焊接方法及工藝

1、6焊接方法及工藝6.1 焊條電弧焊6.1.1 填充材料知識(shí)點(diǎn)：焊條選擇原那么重點(diǎn)內(nèi)容： 碳鋼與低合金鋼： 等強(qiáng)原那么，即選用熔敷金屬?gòu)?qiáng)度級(jí)別與母材相 同或相 近的焊條， 同時(shí)綜合考慮焊縫的塑性， 韌性。異種鋼焊接按強(qiáng)度等級(jí)較低的 鋼種選擇焊條。 焊接性能差，工作條件苛刻時(shí)，應(yīng)選堿性焊條。 不銹鋼：等成分原那么，即選用熔敷金屬化學(xué)成分與母材相同或相近的焊條， 同時(shí)含 碳量不應(yīng)高于母材。焊接抗裂性較差的馬氏體不銹鋼或單純奧氏體不銹鋼 時(shí)，應(yīng)選用堿性不 銹鋼焊條。 焊接異種鋼通常采用高于合金成分較高一側(cè)的高含量 焊條。 耐熱鋼： 按等成分和相近力學(xué)性能原那么， 同時(shí)考慮接頭的等強(qiáng)原那么。 異種鋼 焊

2、接 按合金元素含量級(jí)別較低的選擇焊條。假設(shè)有熱處理的按級(jí)別高的選擇。6.1.2 焊條電弧焊操作技術(shù)知識(shí)點(diǎn) 1：板對(duì)接單面焊雙面成形。重點(diǎn)內(nèi)容：平焊：焊條常選？ 3.2,焊接電流100-110A,焊條與焊接方向夾角30° -50 ° , 與兩側(cè)工件夾角為 90°，引弧從間隙小一端定位焊處引弧，更換焊條或停焊時(shí)，焊條下壓使熔孔稍大些，收弧過(guò)渡兩滴金屬，供反面焊縫飽滿。收弧處理不 當(dāng)，易產(chǎn)生弧坑，其危害： 減少焊縫局部面積而削弱強(qiáng)度；引起應(yīng)力集中；弧坑處含氫量較高，易產(chǎn)生裂紋。防止弧坑：應(yīng)進(jìn)行收弧處理，保證焊縫的連續(xù)外 形，維持正常的熔池溫度，逐漸填滿弧坑后熄 弧。填充

3、層、蓋面層焊接，在離焊縫 端頭10mm左右引弧，壓低電弧施焊，作鋸齒形橫向運(yùn)條， 在坡口兩側(cè)稍作停留， 保持坡口兩側(cè)溫度均衡，且能填滿金屬防止咬邊。 橫焊：焊條與焊接方向夾角 7580° , 焊條與下面母材夾角也為 75° 80° , 焊條應(yīng)選小直徑和較小的電流， 以短路過(guò)渡形式進(jìn)行焊接。 由于焊條的傾斜以及上 下坡口角度影響，造成上下坡口的受熱不均勻。 上坡口受熱較好， 下坡口受熱較差。 同時(shí)金屬因受重力作用 下墜，極易造成下坡口熔合不良， 甚至冷接。因此應(yīng)先擊穿小坡口面，使下坡口面擊穿熔 孔在前，上坡口面擊穿熔孔在后。當(dāng)熔渣超前時(shí)，要 采用拔渣運(yùn)條法。 立焊：

4、焊條向下傾斜60° -80。與兩邊成90°,采用小直徑焊條， 電流比平焊小10-15%，短弧操作，常采用挑弧焊接來(lái)控制熔池溫度。合理的運(yùn)條方式也是保證立焊質(zhì)量的手段，常用鋸齒形，月牙形法。更換焊條要快，采用熱接法。 仰焊：焊接時(shí)一定要注意保持正確的操作姿勢(shì)，焊接點(diǎn)不要處于人的正上方，應(yīng)為上方偏前，且焊縫偏向操作人員的右側(cè)， 焊條夾角與立焊相同， 采用小直徑焊條，小電流 焊接，短弧焊接，當(dāng)熔池溫度過(guò)高時(shí)，可以將電弧稍稍抬起，使熔池溫 度降低，起頭和接頭 在預(yù)熱過(guò)程中很容易出現(xiàn)熔渣和金屬液在一起和熔渣越前現(xiàn) 象，這時(shí)應(yīng)將焊條與上板的夾角 減小，以增大電弧吹力，千萬(wàn)不能滅弧。知識(shí)

5、點(diǎn) 2：管板焊接操作技術(shù)重點(diǎn)內(nèi)容：非熔透式管板焊接原稱插入式通常焊二層。第一層用？2.5mm的焊條進(jìn)行定位焊，然后在定位焊縫的對(duì)面起焊，電流為50-100A,焊條與平板夾角40° 50° ,蓋面層用直徑？ 3.2mm的焊條，焊條與平板夾角5060° ,焊條采用月 牙形擺動(dòng)，以保證焊腳尺寸，要注意的是不應(yīng)用大直徑的焊條焊一層。 角接頭往往承受內(nèi)壓， 一層焊完往往內(nèi)部存在缺陷，工作時(shí)會(huì)發(fā)生滲氣，滲水，滲 油。 全熔透式管板原稱騎座式水平固定焊接。打底焊可以采用連弧焊，也可以采用滅弧焊。但必須用左右兩個(gè)半圈進(jìn)行焊接。 一般用鐘點(diǎn)法標(biāo)記， 右半圈焊接時(shí)，在時(shí)鐘 4 時(shí) 處

