焊接方法及工艺

6．焊接方法及工艺 6.1 焊条电弧焊 6.1.1 填充材料 知识点：焊条选择原则 重点内容：①碳钢与低合金钢：等强原则，即选用熔敷金属强度级别与母材相同或相近的焊条，同时综合考虑焊缝的塑性，韧性。异种钢焊接按强度等级较低的钢种选择焊条。焊接性能差，工作条件苛刻时，应选碱性焊条。 ②不锈钢：等成分原则，即选用熔敷金属化学成分与母材相同或相近的焊条，同时含碳量不应高于母材。焊接抗裂性较差的马氏体不锈钢或单纯奥氏体不锈钢时，应选用碱性不锈钢焊条。焊接异种钢通常采用高于合金成分较高一侧的高含量焊条。 ③耐热钢：按等成分和相近力学性能原则，同时考虑接头的等强原则。异种钢焊接按合金元素含量级别较低的选择焊条。若有热处理的按级别高的选择。 6.1.2 焊条电弧焊操作技术 知识点1：板对接单面焊双面成形。 重点内容：①平焊：焊条常选φ3.2,焊接电流100-110A，焊条与焊接方向夹角30°-50°，与两侧工件夹角为90°，引弧从间隙小一端定位焊处引弧，更换焊条或停焊时，焊条下压使熔孔稍大些，收弧过渡两滴金属，供背面焊缝饱满。收弧处理不当，易产生弧坑，其危害：①减少焊缝局部面积而削弱强度；②引起应力集中；③弧坑处含氢量较高，易产生裂纹。防止弧坑：应进行收弧处理，保证焊缝的连续外形，维持正常的熔池温度，逐渐填满弧坑后熄弧。填充层、盖面层焊接，在离焊缝端头10mm左右引弧，压低电弧施焊，作锯齿形横向运条，在坡口两侧稍作停留，保持坡口两侧温度均衡，且能填满金属防止咬边。 ②横焊：焊条与焊接方向夹角75°~80°，焊条与下面母材夹角也为75°~80°，焊条应选小直径和较小的电流，以短路过渡形式进行焊接。由于焊条的倾斜以及上下坡口角度影响，造成上下坡口的受热不均匀。上坡口受热较好，下坡口受热较差。同时金属因受重力作用下坠，极易造成下坡口熔合不良，甚至冷接。因此应先击穿小坡口面，使下坡口面击穿熔孔在前，上坡口面击穿熔孔在后。当熔渣超前时，要采用拔渣运条法。 ③立焊：焊条向下倾斜60°-80°与两边成90°，采用小直径焊条，电流比平焊小10-15%，短弧操作，常采用挑弧焊接来控制熔池温度。合理的运条方式也是保证立焊质量的手段，常用锯齿形，月牙形法。更换焊条要快，采用热接法。 ④仰焊：焊接时一定要注意保持正确的操作姿势，焊接点不要处于人的正上方，应为上方偏前，且焊缝偏向操作人员的右侧，焊条夹角与立焊相同，采用小直径焊条，小电流焊接，短弧焊接，当熔池温度过高时，可以将电弧稍稍抬起，使熔池温度降低，起头和接头在预热过程中很容易出现熔渣和金属液在一起和熔渣越前现象，这时应将焊条与上板的夹角减小，以增大电弧吹力，千万不能灭弧。 知识点2：管板焊接操作技术 重点内容：①非熔透式管板焊接（原称插入式）  通常焊二层。第一层用φ2.5mm的焊条进行定位焊，然后在定位焊缝的对面起焊，电流为50-100A，焊条与平板夹角40°~50°，盖面层用直径φ3.2mm的焊条，焊条与平板夹角50°~60°，焊条采用月牙形摆动，以保证焊脚尺寸，要注意的是不应用大直径的焊条焊一层。角接头往往承受内压，一层焊完往往内部存在缺陷，工作时会发生渗气，渗水，渗油。 ②全熔透式管板（原称骑座式）水平固定焊接。打底焊可以采用连弧焊，也可以采用灭弧焊。但必须用左右两个半圈进行焊接。一般用钟点法标记，右半圈焊接时，在时钟4时处到6时处之间引弧。在6时至7时处的焊缝尽量薄一些以利于左半圈连接平整。在6时~5时处近似仰焊，焊条尽量往上顶，防焊瘤，在5时~2时处近似立焊，焊条向工件内面送相对浅一些，2~12时处近似平焊，焊条端部偏向底板一侧，并作短弧运条。左半圈焊接时，先将左半圈的焊缝始末处的焊道清理干净，在8点处引弧快速到6点处预热，压低电弧施焊，右半圈除了方向不同，其它与左半圈相同，更换焊条要快。填充焊与打底基本相同，只是运条摆动稍大一点，盖面焊只是焊条摆动到管与板侧时要稍作停留，且在板侧停留时间长一些，以防咬边，注意在12点处收弧，一般做几次挑弧运作，将熔池填满收弧。 知识点3：管对接操作技术 重点内容：管对接垂直固定焊接  打底焊时，焊条与下母材成70°~80°，与焊接方向的切线成60°~75°。打底焊的接头尽量采用热接法，焊接封闭接头前，先将始焊端处理成缓坡形，然后再焊，当焊到缓坡的前沿时，电弧压低向坡口根部送进，然后焊过缓坡与正式焊缝重叠10mm灭弧。