語：在焊接工藝論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
受熱面拼縫焊接主要分為整體組合焊接和鰭片焊接，鰭片焊接質(zhì)量好壞對受熱面管子影響很大，由于對口等問題，在焊接焊口的時候需要把管口上下鰭片割開1m左右，等焊口焊完再把鰭片焊接起來，起到密封效果。筆者在檢修一些電廠鍋爐的時候，經(jīng)常會聽到運行人員抱怨，鍋爐由于制造時忽視拼縫焊接，導(dǎo)致鍋爐漏灰、熱效率受影響之類的問題。該機組水冷壁規(guī)格為Φ31.8×7mm。此超臨界鍋爐受熱面工作溫度576℃，壓力31.30MPa，爐膛內(nèi)溫度800~1000℃，如此高的內(nèi)外溫度和壓力，如此薄的壁厚，稍有割傷就會造成水壓泄露和整套啟動的時候爆管。在施工現(xiàn)場，無法像工廠一樣機器切割，只能安排工人用氧乙炔火焰切割。有時對完口的拼縫在沒有打磨掉切割的氧化物的情況下，就被直接焊接起來。
2受熱面鰭片切割工藝
現(xiàn)場采用手工氧乙炔切割的方法，反應(yīng)的化學(xué)公式如下2C2H2+5O24CO2+2H2O（條件點燃）.首先應(yīng)該保證切割工藝，盡量在地面完成，操作工在眼鏡手套等保護措施齊全的情況下，正對切割拼縫，一手握在割刀一頭，一手抓在割刀中間，便于細(xì)微控制割刀的移動，切割工藝的工序：預(yù)熱—穿孔—引入線—引出線—熄火，現(xiàn)場切割厚度為6~8mm厚，選用1號割嘴，切割速度控制在550mm/min，乙炔壓力大于0.03MPA，預(yù)熱氧氣壓力控制在0.3~0.5MPa，切割氧氣壓力控制在0.7~0.8MPa[1]。首先將鰭片局部待切割處預(yù)熱到燃燒溫度（約1150℃），然后打開高壓切割氧，使金屬劇烈燃燒。燃燒后生成熔渣和熱量，熔渣被切割高壓氧氣流吹走，而燃燒產(chǎn)生的熱量和氧乙炔火焰的熱量混在一起，將后面的金屬預(yù)熱到燃燒點，這一過程持續(xù)下去，就是火焰切割的原理。切割前用石膏筆劃線，選用高純氧乙炔，保持割嘴和待切割件垂直，會使成型精細(xì)。
3焊接熱變形控制
切割完的拼縫在組合安裝完成后，需要用沙磨耐心的打磨飛濺和氧化鐵，然后焊接起來。在焊口位置，需要加密封塊的地方，安裝焊接時，采用分散跳焊，即每隔1根管子（也可以采用隔2根管子焊接1根的方法）安裝焊接密封塊，待焊接完畢后再安裝它們之間的密封塊，以防止焊接熱變型。在焊接過程中，筆者采用以下方法來控制變形。
3.1橫向變型的控制
1）控制鰭片與管子的間隙。焊口及其附近的鰭片鑲嵌與管子的間隙大小是控制橫向變形的重要前提，故間隙應(yīng)盡量小，并滿足90%的長度緊貼管子，局部間隙允許在1~2mm之間。
2）適當(dāng)增加點固焊的長度，點焊密度必須嚴(yán)格控制。
3）采用分散焊接方法，控制局部焊接溫度（不宜過高），減少焊接線能量，降低焊接應(yīng)力；同一鰭片的焊接順序采用交叉施焊法。
3.2縱向變形的控制
在管屏之間的連接處和焊口對接部分，由于焊縫相對集中易產(chǎn)生縱向彎曲變形。對口時對原水冷壁鰭片部位焊接時采用分段跳焊法，局部容易產(chǎn)生變形的部位利用鋼架立柱及橫梁，采用鋼性固定約束，防止彎曲變形。固定的位置可根據(jù)施工過程中的實際變形量的大小來調(diào)整位置和增加加固板。在焊接過程中，設(shè)專人進行橫向收縮變形和縱向彎曲變形的定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時改變焊接方法和工藝參數(shù)，如電流大小、焊接速度、分散焊接、暫停焊接等來糾正，確保水冷壁的焊接變形量在規(guī)程允許的范圍內(nèi)。
3.3輔助措施控制
在水冷壁等比較細(xì)密的管排拼縫焊接過程中，不論采用跳焊還是小電流都無法阻止焊接熱變形時筆者采用下面仰焊時，在上面放上大塊水泥墩子，在上面平焊時，下部用千斤頂頂住在現(xiàn)場，三種措施聯(lián)合采用，取得了很好的防變型效果。
4焊接工藝
1.埋弧焊接工藝的的開發(fā)由于傳統(tǒng)的管制焊接工藝存在著一些問題和缺陷，無法滿足現(xiàn)代海洋石油的建設(shè)與生產(chǎn)，一些石油工程建設(shè)公司研制了大鈍邊無間隙埋弧焊接工藝。該工藝采用的絲埋弧含，精簡一些不必要的工序，如SST封底焊工序，這樣可以極大提高焊接效率。將焊接的坡口形式進一步改進，做到無坡口間隙。增大相應(yīng)的坡口鈍邊，不再進行對埋弧焊接工藝沒有幫助的碳弧氣刨作業(yè)，這樣既可以節(jié)約焊材，還可以縮短工時。
2.埋弧焊接工藝的評定埋弧焊接工藝的具有四大優(yōu)勢：第一、在合理選擇焊接參數(shù)的基礎(chǔ)上，焊接時嚴(yán)格控制了線能量的強弱，這樣做可以得到機械性能良好的焊接接頭。新型的埋弧焊接工藝完全由機械操控，它一方面可以保證焊接質(zhì)量，另一方面可以提高焊接效率；第二，由于不在使用碳弧氣刨作業(yè)，也就減小了氣刨噪聲，在一定程度上減小了對焊接施工中的環(huán)境污染；第三，新工藝中不用采用STT焊接設(shè)備，減少了焊接工作中投入的人力與物力，在節(jié)約了焊材的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了整個焊接工藝；第四，隨著焊接參數(shù)的提高，焊絲熔覆率也得到了相對的提高，單層焊接厚度加大，縮短了焊縫焊接時間。
二、埋弧焊接工藝的優(yōu)化與應(yīng)用
1.消除橫焊接咬邊的機理橫焊、立焊、仰焊中通常會出現(xiàn)焊縫咬邊的現(xiàn)象，而平焊中卻極少出現(xiàn)這種現(xiàn)象。熔焊金屬與熔池擾動具與埋弧焊橫焊中出現(xiàn)的咬邊現(xiàn)象有著緊密的聯(lián)系。熔池擾動程度通常要將熔滴流入熔池，經(jīng)過合理擾動之后，凝固的表皮形成一種焊接的波紋反映。通過提高熔池的攪拌力度，可以不斷提高熔池周圍的液態(tài)溫度，致使焊接熔池的溫度場地達到平衡，這也就間接降低了表面張力，適當(dāng)改變表面張力可以改善熔池周邊金屬咬邊的情況。熔池周期性電弧力變化、表面張力和熔滴沖擊力會產(chǎn)生相互作用，形成振蕩，振蕩可以使熔池溶液精確的流向焊趾處，與此同時，還可以增加母材和熔池的接觸面積，這些方法從根本上解決由于焊速過快而導(dǎo)致的咬邊現(xiàn)象。
2.整合公司的技術(shù)資源優(yōu)勢本公司長期在海洋石油工程的建設(shè)使用埋弧焊接工藝，對工藝的鋼樁生產(chǎn)擁有熟練的技術(shù)和豐富的焊接經(jīng)驗。結(jié)合埋弧焊接熔深大、生產(chǎn)效率高的特點，在使用大電流的情況下，加大單位時間內(nèi)的焊絲融化量，提升施工效益。如果手工焊接12mm厚的鋼板時，一分鐘只能焊接12cm左右，而使用埋弧焊接工藝則可以在一分鐘焊接55cm左右。埋弧焊接速度大約是手工焊接的4倍。埋弧焊接在焊接過程中采用多絲帶狀電機，可以顯著提高埋弧焊接生產(chǎn)的效率。在海洋石油開采過程中，整合公司所有的技術(shù)資源優(yōu)勢，在確保自動焊機良好運行和焊件、焊絲的質(zhì)量合格的基礎(chǔ)下，達到焊接質(zhì)量優(yōu)異和焊接外表美觀的效果。
3.有效的結(jié)合管道自動氣保和表面張力過度根焊技術(shù)在管道相對穩(wěn)定的情況下，焊接車固定焊槍沿著軌道做管壁運動，按照標(biāo)準(zhǔn)的工序流程完成填充、蓋面等自動焊接工作。這種全自動焊接流程優(yōu)點就是可以較大減輕焊接工人的勞動強度，提高焊接的精準(zhǔn)度。表面張力過度焊接根焊接是打底焊接的最佳方法之一，它以其柔和的電弧良好的完成管道焊接工作。波形控制技術(shù)STT半自動焊接機可以確保焊接過程的穩(wěn)定以及焊接外表的美觀，降低焊接中的飛濺，減少了焊接形成的煙霧。管道自動氣保和表面張力過度根焊技術(shù)可以有效的解決傳統(tǒng)焊接存在的鋼管變形、板面燒穿和發(fā)熱、焊工的勞動強度大等問題，它有效的結(jié)合管道自動氣保和表面張力過度根焊技術(shù)，采用動態(tài)的控制焊接方法，極大的優(yōu)化了埋弧焊接工藝。
三、結(jié)束語
關(guān)鍵詞：工商管理互動式教學(xué)教學(xué)主體
一、傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端
我國工商管理學(xué)科的教學(xué)多年來一直沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即上課時，教師“填鴨式”的滿堂灌，學(xué)生則像“打字機”一樣不停地記筆記；期末時，學(xué)生“臨時抱佛腳”似地狠命背筆記，然后參加考試。每門課的成績90%左右由期末考試的卷面而定。然而這種傳統(tǒng)教學(xué)方法培養(yǎng)出來的學(xué)生，其綜合素質(zhì)、能力較差，不適應(yīng)社會的需要。其主要弊端在于：
1、學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏積極性和主動性。由于教師上課滿堂灌，沒有給學(xué)生留下自己思考的時間和余地，造成學(xué)生學(xué)習(xí)被動，課前不預(yù)習(xí)，課后也不看教材和其他相關(guān)資料。另外，教師“咀嚼式”的教學(xué)，理論與實際的脫節(jié)，使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)空洞乏味，沒有興趣，也就談不上學(xué)習(xí)的積極性了。
2、不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本上都是研究如何將現(xiàn)有的知識更多地傳授給學(xué)生，所以上課時學(xué)生只是被動的聽、記，對內(nèi)容理解少，提不出問題；即使有個別學(xué)生在聽課中提出問題，教師也不解惑釋疑，反而認(rèn)為學(xué)生擾亂課堂秩序，使學(xué)生的思維空間得不到拓展。
3、學(xué)生學(xué)習(xí)目的錯位。受傳統(tǒng)教學(xué)方法的影響，有些學(xué)生學(xué)習(xí)不是為了吸收更多的知識和技能，今后好服務(wù)于社會、服務(wù)于人民，而是為了應(yīng)付期末的考試，因為每門課的最終成績主要取決于期末考試。所以個別學(xué)生上課不聽課，下課不看書，期末時抄人家的筆記，下功夫強行記憶，“熱炒熱賣”還會考個好成績，但實際上什么也沒學(xué)到。
為了克服傳統(tǒng)教學(xué)方法的上述弊端給教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果帶來的負(fù)面影響，真正培養(yǎng)出一大批既有一定理論知識，又有較強動手能力的工商管理人才，在教學(xué)中使用互動式教學(xué)法不失為一種好的選擇。
二、互動式教學(xué)法的特點
互動式教學(xué)法強調(diào)教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的相互聯(lián)系、相互影響。教師作為教學(xué)過程的規(guī)劃者、組織者，給學(xué)生提供問題和資料，引導(dǎo)學(xué)生積極參與、反應(yīng)和創(chuàng)造，在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上運用觀察、調(diào)查等方法獲取信息，師生間再通過討論、辯論、角色扮演、案例分析等方式表述、交流觀點與認(rèn)識，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣與能力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進他們主動學(xué)習(xí)，真正成為學(xué)習(xí)的主體。互動式教學(xué)法具有以下特點：
1、教師與學(xué)生都是主體。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師為中心把知識灌輸給學(xué)生，學(xué)生被動的接受。而教學(xué)過程是雙主體互動的過程，只有教與學(xué)的雙向互動，才能取得好的教學(xué)效果?；邮浇虒W(xué)法讓學(xué)生參與到教學(xué)中，教師以自身的教學(xué)方式影響學(xué)生，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和激情又影響教師的情緒，調(diào)動了教師的教學(xué)熱情，有利于教師更好地施教，從而收到較好的教學(xué)效果。