6、到 6 時(shí)處之間引弧。 在 6 時(shí)至 7 時(shí)處的焊縫盡量薄一些以利于左 半圈連接平整。在 6 時(shí)5時(shí)處近似仰焊，焊條盡量往上頂，防焊瘤，在5 時(shí)2 時(shí)處近似立焊，焊條向工件內(nèi)面送相對(duì)淺一些， 212 時(shí)處近似平焊，焊條端部偏向 底板一側(cè)，并作短弧運(yùn)條。 左半圈焊接 時(shí)，先將左半圈的焊縫始末處的焊道清理干 凈，在 8 點(diǎn)處引弧快速到 6點(diǎn)處預(yù)熱，壓低電 弧施焊，右半圈除了方向不同，其它與左半圈相同，更換焊條要快。填充焊與打底根本相同， 只是運(yùn)條擺動(dòng)稍大一點(diǎn)， 蓋面焊只是焊條擺動(dòng)到管與板側(cè)時(shí)要稍作停留， 且在板側(cè)停留時(shí)間 長(zhǎng)一些，以防咬邊，注意在 12 點(diǎn)處收弧，一般做幾次挑弧運(yùn)作，將熔池填滿收弧

7、。知識(shí)點(diǎn) 3：管對(duì)接操作技術(shù)重點(diǎn)內(nèi)容：管對(duì)接垂直固定焊接 打底焊時(shí)，焊條與下母材成 70° 80°，與焊 接方向 的切線成 60°75°。打底焊的接頭盡量采用熱接法，焊接封閉接頭前，先將 始焊端處理成 緩坡形， 然后再焊，當(dāng)焊到緩坡的前沿時(shí)， 電弧壓低向坡口根部送進(jìn)， 然后焊過(guò)緩坡與正 式焊縫重疊10mm滅弧。蓋面焊一般上下兩道，先焊下面一道，后焊上面一道。 焊前要清理好打底焊時(shí)的熔渣， 焊下面焊道時(shí)， 電弧對(duì)準(zhǔn)打底焊道 的下沿，稍加橫向擺動(dòng)， 使熔池下 沿超出坡口下棱邊， 并使熔化金屬覆蓋在打底焊 道的一半以上。 焊上面焊道時(shí)， 要對(duì)準(zhǔn)打 底焊道的上沿

8、， 保證覆蓋下面焊道的一半 左右，使熔池上沿略超出上坡口。6.2 埋弧焊6.2.1 埋弧焊工藝知識(shí)點(diǎn) 1：埋弧焊焊接材料重點(diǎn)內(nèi)容： 焊絲焊劑的選配原那么 應(yīng)根據(jù)母材力學(xué)性能和化學(xué)成分， 坡口 形H08A、式、板厚、工藝條件、結(jié)構(gòu)尺寸等選定。焊接低碳鋼和低合金鋼一般選用H08MnA,配高錳高硅型焊劑，也可以選 H08MnA、HIOMn的焊絲，配低錳無(wú)錳 焊劑，低合 金高強(qiáng)鋼焊絲，配中錳中硅焊劑，也可以選燒結(jié)劑。焊接不銹鋼應(yīng)選擇 與母材成分相近的焊 絲，配焊劑時(shí)，耐熱鋼、低溫鋼、耐蝕鋼選用堿性的中低硅型 焊劑，其它選用堿性較高的熔 煉焊劑， 以降低合金元素的燒損及滲透較多的合金元 素。低碳鋼或低合

9、金鋼與不銹鋼焊接都 采用高鉻鎳焊絲。焊絲焊劑的準(zhǔn)備 焊絲的主要作用是填充金屬， 也向焊縫過(guò)渡合金元素參與 冶金反響。 焊絲應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)檢查、驗(yàn)收和復(fù)驗(yàn)方可使用。焊劑使用前要烘干，酸性焊 劑 150C-200Cx 2h, 堿性焊劑烘干200C -350CX 2h,燒結(jié)劑300C-400Cx 2h,焊劑的顆粒度越大，電流也可大一 些。當(dāng)焊劑顆粒度一定時(shí)，如果增大電流，會(huì) 使電弧不穩(wěn)，焊縫外表及邊緣凹凸不平。 焊劑堆積過(guò)厚， 電弧受焊劑層的壓迫使 焊縫變粗糙出現(xiàn)壓痕， 影響氣體送出。 堆積缺乏 時(shí)，焊縫區(qū)覆蓋不嚴(yán)， 漏光飛濺，焊縫成形不良。焊劑粒度不一致，甚至出現(xiàn)塊狀，產(chǎn) 生成形不規(guī)那么。這就是為什 么

10、焊縫外表上下不平，寬窄不一，產(chǎn)生氣孔的原因。知識(shí)點(diǎn) 2：焊縫形狀系數(shù)重要內(nèi)容： 焊縫寬度與焊縫熔深度之比， 稱為焊縫成形系數(shù)。 成形系數(shù)值小表 明焊 縫深而窄， 內(nèi)部易產(chǎn)生氣孔、 夾渣。 同時(shí)熔池結(jié)晶時(shí)的柱狀晶從焊縫兩側(cè)向中 心生長(zhǎng)，低 熔點(diǎn)雜質(zhì)不易浮出而集聚在結(jié)晶交界面上形成脆弱結(jié)合面， 在焊焊應(yīng)力 作用下產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。 因此焊縫形狀系數(shù)推薦1.3-2 之間。知識(shí)點(diǎn) 3：焊接參數(shù)對(duì)焊縫形狀尺寸的影響重要內(nèi)容：焊接電流增大時(shí)，電弧對(duì)熔池金屬排出作用增強(qiáng)，熔池深度增加，由于電弧的電磁收縮效應(yīng)增強(qiáng)， 使電弧游動(dòng)減弱， 故對(duì)焊縫寬度影響不大。 隨著電 流增加， 熔 深增加， 焊縫熔化量增大， 而焊縫

11、寬度不變時(shí)就會(huì)影響熔池中氣體和夾 雜物的浮出產(chǎn)生缺 陷。 電弧電壓是根據(jù)焊接電流確定， 波動(dòng)范圍有限， 影響相對(duì) 較小。但電弧電壓過(guò)高， 對(duì)焊縫易形成“蘑菇形，內(nèi)部易產(chǎn)生缺陷，電弧電壓降 低，焊縫寬度減小，變得高而窄。 焊接速度增大，焊縫熔寬明顯減小，熔深略有增 加，假設(shè)速度增加到 40m/h 以上時(shí)，線能量顯 著減小，會(huì)引起未焊透， 未熔合，咬邊 及成形不良等缺陷。 假設(shè)過(guò)低易形成易裂的蘑菇形焊縫。 焊絲伸曲長(zhǎng)度、 焊絲伸曲 長(zhǎng)度增加、焊絲熔化速度增加， 結(jié)果使熔深減小， 焊縫余高增大。6.2.2 埋弧焊技術(shù)知識(shí)點(diǎn) 1：焊前準(zhǔn)備重要內(nèi)容：一般板厚小于 14可不開(kāi)坡口， 14-22 可開(kāi) V