盖面焊一般上下两道，先焊下面一道，后焊上面一道。焊前要清理好打底焊时的熔渣，焊下面焊道时，电弧对准打底焊道的下沿，稍加横向摆动，使熔池下沿超出坡口下棱边，并使熔化金属覆盖在打底焊道的一半以上。焊上面焊道时，要对准打底焊道的上沿，保证覆盖下面焊道的一半左右，使熔池上沿略超出上坡口。 6.2 埋弧焊 6.2.1 埋弧焊工艺 知识点1：埋弧焊焊接材料 重点内容：①焊丝焊剂的选配原则  应根据母材力学性能和化学成分，坡口形式、板厚、工艺条件、结构尺寸等选定。焊接低碳钢和低合金钢一般选用H08A、H08MnA，配高锰高硅型焊剂，也可以选H08MnA、H10Mn的焊丝，配低锰无锰焊剂，低合金高强钢焊丝，配中锰中硅焊剂，也可以选烧结剂。焊接不锈钢应选择与母材成分相近的焊丝，配焊剂时，耐热钢、低温钢、耐蚀钢选用碱性的中低硅型焊剂，其它选用碱性较高的熔炼焊剂，以降低合金元素的烧损及渗透较多的合金元素。低碳钢或低合金钢与不锈钢焊接都采用高铬镍焊丝。 ②焊丝焊剂的准备  焊丝的主要作用是填充金属，也向焊缝过渡合金元素参与冶金反应。焊丝应按 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 检查、验收和复验方可使用。焊剂使用前要烘干，酸性焊剂150℃-200℃×2h，碱性焊剂烘干200℃-350℃×2h，烧结剂300℃-400℃×2h，焊剂的颗粒度越大，电流也可大一些。①当焊剂颗粒度一定时，如果增大电流，会使电弧不稳，焊缝表面及边缘凹凸不平。②焊剂堆积过厚，电弧受焊剂层的压迫使焊缝变粗糙出现压痕，影响气体送出。③堆积不足时，焊缝区覆盖不严，漏光飞溅，焊缝成形不良。④焊剂粒度不一致，甚至出现块状，产生成形不规则。这就是为什么焊缝表面高低不平，宽窄不一，产生气孔的原因。 知识点2：焊缝形状系数 重要内容：焊缝宽度与焊缝熔深度之比，称为焊缝成形系数。成形系数值小表明焊缝深而窄，内部易产生气孔、夹渣。同时熔池结晶时的柱状晶从焊缝两侧向中心生长，低熔点杂质不易浮出而集聚在结晶交界面上形成脆弱结合面，在焊焊应力作用下产生结晶裂纹。因此焊缝形状系数推荐1.3-2之间。 知识点3：焊接参数对焊缝形状尺寸的影响 重要内容：①焊接电流增大时，电弧对熔池金属排出作用增强，熔池深度增加，由于电弧的电磁收缩效应增强，使电弧游动减弱，故对焊缝宽度影响不大。随着电流增加，熔深增加，焊缝熔化量增大，而焊缝宽度不变时就会影响熔池中气体和夹杂物的浮出产生缺陷。②电弧电压是根据焊接电流确定，波动范围有限，影响相对较小。但电弧电压过高，对焊缝易形成“蘑菇”形，内部易产生缺陷，电弧电压降低，焊缝宽度减小，变得高而窄。焊接速度增大，焊缝熔宽明显减小，熔深略有增加，若速度增加到40m/h以上时，线能量显著减小，会引起未焊透，未熔合，咬边及成形不良等缺陷。若过低易形成易裂的蘑菇形焊缝。③焊丝伸曲长度、焊丝伸曲长度增加、焊丝熔化速度增加，结果使熔深减小，焊缝余高增大。 6.2.2埋弧焊技术 知识点1：焊前准备 重要内容：一般板厚小于14可不开坡口，14-22可开V形坡口，板厚22可开双面V形坡口。坡口表面不得有氧化皮、锈蚀油脂、水分等。装配防止错边、间隙不当。定位焊应焊在第一层焊缝背面，长度30mm以上。焊丝要对中，偏离中心线易造成未焊透，若是接头板厚不对等时，可适当向厚板侧偏移，为保证焊缝与母材侧壁的良好熔合，焊丝距母材侧壁距离约等于焊丝直径，纵缝两端要加引弧板和熄弧板。 知识点2：对接直缝两面焊  重要内容：板厚大于16mm时开Y形坡口，钝边6~8mm，正面焊接熔透板厚的40%~50%，反面熔透板厚60%-70%，如板厚20mm选焊丝直径φ5mm，正面焊接电流850~900，电弧电压36~38，焊速42cm/min，反面焊接电流900~1000，电弧电压38~40，焊速40cm/min，在无法使用衬垫进行埋弧焊时，可采用手工焊封底，应保证封底厚度大于6mm。 知识点3：对接环缝焊接 重要内容：圆筒体环焊缝常采用非对称坡口形式，一般内坡口小外坡口大，将主要工作量放在外环缝上，内环缝主要起封底作用。内环缝焊丝偏离中心线呈上坡口，外环缝焊车处于筒体顶部，焊丝偏离圆筒中心线呈下坡口焊。