2、以問題為中心，全面激發(fā)學(xué)生靈感，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本上都是研究如何讓學(xué)生接受更多的知識，忽視了學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)?；邮浇虒W(xué)法注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，課堂上教師的任務(wù)是啟發(fā)、設(shè)疑，鼓勵學(xué)生獨立思考，大膽質(zhì)疑，大膽提問，大膽發(fā)言，對學(xué)生提出的正確觀點給予分析、引導(dǎo)，增強學(xué)生在討論中的自信心。同時，在討論中師生之間得以互相啟發(fā)，形成良好的交流氛圍，優(yōu)化了課堂效果。
3、互動式教學(xué)法營造了良好的互動環(huán)境。傳統(tǒng)教學(xué)方法不注重課堂情景設(shè)置，因而學(xué)生的個性不能得以充分發(fā)揮。互動式教學(xué)法注重把課堂教學(xué)形象、生動化，給學(xué)生創(chuàng)造一個互動的空間，讓學(xué)生成為課堂角色的扮演者，在互動中交流、學(xué)習(xí)、提高。
三、互動式教學(xué)法的實施
1、精心設(shè)計預(yù)習(xí)提綱，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。國外學(xué)者普遍的觀點是：“所有的人，真正的學(xué)習(xí)都是主動的，不是被動的，他需要運用頭腦，不僅僅要靠記憶，它是一個發(fā)現(xiàn)的過程，學(xué)生要承擔(dān)主要的角色。”美國教育心理學(xué)家布魯那認(rèn)為，“教學(xué)是種臨時的狀態(tài)，其目的是為了不教，是為了讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，逐步具備獨立思考、探索發(fā)現(xiàn)和自我矯正的能力?！睘榱耸箤W(xué)生在教學(xué)中充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動性和積極性，教師可以根據(jù)課程的內(nèi)容需要，在了解學(xué)生整體水平和個體差異的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計預(yù)習(xí)提綱，設(shè)計的問題要使學(xué)生有質(zhì)疑、釋疑的思維過程，讓學(xué)生帶著問題與好奇去閱讀課本，查閱大量相關(guān)資料。如在講《生產(chǎn)運作管理》這門課中“企業(yè)廠址選擇”這一章之前，提出的問題有：企業(yè)選擇廠址為什么要慎之又慎？選擇廠址要對哪些方面進行分析？如何進行廠址選擇？這樣一設(shè)計就可以引導(dǎo)學(xué)生進行積極思維了。
2、創(chuàng)設(shè)環(huán)境氛圍，組織課堂討論，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教師應(yīng)采取各種教學(xué)手段，運用一切可能的教學(xué)條件，創(chuàng)設(shè)教學(xué)所需要的情境，引導(dǎo)學(xué)生參與到情境中去，使他們積極活動起來，調(diào)動其學(xué)習(xí)上的自覺性和主動性。一是教師在教學(xué)中必須全身心投入，善用豐富的感情語言，巧妙的動作、神情去影響學(xué)生，時刻關(guān)注學(xué)生的情緒，控制教學(xué)進程，使學(xué)生注意力集中在互動點上；二是在討論過程中要更多地使用鼓勵、導(dǎo)向性的語言，營造師生平等、民主和諧的教學(xué)環(huán)境，消除師生間的心理隔膜，讓學(xué)生在互動中得到啟發(fā)，獲得知識；三是教師要根據(jù)具體的課程和教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)幕臃諊Ｈ缰v《人力資源管理》這門課中“員工招聘與錄用”這一章時，就可以設(shè)置一個小型招聘會，進行招聘面試，讓學(xué)生充當(dāng)應(yīng)聘者和主考人，站在不同的角度去思考問題。
3、教師總結(jié)，點撥釋疑，促進知識升華。在學(xué)生自學(xué)、討論后，教師要進行總結(jié)?？偨Y(jié)不是對學(xué)生討論作簡單的綜合和復(fù)述，而是對學(xué)生討論中存在的問題點撥釋疑，進而實現(xiàn)知識的升華。因為學(xué)生討論是不受限制的，所以結(jié)論總是五花八門，有正確的，有接近正確的，有錯誤的，有根本不理解的，對同一個問題或案例，他們常常會得出各種各樣的討論結(jié)果，并期待教師能給出正確的答案。此時教師的解答是解惑釋疑的，沒有這個過程學(xué)生將會陷入知識的困境。
四、互動式教學(xué)中應(yīng)注意的問題
1、教師自身素質(zhì)的提高是實施互動式教學(xué)法的關(guān)鍵。工商管理課程要按照教材泛泛地講解，并不是很難的事情，但要提高教學(xué)效果，變單向灌輸為雙向交流，用互動式教學(xué)法還是有一定的難度。教師必須要有淵博的知識，較強的思維能力、創(chuàng)新能力、想象力和駕馭課堂的能力。這就要求教師不僅做到認(rèn)真?zhèn)湔n、授課，而且要把重點、難點、知識點找準(zhǔn)、吃透，還要根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計出各具特色的課堂教學(xué)方式，如有的進行課堂問題討論或辯論、有的進行案例分析、有的進行情景模擬等。課下教師還要有意識地與學(xué)生交流溝通。
2、作好充分的課前準(zhǔn)備是提高教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。教師要做好課前動員，明確授課方式，對授課內(nèi)容，特別是具有互動性的內(nèi)容要擬定較詳細(xì)的提綱，進行提問、討論，啟發(fā)的問題要難易適度，時間安排要有計劃性。課前要多征求學(xué)生的意見和建議，使學(xué)生有充分的心理準(zhǔn)備和知識儲備。
3、課中教師有效地引導(dǎo)啟發(fā)是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的途徑。在課堂教學(xué)過程中，教師要利用各種教學(xué)條件，采取有效的教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生積極思維，鼓動學(xué)生踴躍發(fā)言。如講一個小故事、放一段錄像短片、一連串的問題、一些承上啟下的語言等。
參考文獻：
1、張留占，法律基礎(chǔ)課“互動式”教學(xué)法的研究與實踐[J]，思想教育研究，2003，（5）。
關(guān)鍵詞：高頻焊 管接頭 工藝
中圖分類號：TG4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0090-05
1 測試方案
1.1 取樣
本次分析主要以管接頭GJT-B09為主，隨機抽樣來料管接頭20件，市場外退泄漏管接頭5件，按表1進行分組。
1.2 制樣
根據(jù)經(jīng)驗，目前高頻焊接功率在1000～1600 W之間進行取值，本試驗高頻焊接功率取值1050 W、1350 W、1400 W、1550 W，在此功率下焊接溫度控制在750℃～1100 ℃之間；焊接時間根據(jù)頻率進行調(diào)定；冷卻方式有水冷（在水中冷卻）、空冷（在空氣中冷卻）兩種。
具體實驗方式如表2所示。
按照表2進行焊接，根據(jù)焊接效果選取制樣，成品如圖1所示，將樣品進行區(qū)分，作相應(yīng)的保護，待金相分析。
1.3 測試方法
管接頭高頻焊焊接受力主要集中在橫截面、縱截面（以下稱橫面、縱面），將焊接好的管接頭用線割解剖研磨如圖1所示，分別在橫面、縱面上任意取3個點，用400×顯微鏡進行金相分析。
2 實驗結(jié)果
根據(jù)高頻焊焊接管接頭狀況，挑選2#、4#、6#、9#、11#、13#、14#樣品按照圖示位置切開，并研磨橫面、縱面，如圖2～10所示。
3 實驗分析
為得出最終的結(jié)論，將試驗所得的金相照片進行比對、分析，在管接頭未經(jīng)過任何加工的時候，其金相分布較為均勻，而且比例分布比較合理，見圖11。
與加工（焊接）過后的管接頭金相進行對比，當(dāng)焊機功率增大的時候（焊接溫度提高、焊接時間減短），即：焊接過程中，焊接問題突然提高，部分金屬原子來不及擴散，使得原子與原子之間進行激烈碰撞，熔合為一體，導(dǎo)致管接頭內(nèi)部金相逐漸變得扁平化、細(xì)長化，各相均連接在一起；在1350 W的時候，金相可以看出，α相的數(shù)量明顯多于β相；到了1400 W時，各項均在增大，β相的增大幅度大于α相增大的幅度，比例趨于平衡；到1550 W之后，β相基本連成一片，且占的面積較大；如圖12所示。
3.1 水冷與空冷的比對
由圖13可見，直接水冷會導(dǎo)致大面積的β相出現(xiàn)，而且極不規(guī)則，主要是由于當(dāng)材料處于高溫狀態(tài)的時候，內(nèi)部的金屬原子在移動，突然的冷卻，導(dǎo)致活動原子活動驟然停止，所以呈現(xiàn)出不規(guī)則的狀態(tài)，處于該狀態(tài)下的接頭內(nèi)部應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生開裂、泄露等不良；而先空冷10 s再水冷，與放置空氣中冷卻至常溫的金相基本一致。
3.2 手工焊接與高頻焊接的對比
由圖14可見，手工焊接是傳統(tǒng)的焊接方法，而我司目前使用的是1350 W高頻焊接，由金相圖可見，手工焊接的金相較繁雜，主要是手工焊接的時候，接頭各個部位的受熱不一致，導(dǎo)致有些地方金相發(fā)生變化，某些地方保持原來的狀態(tài)；而高頻焊接出來的產(chǎn)品的金相基本一致，受熱較均勻，一致性較好。
4 實驗結(jié)論
（1）當(dāng)溫度驟然溫度驟然升高的時候，內(nèi)部金相均變大，溫度越高β相的增大幅度大于α相增大的幅度。
（2）焊接完后直接水冷會導(dǎo)致內(nèi)部的金相極不規(guī)則，且內(nèi)部應(yīng)力較大，易產(chǎn)生開裂、泄露等的不良顯現(xiàn)，后面一種情況內(nèi)部金相相對較規(guī)則。日本東芝專家對日本東芝泄露的管接頭進行分析，也得出相應(yīng)的結(jié)論。
由此可見，在控制好高頻焊焊接工藝的前提下，推廣高頻焊焊接工藝不單可以提高生產(chǎn)效率，而且可以保證焊接一致性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
5 整改措施
綜合考慮產(chǎn)品的質(zhì)量、一致性及效率方面的問題，目前仍需要使用高頻焊接，但必須將高頻焊接方法變成可控的焊接方法，在一些關(guān)鍵的參數(shù)上必須作出規(guī)定，及部分檢測手段也應(yīng)該相應(yīng)的提高，具體方案如下：
（1）全面分析現(xiàn)有高頻焊焊機的特性，規(guī)范設(shè)置合理的焊接電流、焊接時間。
（2）完善高頻焊焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書，強調(diào)焊接要點和冷卻時間規(guī)范。
（3）編制管接頭高頻焊焊接工藝稽查表，不定期對高頻焊工藝紀(jì)律、焊接質(zhì)量進行稽查。
（4）管接頭來料檢增加金相組織檢測項目，指定管接頭棒料供應(yīng)商并連同來料日期標(biāo)記在管接頭成品上。
6 結(jié)語
通過對管接頭高頻焊接的研究，找出影響焊接的相關(guān)因素和具體的解決方案，從而提高高頻焊接質(zhì)量和效率。本文主要通過實際方案分析，從焊接頻率、焊接時間和冷卻條件之間的聯(lián)系進行分析，將焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，在實際中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，選擇最優(yōu)的高頻焊接工藝方法，為高頻焊接創(chuàng)造更多的有利的發(fā)展條件，提高高頻焊接工藝技術(shù)，這對于高頻焊接工藝的發(fā)展具有十分重要的意義。
參考文獻
[1] 祖國胤，王寧.復(fù)合釬焊鋁箔技術(shù)在汽車熱交換器生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2003（12）：37-38.