12、形坡口，板厚 22可開(kāi) 雙面 V 形坡口。坡口外表不得有氧化皮、銹蝕油脂、水分等。裝配防止錯(cuò)邊、間 隙不當(dāng)。定位焊應(yīng) 焊在第一層焊縫反面，長(zhǎng)度 30mm以上。焊絲要對(duì)中，偏離中心 線易造成未焊透， 假設(shè)是接頭 板厚不對(duì)等時(shí)， 可適當(dāng)向厚板側(cè)偏移， 為保證焊縫與母 材側(cè)壁的良好熔合， 焊絲距母材側(cè) 壁距離約等于焊絲直徑， 縱縫兩端要加引弧板和 熄弧板知識(shí)點(diǎn) 2：對(duì)接直縫兩面焊重要內(nèi)容：板厚大于16mm寸開(kāi)Y形坡口，鈍邊68mm正面焊接熔透板厚 的40%50% 反面熔透板厚60%-70%如板厚20mm選焊絲直徑？ 5mm正面焊接電流850900,電弧電壓3638, 焊速42cm/min，反面焊接電

13、流9001000,電 弧電壓3840,焊速40cm/min,在無(wú)法使用襯墊進(jìn) 行埋弧焊寸，可采用手工焊封底， 應(yīng)保證封底厚度大于 6mm。知識(shí)點(diǎn) 3：對(duì)接環(huán)縫焊接重要內(nèi)容： 圓筒體環(huán)焊縫常采用非對(duì)稱坡口形式 , 一般內(nèi)坡口小外坡口大 , 將 主要工作量放在外環(huán)縫上 , 內(nèi)環(huán)縫主要起封底作用。 內(nèi)環(huán)縫焊絲偏離中心線呈上坡 口 ,外環(huán)縫焊車(chē) 處于筒體頂部 , 焊絲偏離圓筒中心線呈下坡口焊。 要注意焊絲偏移量與筒體直徑焊接速度、焊接電流大小的關(guān)系，如？ 15002000筒體偏移量在 35,過(guò)小焊縫余高過(guò)大，偏移量過(guò)大那么焊縫可能不飽滿，甚至填不滿。6.3 手工鎢極氬弧焊知識(shí)點(diǎn) 1 手工鎢極氬弧焊焊接

14、參數(shù) 重要內(nèi)容：手工鎢極氬弧焊焊接參數(shù)有：焊接電流、 電弧電壓、鎢極直徑、氬氣流量、噴嘴直徑、焊絲直徑、焊接速度等。 焊接電流 根據(jù)工件厚度、材質(zhì)、 接頭形式、 焊接位置等因素選擇。焊接電流過(guò)大 ,容易引起燒穿或焊縫下陷、咬邊等缺陷,還引起鎢極燒損并產(chǎn)生夾鎢 ,電流過(guò)小 ,電弧燃燒不穩(wěn)定。電流種類與極 性,低碳鋼和低合金鋼、不銹鋼均直 流正極。 電弧電壓 電弧電壓決定于電弧長(zhǎng)度 , 也與鎢極尖端的角度有關(guān) , 端部越尖 , 電壓越 高,電流也越大 ,影響氣體保護(hù)效果 ,導(dǎo)致焊縫氧化、焊透不均等缺陷 ,因 此在保證良好的視線 下短弧操作。 在焊接薄板和小電流寸 , 可用小直徑鎢極 , 并將 其磨

15、成鋒利角約 20° , 這樣 電弧易引燃而且穩(wěn)定 ,大電流寸要求鎢極末端磨成鈍 錐角大于 90°,這樣電弧斑點(diǎn)穩(wěn)定 , 弧柱的擴(kuò)散減小加熱集中 , 焊縫成形均勻 氬氣流量和噴嘴直徑 應(yīng)考慮焊接電流、 弧長(zhǎng)、鎢極伸出長(zhǎng)度 , 焊接速度以 及接頭 形式等因素。氬氣流量過(guò)低 ,氣體挺速差 ,排除周?chē)諝獾哪芰θ?,保護(hù)效 果不好,相反流量過(guò) 大 , 容易變成紊流使空氣卷入 , 降低保護(hù)效果。一般情況下電 流 101? 150, 噴嘴孔徑 49.5mm, 氬氣流量 4-7L/min 。 鎢極伸出長(zhǎng)度 噴嘴與工作距離越大 , 氣體保護(hù)效果越差 , 但太近會(huì)影響焊 工視線 , 并容易使

16、鎢極與熔池接觸產(chǎn)生夾鎢,一般在812mn之間,同理鎢極伸出長(zhǎng)度一般為510mm知識(shí)點(diǎn) 2 手工鎢極氬弧焊焊接工藝重要內(nèi)容： 氬氣保護(hù) 要求氬氣中的氧、 氮、氫和水份少， 氧和氮使焊縫金屬氧化和氮 化，使其變脆并燒損合金元素。不銹鋼和耐熱鋼焊接直流正極性時(shí)，氬的純度為99.7%。 工藝因素 噴嘴至工件的距離越近， 保護(hù)效果越可靠， 并可提高抗外界氣流 擾動(dòng)和 側(cè)向風(fēng)的能力，焊接速度過(guò)快或無(wú)規(guī)那么，干擾了保護(hù)氣流，側(cè)向風(fēng)較大時(shí)， 必須采取防風(fēng)措 施。 焊前清理a.嚴(yán)格去除焊絲和坡口及坡口外表 20mn范圍內(nèi)油脂、水分、氧 化膜；b. 用鋼絲輪或磨削、拋光將坡口及兩側(cè)的氧化膜、鐵銹等去除； c. 用