要注意焊丝偏移量与筒体直径焊接速度、焊接电流大小的关系，如φ1500~2000筒体偏移量在35，过小焊缝余高过大，偏移量过大则焊缝可能不饱满，甚至填不满。 6.3手工钨极氩弧焊 知识点1 手工钨极氩弧焊焊接参数 重要内容：手工钨极氩弧焊焊接参数有：焊接电流、电弧电压、钨极直径、氩气流量、喷嘴直径、焊丝直径、焊接速度等。 ①焊接电流  根据工件厚度、材质、接头形式、焊接位置等因素选择。焊接电流过大，容易引起烧穿或焊缝下陷、咬边等缺陷，还引起钨极烧损并产生夹钨，电流过小，电弧燃烧不稳定。电流种类与极性，低碳钢和低合金钢、不锈钢均直流正极。 ②电弧电压  电弧电压决定于电弧长度，也与钨极尖端的角度有关，端部越尖，电压越高，电流也越大，影响气体保护效果，导致焊缝氧化、焊透不均等缺陷，因此在保证良好的视线下短弧操作。在焊接薄板和小电流时，可用小直径钨极，并将其磨成尖锐角约20°，这样电弧易引燃而且稳定，大电流时要求钨极末端磨成钝锥角（大于90°），这样电弧斑点稳定，弧柱的扩散减小加热集中，焊缝成形均匀。 ③氩气流量和喷嘴直径  应考虑焊接电流、弧长、钨极伸出长度，焊接速度以及接头形式等因素。氩气流量过低，气体挺速差，排除周围空气的能力弱，保护效果不好，相反流量过大，容易变成紊流使空气卷入，降低保护效果。一般情况下电流101～150，喷嘴孔径4~9.5mm，氩气流量4-7L/min。 ④钨极伸出长度  喷嘴与工作距离越大，气体保护效果越差，但太近会影响焊工视线，并容易使钨极与熔池接触产生夹钨，一般在8~12mm之间，同理钨极伸出长度一般为5~10mm。 知识点2 手工钨极氩弧焊焊接工艺 重要内容： ①氩气保护  要求氩气中的氧、氮、氢和水份少，氧和氮使焊缝金属氧化和氮化，使其变脆并烧损合金元素。不锈钢和耐热钢焊接直流正极性时，氩的纯度为99.7%。 ②工艺因素  喷嘴至工件的距离越近，保护效果越可靠，并可提高抗外界气流扰动和侧向风的能力，焊接速度过快或无规则，干扰了保护气流，侧向风较大时，必须采取防风措施。 ③焊前清理  a.严格清除焊丝和坡口及坡口表面20mm范围内油脂、水分、氧化膜；b.用钢丝轮或磨削、抛光将坡口及两侧的氧化膜、铁锈等清除；c.用汽油或丙酮等有机溶剂清洗去油脂。 ④焊丝的选择 打底焊多选用Φ2~Φ2.5焊丝，焊丝长度以500~1000mm为准，焊丝使用前需清理表面的油脂、锈蚀及氧化物，不锈钢最好用化学清洗。 ⑤定位焊 焊接时应与正式焊接的焊丝和工艺相同，定位焊缝长度10~15mm,高度2~3mm,定位焊应保证焊透、无缺陷，两端应加工成斜坡形，以利接头。 知识点2  操作要领 主要内容：焊接时为了避免钨极烧损，甚至造成钨污染，通常采用非接触引弧，即高频震荡或高频脉冲引弧，为保证焊接质量，应加引弧板，以防止钨极从冷态突然升到高温，引起端部爆裂，飞溅落入熔池造成夹钨。焊接接头时，填放动作要轻、稳，不要扰乱氩气保护，焊丝可随焊枪同步稍作慢横向摆动，以增加焊缝宽度，切忌与钨极碰撞，否则造成使钨极污染，加速其烧损，并会引起夹钨。焊丝熔滴一般应在熔池底部（约1/3处）给送，而不能在钨极下方或电弧柱中滴入，否则容易碰撞钨极，还会影响焊缝成形。为了便于观察，钨极伸出喷嘴端2~3mm,钨极距熔池表面距离保持2~4mm,收弧时，当焊机配有电流自动衰减功能时，可采用电流衰减收弧法，按动电流衰减按钮焊接，电流逐渐减小，直至金属不熔化，该方法收弧无弧坑，无缩孔。若没有此装置，收弧时，焊接速度适当减慢，增加焊丝填充量，填充熔池随后将电弧移至坡口边缘上，快速熄灭，但要延迟送气3~5秒，保护高温熔池不被氧化。 7 焊接接头形式及焊接符号 7.1 焊接接头形式和坡口 知识点1 焊接接头形式 主要内容：焊接接头形式有四种即对接接头、角接接头、T形接头、搭接接头。（1）对接接头  两焊件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，称为对接接头。连接对接接头的焊缝形式可以是对接焊缝，也可以是角焊缝或对接和角接的组合焊缝，但以对接焊缝居多。对接接头的坡口形式主要有Ⅰ形坡口、V形、U形X形（双面V形）坡口等。常见对接接头形式如下图。 