關(guān)鍵詞：氬弧焊；大搖擺操作法；焊接工藝；焊接質(zhì)量
中圖分類號 TG444.74 文獻標(biāo)識碼：A
0前言
普光氣田地面集輸工程天然氣H2S含量13%～18%，CO2含量8%～10%，我公司承建的普光氣田地面集輸工程集氣站項目中，根據(jù)設(shè)計要求使用了INCOLOY825(φ114×17.5/14.2；φ89×11mm)特種抗硫管材。
目前抗硫管材的焊接在國內(nèi)還沒有成熟的經(jīng)驗可借鑒，由于管道內(nèi)輸送的是高含硫化氫的天然氣，介質(zhì)輸送壓力高達30MPa，焊接工藝較為復(fù)雜，對焊接質(zhì)量的要求極高，特別是井口管道使用條件苛刻。參與該項目的國內(nèi)幾家施工單位的焊工沒有此類工程的施工經(jīng)驗。也尚無成熟的焊接工藝借鑒，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到管道使用安全。
其焊接工藝為手工氬弧焊打底+手工電弧焊填充蓋面。在前期的焊接技能培訓(xùn)中，組織焊工和技術(shù)人員進行技術(shù)攻關(guān)，通過不同焊接操作方法的試驗摸索，優(yōu)選的大搖擺操作方法顯現(xiàn)出明顯技術(shù)優(yōu)勢，該操作方法尤為適用于INCOLOY825合金的焊接。在施焊中采用此種操作方法進行焊接，焊縫根部熔合及內(nèi)表面質(zhì)量得到明顯提高，焊接一次合格率達到98%以上。
1 焊接工藝分析
近幾年來，手工鎢極氬弧焊工藝在國內(nèi)外承壓管道建設(shè)中應(yīng)用較廣，但是采用大搖擺焊接工藝操作的方法焊接有色金屬管道使用的較少，其操作方式與國內(nèi)的傳統(tǒng)操作方法有顯著不同(國內(nèi)手工鎢極氬弧焊的傳統(tǒng)操作方法是：手靠著或不靠著工件，采用直線運作焊槍的方式進行熔焊)，該操作工藝具有一定的操作難度。而INCOLOY825合金則具有焊接低熔透性、在根焊時需對管內(nèi)進行充氬保護。結(jié)合大搖擺焊接操作工藝及INCOLOY825合金的焊接特性，將大搖擺焊操作方法應(yīng)用到實際施工中，可加快焊接施工進度，確保焊接質(zhì)量。
1.1大搖擺焊接操作工藝
采用手工鎢極氬弧焊，在規(guī)定的焊接參數(shù)條件下，焊工操作方式上通過氬弧焊把的陶瓷嘴靠著焊縫坡口兩側(cè) ，采用較大的搖擺幅度和一定的搖擺節(jié)奏來熔化焊絲和根部的焊縫，使達到一定的熔孔效應(yīng)或熔池效應(yīng)，以在焊接過程中及時觀察和掌握焊縫的形成，從而及時調(diào)整手工送絲的質(zhì)量和頻率 ，按個人技術(shù)水平掌握的良好幅度和頻率來搖擺焊接，保證根部焊縫質(zhì)量。大搖擺焊接操作工藝具有大間隙、小電流、細(xì)焊絲、大搖擺的特點。
1.2大搖擺焊接操作工藝的結(jié)構(gòu)特點
大搖擺焊焊接接頭的結(jié)構(gòu)特點如圖1所示。
圖1 焊接接頭裝配結(jié)構(gòu)
焊接接頭的結(jié)構(gòu)必須滿足如下要求 ：根部裝配間隙必須保證 a=3～5mm，在 4mm為佳 ；鈍邊量 b=0.5~1.5 mm；采用相同材質(zhì) 、一定直徑規(guī)格的點固棒點焊組對焊口。
1.3 大搖擺焊接操作工藝優(yōu)點
大搖擺焊接工藝操作特征如圖2所示。
f-擺動頻率；A-擺動幅度；d-根部熔孔直徑
圖2大搖擺焊接工藝操作特征
（1）大搖擺焊接操作工藝的焊接接頭結(jié)構(gòu)，其根部裝配間隙比國內(nèi)的傳統(tǒng)操作工藝間隙大 2～3min。根部打底的第一層焊縫采用大搖擺焊接操作工藝 ，根據(jù)熔孔效應(yīng)判斷根部成形質(zhì)量，保證根部焊透和熔合良好，在焊縫收口處預(yù)留 15～20mm焊縫暫時不焊，作為根部焊縫成形的觀察窗口（圖3）。這個觀察窗口為焊工觀察 、分析根部焊縫質(zhì)量提供了良好條件，只要配備一把聚光小手電簡就可判斷根部質(zhì)量 ，若有缺陷便可及時做好返工處理。最后再焊接此觀察窗口。因此，采用大搖擺焊接工藝操作能夠提高根部的焊接質(zhì)量，提高焊接合格率，減少焊縫的RT檢驗返修率，降低 RT檢驗成本，提高焊接效率 。
圖3 焊接觀察口
（2）大搖擺焊接操作工藝的焊接接頭根部裝配間隙較大，在根部打底焊時，如果在現(xiàn)場疑難位置焊接，對于開敞性很差的位置，能夠較為容易地達到焊接熔池背面送絲（圖4）。控制背部焊縫成形和透明度，提高根部焊接質(zhì)量和焊接合格率。
圖4熔池背面送絲
（3）采用大搖擺焊接操作工藝 ，由于焊接搖擺有一定的幅度和搖擺節(jié)奏 ，只要在坡口兩側(cè)停留的時間合適 ，層間熔合質(zhì)量就可以得到保證。由于焊接搖擺具有一定的幅度和搖擺節(jié)奏，噴嘴中的氬氣保護具有良好的跟蹤保護性，對焊接熔池和熱影響區(qū)有跟蹤保護和冷卻的作用。因此，采用大搖擺焊接工藝操作可以提高焊縫的表面成形和質(zhì)量。在整個焊接過程中，減少氣孔的產(chǎn)生，細(xì)化晶粒，提高強度，同時使焊縫具有良好的致密性 ，對于不銹鋼材料還具有很好的耐腐蝕性。
（4）大搖擺焊操作難點。大搖擺焊接操作工藝主要是裝配間隙、焊接過程中的擺幅及頻率、坡口兩側(cè)的停留時間、送絲量的控制。如何在焊接過程中合理匹配這些參數(shù)，需要通過嚴(yán)格的培訓(xùn)方能達到。
1.4INCOLOY825合金的焊接工藝特點
鎳基合金在耐腐蝕、耐高低溫方面具有獨特的優(yōu)點。但由于其特性決定，在其焊接過程中需采取一些特殊措施方能保證焊接質(zhì)量。常見的焊接缺陷主要包括以下幾點。
1.4.1雜質(zhì)污染和晶界開裂
鎳在高低溫下均具有良好的塑性及加工性能，在結(jié)晶溫度200℃~600℃以上退火可消除加工硬化，提高塑性。鎳的化學(xué)活性低，在氧化初期形成的氧化膜能防止其進一步的氧化和腐蝕。鎳與Cr、Mo等其他元素形成合金后，力學(xué)性能、抗腐蝕性能、抗氧化性能顯著改變，熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率下降。純鎳焊接性能良好，但極易被鉛、硫等雜質(zhì)污染，延晶界開裂。所以在焊接時應(yīng)注意防止污染。
1.4.2熱裂紋及晶間腐蝕
焊縫中的低熔點雜質(zhì)元素易與鎳元素形成低熔共晶物；其熔池流動性差，表面張力大。增加焊縫晶間腐蝕、焊接熱裂紋的發(fā)生傾向。此外，鎳對氫、氮等比較敏感，容易產(chǎn)生氣孔和弧坑裂紋。對于含Gr、Mo等元素的焊接接頭具有晶間腐蝕傾向，主要是由于焊接接頭在敏化溫度范圍內(nèi)停留時間較長，造成晶界附近貧Gr貧Mo引起。因此，在焊接過程中應(yīng)采用較小線能量，防止Gr、Mo等元素的燒損；同時，收弧接頭要飽滿。
1.4.3氣孔及氫瘤
O2、H2、CO2在液態(tài)鎳中溶解度較大，但在冷卻時溶解度明顯減小，熔池中的氣體來不及逸出，可能會在焊縫中產(chǎn)生氣孔和氫瘤。因此，在焊接過程中要對焊接區(qū)域進行可靠的保護，使熔池得到脫氧，避免氣水等缺陷。鎳基合金熔化焊具有低熔透性的特點，但不宜采用大線能量增加熔透性，一般采用較大坡口及較小鈍邊。例如，坡口加工時采用較大坡口角度（75°）和小鈍邊（0～1.5mm），焊接時擺動焊槍，增加熔深。
1.4.4焊接區(qū)域的保護
根據(jù)以上幾點分析，在鎳基合金的焊接施工中對焊接區(qū)域的保護極為重要。在采用手工鎢極氬弧焊根焊中，必須在管內(nèi)持續(xù)充氬，防止氧化。且在焊接過程中，須對焊縫進行觀察，焊縫區(qū)、熱影響區(qū)金屬呈銀白、金黃色說明氣保護效果好，方可繼續(xù)施焊。
2手工氬弧焊大搖擺操作工藝在INCOLOY825合金管材焊接上的應(yīng)用
根據(jù)以上對大搖擺操作方法及鎳基合金工藝性的分析，我們在施工中將大搖擺操作方法應(yīng)用到鎳基合金的焊接中得到了很好的效果。
(1)大搖擺操作方法要求較大的組對間隙，在鎳基合金的焊接過程中需要足夠的間隙以便對內(nèi)部焊縫進行觀察。
(2)鎳基合金熔池流動性差，大搖擺焊操作方法可以對熔池進行有效地攪動，有利于熔池內(nèi)各種氣體的逸出，防止產(chǎn)生氣孔。且有利于焊縫內(nèi)表面成型。
(3)鎳基合金的焊接要求采用較小線能量。大搖擺焊操作工藝具有細(xì)焊絲、小電流的特點，有利于防止焊接接頭熱裂紋。
(4)鎳基合金具有低熔透性的焊接特點。大搖擺焊操作工藝組對間隙大，主要控制焊縫坡口兩側(cè)的停留時間，可以對坡口兩側(cè)金屬有效地熔合，增強焊接接頭熔透。大搖擺對焊接熔池和熱影響區(qū)有跟蹤保護和冷卻的作用，降低了焊接接頭在敏化溫度范圍內(nèi)的停留時間，避免晶界貧Gr、貧Mo，以提高焊接接頭的抗晶間腐蝕性能。
(5)大搖擺焊接操作工藝結(jié)構(gòu)的裝配間隙比較大，焊接填充金屬量多，焊縫較寬，變形量大，如果裝配控制不當(dāng)，在一定程度上需要采取反變形措施。
3應(yīng)用效果
大搖擺焊接工藝具有焊接合格率高 、焊縫成形好、返修率低等的優(yōu)點，對鎳基合金的焊接尤為適合。在普光氣田地面集輸工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用效果良好，鎳基合金管道的焊接一次合格率達到98%以上，大大降低了焊縫返修率，提高了焊接質(zhì)量，加快了工程建設(shè)速度。
參考文獻：
[1]中國石化集團第五建設(shè)公司.SH3501石油化工有毒可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范.2001
關(guān)鍵詞：高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，工程監(jiān)理
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展已有一個世紀(jì)的歷史，它是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物。由于相對美、日等發(fā)達國家，我國高層鋼結(jié)構(gòu)工程起步較晚，工程實例與鋼筋砼結(jié)構(gòu)相比也較少，因此如何開展對此類工程的監(jiān)理工作， 成為我國監(jiān)理行業(yè)面臨的新問題。根據(jù)近20年來高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國的發(fā)展情況，在對高層鋼結(jié)構(gòu)的工程監(jiān)理中，主要應(yīng)對三個方面的問題引起重視：設(shè)計方面、駐廠監(jiān)造方面和施工現(xiàn)場安裝方面，現(xiàn)分述如下：
1對設(shè)計的管理監(jiān)控
從全國范圍來看，制約我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展和推廣應(yīng)用的最大問題是設(shè)計力量薄弱。一方面由于絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師習(xí)慣和擅長進行鋼筋砼或磚混結(jié)構(gòu)的設(shè)計，對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不熟悉；另一方面，我國“入世”時間不長，在建筑領(lǐng)域與國際接軌還有一個適應(yīng)過程，在工程項目的設(shè)計管理機制方面，還有不完善的地方，因此在設(shè)計方面主要存在以下的問題：
1）有些項目在招標(biāo)方式上，沒有實行建筑方案買斷的模式，因此，反映在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在選材方面，就往往是被國外的建筑師牽著鼻子走，有些材料指標(biāo)十分苛刻，只能選用進口產(chǎn)品，加大了進口材料的數(shù)量，增加了工程建設(shè)成本。