17、汽油或 丙酮等有機(jī)溶劑清 洗去油脂。 焊絲的選擇打底焊多項(xiàng)選擇用20 2.5焊絲，焊絲長(zhǎng)度以5001000mn為準(zhǔn)，焊絲使用 前需清理外表的油脂、銹蝕及氧化物，不銹鋼最好用化學(xué)清洗。 定位焊焊接時(shí)應(yīng)與正式焊接的焊絲和工藝相同， 定位焊縫長(zhǎng)度1015mm高度23mm, 定位焊應(yīng)保證焊透、無(wú)缺陷，兩端應(yīng)加工成斜坡形，以利接頭。知識(shí)點(diǎn) 2 操作要領(lǐng) 主要內(nèi)容：焊接時(shí)為了防止鎢極燒損， 甚至造成鎢污染， 通常采用非接觸引弧， 即高頻震蕩或高頻脈沖引弧， 為保證焊接質(zhì)量， 應(yīng)加引弧板， 以防止鎢極從冷態(tài)突 然升到高溫， 引起端部爆裂， 飛濺落入熔池造成夾鎢。 焊接接頭時(shí)， 填放動(dòng)作要輕、 穩(wěn)，不要擾亂氬

18、氣 保護(hù)，焊絲可隨焊槍同步稍作慢橫向擺動(dòng)，以增加焊縫寬度，切 忌與鎢極碰撞，否那么造成使 鎢極污染，加速其燒損，并會(huì)引起夾鎢。焊絲熔滴一般 應(yīng)在熔池底部約 1/3 處給送，而 不能在鎢極下方或電弧柱中滴入，否那么容易碰 撞鎢極，還會(huì)影響焊縫成形。為了便于觀察， 鎢極伸出噴嘴端23mm鎢極距熔池外表距離保持24mm攵弧時(shí)，當(dāng)焊機(jī)配有電流自動(dòng)衰減功能時(shí)，可采用電流衰減收弧法，按 動(dòng)電流衰減按鈕焊接，電流逐漸減小，直至金屬不熔化，該方法收弧無(wú) 弧坑，無(wú)縮孔。假設(shè)沒(méi) 有此裝置，收弧時(shí)，焊接速度適當(dāng)減慢，增加焊絲填充量，填 充熔池隨后將電弧移至坡口邊 緣上，快速熄滅，但要延遲送氣35秒，保護(hù)高溫熔 池不

19、被氧化。7焊接接頭形式及焊接符號(hào)7.1焊接接頭形式和坡口知識(shí)點(diǎn)1焊接接頭形式主要內(nèi)容：焊接接頭形式有四種即對(duì)接接頭、角接接頭、T形接頭、搭接接頭。1對(duì)接接頭 兩焊件外表構(gòu)成大于或等于135° ,小于或等于180°夾角的接頭， 稱為對(duì) 接接頭。連接對(duì)接接頭的焊縫形式可以是對(duì)接焊縫， 也可以是角焊縫或?qū)?和角接的組合焊 縫，但以對(duì)接焊縫居多。對(duì)接接頭的坡口形式主要有 I形坡口、V形、U形X形雙面V形坡口等。常見(jiàn)對(duì)接接頭形式如下列圖。ff、 丿刁1PF JIjir i17】1'a.J5fHZ _ -B11對(duì)接接頭從力學(xué)角度分析是比擬理想的接頭形式，它的受力狀況較好，應(yīng)力

20、集中較?。荒艹惺茌^大的靜載荷或動(dòng)載荷，接頭效率高。是焊接結(jié)構(gòu)和鍋爐壓力容器受壓元件應(yīng)用最多6mn以下，可開(kāi)的接頭形式。為保證焊接質(zhì)量，減少焊接變形和焊接材料的消耗, 需要把焊件的對(duì)接邊緣加工成各種形式的坡口。一般鋼板厚度在I形坡口即不開(kāi)坡口，但重要結(jié)構(gòu)厚度3mni寸，就應(yīng)開(kāi)坡口；厚度626mm時(shí)，采用V形或丫形帶鈍邊V形坡口；厚度1260mm寸，采用X形雙面V形坡口或 雙面Y形坡口，它可比單面 V形或丫形坡口減少填充金屬量近一半左 右，焊后變形也較小。U形或雙面U形坡口的填充金屬量更少，焊后變形更小，但加工困難T形接頭一焊件之端面與另一焊件外表構(gòu)成直角或近似直角的接頭，為T(mén)形接頭。連接T形接頭

21、的焊縫形式有角焊縫、對(duì)接焊縫和組合焊縫。坡口形式為單邊V形、1形、K形、U形及帶鈍邊J形坡口等。T形接頭形式如下列圖T形接頭由于焊縫向母材過(guò)渡較急劇，接頭在外力作用下內(nèi)部應(yīng)力分布極不均勻，特別是角焊縫，其根部和過(guò)渡處都有很大的應(yīng)力集中。 因此這種接頭承受荷載尤其是動(dòng)荷載的能 力較低。對(duì)于重要的T形接頭必須開(kāi)坡口并焊透，或采用深熔焊 接，方可大大降低應(yīng)力集中。3角接接頭兩焊件端部構(gòu)成大于30°、小于135°夾角的接頭，為角接 接頭。其 焊縫形式有對(duì)接焊縫、角焊縫，坡口形式有I形、Y形、單邊丫形及K形坡口雙面單邊V形坡口。角接接頭如下所示。4搭接接頭 搭接接頭是指兩焊件局部重疊