对接接头从力学角度 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 是比较理想的接头形式，它的受力状况较好，应力集中较小；能承受较大的静载荷或动载荷，接头效率高。是焊接结构和锅炉压力容器受压元件应用最多的接头形式。为保证焊接质量，减少焊接变形和焊接材料的消耗，需要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。一般钢板厚度在6mm以下，可开Ⅰ形坡口（即不开坡口，但重要结构厚度3mm时，就应开坡口）；厚度6~26mm时，采用Ⅴ形或Y形（带钝边Ⅴ形）坡口；厚度12~60mm时，采用X形（双面Ⅴ形）坡口或双面Y形坡口，它可比单面V形或Y形坡口减少填充金属量近一半左右，焊后变形也较小。U形或双面U形坡口的填充金属量更少，焊后变形更小，但加工困难。 T形接头  一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头，为T形接头。连接T形接头的焊缝形式有角焊缝、对接焊缝和组合焊缝。坡口形式为单边V形、I形、K形、U形及带钝边J形坡口等。T形接头形式如下图。 T形接头由于焊缝向母材过渡较急剧，接头在外力作用下内部应力分布极不均匀，特别是角焊缝，其根部和过渡处都有很大的应力集中。因此这种接头承受荷载尤其是动荷载的能力较低。对于重要的T形接头必须开坡口并焊透，或采用深熔焊接，方可大大降低应力集中。 （3）角接接头  两焊件端部构成大于30°、小于135°夹角的接头，为角接接头。其焊缝形式有对接焊缝、角焊缝，坡口形式有I形、Y形、单边Y形及K形坡口（双面单边V形坡口）。角接接头如下所示。 （4）搭接接头  搭接接头是指两焊件部分重叠在一起所构成的接头，如下图所示。其焊缝形式有角焊缝、塞焊缝，坡口形式有I形坡口、塞焊坡口。这种接头的强度较低，尤其是疲劳强度，只用于不重要的结构。不开坡口的搭接接头一般用于厚12mm以下钢板，其重叠部分长度由 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 决定（通常L>2（δ1+δ2）。当重叠钢板面积较大时，为保证强度可分别选用圆形内塞焊或长孔内角焊的形式。塞焊点间距和长度L可由设计确定。                                                     知识点2 焊接坡口 主要内容：1坡口的选择  为了满足焊接工艺的需要，并保证接头的质量，焊件需用机械、火焰或电弧等方法加工出坡口，及开坡口。坡口的形式主要取决于焊接方法、焊接位置、工件的厚度、熔透要求及经济合理性等因素。选择坡口应注意如下问题： 焊接材料的消耗量；可焊到性；坡口加工条件；焊接变形等。 同厚度的工件，采用双面V形或Y形坡口比V形或Y形坡口可节省较多的焊接材料，电能和工时。选择适当的坡口形式，配合合理的工艺，还可有效地减小焊接变形。 焊条电弧焊为了保证焊透，通常板厚大于6mm开坡口，开V形坡口常带钝边，钝边的作用就是为了防止烧穿。 2坡口的加工  坡口的加工方法可根据工件尺寸、形状及加工条件选择，一般有以下几种方法： 剪边 I形坡口可在剪板机上剪切加工，然后用刨边机进行细加工。 刨边 用刨床或刨边机加工坡口，有时也可采用铣削加工。 车削 用车床或车管机加工坡口，适于加工管子的坡口。 热切割 用气体火焰或等离子弧手工切割或自动切割机加工坡口。可切割出V形或Y形、双面Y形坡口，如球罐的球壳板坡口加工。 碳弧气刨 主要用于清理焊根时的开坡口，效率较高，但劳动条件较差。 铲削或磨削 用手工或风动工具铲削或使用砂轮机（或角向磨光机）磨削加工坡口，此法效率较低。多用于缺陷返修时的开坡口。 坡口的加工质量，如平整度、直线度及尺寸均匀性等对于焊缝质量有很大的影响。 8 焊接接头性能 8.1 焊接时的冶金反应 知识点1 焊接过程的冶金反应 重点内容 ：焊条的熔点约1200℃，在加热到100℃水开蒸发，200~400℃结晶水汽蒸发，温度再上升，药皮中的有机物分解燃烧，生成CO、CO2、H2等气体，药皮中的高价氧化物和盐也发生分解析出CO2、O2气体。这些气体与熔化金属发生作用，焊条的熔滴平均温度1800~2400℃之间，这一阶段，气体的分解和熔解，金属的蒸发，金属及其合金的氧化和还原，焊缝金属过渡等反应，随着金属的凝固和气体析出，熔渣浮出完成焊接过程。 