2）在設(shè)計說明中，對焊接鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)一項，只注明鋼材型號，如Q345、Q235等，沒有提出質(zhì)量等級要求，對于焊縫質(zhì)量，有的不明確質(zhì)量等級，有的提出的質(zhì)量等級不恰當(dāng)?shù)取?/p>
3）在摩擦型高強螺栓連接的設(shè)計中，一個連接節(jié)點上高強螺栓的規(guī)格與數(shù)量是通過節(jié)點內(nèi)力計算得出的，但有的設(shè)計所選高強螺栓的直徑、數(shù)量與節(jié)點板的截面尺寸不相匹配，在設(shè)計極限荷載作用下，將會出現(xiàn)螺栓還未達到設(shè)計強度而連接板已變形，喪失承載能力的現(xiàn)象。
4）在設(shè)計構(gòu)件長度時，未考察施工現(xiàn)場情況，有的構(gòu)件過長，交通運輸條件無法解決，有的構(gòu)件過重，現(xiàn)場吊裝能力不能滿足等等。
5）對鋼結(jié)構(gòu)的防水、隔熱與防腐蝕設(shè)計重視不夠，沒有在設(shè)計文件中明確鋼材除銹等級和涂料及涂層厚度，沒有根據(jù)不同部位構(gòu)件的不同耐火極限采取相應(yīng)的隔熱防護措施等。
6）在設(shè)置抗側(cè)力支撐構(gòu)件與梁柱連接時，當(dāng)節(jié)點板采用螺栓連接時，未考慮螺栓扳手工具的操作空間，給施工帶來困難。
2對構(gòu)件生產(chǎn)加工的駐廠監(jiān)造
鋼結(jié)構(gòu)工程施工的工期比鋼筋砼結(jié)構(gòu)工程的工期普遍要短，鋼結(jié)構(gòu)工程有一半以上工期是在工廠車間內(nèi)部進行。論文格式。因此派駐合格的監(jiān)理工程師駐廠監(jiān)造鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的生產(chǎn)加工全過程，是監(jiān)理工作必不可少的一個重要內(nèi)容，開展監(jiān)造工作，主要有以下三項內(nèi)容：
2.1 選擇優(yōu)秀的生產(chǎn)廠家
在對鋼構(gòu)件生產(chǎn)廠家的選擇考察中，主要應(yīng)考核以下幾項內(nèi)容：
①企業(yè)資質(zhì)等級；
②企業(yè)管理模式；
③企業(yè)加工生產(chǎn)能力；
④如生產(chǎn)廠家與工程施工現(xiàn)場距離較遠(yuǎn)，不在同一地區(qū)，還應(yīng)考慮運輸問題，臨時堆放材料問題等。
2.2 制定有效可行的監(jiān)造規(guī)劃
對加工監(jiān)造工作而言，監(jiān)造規(guī)劃就相當(dāng)于工程項目的監(jiān)理規(guī)劃，是具有指導(dǎo)意義的綱領(lǐng)性文件，在監(jiān)造規(guī)劃中，主要應(yīng)有以下幾方面內(nèi)容：
①監(jiān)造依據(jù)：招投標(biāo)文件、加工合同、設(shè)計文件、有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。
②監(jiān)造范圍和內(nèi)容：應(yīng)包括構(gòu)件的加工制作、工廠預(yù)拼裝、包裝和運輸?shù)热^程。
③監(jiān)造目標(biāo)：對質(zhì)量、進度及造價控制目標(biāo)進行分解、落實。
④監(jiān)造程序方法及措施：應(yīng)包括監(jiān)造程序框圖，監(jiān)造過程中的事前、事中和事后控制。
2.3、確定監(jiān)造工作的重點
①對原材料進廠的檢驗。
②對有關(guān)人員的資格審核。
③對主要加工設(shè)備的檢查。論文格式。
④對加工工藝保證措施的檢查。
⑤對焊接工藝評定進行旁站監(jiān)督。
⑥對全熔透一、二級焊接的超聲波無損探傷檢測。
⑦對栓釘焊接的檢測。
⑧對高強螺栓的檢測。
⑨對部分構(gòu)件在工廠預(yù)拼裝的監(jiān)控。
3對施工現(xiàn)場安裝的監(jiān)控
鋼結(jié)構(gòu)安裝施工與鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工在某些方面差異較大，它的濕作業(yè)較少，吊裝、焊接量較大，對安全穩(wěn)定性的要求高，對安裝誤差要求極高，監(jiān)理人員應(yīng)了解這類特點，并特別注意以下幾項監(jiān)控重點：
3.1認(rèn)真審核鋼結(jié)構(gòu)施工方案
1）監(jiān)理單位在審核鋼結(jié)構(gòu)施工方案時，首先應(yīng)檢查方案是否包括了以下主要內(nèi)容：
a、計算鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接件的數(shù)量；
b、制定有針對性的測量方案；
c、選擇合適的吊裝機械；
d、確定平面與立面流水程序；
e、制定進度計劃；
f、確定勞動組織；
g、確定質(zhì)量目標(biāo)；
h、制定安全生產(chǎn)措施；
2）審查吊裝方案是否合理
監(jiān)理人員必須清楚，合理的安裝順序原則應(yīng)是保證鋼結(jié)構(gòu)在安裝過程中的整體與局部的穩(wěn)定性，要有足夠的強度和剛度，必要時進行驗算，不足的部位采取加固措施，最大限度的減少結(jié)構(gòu)安裝中的變形值，保證鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度。平面安裝順序應(yīng)從結(jié)構(gòu)約束較大的中間區(qū)向四周擴展，把累積誤差分散；立面安裝程序應(yīng)分單元進行，一般每個單元一節(jié)鋼柱（各節(jié)所含層數(shù)可不同），由鋼柱主梁安裝成框架形成幾何不變體為原則。
3）分清測量標(biāo)高選用的種類
由于高層鋼結(jié)構(gòu)安裝測量工作是鋼結(jié)構(gòu)安裝的中心環(huán)節(jié)，因此，在審查施工方案中，還應(yīng)重點審查測量方案是否合理。論文格式。與鋼筋砼結(jié)構(gòu)不同，鋼結(jié)構(gòu)安裝前，首先要確定是采用相對標(biāo)高，還是采用設(shè)計標(biāo)高。采用相對標(biāo)高安裝時，不考慮焊縫收縮變形和荷載對柱的壓縮變形；采用設(shè)計標(biāo)高控制安裝時，每節(jié)柱的調(diào)整都要以地面第一節(jié)柱的柱底標(biāo)高基準(zhǔn)點進行柱標(biāo)高的調(diào)整，要預(yù)留焊縫收縮量、荷載對柱的壓縮量，這一點應(yīng)引起監(jiān)理人員的重視。
3.2 對鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點施工的監(jiān)控
高層鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點按連接方式分為焊接連接、高強螺栓連接和混合連接（焊接連接+高強螺栓連接）三種。一般柱與柱連接采用焊接方式，柱與梁連接采用混合連接方式，主梁與次梁連接采用高強螺栓連接。因此，焊接施工的好壞是影響鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點質(zhì)量的關(guān)鍵問題。以下幾點是監(jiān)控的重點：
1）焊接工藝評定
由于鋼結(jié)構(gòu)工程中的焊接節(jié)點和焊接接頭不可能進行現(xiàn)場取樣檢驗，為了保證工程焊接質(zhì)量，必須在結(jié)構(gòu)安裝施工焊接前進行焊接工藝評定。因此，開展焊接工藝評定工作，就是針對具體工程的焊接工藝設(shè)計，對焊接中的可焊性、工藝性和力學(xué)性能等方面進行試驗和鑒定，確認(rèn)實施的可行性，監(jiān)理單位在進行焊接工藝評定中，應(yīng)注意監(jiān)控鋼結(jié)構(gòu)安裝的以下幾個方面：
a、高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件多采用高強度合金鋼材，母材焊接工藝性能差，工藝要求高，焊接材料選擇嚴(yán)格。
b、結(jié)點型式復(fù)雜，坡口形式多樣，焊縫強度等級，質(zhì)量等級高，一般均采用半熔透及全熔透焊縫。
c、高空野外作業(yè)，施工條件差，受天氣（溫度、風(fēng)力）影響大。
d、焊接量大，收縮量大，焊接收縮變形對安裝精度影響較大。
2）對焊工的考核與培訓(xùn)
作為派駐施工現(xiàn)場的監(jiān)理人員，應(yīng)重視對焊工生產(chǎn)操作技能的考核，首先應(yīng)要求被考核人員取得焊工資格證書，由于有些焊工取得資格證書后，相當(dāng)長的一段時間沒有在工程項目中進行上崗實踐操作，技術(shù)操作水平不穩(wěn)定，因此崗前考核是十分必要的，在現(xiàn)場考試中，應(yīng)對工程施工環(huán)境進行同條件模擬，以保證考核結(jié)果的可信度。在對焊工實行上崗前考試的同時，還應(yīng)重視平時對其培訓(xùn)。
4結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟突飛猛進地發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)以其獨特的優(yōu)越性，在建筑業(yè)被越來越廣泛的重視和應(yīng)用。作為監(jiān)理行業(yè)的從業(yè)人員，面對鋼結(jié)構(gòu)建筑的大量涌現(xiàn)，應(yīng)加強學(xué)習(xí)有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)工程的專業(yè)知識與管理內(nèi)容，圓滿地完成國家賦予監(jiān)理工程師的社會責(zé)任。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；壓力管道；焊接；質(zhì)量
中圖分類號：O213文獻標(biāo)識碼： A
0 引言
伴隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心對于數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的需求也快速提升，數(shù)據(jù)中心從10多年前100-200w/到如今發(fā)展到1000w/甚至更高，機房密度的提高使得數(shù)據(jù)中心的耗能成為一個越來越重要的課題，能源利用率PUE（Power Usage Effectiveness）是一個全球性的數(shù)據(jù)中心能耗標(biāo)準(zhǔn)，降低PUE值最好的辦法就是采用水冷空調(diào)系統(tǒng)[1]，此系統(tǒng)是通過管材之間的焊接把各個設(shè)備及閥門連接成為一個循環(huán)系統(tǒng)，故管道焊接質(zhì)量的好壞成為直接影響數(shù)據(jù)中心PUE值大小的前提條件。
傳統(tǒng)20號鋼焊接工藝一般直接采用手弧焊進行焊接，此工藝無法保證焊縫的一次合格率，數(shù)據(jù)中心壓力管道焊接過程中通過對焊接工藝的優(yōu)化，并對焊縫進行焊后無損檢測，進而確保焊縫的焊接質(zhì)量。針對工程上常用的軟化水裝置進行論述，提出了更好的軟化水處理手段，確保軟化水中的離子對焊縫不造成損害；同時對管道運行中所產(chǎn)生的振動造成焊縫的疲勞壽命問題[2]，提出了有效的解決手段，以確保數(shù)據(jù)中心安全、可靠的不間斷運行。
1 數(shù)據(jù)中心壓力管道的焊接工藝
1.1 數(shù)據(jù)中心壓力管道焊接工藝的優(yōu)化
數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，為了提高空調(diào)水壓力管路的使用壽命，很多工程已經(jīng)用無縫鋼管完全替代螺旋鋼管[3]。本工程采用的為天津大無縫鋼管廠提供的無縫鋼管，管徑DN500，壁厚10mm,熱軋鋼，GB/T8163-1999（輸送流體用無縫鋼管），具體的化學(xué)成分如表1-1所示：
表1-1 無縫鋼管的化學(xué)成分與機械性能表
化學(xué)成分 機械性能