22、在一起所構(gòu)成的接頭，如下列圖所示。其焊縫形式有角焊縫、塞焊縫，坡口形式有 I形坡口、塞焊坡口。這種接頭 的強(qiáng)度較低，尤其是疲勞強(qiáng)度，只用于不重要的結(jié)構(gòu)。不開(kāi)坡口的搭接接頭 般用于厚12mrr以下鋼板，其重疊部分長(zhǎng)度由設(shè)計(jì)決定通常 L>2 81+崔。當(dāng)重疊鋼 板面積較大時(shí)，為保證強(qiáng)度可分別選用圓形內(nèi)塞焊或長(zhǎng)孔內(nèi)角焊的形式。塞焊點(diǎn)間距和長(zhǎng)度L可由設(shè)計(jì)確定。11 卜4 4一 /帀Lf Tn廠, 1 xtx/ /pAXV/ .1 |DSH卜7門(mén)丿丿丿/ w *3 丿 *jfv1 ift1_-t f )-1r|$ Lj1 |：sj1L知識(shí)點(diǎn)2焊接坡口主要內(nèi)容：1坡口的選擇 為了滿足焊接工藝的需要，

23、并保證接頭的質(zhì)量，焊件需用機(jī)械、 火焰或電弧等方法加工出坡口，及開(kāi)坡口。坡口的形式主要取決于焊 接方法、焊接位置、工 件的厚度、熔透要求及經(jīng)濟(jì)合理性等因素。選擇坡口應(yīng)注意 如下問(wèn)題：焊接材料的消耗量；可焊到性；坡口加工條件；焊接變形等。同厚度的工件，采用雙面 V形或丫形坡口比V形或丫形坡口可節(jié)省較多的焊 接材料，電 能和工時(shí)。選擇適當(dāng)?shù)钠驴谛问?，配合合理的工藝，還可有效地減小焊接變形。焊條電弧焊為了保證焊透，通常板厚大于 6mn開(kāi)坡口，開(kāi)V形坡口常帶鈍邊， 鈍邊的作用就是為了防止燒穿2坡口的加工 坡口的加工方法可根據(jù)工件尺寸、形狀及加工條件選擇，一般有以下幾種方法:剪邊 I 形坡口可在剪板機(jī)上

24、剪切加工， 然后用刨邊機(jī)進(jìn)行細(xì)加工 刨邊 用刨床或刨邊機(jī)加工坡口，有時(shí)也可采用銑削加工。車(chē)削 用車(chē)床或車(chē)管機(jī)加工坡口，適于加工管子的坡口。熱切割 用氣體火焰或等離子弧手工切割或自動(dòng)切割機(jī)加工坡口?？汕懈畛鯲 形或 Y 形、雙面 Y 形坡口，如球罐的球殼板坡口加工。碳弧氣刨 主要用于清理焊根時(shí)的開(kāi)坡口，效率較高，但勞動(dòng)條件較差。鏟削或磨削 用手工或風(fēng)開(kāi)工具鏟削或使用砂輪機(jī)或角向磨光機(jī)磨削加工 坡口，此法 效率較低。多用于缺陷返修時(shí)的開(kāi)坡口。坡口的加工質(zhì)量， 如平整度、 直線度及尺寸均勻性等對(duì)于焊縫質(zhì)量有很大的影 響。8 焊接接頭性能8.1 焊接時(shí)的冶金反響知識(shí)點(diǎn) 1 焊接過(guò)程的冶金反響重點(diǎn)內(nèi)容：

25、焊條的熔點(diǎn)約1200C,在加熱到100C水開(kāi)蒸發(fā)，200400C結(jié)晶 水汽蒸發(fā)，溫 度再上升，藥皮中的有機(jī)物分解燃燒，生成CO CO2 H2等氣體，藥皮中的高價(jià)氧化物和鹽也發(fā)生分解析出CO2、O2 氣體。這些氣體與熔化金屬發(fā) 生作用，焊條的熔滴平均溫度18002400C之間，這一階段，氣體的分解和熔解，金屬的蒸發(fā)，金屬及其合金的氧化和復(fù)原， 焊縫金屬過(guò)渡等反響， 隨著金屬的凝固 和氣體析出，熔渣浮出完成 焊接過(guò)程。知識(shí)點(diǎn) 2 N 、H、O 對(duì)金屬的作用重點(diǎn)內(nèi)容 ： N 與 Fe、Ti、Mn、Si、Cr 既溶解又形成穩(wěn)定的氮化物， N 在 Fe 中的溶解度隨溫度的升高而增大，在 2200 C到達(dá)

26、最大值，當(dāng)液態(tài)鐵凝固時(shí)，過(guò)飽 和的氮以氣泡形式向外逸出， 當(dāng)熔池金屬結(jié)晶速度超過(guò)氣泡速度就會(huì)形成氣孔， 與 此同時(shí) N 以過(guò)飽和的形式存 在于固溶體中，還有局部以針狀物析出分布于晶界和 晶內(nèi)，使焊縫的強(qiáng)度和硬度升高， 塑性 和韌性下降， N 還是促使焊縫金屬時(shí)效脆化 的元素。焊縫中 N 處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著時(shí)間 延長(zhǎng)，過(guò)飽和的氮將逐漸析出，形 成穩(wěn)定針狀物，使焊縫塑性、韌性進(jìn)一步下降，硬度升高。H在300700C時(shí)容易被液態(tài)金屬吸收，一局部在熔池凝固過(guò)程中逸出，有相當(dāng)多的H來(lái)不及逸出而殘留在焊縫中。 氫導(dǎo)致金屬變脆，導(dǎo)致鋼塑性顯著下降，還有一局部 N 形成氣孔在 焊縫中。氧在焊縫中同樣 使塑性

27、、韌性明顯下降。焊接區(qū) O 的來(lái)源，主要是大氣 和焊條藥皮，焊劑及焊絲外表上的鐵 銹和水分等。知識(shí)點(diǎn) 3 焊縫的硫與磷重點(diǎn)內(nèi)容 硫通常以 FeS 形式存在在液態(tài)鐵中可無(wú)限互溶，而在室溫僅為0.015%左右，因此熔池結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生偏析， 以低熔點(diǎn)共晶物的形式呈片狀或鏈狀分布 于晶界，引起熱脆性， 甚至產(chǎn)生結(jié)晶裂紋， 還會(huì)降低沖擊韌性和耐腐蝕性。 合金鋼， 尤其是高 Ni 合金鋼焊接， 硫與鎳形成熔點(diǎn)更低的共晶體產(chǎn)生結(jié)晶裂紋傾向更大。磷在鋼中以Fe2P和Fe3P形式存在，磷化鐵常分布在晶界，減弱了晶粒間的結(jié)合力， 它本身硬而脆， 增加鋼的冷脆性， 使脆性 轉(zhuǎn)變溫度升高， 焊接奧氏體鋼和低合金焊縫含磷高

