焊接知識講義

1、焊接知識講義1一、焊接的概念及分類 焊接就是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料使焊件達到結(jié)合的一種加工方法。 按造焊接過程中金屬所處的狀態(tài)不同，可以把焊接方法分為熔焊、壓焊、釬焊三類。2二、常用熔焊方法 1、焊條電弧焊 用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法，稱為手工焊條電弧焊，簡稱手弧焊。2、氣體保護焊 是用外加氣體作為電弧介質(zhì)，并保護電弧、金屬熔滴、焊接熔池和焊接區(qū)高溫金屬的電弧焊方法。在生產(chǎn)中常用的外加氣體有氬氣、氦氣、二氧化碳氣、氬加二氧化碳和氧的混合氣體，氬和二氧化碳的混合氣體等，分為熔化極和非熔化極兩種。 3焊條電弧焊 4氬弧焊 5埋弧焊 6管頭氬弧自動焊 7佳隆產(chǎn)品的

2、焊縫大誠恒業(yè)產(chǎn)品的焊縫8三、電弧焊、氬弧焊和CO2氣保焊的對比焊條電弧焊：優(yōu)點：1、設(shè)備簡單，價格便宜，維護方便，焊接操作時不需要復(fù)雜的輔助設(shè)備。 2、不需要輔助氣體防護，并且具有較強的抗風(fēng)能力，風(fēng)速要求小于10m/s 。 3、操作靈活，適應(yīng)性強，凡焊條能夠到達的地方都能進行焊接。 4、應(yīng)用范圍廣，可以焊接工業(yè)應(yīng)用中的大多數(shù)金屬。此外，焊條電弧焊還可以進行異種金 屬的焊接及金屬材料的堆焊。缺點：1、焊條電弧焊的焊縫質(zhì)量除通過調(diào)節(jié)焊接電源、焊條、焊接工藝參數(shù)外，還依賴于焊工的 操作技巧和經(jīng)驗。 2、焊工勞動強度大，勞動條件差。焊接時，焊工始終在高溫烘烤和有毒煙塵環(huán)境中進行手 工操作及眼睛觀察。

3、3、生產(chǎn)效率低，焊條電弧焊使用的焊接電流較小，需要經(jīng)常更換焊條，且要清理焊渣和飛 濺。 4、不適于焊接薄板，所焊的焊件內(nèi)應(yīng)力、變形、裂紋傾向比較大。使用范圍：焊條電弧焊可進行平焊、橫焊、立焊、仰焊多位置焊接，可以在任何有電源的地方進行 操作。9氬弧焊：優(yōu)點：1、氬氣保護可隔絕空氣中氧氣、氮氣、氫氣等對電弧和熔池產(chǎn)生的不良影響，減少合金元素 的燒損，以得到致密、無飛濺、質(zhì)量高的焊接接頭；焊縫根部能得到良好的熔透性，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、氬弧焊的電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，熱影響區(qū)窄，所焊的焊件應(yīng)力、變形、裂紋傾向小。 3、在

4、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。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，尤其在小直徑管的焊接中，效率更顯著。 4、電極損耗小，弧長容易保持，焊接時無熔劑、涂藥層，所以容易實現(xiàn)機械化和自動化。 5、氬弧焊幾乎能焊接所有金屬，特別是一些難熔金屬、易氧化金屬，如鎂、鈦、鉬、鋯、鋁 等及其合金； 6、不受焊件位置限制，可進行全位置焊接。缺點：1、焊接成本較高。 2、焊接時需有防風(fēng)措施，風(fēng)速需小于2m/s 。 3、氬弧焊的電流密度大，發(fā)出的光比較強烈，它的電弧產(chǎn)生的紫外線輻射，約為普通焊條電弧焊 的

5、530倍，紅外線約為焊條電弧焊的11.5倍，在焊接時產(chǎn)生的臭氧含量較高，因此，盡量選 擇空氣流通較好的地方施工,不然對身體有很大的傷害。使用范圍：適用于重要結(jié)構(gòu)、薄板焊接、單面焊雙面成形等。采用氬弧焊打底工藝，可以得到優(yōu)質(zhì)的焊接 接頭，在鍋爐、過熱器、省煤器等焊接中，接頭質(zhì)量優(yōu)良，經(jīng)射線探傷，焊縫級別均在級以 上。10CO2氣保焊：優(yōu)點：1、焊接生產(chǎn)率高。由于焊絲自動送進，焊接時焊接電流密度大，焊絲的熔化效率高，所以熔敷速度 高。焊接生產(chǎn)率比手弧焊高23倍。 2、焊接成本低。由于氣體和焊絲的價格低廉，對于焊前的生產(chǎn)準(zhǔn)備要求不髙，焊后清理和校正的工 時少，所以成本低。 3、焊接變形小。由于電弧熱