C Si Mn P S Cr Ni Cu 抗拉強度Rm(Mpa) 屈服強度δs (Mpa) 延伸率EL（%）
0.20 0.27 0.48 0.021 0.005 0.023 0.009 0.006 480 300 26.0
20號鋼屬于普通碳素鋼，焊接過程中焊接接頭過熱區(qū)容易產(chǎn)生熱變形，具有明顯的塑性變形,其焊接性能較高。但若是單純采用手弧焊的焊接方法，采用X射線無損探傷的一次合格率偏低，即使是技術(shù)水平較高焊工一次合格率也僅為80%左右[4]。為了確保焊縫無損檢測合格率達到規(guī)定要求，本工程采用氬弧焊打底、手弧焊蓋面的焊接工藝，選擇氬弧焊打底的優(yōu)點如下：
1）質(zhì)量好：只要選擇合適的焊絲、焊接工藝參數(shù)和良好的氣體保護就能使根部得到良好的熔透性，而且透度均勻，表面光滑、整齊。不存在一般焊條電弧焊時容易產(chǎn)生的焊瘤、未焊透和凹陷等缺陷。
2）效率高 ：在管道的第一層焊接中，手工氬弧焊為連弧焊。而
焊條電弧焊為斷弧焊，因此手工氬弧焊可提高效率2-4倍。在第二層電弧焊蓋面時，平滑整齊的氬弧焊打底層非常利于電弧焊蓋面，能保證層間良好地熔合。
3）易掌握：采用手工氬弧焊打底，一般從事焊接工作的工人經(jīng)
較短時間的練習(xí)，基本上均能掌握。
4）變形小：氬弧焊打底時熱影響區(qū)要小得多，故焊接接頭變形
量小，殘余應(yīng)力也小。
1.2 數(shù)據(jù)中心壓力管道焊接的影響因素
在壓力管道的安裝工程中，管道的焊接質(zhì)量直接影響工程的總
體質(zhì)量，管道的焊接質(zhì)量對總體工程有非常關(guān)鍵的影響，很多壓力管道的焊接質(zhì)量較差，究其原因主要是沒有做好與焊接相關(guān)的人員、設(shè)備、材料、方法和環(huán)境等方面的管理工作，表現(xiàn)為以下幾個方面：
1）焊接人員素質(zhì)：焊工、質(zhì)量檢查員、無損檢測人員等都對焊接質(zhì)量有直接影響，應(yīng)從人的思想素質(zhì)、生理、心理活動、技術(shù)能力等方面全面考核操作者，符合要求后才能上崗。
2）焊接設(shè)備不符合要求：壓力管道的焊接設(shè)備對焊接質(zhì)量的影響同樣是極為重大的，所以設(shè)備的性能、能力及運轉(zhuǎn)狀況都會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響，管道的焊接應(yīng)有符合要求的焊機和烘干設(shè)備，無損檢測應(yīng)有符合要求的無損檢測設(shè)備等。
3）焊接材料不合適：對壓力管道的焊接材料管理不善，沒有通過統(tǒng)一的采購渠道進行采購，造成采購的焊接材料質(zhì)量千差萬別，無法統(tǒng)一管理。安裝單位沒有配置焊接材料庫，沒有專人對出入庫的材料進行登記、核實，領(lǐng)取材料的隨意性較大?，F(xiàn)場的焊接材料沒有專用的保溫設(shè)備，隨意丟放，造成焊接材料破損、潮濕，影響焊接質(zhì)量。多余的焊接材料直接入庫，沒有檢查確認(rèn)，造成合格材料與不合格材料混雜。
4）焊接工藝和方法不合適：施工前首先制定切實可行的施工方案或施工工藝，并及時進行技術(shù)交底， 參加施焊的人員應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝的焊接參數(shù)對管道進行焊接，做好原始記錄。并將焊縫代號標(biāo)注在焊縫單線圖上，具體工藝參數(shù)如表1-2：
表1-2 焊接工藝參數(shù)
母材
（GB） 焊 接
方 法 焊接層 次 填充金屬 焊接電流 電壓范圍 焊接速度
型號（牌號） 直徑（mm） 極性 （A） （V） （mm/min）
20號鋼 氬弧焊 一 H08Mn2SiA 2 正接 80-90 12-14 6-8
電弧焊 二 J427 3.2 反接 90-110 21-25 6-8
電弧焊 三 J427 3.2 反接 90-110 21-25 6-8
5）焊接現(xiàn)場環(huán)境差：在施工現(xiàn)場的焊接作業(yè)不同于室內(nèi)焊接，施工現(xiàn)場每天面臨的作業(yè)環(huán)境都是不同的，弧焊時風(fēng)速大于8m/s、氬弧焊時風(fēng)速大于2m/s、相對濕度大于90％、雨、雪天氣情況時，不能進行焊接作業(yè)。
1.3 焊后檢查
要保證焊接質(zhì)量，就必須對焊接接頭的質(zhì)量作評定。及時發(fā)現(xiàn)焊縫的缺陷，以便及時采取措施加以解決，如進行返修。焊接質(zhì)量焊后檢驗包括外觀檢查、無損探傷、壓力試驗等。
1.3.1 外觀檢查：
焊縫應(yīng)先進行外觀檢查，檢查前應(yīng)清除熔渣、飛濺物等雜質(zhì)，外觀檢查合格后方可進行無損檢測。焊縫外觀檢查可參照ASME-BPE-2009，主要包括咬邊、弧坑、氣孔、夾渣等。對于不合要求的形狀、尺寸應(yīng)予修磨使之寬度、高度符合工藝要求。
1.3.2 無損檢測
焊縫外觀檢查主要是保證焊縫表面沒有缺陷，對于焊縫內(nèi)部是否存在裂紋、氣泡、夾雜等缺陷，只有通過無損檢測手段才能發(fā)現(xiàn)。本工程依據(jù)承壓設(shè)備無損檢測JB/T4730-2005，采用100%超聲波、10%的X射線無損檢測。本工程選用北京藍光恒遠(yuǎn)工業(yè)檢測有限公司對焊縫進行無損檢測，經(jīng)檢測焊縫一次合格率100%，焊縫為Ⅱ級焊縫。
1.3.3 壓力試驗
管路安裝完畢、無損檢測合格后，應(yīng)進行壓力試驗，依據(jù)GB50235-2010-工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范，管路強度試驗壓力為1.5倍工作壓力。本工程工作壓力為0.6MPa,故試驗壓力為0.9MPa,觀察半個小時，壓力降小于0.02MPa，然后降至工作壓力，不滲不漏為合格。
2 數(shù)據(jù)中心壓力管道運行中存在問題的探討
在役數(shù)據(jù)中心水管路的危害一般來自兩個方面：一是壓力水管路中加入的軟化水中所含的氯離子；一是由于水管路熱脹冷縮所產(chǎn)生的交變載荷對焊縫疲勞強度的影響。
2.1 軟化水氯離子對焊縫的影響
數(shù)據(jù)中心用壓力管道系統(tǒng)介質(zhì)為水，不同地區(qū)的水質(zhì)不同，為了不使管道內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，常對管路的水進行軟化處理，而軟化處理的基本原理為：水中的鈣、鎂離子與樹脂內(nèi)的鈉離子發(fā)生置換，隨著交換過程的不斷進行，水中的氯離子濃度會不斷提高，而對于空調(diào)水管路循環(huán)水中氯離子的濃度值國標(biāo)中規(guī)定如表2-1所示：
表2-1 GB50050-2007中規(guī)定的循環(huán)水氯離子控制標(biāo)準(zhǔn)
項目 要求或使用條件 許用值
CL―/(mg.L-1) 碳鋼、不銹鋼換熱設(shè)備，水走管程 ≤1000
不銹鋼換熱設(shè)備，水走管程 ≤700
傳熱面水側(cè)壁溫不大于70℃
冷卻水出水溫度小于45℃
研究表明：當(dāng)系統(tǒng)水中氯離子濃度達到臨界氯離子濃度時,焊縫表面的鈍化膜開始損壞而被腐蝕,且腐蝕速度隨著氯離子濃度的增加而增大[5]，由此可見，水中氯離子濃度值對焊縫的腐蝕影響很大，為了避免氯離子對焊縫造成毀滅性的損害，應(yīng)定期對焊縫進行檢查，而管路需一直運行，所以最理想的檢查方法就是進行無損檢測，一旦發(fā)現(xiàn)不符合要求的焊縫，應(yīng)立刻組織修復(fù)。
無損檢測的辦法只是起到預(yù)防作用，如何有效的去除軟化水中的氯離子才能從根本上解決問題，目前奧地利一家公司研制出了一種軟化水的藥劑，此藥劑是一種合成物質(zhì)，不含有氯離子，且可以有效的去除水中的鈣鎂離子，此藥劑已在中國人民銀行德勝門數(shù)據(jù)中心得到了應(yīng)用，且取得了很好的效果。
2.1 壓力水管路熱脹冷縮對對焊縫疲勞強度的影響
近年來，壓力管道事故已經(jīng)成為較為嚴(yán)重的頻發(fā)事故，大型壓力管道工程對焊縫的要求比較高，也會定期對焊縫進行檢測?？照{(diào)水系統(tǒng)壓力管路不是高危管路，大部分為大樓中央空調(diào)系統(tǒng)，且介質(zhì)為水，因而一旦進入運行，大多數(shù)單位不會再對焊縫進行檢測。而數(shù)據(jù)中心則不同，一旦發(fā)生漏水事故，就有可能導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)中心癱瘓，造成無法估量的損失，因此對于運行中的管路需定期對焊縫進行檢測，有效的控制焊縫的質(zhì)量，將危險消除在萌芽狀態(tài)。
焊縫疲勞壽命降低的原因主要是焊縫中存在的缺陷，在設(shè)備運行中發(fā)展為裂紋源，最終導(dǎo)致斷裂。主要的焊接缺陷有裂紋、咬邊、焊瘤、氣孔、夾渣、未焊透等，這些缺陷都會產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，降低焊縫的疲勞強度[6]。因此在設(shè)備運行期間要定期對壓力管道進行無損檢測，以便發(fā)現(xiàn)存在的焊接缺陷，讓管道在運行中的風(fēng)險降到最小。
通過無損檢測檢測出的裂紋和未熔合等這樣危害巨大的缺陷一定要清除。而其它原始存在的超標(biāo)缺陷應(yīng)該以所執(zhí)行的缺陷評級標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，在保障安全使用的前提下對缺陷進行分析之后，然后確定是保留還是清除。
3 結(jié)束語
1）數(shù)據(jù)中心空調(diào)水系統(tǒng)壓力管道采用氬弧焊打底、手弧焊蓋面的焊接工藝，大大提高了焊縫的一次合格率。
2）數(shù)據(jù)中心水系統(tǒng)中應(yīng)避免添加含氯離子的軟化水藥劑，以確
保焊縫不會由于氯離子的腐蝕而斷裂。
3）針對數(shù)據(jù)中心水系統(tǒng)管路的熱脹冷縮現(xiàn)象所造成的焊縫疲勞
強度降低的現(xiàn)象，應(yīng)定期對焊縫進行無損檢測。
參考文獻：
[1] 曹魯.如何進行綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)[J].通信世界,2009，10.
[2] 王萍，姜婕.在役壓力管道的焊接缺陷研究.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2010，10.
[3] 姜德林. 壓力管道安裝焊接質(zhì)量控制探究[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2011,11.
[4] 李旭.天然氣壓力管道的安裝技術(shù)及質(zhì)量控制探析[J]. 科技傳播,2014,01.
在歐洲,以法律為主、市場為輔的方式推動著元器件向無鉛的轉(zhuǎn)換,這個轉(zhuǎn)換進程已經(jīng)近乎完成了。這是一個極為苛刻的挑戰(zhàn),要求在短時間內(nèi)完成數(shù)千個產(chǎn)品系列和數(shù)千億個電子元器件的轉(zhuǎn)換工作。這種變化在電子產(chǎn)品的歷史上是前所未有的,不但對技術(shù)上的生產(chǎn)工藝有影響,而且還影響到材料供應(yīng)、庫存、正確的產(chǎn)品訂貨和分配,器件用戶的工藝及產(chǎn)品的良率和可靠性等供應(yīng)商-客戶關(guān)系鏈條。
本篇論文將主要討論電子元器件在焊接時的新特性,即后向兼容性。主要的無鉛表面涂層是純錫,熔點是232℃。如果無鉛產(chǎn)品要用在傳統(tǒng)的SnPb焊接工藝中,焊接溫度將遠(yuǎn)低于純錫觸點的熔點。研究結(jié)果將顯示,要在低至205℃的峰值溫度下實現(xiàn)優(yōu)異、后向兼容、可焊的無鉛表面涂層,需要搞清楚必須遵守哪些參數(shù)。另外,本文也將討論良好和不良的后向兼容產(chǎn)品的浸潤機制。
2無鉛-一個技術(shù)問題?