28、時(shí)，引起結(jié)晶裂紋。8.2 焊縫的性能焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合局部稱焊縫。知識(shí)點(diǎn) 1 焊接熔池結(jié)晶特征重點(diǎn)內(nèi)容 焊接時(shí)，熔池從高溫到常溫經(jīng)過(guò)二次組織轉(zhuǎn)變，即從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?態(tài)，另一次 是高溫焊縫冷卻到室溫時(shí)， 發(fā)生組織轉(zhuǎn)變， 宏觀觀察焊縫金屬斷面發(fā)現(xiàn)， 焊縫的晶體形態(tài) 主要是柱狀晶和少量等軸晶， 如用顯微鏡進(jìn)行微觀分析， 焊接熔池 結(jié)晶組織有幾種：脆狀 晶，脆狀樹(shù)枝晶，樹(shù)枝晶，等軸晶。粗大的柱狀晶不僅降低 焊縫的強(qiáng)度，而且降低塑性、韌性。樹(shù)枝晶比脆狀晶產(chǎn)生的裂紋傾向大，而粗大的 樹(shù)枝晶比細(xì)小的樹(shù)枝晶裂紋傾向還大。 焊 縫中的化學(xué)成分是不均勻的， 這主要是因 為熔池結(jié)晶時(shí)， 冷卻速度很快， 已凝固

29、的化學(xué)成 分來(lái)不及擴(kuò)散， 造成合金元素分布 不均勻。熔合區(qū)是焊接接頭中的一個(gè)薄弱地帶，該區(qū)存在 嚴(yán)重的化學(xué)成分不均勻， 同時(shí)存在物理不均勻性，異種金屬焊接時(shí)更為突出。知識(shí)點(diǎn) 2 焊縫金屬的固態(tài)相變重要內(nèi)容 低碳鋼焊縫組織 主要是鐵素體與少量珠光體， 相同化學(xué)成分的焊 縫金屬冷 卻速度越大，珠光體含量越多，組織細(xì)化，硬度越高。 低合金鋼焊縫組織 主要是鐵素體、珠光體外，還有貝氏體、馬氏體，其中 片狀馬氏體 硬度很高，而且很脆。8.3 熱影響區(qū)的性能知識(shí)點(diǎn) 1 熱影響區(qū)的組織分布 熱影響區(qū)是焊接過(guò)程中， 材料因受熱而發(fā)生金相組織和 力學(xué)性能變化區(qū)域。重要內(nèi)容熱影響區(qū)加熱溫度高約1350C，加熱速度

30、快，高溫停留時(shí)間短，焊條電弧焊約4-20S埋弧焊30100S，自然條件冷卻，局部加熱等特點(diǎn)，因此不同點(diǎn)經(jīng)歷不同的熱循環(huán)，得到不同組織低碳鋼及不易淬火的低合金鋼的熱影響區(qū)組織熔合區(qū)介于焊縫中間，組織有較大不均勻性，過(guò)熱區(qū)在 1100C以上到固相線以下，金屬處于過(guò)熱狀態(tài)，奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重長(zhǎng)大， 冷卻后點(diǎn)到粗大組織， 該區(qū)的韌性很低， 剛性較大的結(jié) 構(gòu)常產(chǎn)生脆化或裂 紋。 正火區(qū)， 該區(qū)域發(fā)生重結(jié)晶， 鐵素體和珠光體全體轉(zhuǎn)為奧 氏體，然后冷卻到常溫， 變到細(xì)小的鐵素體和珠光體，其塑性、韌性都比擬高，不完全重結(jié)晶區(qū)，只有一局部發(fā)生相變重結(jié)晶，故性能有所下降。知識(shí)點(diǎn) 2 熱影響區(qū)的性能重要內(nèi)容 熱影響

31、區(qū)硬化了，主要是在熔合區(qū)，主要表現(xiàn)有粗晶脆化、析出脆 化、組織脆化、熱應(yīng)變時(shí)效脆化、氫脆化和石墨脆化。這種脆化導(dǎo)致脆性轉(zhuǎn)變溫度 提高、韌性下降。熱 影響區(qū)的強(qiáng)度塑性也是不均勻的， 粗晶區(qū)硬度、 強(qiáng)度高于母材， 塑性低于母材， 因此熱影 響區(qū)的熔合區(qū)和過(guò)熱區(qū)的金屬晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大， 導(dǎo)致該區(qū)塑 性韌性嚴(yán)重下降，成為焊接接頭的 薄弱環(huán)節(jié)。8.4 影響焊接接頭性能的因素及其控制知識(shí)點(diǎn) 1 焊接材料的影響重要內(nèi)容 焊接材料焊條、焊絲、焊劑向熔池中參加細(xì)化晶粒的合金元素， 如 Mo, V、Ti、Nb等進(jìn)行變質(zhì)處理。低碳鋼和低合金鋼向焊縫加 Mn Si,方面充分脫氧，還可固溶強(qiáng) 化提高焊縫強(qiáng)度， 耐熱鋼、 不

32、銹鋼選擇焊接材料的化學(xué)成分 與母材根本一致。知識(shí)點(diǎn) 2 線能量和焊接參數(shù)的影響重要內(nèi)容 焊接線能量直接影響焊熱循環(huán)，線能量確實(shí)定，主要卻決于過(guò)熱區(qū) 的脆化和冷裂兩個(gè)因素。焊接含碳量低的熱軋鋼及含碳量偏下限的16Mn鋼，由它 的淬硬傾向較小，采用小線能量的冷裂傾向不太大。對(duì)焊接強(qiáng)度級(jí)別在392441Mpa的15MnV鋼時(shí)，為防止沉淀相溶入及晶粒長(zhǎng)大二引起脆化，線能量的選擇應(yīng)偏小 些。對(duì)含碳量和合金元素高的 490Mpa 級(jí) 正火鋼18MnMoNt鋼時(shí)，淬硬傾向增大，線能量減小時(shí)的過(guò)熱區(qū)的沖擊韌性反而降低，易導(dǎo)致延遲裂紋，故線能量應(yīng)偏大些。 在焊接速度一定時(shí)，焊接電流較小時(shí)，易變到脆狀晶。電 流增