知识点2  N 、H、O对金属的作用 重点内容 ：N与Fe、Ti、Mn、Si、Cr既溶解又形成稳定的氮化物，N在Fe中的溶解度随温度的升高而增大，在2200℃达到最大值，当液态铁凝固时，过饱和的氮以气泡形式向外逸出，当熔池金属结晶速度超过气泡速度就会形成气孔，与此同时N以过饱和的形式存在于固溶体中，还有部分以针状物析出分布于晶界和晶内，使焊缝的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，N还是促使焊缝金属时效脆化的元素。焊缝中N处于不稳定状态，随着时间延长，过饱和的氮将逐渐析出，形成稳定针状物，使焊缝塑性、韧性进一步下降，硬度升高。H在300~700℃时容易被液态金属吸收，一部分在熔池凝固过程中逸出，有相当多的H来不及逸出而残留在焊缝中。氢导致金属变脆，导致钢塑性显著下降，还有一部分N形成气孔在焊缝中。氧在焊缝中同样使塑性、韧性明显下降。焊接区O的来源，主要是大气和焊条药皮，焊剂及焊丝表面上的铁锈和水分等。 知识点3 焊缝的硫与磷 重点内容 硫通常以FeS形式存在在液态铁中可无限互溶，而在室温仅为0.015%左右，因此熔池结晶时产生偏析，以低熔点共晶物的形式呈片状或链状分布于晶界，引起热脆性，甚至产生结晶裂纹，还会降低冲击韧性和耐腐蚀性。合金钢，尤其是高Ni合金钢焊接，硫与镍形成熔点更低的共晶体产生结晶裂纹倾向更大。磷在钢中以Fe2P和Fe3P形式存在，磷化铁常分布在晶界，减弱了晶粒间的结合力，它本身硬而脆，增加钢的冷脆性，使脆性转变温度升高，焊接奥氏体钢和低合金焊缝含磷高时，引起结晶裂纹。 8.2 焊缝的性能   焊件经焊接后所形成的结合部分称焊缝。 知识点1 焊接熔池结晶特征 重点内容 焊接时，熔池从高温到常温经过二次组织转变，即从液态转变为固态，另一次是高温焊缝冷却到室温时，发生组织转变，宏观观察焊缝金属断面发现，焊缝的晶体形态主要是柱状晶和少量等轴晶，如用显微镜进行微观分析，焊接熔池结晶组织有几种：脆状晶，脆状树枝晶，树枝晶，等轴晶。粗大的柱状晶不仅降低焊缝的强度，而且降低塑性、韧性。树枝晶比脆状晶产生的裂纹倾向大，而粗大的树枝晶比细小的树枝晶裂纹倾向还大。焊缝中的化学成分是不均匀的，这主要是因为熔池结晶时，冷却速度很快，已凝固的化学成分来不及扩散，造成合金元素分布不均匀。熔合区是焊接接头中的一个薄弱地带，该区存在严重的化学成分不均匀，同时存在物理不均匀性，异种金属焊接时更为突出。 知识点2 焊缝金属的固态相变 重要内容 ①低碳钢焊缝组织 主要是铁素体与少量珠光体，相同化学成分的焊缝金属冷却速度越大，珠光体含量越多，组织细化，硬度越高。 ②低合金钢焊缝组织 主要是铁素体、珠光体外，还有贝氏体、马氏体，其中片状马氏体硬度很高，而且很脆。 8.3 热影响区的性能 知识点1 热影响区的组织分布 热影响区是焊接过程中，材料因受热而发生金相组织和力学性能变化区域。 重要内容①热影响区加热温度高约1350℃，加热速度快，高温停留时间短，焊条电弧焊约4-20S,埋弧焊30~100S,自然条件冷却，局部加热等特点，因此不同点经历不同的热循环，得到不同组织。 ②低碳钢及不易淬火的低合金钢的热影响区组织 ⑴熔合区介于焊缝中间，组织有较大不均匀性，⑵过热区在1100℃以上到固相线以下，金属处于过热状态，奥氏体晶粒发生严重长大，冷却后点到粗大组织，该区的韧性很低，刚性较大的结构常产生脆化或裂纹。⑶正火区，该区域发生重结晶，铁素体和珠光体全体转为奥氏体，然后冷却到常温，变到细小的铁素体和珠光体，其塑性、韧性都比较高，⑷不完全重结晶区，只有一部分发生相变重结晶，故性能有所下降。 知识点2 热影响区的性能 重要内容 热影响区硬化了，主要是在熔合区，主要表现有粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化、氢脆化和石墨脆化。这种脆化导致脆性转变温度提高、韧性下降。热影响区的强度塑性也是不均匀的，粗晶区硬度、强度高于母材，塑性低于母材，因此热影响区的熔合区和过热区的金属晶粒严重长大，导致该区塑性韧性严重下降，成为焊接接头的薄弱环节。 