面對工藝轉(zhuǎn)換歷史上前所未有的最大挑戰(zhàn)之一,即轉(zhuǎn)換為無鉛的電子產(chǎn)品,整個電子行業(yè)都在為之努力。早在十年前,我們和業(yè)界同仁一起研究出了從氯氟烴(CFC)向一些更環(huán)保的化學(xué)替代品轉(zhuǎn)換的辦法,主要和制造商生產(chǎn)線內(nèi)部的技術(shù)處理有關(guān),也就是說,它還只是一個供應(yīng)鏈單方面的孤立問題。
現(xiàn)在向無鉛的轉(zhuǎn)換過程要復(fù)雜得多。不但供應(yīng)商的元器件制造工藝要改造,用戶的焊接工藝也要改造。即使用戶拒絕無鉛改造,由于一些元器件將只提供無鉛型號,用戶的焊接工藝也會受到影響。而且,器件用戶、分銷商和供應(yīng)商在訂貨、訂貨編號和庫存控制上各持己見,使這個轉(zhuǎn)換進程困難重重。但是這些層面的問題不在本文的討論范圍之內(nèi),我們將主要討論兩個主要技術(shù)話題中的一個,即可焊性。
雖然電子行業(yè)已經(jīng)對晶須現(xiàn)象進行了深入討論和調(diào)查,但可焊性問題似乎被忽視了。造成這種情況的一個原因是,很多無源器件早在幾年前甚至十幾年前就已經(jīng)采用無鉛表面涂層,而且無論是可焊性還是晶須生長傾向,也大抵沒出現(xiàn)什么問題,
盡管如此,現(xiàn)在很多汽車行業(yè)的器件用戶報告說,目前正在轉(zhuǎn)換為無鉛的一些器件出現(xiàn)了可焊性問題。顯然,現(xiàn)在的元器件制造商在純錫表面涂層的知識和經(jīng)驗掌握程度上參差不齊。因此,除晶須生長傾向以外,在無鉛轉(zhuǎn)換過程中,可焊性的技術(shù)方面還存在相關(guān)的技術(shù)議題。
3焊接工藝
目前,回流焊、波峰焊和氣相焊工藝都已經(jīng)建立了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。制造商要求高效率,并且故障率、返修率和產(chǎn)出都已經(jīng)被極大地優(yōu)化了。元器件的使用者已經(jīng)習(xí)慣了這樣的標(biāo)準(zhǔn),需要由此而帶來的成本節(jié)約,保持可預(yù)測的生產(chǎn)成本。在這些焊接工藝中,回流焊在現(xiàn)代的經(jīng)濟的SMD電路板制造中是最重要,也是最敏感的工藝。當(dāng)使用無鉛轉(zhuǎn)換后的工藝或器件時,要求性能數(shù)據(jù)不能有半點變化。
圖1詳盡地顯示了目前錫鉛焊接工藝所使用的溫度時間曲線,尤其是采用塑料等熱敏感材料的元器件的溫度時間曲線。
很多客戶所使用的溫度曲線甚至比標(biāo)準(zhǔn)的205℃峰值溫度(210℃ +0; -5℃)還低,在那些溫度下也需要極佳的可焊性。主流無鉛焊料的熔點比SnPb焊料的熔點高近40℃,無鉛焊接的峰值溫度必須稍高一點。然而,同等的最小熱應(yīng)力條件也是根據(jù)低級別的無鉛焊接定義的,如圖2所示。
如果帶有無鉛涂層的元器件專門用在無鉛焊接工藝中,事情就就變得相當(dāng)簡單,并且現(xiàn)有的SnPb工藝可以保持不變。但是當(dāng)轉(zhuǎn)換為無鉛的元器件用在現(xiàn)有的低溫錫鉛焊接工藝中時,就會出現(xiàn)技術(shù)問題。要避免這樣的問題,需要元器件具備一種新特性:轉(zhuǎn)換后的無鉛元器件必須前向和后向兼容,也就是說,無鉛表面涂層必須能夠用在所有的焊接工藝中,包括使用很低的溫度,以及對新的無鉛或傳統(tǒng)含鉛焊接來說都是最差條件的工藝。
4無鉛器件在SnPb焊接時的一般注意事項
焊接溫度:純錫的熔點是232℃,而錫鉛合金的熔點是182℃,請參見圖3中的錫鉛合金相變圖。
因此,一個常見的疑問是無鉛端接涂層是否需要比含鉛器件更高的焊接溫度。答案是否定的!在目前所使用的各種SnPb工藝中,純錫涂層都具有更好或近似的可焊性。但不幸的是,這種情形并不一定會發(fā)生。
5何種機制幫助焊接進程?
當(dāng)固態(tài)的純錫表面涂層浸入到溫度低于純錫熔點(
雖然器件的表面涂層在205℃這樣的低溫下還是固體材料,沒有熔化,然而焊接過程應(yīng)該已經(jīng)開始了?？梢杂孟旅娴念惐葞椭忉尠l(fā)生了什么:在熔融焊料中的純錫層表現(xiàn)得就像茶水中的糖塊。一旦接觸上,焊料就通過擴散過程浸潤固體表面,熔解過程就會在這個界面上開始。純度更高的固體材料更容易和更快地熔解。在任何情況下,這個過程都依賴于溫度和材料。
表面可浸潤性和錫的熔解性取決于表面鈍化(氧化錫等)的程度。在低焊接溫度下,只有活化的金屬態(tài)錫表面才能熔解。鈍化程度決定了優(yōu)良和不良可焊性之間的差別,并確定了接觸點后的向兼容性狀況。要破壞表面鈍化,通常要在焊接工藝中使用助焊劑。
6錫鉛焊接的問題
6.1 焊接后的氣泡和空洞
不幸的是,不良的后向兼容性是很成問題的,特別是在低溫焊接中。多孔和帶氣泡的表面結(jié)構(gòu),或者出現(xiàn)非接觸焊接這樣最壞的情況,都是此類新型故障機制造成的,如圖6至圖14所示。
如果PCB板上的器件安裝得當(dāng),不良后向兼容性的最初階段是多孔的表面。錫沒有完全熔解,因此焊料中的鉛只覆蓋了接觸點上表面的一部分,并在純錫表層的下面發(fā)生蠕變,如圖7和圖8所示。
可是這些產(chǎn)品的焊點仍然是很明顯的,自動視覺焊點檢查會剔除掉這些產(chǎn)品。
在錫層和錫層表面高度鈍化的情況下,由于接觸面在一側(cè)的浸潤不及時,在另一側(cè)出現(xiàn)不均勻的浸潤,不良的后向兼容性在焊接時會產(chǎn)生“墓碑效應(yīng)”,如圖9所示。
當(dāng)鈍化的錫層非常厚時,如35～40μm,不良的后向兼容性會造成另一種缺陷。在不高于230℃的回流焊峰值溫度下,焊點會出現(xiàn)一種不規(guī)則的“爆米花效應(yīng)”,焊接后會出現(xiàn)很大的半球狀表面,如圖10所示。
圖11中的焊點橫截面非常清楚地顯示了“氣泡效應(yīng)”,可以在焊點處發(fā)現(xiàn)由出氣產(chǎn)生的大塊空洞。EDS分析揭示出在鎳柵層方向上鉛濃度會降低,同時表面被高濃度的鉛和錫氧化物所覆蓋。這會產(chǎn)生高表面張力,并導(dǎo)致焊點不飽滿。
如果嚴(yán)重鈍化的錫帶有正常厚度的錫層(4~12μm),再加上使用不當(dāng)?shù)牡讓硬牧?會導(dǎo)致焊點空洞。來自混合材料的出氣,來自助焊劑的粘合劑或溶劑附著在鈍化錫的部分焊點上。這些材料會向外吹起,直到焊料凝固,不會受初始錫層厚度的制約,如圖12和13所示。
用X射線檢查過程中,可以探測出過量的空洞,焊點也不能認(rèn)為是“良好的”。不合格的電路板會擾亂電路板的生產(chǎn)流程,對良品率將造成負(fù)面影響。
6.2 焊點可靠性的影響
在上文中,我們發(fā)現(xiàn)鈍化的錫能夠附著在非金屬上,經(jīng)過回流焊工藝后,最終會產(chǎn)生空洞。錫如果熔解得不充分,就會在焊點造成富錫區(qū)。這會影響焊點的冶金性能,還可能促使焊點在熱循環(huán)時早早地開裂。
熱循環(huán)測試是機械應(yīng)力測試,尤其是在器件安裝到PCB板上之后,要用這種方法來評估電路的可靠性。由于混合在一起的材料(如PCB,焊料和器件)的CTE熱膨脹系數(shù)不同,器件和PCB板的彎曲會產(chǎn)生機械應(yīng)力,肯定會發(fā)生焊料的蠕變[2]。如果焊接后的錫鉛相保持均勻,就能夠抑制銅等材料從焊盤向外的不規(guī)則分解和擴散,也不會長出不好的金屬混合物IMC。
在異質(zhì)焊料區(qū),有兩個因素會使得疲勞破裂的風(fēng)險升高,一個是在SnPb焊料中的富銅區(qū),一個是無鉛焊料系統(tǒng)中的富鉛區(qū)。后一種可能性并不重要,而且看起來也不會因為在無鉛工藝中錯誤地使用含鉛器件導(dǎo)致這種情況的發(fā)生[4]。由于IMC比較脆的緣故,產(chǎn)生柯肯特爾空洞[5]以后,沿著 (富銅)IMC焊料接縫的裂口會越變越大。
器件的純錫表面涂層完全熔解到熔融的SnPb焊料中,對于實現(xiàn)一個可靠的焊點來說是基本要求?；罨募冨a表面涂層的高熔解速度是測量指標(biāo)。該屬性可以用下圖來描述:當(dāng)一滴墨水滴進一杯水里時,不用攪動,墨水就很快擴散開,在十分理想地很快變得不可見了。圖15顯示了純錫涂層能很好地熔解進液相SnPb焊料。
7純錫對錫鉛熔解特性的影響
需要明確指出,在通常情況下,器件表面涂層的純錫量與熔點是不相關(guān)的,熔點對此沒有太大的影響。圖16顯示了SnPb焊料與純錫表面涂層的質(zhì)量比對SnPb合金熔點上限的影響。據(jù)估計,在標(biāo)準(zhǔn)焊盤尺寸上,所有外形尺寸大于0402的器件和厚度小于20μm(圖16中的大箭頭)的純錫表面涂層均不會明顯提高焊料的上限熔解溫度。
共熔的SnPb焊料與純錫接觸層的質(zhì)量比降到4:1,并不是提高回流焊峰值溫度的必要條件(在205℃左右的峰值溫度下,殘留的Δ?諄還大于10K)。只有在質(zhì)量比小于3:1的傳統(tǒng)SnPb焊接中,如安裝球柵陣列的芯片時,有必要使用更高的峰值溫度。
8浸潤
我們發(fā)現(xiàn),在現(xiàn)有的SnPb焊接工藝中,純度不夠的錫熔解后會導(dǎo)致焊接問題,尤其是在峰值溫度小于純錫的熔點232℃時。下面的章節(jié)將揭示這種情況的主要影響變量。
浸潤平衡試驗包括浸潤力測試和表面涂層的浸潤時間,采用給定的焊料系統(tǒng)和助焊劑(欲了解詳細(xì)信息,請參閱IEC 68-2-69標(biāo)準(zhǔn))。試驗流程如下:
將接觸面浸入到焊料球里以后,可以同時測出浸潤力。浸潤力是由焊料彎液面里表面張力的疊加產(chǎn)生,會把器件“吸”到焊料里,如圖17所示。
對于給定的接觸面幾何形狀,可以用浸潤速度和最終的浸潤力作為被測觸點涂層可焊性的度量標(biāo)準(zhǔn)。
9哪些參數(shù)會影響純錫的鈍化?