33、大時(shí)，變到脆狀樹(shù)枝 晶，電流繼續(xù)增大，會(huì)得到粗大的脆狀樹(shù)枝晶組織，直接影響焊縫 性能。知識(shí)點(diǎn) 3 焊后熱處理的影響重要內(nèi)容 焊后熱處理是改善焊接接頭的有效工藝措施，尤其有益于提高熱影 響區(qū)的塑性 和韌性。 焊后熱處理的主要作用是消除焊接剩余應(yīng)力， 提高抗腐蝕能力， 淬火區(qū)的回火軟 化，消除焊縫中的氫，防止產(chǎn)生延遲裂紋，提高沖擊韌性、強(qiáng)度和 蠕變強(qiáng)度，提高結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性。9 特種設(shè)備常用金屬材料的焊接知識(shí)點(diǎn) 1 低碳鋼焊接重要內(nèi)容 鍋爐壓力容器受壓元件常用的低碳鋼有 Q235A、Q235B、20# 、20R。 這些材料 焊接性良好。焊條電弧焊時(shí)，當(dāng)板厚增大，剛性增大，焊縫裂紋傾向也增 大，因此

34、宜采用堿 性焊條，埋弧焊可用 H08A 配合高錳高硅低氟焊劑 HJ430。知識(shí)點(diǎn) 2 低合金高強(qiáng)鋼焊接重要內(nèi)容鍋爐壓力容器低合金高強(qiáng)鋼有 16Mn、16MnR Q345R 16MnHP 15MnVR此 類鋼的強(qiáng)度級(jí)別在294392Mpa區(qū)間多為熱軋鋼，只有當(dāng)板厚 >25mmB寸為正火鋼，正火后的 強(qiáng)度略有下降， 但塑性韌性有所提高， 且降低了脆性轉(zhuǎn)變溫 度。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較高 15MnVR、 18Mn MoNbR勺高強(qiáng)鋼，由于參加了合金元素，增加了材料淬硬傾向，有些元素還形成了低熔點(diǎn)化合物， 使焊縫出現(xiàn)各種不利的組織。在擴(kuò)散氫及熱應(yīng)變循環(huán)的共同作用下，還會(huì)產(chǎn)生裂紋或引起粗晶脆化低合金高強(qiáng)鋼

35、焊接的主要問(wèn)題有熱裂紋、 冷裂紋、再熱裂紋， 其中冷裂紋是 重中之 重，從材料本身考慮， 淬硬組織是引起冷裂紋的決定因素。 隨著鋼的強(qiáng)度級(jí) 別提高，合金 元素的增加，其淬硬傾向逐漸增大。在冷卻速度較大寸，熱影響區(qū)會(huì) 出現(xiàn)貝氏體和大量馬氏 體， 尤其是粗大的孿晶馬氏體， 其缺口敏感性增加， 嚴(yán)重脆 化，在焊接應(yīng)力下產(chǎn)生冷裂紋。 此外還會(huì)由于擴(kuò)散氫的富集在淬硬脆化區(qū)引起顯微 裂紋。裂紋尖端形成三向應(yīng)力區(qū)， 并再行 誘導(dǎo)氫擴(kuò)散富集， 使裂紋擴(kuò)展為宏觀裂紋 即延遲裂紋。因此低合金高強(qiáng)鋼焊接，應(yīng)根據(jù)母材 碳及合金元素含量、板厚、接頭 形式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理選擇線能量，采用堿性低氫型焊條和 堿度較高的焊劑，

36、且焊 材嚴(yán)格烘干。 根據(jù)環(huán)境溫度， 拘束條件確定預(yù)熱溫度， 厚度超過(guò)一 定范圍要采取焊 后熱處理，以降低熱影響區(qū)硬度，提高塑性、韌性、消除應(yīng)力和擴(kuò)散氫的影 響。 15MnVNR鋼的焊接此鋼淬硬傾向并不嚴(yán)重，焊接接頭的硬度不超過(guò)350HV熱影響區(qū)不會(huì)發(fā)生回火軟化，過(guò)熱區(qū)稍有脆化，隨著線能量的增大，其沖 擊韌性逐漸下降，因此采用 較小的線能量。當(dāng)板厚大于25mm寸，應(yīng)預(yù)熱150C以上。焊條電弧焊選用J607,也可選用J557MO埋弧焊選用H08MnMo焊絲，配合HJ350t知識(shí)點(diǎn) 3 珠光體耐熱鋼的焊接重要內(nèi)容 珠光體耐熱鋼常用鋼號(hào)有 12CrMo 15CrMo 12Cr1MoV等，此類 鋼有較好

37、的高 溫抗氧化性和熱強(qiáng)性。12CrMo鋼含碳量較低，焊接性較好，厚度大 于10mn時(shí)寸應(yīng)預(yù)熱150C 以上，焊條電弧焊時(shí)應(yīng)選 R207。埋弧焊選H08CrMoA旱絲，配合HJ350。知識(shí)點(diǎn) 4 不銹鋼的焊接重要內(nèi)容常用的不銹鋼有 0Cr19Ni9、 0Cr13、 Cr17 等。奧氏體不銹鋼焊接主要問(wèn)題是： 焊接接頭的晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、焊縫熱裂紋、液化裂紋、接頭的 脆化等。焊接前后， 鋼材外表應(yīng)進(jìn)行酸性和鈍化處理，焊前盡量用等離子切割，封 頭成形如用熱壓， 應(yīng)進(jìn)行耐腐 蝕性變化檢驗(yàn)。 奧氏體鋼的熱導(dǎo)率小， 線膨脹系數(shù)大， 焊接變形也較大， 焊接寸應(yīng)選擇能 量集中的焊接方法并采用較小的線能量