8.4影响焊接接头性能的因素及其控制 知识点1 焊接材料的影响 重要内容 焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）向熔池中加入细化晶粒的合金元素，如Mo，V、Ti、Nb等进行变质处理。低碳钢和低合金钢向焊缝加Mn 、Si,一方面充分脱氧，还可固溶强化提高焊缝强度，耐热钢、不锈钢选择焊接材料的化学成分与母材基本一致。 知识点2 线能量和焊接参数的影响 重要内容 焊接线能量直接影响焊热循环，线能量的确定，主要却决于过热区的脆化和冷裂两个因素。焊接含碳量低的热轧钢及含碳量偏下限的16Mn钢，由它的淬硬倾向较小，采用小线能量的冷裂倾向不太大。对焊接强度级别在392~441Mpa的15MnV钢时，为避免沉淀相溶入及晶粒长大二引起脆化，线能量的选择应偏小些。对含碳量和合金元素高的490Mpa级正火钢18MnMoNb钢时, 淬硬倾向增大，线能量减小时的过热区的冲击韧性反而降低，易导致延迟裂纹，故线能量应偏大些。在焊接速度一定时，焊接电流较小时，易变到脆状晶。电流增大时，变到脆状树枝晶，电流继续增大，会得到粗大的脆状树枝晶组织，直接影响焊缝性能。 知识点3 焊后热处理的影响 重要内容 焊后热处理是改善焊接接头的有效工艺措施，尤其有益于提高热影响区的塑性和韧性。焊后热处理的主要作用是消除焊接残余应力，提高抗腐蚀能力，淬火区的回火软化，消除焊缝中的氢，防止产生延迟裂纹，提高冲击韧性、强度和蠕变强度，提高结构尺寸的稳定性。 9 特种设备常用金属材料的焊接 知识点1 低碳钢焊接 重要内容 锅炉压力容器受压元件常用的低碳钢有Q235A、Q235B、20# 、20R。这些材料焊接性良好。焊条电弧焊时，当板厚增大，刚性增大，焊缝裂纹倾向也增大，因此宜采用碱性焊条，埋弧焊可用H08A配合高锰高硅低氟焊剂HJ430。 知识点2 低合金高强钢焊接 重要内容 ①锅炉压力容器低合金高强钢有16Mn、16MnR、Q345R、16MnHP、15MnVR此类钢的强度级别在294~392Mpa区间多为热轧钢，只有当板厚>25mm时为正火钢，正火后的强度略有下降，但塑性韧性有所提高，且降低了脆性转变温度。对于强度级别较高15MnVR、18MnMoNbR的高强钢，由于加入了合金元素，增加了材料淬硬倾向，有些元素还形成了低熔点化合物，使焊缝出现各种不利的组织。在扩散氢及热应变循环的共同作用下，还会产生裂纹或引起粗晶脆化。 ②低合金高强钢焊接的主要问题有热裂纹、冷裂纹、再热裂纹，其中冷裂纹是重中之重，从材料本身考虑，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。随着钢的强度级别提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大。在冷却速度较大时，热影响区会出现贝氏体和大量马氏体，尤其是粗大的孪晶马氏体，其缺口敏感性增加，严重脆化，在焊接应力下产生冷裂纹。此外还会由于扩散氢的富集在淬硬脆化区引起显微裂纹。裂纹尖端形成三向应力区，并再行诱导氢扩散富集，使裂纹扩展为宏观裂纹即延迟裂纹。因此低合金高强钢焊接，应根据母材碳及合金元素含量、板厚、接头形式、结构特点，合理选择线能量，采用碱性低氢型焊条和碱度较高的焊剂，且焊材严格烘干。根据环境温度，拘束条件确定预热温度，厚度超过一定范围要采取焊后热处理，以降低热影响区硬度，提高塑性、韧性、消除应力和扩散氢的影响。 ③15MnVNR钢的焊接 此钢淬硬倾向并不严重，焊接接头的硬度不超过350HV，热影响区不会发生回火软化，过热区稍有脆化，随着线能量的增大，其冲击韧性逐渐下降，因此采用较小的线能量。当板厚大于25mm时，应预热150℃以上。焊条电弧焊选用J607，也可选用J557Mo，埋弧焊选用H08MnMoA焊丝，配合HJ350。 知识点3 珠光体耐热钢的焊接 重要内容 珠光体耐热钢常用钢号有12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等，此类钢有较好的高温抗氧化性和热强性。12CrMo钢含碳量较低，焊接性较好，厚度大于10mm时应预热150℃以上，焊条电弧焊时应选R207。埋弧焊选H08CrMoA焊丝，配合HJ350。 