電錫表面不好的可焊性和不良的后向兼容性(鈍化)是由不規(guī)則地?fù)饺肓舜罅坑袡C物,以及沉積錫的氧化物,或是在電鍍過程中引入了混合物而引起的。摻入的有機物會影響錫層的純度,在低溫焊接中會使得SnPb焊料中的器件接觸面上的錫熔解不良。錫顆粒的表面氧化物還會產(chǎn)生鈍化效應(yīng)。導(dǎo)致不常見的高摻雜有機物和氧化物的主要原因有:
- 氣流密度;
- 化學(xué)清洗劑;
- 清洗時的光亮劑(有機的)濃度。
另外,在錫接觸點的表面也會出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象?？赡芤疱a表面高度鈍化的原因有:
- 氣流密度;
- 涂錫后的清洗過程。
對于如何提高和優(yōu)化電鍍純錫層,業(yè)界已經(jīng)積累了很多年的經(jīng)驗。利用上面提到的浸潤力平衡試驗,能夠很容易地通過實驗和評估核實這些情況。
顯然,主要影響因素是純錫電鍍電解液的化學(xué)清洗劑。尤其是有機清洗劑常常被供應(yīng)商視為商業(yè)機密。因此,首先要核實電鍍清洗的一般功能,然后再作認(rèn)證。如果提供了基本上可用的電解液,就可以制定出適當(dāng)?shù)墓に嚧翱凇?/p>
下文將比較兩種純錫清洗(采用基本適量的清洗劑)。將采用穩(wěn)定工藝窗口和較高可焊性的清洗做為基準(zhǔn):所采用的樣本是MMA。
實驗 1:
樣本 A:
- 輕微分解的(5種)有機清洗成分;
- 大于2倍氣流密度;
- 電鍍后清洗殘渣的時間縮短了75%。
樣本B:
- 重度分解的(5種)有機清洗成分;
- 大于3倍氣流密度;
- 電鍍后清洗殘渣的時間縮短了75%。
測試條件:
- 未活化的助焊劑(松香)
- 焊球材料:Sn60Pb40。
- 焊球溫度為235℃。
圖18中的浸潤平衡試驗結(jié)果顯示出很大的不同。
觀測結(jié)果:
- 樣本A、樣本B和基準(zhǔn)MMA之間有顯著不同
- 在1秒鐘之內(nèi),MMA被焊料浸潤到2/3的Fmax
- 保證足夠的后向兼容性,應(yīng)在小于1.5秒的 時間內(nèi)達到2/3的Fmax。
- 樣本A的浸潤開始得快一些;
- 2～3秒的浸潤時間是臨界值;
- 在小于2/3 Fmax 的溫度下,將產(chǎn)生類似多孔表面的不規(guī)則浸潤現(xiàn)象(圖 6至圖8);
- 在小于50% Fmax的溫度下,接觸面可能沒有浸潤,請參見圖9的“墓碑效應(yīng)”。
為從普通的錫結(jié)構(gòu)中核實和區(qū)分出這些表面效應(yīng),又采用特殊的機械拋光工藝,對樣本A和B進行了兩項更深入的實驗。為達到所需的效果,首先將化學(xué)清洗劑的所有殘渣從最終的錫層表面清除掉,使錫表面活化并保持金屬態(tài),保持這個狀態(tài)直到復(fù)合層開始焊接,實驗結(jié)果如圖19和20所示。
實驗2:
對樣本A的錫表面進行機械拋光。
試驗 3:
對樣本B的錫表面進行機械拋光。
經(jīng)過此次拋光過程,樣本A或樣本B的后向兼容性不足不再有任何相關(guān)性。然而,一些值得注意的不同之處還是明顯存在的。
觀測結(jié)果:
- 對樣本A和樣本B的純錫表面進行機械表面拋光可顯著提高不良樣本的可焊性。
- 與MMA基準(zhǔn)相比,樣本A的浸潤速度得以優(yōu)化,樣本B則沒有這種情況發(fā)生。
- 樣本A和B的整體浸潤力無法通過拋光達到可與基準(zhǔn)MMA相比的程度。
結(jié)論
通過破壞鈍化層,不良樣本的表面拋光能夠大大提高可焊性。但是拋光僅僅是一種表面效應(yīng),只能影響浸潤過程的初始階段。這表明,被測錫層結(jié)構(gòu)的一些普遍特性對可焊性還有額外的負(fù)面影響。
測試數(shù)據(jù)也可以理解為,樣本A主要受表面鈍化層的影響,受混合有機物的影響要少一些(但是在錫層的最表面,有機物的濃度較高)。對于樣本B,更高的氣流密度通常會導(dǎo)致不規(guī)則出現(xiàn)的高有機物濃度,以及錫顆粒和表面涂層的鈍化(即氧化)。此外,氣流密度和電清洗有機物的濃度是重要參數(shù)。
10用浸錫和觀察試驗來探測不良的可焊性
要成批檢查一點的可焊性,浸錫試驗是最簡單、又相當(dāng)快速的試驗方法。
試驗 (n = 10):
1) 樣本A和 B:
在215℃(+0, -5℃)的焊料中浸2秒鐘
(SnPb焊料, 非活化助焊劑)
經(jīng)過 4小時, 155℃ 爐內(nèi)老化或蒸汽老化
結(jié)果:如圖21所示,故障率高達60%～90%
2) 拋光后的樣本A和B:
在215℃ (+0, -5℃)的焊料中浸2秒鐘
(SnPb焊料, 非活化助焊劑)
經(jīng)過 4小時, 155℃ 爐內(nèi)老化或蒸汽老化
結(jié)果:良好的可焊性如圖22所示。
結(jié)論:
- 器件經(jīng)過老化后,在215℃下進行2秒的焊料浸錫試驗(浸錫和觀察),可以鑒別出后向兼容不良的的批號。
- 浸錫試驗結(jié)果與浸潤平衡試驗的結(jié)果是一致的。
- 無鉛接觸設(shè)計的可靠性認(rèn)證試驗必須包含無鉛和現(xiàn)有SnPb焊接工藝的低溫試驗,以確保轉(zhuǎn)換后器件的前向和后向兼容性。
11回流焊的焊盤測試
我們特別開發(fā)了回流焊的焊料盤測試,以便研究空洞和氣泡造成的影響。由于這項測試非常簡單,每個人都輕松完成,因此可以用幾句話來簡要描述:
透過漏版,把焊膏(適當(dāng)活化)涂抹到涂錫的基板上;
把樣本放到焊膏圓點中;
把帶有樣本的基板放到表面溫度為210℃的熱板上。焊膏將會熔融,并浸潤接觸面(大約30秒);
視覺檢查清楚地顯示了焊料盤的普遍特性,如圖23和24所示。
經(jīng)過視覺檢查后,可以做破壞性的剪切試驗。如果接觸附著力受到某種影響,剪切力就是最好的測試手段。剪切后的觸點表面圖像能夠可靠地揭示是否發(fā)生了空洞效應(yīng)。圖25和26顯示了飽滿的焊點和嚴(yán)重的空洞。
12關(guān)鍵工藝:電鍍
電鍍參數(shù)對后向兼容性和晶須傾向的影響被完全忽略了。我們對電鍍技術(shù)知之甚少。圖27以思維導(dǎo)圖的形式,顯示了為達到可靠的電鍍結(jié)果所需的全部已知參數(shù)。該圖揭示了電鍍時的復(fù)雜性、復(fù)雜的相互作用,可焊性的依賴因素,以及晶須生長現(xiàn)象。該圖清楚地顯示了晶須生長機制,為開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)可靠器件接觸的可靠工藝奠定了基礎(chǔ)。
13設(shè)計無鉛元器件的可靠測試流程
我們可以得出結(jié)論,向無鉛產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的主要改變將在技術(shù)上受到以下四個關(guān)鍵綜合因素的影響:
1. 由于無鉛工藝可能使用更高的焊接溫度,焊接熱阻或潮濕敏感度等級(MSL)分別有各自的影響;
2. 在新的無鉛工藝及現(xiàn)有的錫鉛焊接條件下,無鉛器件在最壞條件下的可焊性,即前向和后向兼容性。
3. 能可靠地減緩新無鉛設(shè)計中的晶須生長。
4. 經(jīng)過新無鉛工藝中可能出現(xiàn)的最壞焊接條件后,轉(zhuǎn)換后的器件能夠承受臨界應(yīng)用的特性。
在為新無鉛產(chǎn)品認(rèn)證設(shè)計可靠的測試流程時,必須充分考慮這四項綜合因素。
14結(jié)論
除了巨大的挑戰(zhàn)和供貨要求,圍繞轉(zhuǎn)換為無鉛電子器件,在客戶-供應(yīng)商鏈內(nèi)已經(jīng)解決了可焊性的技術(shù)和可靠性問題,以及減緩晶須發(fā)生的問題,并且徹底實現(xiàn)了無鉛。在所有現(xiàn)存的SnPb焊接工藝中,一個被廣泛低估的問題是向無鉛產(chǎn)品轉(zhuǎn)換后的后向兼容性。通過以上演示說明,可以通過對器件設(shè)計和電鍍工藝進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計、熟悉和認(rèn)證,來實現(xiàn)可靠的器件和工藝。
參考文獻
[1] R. Kuehl, “Contact Design of Surface Mounted Resistors” (German), ELEKTRONIK, 25, Dec 1989.
[2] R.W. Kuehl, “Mechanical stress and deformation of SMT components during temperature cycling and PCB bending”, Soldering & Surface Mount Technology, Vol. 11, No. 2, pp 35 to 41, 1999.