38、， 進(jìn)行快速焊接。馬氏體不銹鋼焊接的主要問(wèn)題是冷 裂紋和脆化的問(wèn)題， 拘束度越大，越容易引起冷裂紋。焊接寸應(yīng)采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度 150400C，焊后還應(yīng)進(jìn)行熱處 理，以獲取符合要求的綜合力學(xué)性能。10 焊接變形及其控制知識(shí)點(diǎn) 1 焊接變形的種類重要內(nèi)容有焊接變形就產(chǎn)生焊接應(yīng)力，即焊接構(gòu)件由焊接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。焊 接變形有縱 向收縮變形、 橫向收縮變形、 角變形、彎曲變形、 波浪變形、錯(cuò)邊變形、 扭曲變形。知識(shí)點(diǎn) 2 影響焊接變形的因素重要內(nèi)容 焊接位置不對(duì)稱時(shí)易引起彎曲變形，焊接接頭重心與焊縫截面重心 不重合易引 起角變形。結(jié)構(gòu)剛性，結(jié)構(gòu)截面積越大那么拉伸變形越小。裝配，焊接順 序，一般對(duì)稱

39、布置焊 縫， 最好由偶數(shù)的焊工對(duì)稱同時(shí)焊接， 這樣可以使變形相互抵 消。焊接線能量越大，產(chǎn)生 的熱塑性變形也越大，變形也增加。焊縫尺寸越大，變 形越大，單面坡口比雙面坡口變形大。 1m 以上的焊縫，直通焊變形量大，從中心 向兩端焊和逐段退焊可減小變形，從中心向兩端退 焊變形最小。知識(shí)點(diǎn) 3 防止變形的措施重要內(nèi)容 在設(shè)計(jì)上選擇合理焊縫尺寸和坡口形式，合理安排焊縫位置。在工 藝上，采取預(yù)留余量法，反變形法，選擇合理的裝配焊接順序，合理選擇焊接方法 和焊接參 數(shù)，錘擊法等。11 焊接缺陷知識(shí)點(diǎn) 1 焊接缺陷的分類重要內(nèi)容 裂紋分為微觀裂紋、縱向裂紋、橫向裂紋、放射裂紋、弧坑裂紋。 孔穴包括氣 孔、

40、球形氣孔、均布?xì)饪?、局部密集氣孔、鏈狀氣孔、條形氣孔、長(zhǎng)形 氣孔、外表氣孔、縮 孔、弧坑縮孔。固體夾雜，包括夾渣、焊劑和溶劑夾渣、氧化 物夾雜、皺褶、金屬夾雜等。 未焊透焊接時(shí)，根部未完全熔透的現(xiàn)象，對(duì)接焊縫 指焊縫深度未到達(dá)設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象和 未熔合未熔合產(chǎn)生原因：線能量太小； 電弧偏吹；氣焊火焰坡口加熱不均勻；打 底焊時(shí)電弧燃燒時(shí)間短。形狀缺陷包括咬邊、 縮溝、焊縫超高、凸度過(guò)大、下塌、局部下塌，焊縫形狀不良、 焊瘤、 錯(cuò)邊、 角度偏差、下垂燒穿、未焊透、焊腳不對(duì)稱、焊縫寬度不齊、根部收縮、焊 縫接頭不良。電弧擦傷、飛濺、鎢飛濺、外表撕裂、磨痕、鑿痕、打磨過(guò)量、定位 缺陷等。11.2 焊接缺

41、陷形成及防止知識(shí)點(diǎn) 1 熱裂紋重要內(nèi)容 熱裂紋是焊接過(guò)程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高 溫區(qū)產(chǎn)生的 焊接裂紋。 這種裂紋的特征是沿奧氏體晶界開(kāi)裂， 裂紋多貫穿于焊縫表 面，裂紋寬度 0.050.5mm, 比冷裂紋大幾十倍，熱裂紋多產(chǎn)生于焊縫，也出現(xiàn)于 熱影響區(qū)。焊接低碳鋼、低 合金鋼、奧氏體不銹鋼都有可能產(chǎn)生熱裂紋。知識(shí)點(diǎn) 2 冷裂紋重要內(nèi)容 冷裂紋是焊接接頭冷卻到較低溫度 Ms 溫度以下 時(shí)產(chǎn)生的焊接裂 紋。冷 裂紋的起源多發(fā)生在具有缺口效應(yīng)的焊接熱影響區(qū)， 或者有物理化學(xué)不均勻 的氫聚集地帶。 裂紋有時(shí)沿晶界擴(kuò)展， 也有時(shí)穿晶擴(kuò)展。 冷裂紋可以焊后立即出現(xiàn)， 也有經(jīng)過(guò)幾小時(shí)，幾

42、 天才出現(xiàn)。冷裂紋主要發(fā)生在高、中碳鋼、低中合金高強(qiáng)鋼的 焊接熱影響區(qū)。 冷裂紋產(chǎn)生主 要決定于鋼種的淬硬傾向、 氫的作用和焊接接頭的應(yīng) 力狀態(tài)。 因此，高強(qiáng)鋼焊接時(shí)， 產(chǎn)生 冷裂紋的機(jī)理在于鋼種淬硬之后受氫的侵襲和 誘發(fā)，使之脆化，在拘束應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了 裂紋。防止冷裂紋的措施有：選用良 好力學(xué)性能、抗裂性能，并含 S、N、P 等雜質(zhì)少的材料， 選用優(yōu)質(zhì)的低氫焊條， 清理工作破口，焊絲外表鐵銹，油脂和水分，適當(dāng)參加 Ti 、Nb、V 等 合金元素， 提高焊縫的塑性和韌性， 采取進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理工藝， 防止強(qiáng)力組裝， 防 止錯(cuò)邊、角變形引起的附加應(yīng)力。知識(shí)點(diǎn) 2 夾渣和氣孔重要內(nèi)容 夾渣是焊接熔渣殘留在焊縫中的缺陷。立焊和仰焊容易