知识点4 不锈钢的焊接 重要内容 常用的不锈钢有0Cr19Ni9、0Cr13、Cr17等。奥氏体不锈钢焊接主要问题是：焊接接头的晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、焊缝热裂纹、液化裂纹、接头的脆化等。焊接前后，钢材表面应进行酸性和钝化处理，焊前尽量用等离子切割，封头成形如用热压，应进行耐腐蚀性变化检验。奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，焊接变形也较大，焊接时应选择能量集中的焊接方法并采用较小的线能量，进行快速焊接。马氏体不锈钢焊接的主要问题是冷裂纹和脆化的问题，拘束度越大，越容易引起冷裂纹。焊接时应采取预热措施，预热温度150~400℃，焊后还应进行热处理，以获取符合要求的综合力学性能。 10 焊接变形及其控制 知识点1 焊接变形的种类 重要内容 有焊接变形就产生焊接应力，即焊接构件由焊接产生的内应力。焊接变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、错边变形、扭曲变形。 知识点2 影响焊接变形的因素 重要内容 焊接位置不对称时易引起弯曲变形，焊接接头重心与焊缝截面重心不重合易引起角变形。结构刚性，结构截面积越大则拉伸变形越小。装配，焊接顺序，一般对称布置焊缝，最好由偶数的焊工对称同时焊接，这样可以使变形相互抵消。焊接线能量越大，产生的热塑性变形也越大，变形也增加。焊缝尺寸越大，变形越大，单面坡口比双面坡口变形大。1m以上的焊缝，直通焊变形量大，从中心向两端焊和逐段退焊可减小变形，从中心向两端退焊变形最小。 知识点3 防止变形的措施 重要内容 在设计上选择合理焊缝尺寸和坡口形式，合理安排焊缝位置。在工艺上，采取预留余量法，反变形法，选择合理的装配焊接顺序，合理选择焊接方法和焊接参数，锤击法等。 11 焊接缺陷 知识点1 焊接缺陷的分类 重要内容 裂纹分为微观裂纹、纵向裂纹、横向裂纹、放射裂纹、弧坑裂纹。孔穴包括气孔、球形气孔、均布气孔、局部密集气孔、链状气孔、条形气孔、长形气孔、表面气孔、缩孔、弧坑缩孔。固体夹杂，包括夹渣、焊剂和溶剂夹渣、氧化物夹杂、皱褶、金属夹杂等。未焊透（焊接时，根部未完全熔透的现象，对接焊缝指焊缝深度未达到设计要求的现象）和未熔合（未熔合产生原因：①线能量太小；②电弧偏吹；③气焊火焰坡口加热不均匀；④打底焊时电弧燃烧时间短）。形状缺陷包括咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、下塌、局部下塌，焊缝形状不良、焊瘤、错边、角度偏差、下垂烧穿、未焊透、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、根部收缩、焊缝接头不良。电弧擦伤、飞溅、钨飞溅、表面撕裂、磨痕、凿痕、打磨过量、定位缺陷等。 11.2 焊接缺陷形成及防止 知识点1 热裂纹 重要内容 热裂纹是焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。这种裂纹的特征是沿奥氏体晶界开裂，裂纹多贯穿于焊缝表面，裂纹宽度0.05~0.5mm，比冷裂纹大几十倍，热裂纹多产生于焊缝，也出现于热影响区。焊接低碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢都有可能产生热裂纹。 知识点2 冷裂纹 重要内容 冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度（Ms温度以下）时产生的焊接裂纹。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区，或者有物理化学不均匀的氢聚集地带。裂纹有时沿晶界扩展，也有时穿晶扩展。冷裂纹可以焊后立即出现，也有经过几小时，几天才出现。冷裂纹主要发生在高、中碳钢、低中合金高强钢的焊接热影响区。冷裂纹产生主要决定于钢种的淬硬倾向、氢的作用和焊接接头的应力状态。因此，高强钢焊接时，产生冷裂纹的机理在于钢种淬硬之后受氢的侵袭和诱发，使之脆化，在拘束应力的作用下产生了裂纹。