[3] Vishay Beyschlag internal report and investigation results
基金項目：本文系吉林省教育科學(xué)規(guī)劃項目（項目編號：GB13268）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0013-02
現(xiàn)代焊接技術(shù)是一門多學(xué)科交叉融合的應(yīng)用性先進技術(shù)，是制造業(yè)重要的關(guān)鍵技術(shù)，[1]機械制造和金屬結(jié)構(gòu)制造行業(yè)急需大量的焊接工程高級專門人才。目前，國內(nèi)對該類人才的培養(yǎng)基本由材料成型及控制工程（以下簡稱“材料成型”）和焊接技術(shù)與工程（以下簡稱“焊接”）兩個專業(yè)承擔(dān)，開設(shè)以上兩個專業(yè)的本科院校上百所。隨著高等工程教育改革的深入，高等本科院校根據(jù)自身的辦學(xué)定位和優(yōu)勢對這兩個專業(yè)不斷地進行改革嘗試。為了更好地促進專業(yè)改革，本文研究了國內(nèi)院校“焊接”和“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)的基本情況，通過梳理總結(jié)指出目前存在的問題，剖析了“焊接”與“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的差異性，以明晰兩個專業(yè)的未來發(fā)展走向，使培養(yǎng)的專業(yè)人才更加適應(yīng)國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的客觀需要。
一、存在的問題[2-5]
根據(jù)資料統(tǒng)計，國內(nèi)多數(shù)學(xué)校的“材料成型”專業(yè)由熱加工領(lǐng)域的1～3個原有專業(yè)整合形成。整合主要體現(xiàn)在專業(yè)基礎(chǔ)課方面，而在專業(yè)課方面出現(xiàn)了兩種培養(yǎng)模式：一是設(shè)置專業(yè)平臺課按專業(yè)方向模塊培養(yǎng)，主要專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù)，歡迎光臨dylw.net依托自身優(yōu)勢設(shè)置了鑄造、模具和焊接等其中的一到三個；二是實行通才教育。還有一些院校由原機械類專業(yè)合并，涵蓋熱加工領(lǐng)域知識后形成。而目前開設(shè)“焊接”專業(yè)的院校已達16所，它是繼國家保留哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接工藝及設(shè)備專業(yè)，并整合為焊接技術(shù)與工程專業(yè)之后，國內(nèi)其他高校逐漸從“材料成型”專業(yè)分離出來形成的。
通過對眾多高校人才培養(yǎng)方案的研究發(fā)現(xiàn)：對于“材料成型”專業(yè)，雖然拓寬了基礎(chǔ)，但仍存在專業(yè)方向模塊培養(yǎng)過窄的弊端以及實施通才式教育的缺陷。對于“焊接”專業(yè)，因承襲了原有焊接工藝及設(shè)備專業(yè)的培養(yǎng)思路，知識能力結(jié)構(gòu)培養(yǎng)過窄、過深的弊病更加明顯。究其原因在于沒有從鑄、鍛、焊、模具和沖壓等技術(shù)進步，以及行業(yè)未來發(fā)展趨勢對人才需求變化的高度去準(zhǔn)確理解這兩個專業(yè)各自的內(nèi)涵和外延，缺乏對“焊接”和“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)進行深度解析，導(dǎo)致人才培養(yǎng)目標(biāo)不夠明確，出現(xiàn)了兩個專業(yè)知識能力體系偏窄、不系統(tǒng)、不完善等現(xiàn)象。對于“材料成型”專業(yè)學(xué)生來說，戴上了知識大帽子，卻成為了能力單一的專才，或能力弱的庸才，或無能力的偏才；而對于“焊接”專業(yè)學(xué)生來說，則戴上了知識專一的帽子，成為了能力單一、適應(yīng)性差的窄才。
二、專業(yè)依托的學(xué)科發(fā)展趨勢及行業(yè)需求分析
材料是國民經(jīng)濟的支柱，是社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。[6]隨著社會和科技的進步，對材料的力、光、電、磁、聲及熱等特殊性能及其耦合效應(yīng)的要求，對材料的高強、高韌、耐熱、耐磨和耐腐蝕等性能的要求，以及對材料與環(huán)境協(xié)調(diào)性的要求都在日益提高。通過在微結(jié)構(gòu)不同層次上的材料設(shè)計以及在此基礎(chǔ)上的新材料開發(fā)，復(fù)合化、低維化、智能化和結(jié)構(gòu)功能一體化的新材料在生物、信息、能源和生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)。
材料是以一定使用性能和經(jīng)濟價值進入社會應(yīng)用領(lǐng)域。材料通過加工制成結(jié)構(gòu)件、設(shè)備及裝備，在冶金、機械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此，現(xiàn)代社會大量的需要掌握材料加工技術(shù)的人才。
材料加工的范圍包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料等。大量的新材料的涌現(xiàn)推動了材料加工過程向智能化、自動化、集成化和超精密化技術(shù)方向邁進。現(xiàn)代材料加工已超越傳統(tǒng)冷、熱加工的范疇，與材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、力學(xué)、機械學(xué)、電學(xué)、控制學(xué)和計算機科學(xué)，以及新型高性能材料的研發(fā)有著相互依存和彼此促進的密切聯(lián)系，并成為再制造工程的關(guān)鍵技術(shù)支撐之一。因此，只有掌握多學(xué)科交叉知識，并具有綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的高級工程人才，才能滿足現(xiàn)代材料加工行業(yè)對人才的需要。
材料加工工程學(xué)科主要研究材料的外部形狀和內(nèi)部組織與結(jié)構(gòu)形成規(guī)律和控制技術(shù)。[6]當(dāng)代材料加工技術(shù)和相關(guān)工專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù)，歡迎光臨dylw.net程問題包括：材料的表面工程、材料的循環(huán)利用、材料加工過程模擬及虛擬生產(chǎn)、加工過程及裝備的自動智能集成化、材料加工過程的在線檢測與質(zhì)量控制、材料加工的模具和關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計與改進以及再制造快速成形理論與技術(shù)等。
材料加工工程學(xué)科的發(fā)展方向是：液態(tài)凝固成型、固態(tài)塑性成型、粉末成型、材料的凈或近凈成型等精密成型與處理、維納加工、多場協(xié)同作用下的加工、表面工程、特種和異種材料連接、加工過程的模擬與智能化控制、材料循環(huán)再生利用技術(shù)，以及針對體積損傷零件及新品零件的三維快速成型技術(shù)等。[6]
教育部在20世紀(jì)末從鑄、鍛、焊、模具和沖壓等技術(shù)發(fā)展進步，以及行業(yè)未來發(fā)展趨勢對人才需求變化的高度，為適應(yīng)21世紀(jì)國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需要，在材料類專業(yè)中設(shè)置了“焊接”專業(yè)，而在機械類專業(yè)中設(shè)置了“材料成型”專業(yè)。[7]
三、兩個專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的差異性分析
了解兩個專業(yè)的學(xué)科門類、專業(yè)類以及專業(yè)依托的基本學(xué)科，準(zhǔn)確理解基本學(xué)科內(nèi)涵、專業(yè)名稱內(nèi)涵、相關(guān)學(xué)科以及學(xué)科間的聯(lián)系，對于研究專業(yè)人才的培養(yǎng)極為重要。
1.“焊接”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)分析
“焊接”專業(yè)屬于材料類專業(yè)，材料類專業(yè)的共同特征是以材料科學(xué)與工程為基本學(xué)科。該學(xué)科研究各類材料的組成及結(jié)構(gòu)、制備合成及加工、物理及化學(xué)特性、使役性能及安全、環(huán)境影響及保護、再制造特性及方法等要素及其相互關(guān)系和制約規(guī)律，并研究材料與構(gòu)件的生產(chǎn)過程及其技術(shù)，制成具有一定使用性能和經(jīng)濟價值的材料及構(gòu)件的學(xué)科。[6]“焊接”專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)體現(xiàn)材料學(xué)科與工程學(xué)科的基本內(nèi)涵，并側(cè)重研究焊接結(jié) 構(gòu)件的生產(chǎn)過程及其技術(shù)。
焊接技術(shù)工程追求優(yōu)良的宏觀性能，但是工程結(jié)構(gòu)的宏觀性能與結(jié)構(gòu)材料的微觀組織之間存在必然的聯(lián)系，宏觀性能的優(yōu)劣取決于材料微觀組織的狀況。從材料連接的微觀角度考慮，焊接機理復(fù)雜，加熱熱源、材料成分、母材的組織與性能、焊接應(yīng)力與變形等因素對焊接質(zhì)量影響極大，須以實驗科學(xué)為基礎(chǔ)，既重視具體細(xì)節(jié)問題，又考慮眾多影響因素，通過改變材料微觀組織來獲取優(yōu)異宏觀性能。“焊接”專業(yè)是以連接技術(shù)為手段、以材料結(jié)構(gòu)為加工對象、以過程控制為質(zhì)量保證措施、以實現(xiàn)產(chǎn)品制造為目的的工科專業(yè)。
因此，“焊接”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)為：培養(yǎng)具備材料科學(xué)、力科學(xué)、機械科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計算機科學(xué)等基礎(chǔ)知識和應(yīng)用能力，能夠在焊接工藝及設(shè)備、焊接生產(chǎn)、焊接質(zhì)量控制與檢測、焊接過程自動化控制等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)計制造、生產(chǎn)組織與管理等工作，具有實踐能力和創(chuàng)新意識的高級科技人才。
2.“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)分析
“材料成型”專業(yè)屬于機械類專業(yè)，機械類專業(yè)的共同特征是以機械工程為基本學(xué)科，該學(xué)科主要圍繞各種機械產(chǎn)品與裝備，開展設(shè)計、制造、運行、服務(wù)的理論和技術(shù)研究。[6]“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)體現(xiàn)機械工專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù)，歡迎光臨dylw.net程學(xué)科的基本內(nèi)涵，側(cè)重研究機械產(chǎn)品及裝備的材料成型及控制工程技術(shù)。
材料成型及控制工程技術(shù)是指“材料”成型，而非“構(gòu)件”成型。它通過控制外部形狀和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使材料變成滿足使用功能和服役壽命預(yù)期要求的各種零部件及成品。材料成型方法采用液態(tài)凝固成型、固態(tài)塑性成型、粉末成型、材料的凈或近凈成型等精密成型與處理、材料連接以及三維快速成型技術(shù)等。它不僅指成型工藝，而且還要對成型過程實施在線檢測與質(zhì)量控制。“材料成型”專業(yè)包含材料的成型設(shè)計、成型工藝和成型質(zhì)量控制。對于設(shè)備的電控設(shè)計研究則不包含在本專業(yè)。
因此，“材料成型”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)為：培養(yǎng)具備機械科學(xué)、材料科學(xué)、力科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計算機科學(xué)等基礎(chǔ)知識和應(yīng)用能力，能夠在材料加工理論、成型工藝及裝備、材料成型過程自動控制和先進材料工程等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)計制造、生產(chǎn)組織與管理，具有實踐能力和創(chuàng)新意識的高級科技人才。
3.兩個專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的辨析
“焊接”和“材料成型”專業(yè)分別屬于兩個不同專業(yè)類，應(yīng)以充分體現(xiàn)各自專業(yè)類的鮮明特征作為確立各自人才培養(yǎng)目標(biāo)的基石。通過分析“焊接”和“材料成型”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，可以得出如下結(jié)論：第一，專業(yè)依托的基本學(xué)科不同。前者依托材料科學(xué)；后者依托機械科學(xué)。第二，對相關(guān)學(xué)科重要性的排序不同。前者相關(guān)學(xué)科的排序為力科學(xué)、機械科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計算機科學(xué)；后者相關(guān)學(xué)科的排序為材料科學(xué)、力科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計算機科學(xué)。第三，二者研究的知識領(lǐng)域不同。前者研究焊接工藝及設(shè)備、焊接生產(chǎn)、焊接質(zhì)量控制與檢測、焊接過程自動化控制等領(lǐng)域；后者研究材料加工理論、成型工藝及裝備、材料成型過程自動控制和先進材料工程等領(lǐng)域。第四，研究的對象不同。前者研究構(gòu)件；后者研究機械產(chǎn)品及裝備。
雖然兩個專業(yè)都屬于材料加工工程學(xué)科范疇，材料成型及控制工程技術(shù)涵蓋材料連接技術(shù)，但是根據(jù)對“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的分析可以看出，“材料成型”專業(yè)從機械工程學(xué)科的角度出發(fā)，側(cè)重培養(yǎng)掌握專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù)，歡迎光臨dylw.net材料成型及控制工程技術(shù)的人才，而“焊接”專業(yè)從材料科學(xué)與工程學(xué)科的角度出發(fā)，側(cè)重培養(yǎng)掌握焊接技術(shù)與工程的人才。需要指出的是，“材料成型”專業(yè)的知識體系應(yīng)包含焊接核心知識，能力體系應(yīng)包含焊接應(yīng)用能力。兩個專業(yè)對焊接知識能力要求的范圍廣度和內(nèi)容深度存在較大差異。由此可見，“焊接”和“材料成型”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)存在重大差異。
四、人才培養(yǎng)目標(biāo)的專業(yè)特色分析
高等本科院校在確立這兩個專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)時，應(yīng)在符合高等工程教育基本要求的前提下，充分體現(xiàn)專業(yè)類的明顯特征，根據(jù)自身在全國高校同專業(yè)中所處的位置確定專業(yè)辦學(xué)定位，即確定人才培養(yǎng)目標(biāo)為科學(xué)研究精英型、科學(xué)研究和工程技術(shù)復(fù)合型，還是工程技術(shù)應(yīng)用型。同時還應(yīng)根據(jù)辦學(xué)歷史形成的專業(yè)辦學(xué)優(yōu)勢，例如依托的行業(yè)等，并結(jié)合地方經(jīng)濟建設(shè)需要，使人才培養(yǎng)目標(biāo)體現(xiàn)出明顯的辦學(xué)特色。
參考文獻：
[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.中華人民共和國學(xué)科分類與代碼國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 13745-2009）[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009：31-40.
[2]鄒家生，朱松，郭甜.以特色專業(yè)建設(shè)為契機全面提高我國高校人才培養(yǎng)質(zhì)量——以江蘇科技大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)為例[J].江蘇科技大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011，11（1）：102-107.
[3]孫鳳勤.“材料成型及控制工程專業(yè)”人才培養(yǎng)規(guī)格[J].華北航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2001，11（2）：21-24.
[4]常慶明.材料成形及控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探討[J].科技信息，2012，（5）：402-407.
[5]陳拂曉，張柯柯，郭俊卿，等.普通工科院校材料成型及控制工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案構(gòu)建與實踐[J].科技咨詢，2008，（6）：116-117.
[6]國務(wù)院學(xué)位委員會第六屆學(xué)科評議組.學(xué)位授予和人才培養(yǎng)一級學(xué)科簡介[M].北京：高等教育出版社，2013：120-137.