防止冷裂纹的措施有：选用良好力学性能、抗裂性能，并含S、N、P等杂质少的材料，选用优质的低氢焊条，清理工作破口，焊丝表面铁锈，油脂和水分，适当加入Ti 、Nb、V等合金元素，提高焊缝的塑性和韧性，采取进行焊前预热和焊后热处理工艺，避免强力组装，防止错边、角变形引起的附加应力。 知识点2 夹渣和气孔 重要内容 夹渣是焊接熔渣残留在焊缝中的缺陷。立焊和仰焊容易产生夹渣。夹渣产生的原因是：坡口角度或焊接电流过小，熔渣粘度大，操作不当使熔渣和熔化金属不能很好分离，焊条药皮整块脱落又未熔化，或者清渣不彻底等。焊接过程中，熔池金属中的气体在金属冷却以前未能来得及逸出而残留下来在焊缝金属内部和表面所形成的空穴称为气孔。气孔主要是H2和CO气孔，防止气孔的措施有焊条和焊剂按规定要求烘干，焊条焊皮无油无锈，选择含碳量低，脱氧能力强的焊条。认真清理坡口及两侧，去除氧化物、油脂、水分等，短弧操作，风速、雨雪环境应有防护措施等。 气孔产生的原因：①焊条和焊剂受潮；②焊芯或焊丝生锈，表面油水；③电流偏小，熔池存在时间短，不利于气孔逸出；④保护气体含水分。 11.3 焊接缺陷的返修 知识点 焊接缺陷的返修 重要内容 锅炉压力容器及其重要结构的焊缝表面存在的裂纹、气孔、深度大于0.5mm的咬边，内部缺陷超过标准规定的缺陷，力学性能，耐腐蚀性能等达不到要求的均应返修，按照新《容规》规定，焊缝的返修应由合格的焊工担任，返修工艺措施应经过焊接责任工程师审批同意，同一部位的返修次数不宜超过2次。返修操作的要领：①返修时在高拘束条件下进行的，容易产生金属晶粒粗大、硬化，降低接头性能，甚至引起裂纹，故力求一次合格；②因有经验的持证焊工操作；③清除缺陷时，每侧不应超过板厚的2/3；如此时还有缺陷，则应将该侧补焊后再从背面找缺陷，再补焊；④采用碳弧气刨应防止夹碳、粘渣、铜斑等缺陷，否则应磨掉，并消除渗碳层、氧化皮等；⑤返修部位表面，应修磨与原焊缝表面一致，圆滑过渡，以减少应力集中；⑥修补后应按原规定进行检测。 12 焊接检验与质量管理 12.1 焊接检验 知识点1 外观检验 重要内容 外观检验时由肉眼或5~10倍放大镜检查焊缝表面质量，主要检查焊缝几何尺寸、咬边、弧坑、表面裂纹、错边量、角变形等缺陷。 在压力容器主要受压元件焊缝表面不得存在裂纹、气孔、夹渣及弧坑等缺陷，并不得保留熔渣和飞溅物。 知识点2 无损检测 重要内容 常用无损检测的方法有射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）等。 知识点3 焊接接头的化学成分和性能鉴定 重要内容 ①化学成分分析 主要用于检查焊缝或堆焊层的化学成分，以分析和间接判断其性能； ②金相检验 主要用来检验焊缝及热影响区的组织，晶粒度以及各类夹杂物、缺陷等，并可间接评定焊接工艺的正确性，及其接头的性能。常用金相宏观检验； ③力学性能试验 力学性能试验主要包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、疲劳试验等； ④耐压试验 分为气压试验与水压试验。水压试验是为检验焊缝的密封及结构整体强度，并检验结构在设计压力下安全运行的能力。水压试验检查无渗漏，无可见变形，试验过程中无异常响声为合格。 12.2 质量管理 知识点 焊接质量控制 重要内容 ①焊工管理 焊接锅炉压力容器、压力管道的焊工，应按《特种设备焊接操作人员考试 细则 测试细则下载防尘监理实施细则免费下载免费下载地暖施工监理细则公路隧道通风设计细则下载静压桩监理实施细则下载 》考试合格，并取得合格证。持证焊工只能承担考试合格范围内的焊接工作。焊工合格证有效期四年。焊工的日常管理包括培训、考试、建立焊工档案、进行业绩考核、登记质量事故等； ②焊接材料 焊材管理主要包括：焊材订货采购控制、焊材入库验收与复验、焊材一级库存保管，二级库的烘干、发放和回收等； ③焊接工艺评定与焊接作业指导书 ④焊缝返修 对焊接检测出的超标缺陷，必须进行返修。返修应制定详细的返修方案，并经焊接责任工程师审核同意，返修应由有资格的技术熟练焊工担任，同一部位的返修不宜超过2次，并作焊接返修 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 。