6、量集中、線能量低和CO2氣體具有較強的冷卻作用，使焊件受熱面積小， 特別是焊接薄板時，變形很小。 4、對油、銹產(chǎn)生氣孔的敏感性較低。 5、應(yīng)用范圍廣?？梢院附颖“濉⒑癜逡约叭恢玫暮附拥?。 6、操作性好，具有手弧焊那樣的靈活性。缺點：1、與手孤焊相比設(shè)備較復(fù)雜，易出現(xiàn)故障。 2、抗風(fēng)能力差，給室外焊接作業(yè)帶來一定困難。 3、弧光較強，必須注意勞動保護。 4、與手弧焊和氬弧焊相比，焊縫成形不夠美觀，焊接飛濺較大。 5、二氧化碳是氧化性氣體，焊接后焊縫氧化嚴重，焊縫成形也不好，影響接頭的外觀，同時還會使 接頭耐腐蝕性能變差，焊接溶深和強度沒有手工焊和氬弧焊好。 CO2氣保焊目前在壓力容器行業(yè)用的不

7、是太廣泛，一般不會用CO2氣保焊焊接不銹鋼，其主要用來焊接碳鋼的非受壓件。 11四、焊接電弧的極性及其應(yīng)用 電弧是由焊接電源供給的具有一定電壓的兩電極間或電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈而持久的放電現(xiàn)象。 當(dāng)采用直流電源時，焊接電弧極性有正接和反接兩種：焊接時焊件接電源正極，工件接電源負極稱為正接；焊件接電源負極，工件接電源正極稱為反接。（交流電源不存在正反接） 手工電弧焊：對于酸性焊條來說，可采用交流電源也可采用直流電源。采用直流電源時，焊接厚板一般采用正接，因為陽極區(qū)溫度比陰極區(qū)高，可以獲得較大的熔深；焊接薄板時，采用直流反接，對防止燒穿有利；堆焊時，采用反接其目的是增加焊條的熔化速度

8、，減少母材的熔深，有利于降低母材對堆焊層的稀釋。對于堿性焊條（低氫鈉型焊條）采用直流反接，電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺少，而且焊接時聲音較平靜均勻。 鎢極氬弧焊：一般都采用直流正接，電弧比較穩(wěn)定，鎢極壽命長；采用反接時，鎢極因過熱而損失嚴重，使用壽命短。12五、焊接電流、電壓、焊接速度對焊縫的影響 焊接電流、電壓、焊接速度是決定焊縫尺寸的主要能量參數(shù)，線能量的計算公式： q = IU/v 式中：q線能量 J/cm I焊接電流 A U電弧電壓 V v焊接速度 cm/s 焊接電流的大小對焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率的影響很大。焊接電流主要影響熔深的大小。電流過小，電弧不穩(wěn)定，熔深小，易造成未焊透和夾渣等缺陷，而且生

9、產(chǎn)率低；電流過大，則焊縫容易產(chǎn)生咬邊和燒穿等缺陷，同時引起嚴重飛濺。因此，焊接電流必須選得適當(dāng)，一般可根據(jù)焊條直徑進行選擇（3040倍焊條直徑），再根據(jù)焊縫位置、接頭形式、焊接層次、焊件厚度等進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 電弧電壓是由弧長決定的，電弧長，電弧電壓高；電弧短，則電弧電壓低。電弧電壓的大小主要影響焊縫的熔寬。焊接過程中電弧不宜過長，否則，電弧燃燒不穩(wěn)定，增加金屬的飛濺，而且還會由于空氣的侵入，使焊縫產(chǎn)生氣孔。因此，焊接時力求使用短電弧，一般要求電弧長度不超過焊條直徑。 焊接速度的大小直接關(guān)系到焊接的生產(chǎn)率。為了獲得最大的焊接速度，應(yīng)該在保證質(zhì)量的前提下，采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時還應(yīng)按

10、具體情況適當(dāng)調(diào)整焊接速度，盡量保證焊縫高低和寬窄的一致。13六、焊接接頭形式 焊接接頭指兩個或兩個以上零件用焊接方法連接的接頭，包括焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)。 影響焊接接頭性能的因素：1、焊接材料的選擇 根據(jù)母材性能按照等性能原則選擇焊材。2、焊接方法的選擇 不同焊接方法的熱源，其溫度高低和熱量集中程度不同，因此，熱影響區(qū)的 大小和焊接接頭的組織粗細都不相同，接頭的性能也就不同。3、焊接規(guī)范參數(shù) 焊接線能量綜合體現(xiàn)了焊接規(guī)范參數(shù)對接頭性能的影響，應(yīng)采用小線能量焊接， 以獲得細小的結(jié)晶組織，提高接頭的機械性能和抗裂性能。焊接接頭的基本形式有四種：對接接頭、搭接接頭、T形接頭和角接接頭，形式如下圖。

11、 對接接頭角接接頭搭接接頭T型接頭14七、焊接坡口的選擇 焊接坡口的作用主要有以下三點：1、保證較厚板材或其他結(jié)構(gòu)能夠焊透、融合好。2、調(diào)整焊接熱量輸入。3、提高焊縫接頭強度。 在保證焊接質(zhì)量的前提下，焊接坡口設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：1、焊縫填充金屬盡量少。2、焊接工作量盡量少，且操作方便。3、合理選擇坡口角度、鈍邊高、根部間隙等結(jié)構(gòu)尺寸，使之有利于坡口加工及焊透， 以減少缺陷產(chǎn)生。4、焊縫外形應(yīng)連續(xù)、圓滑，減少應(yīng)力集中。15 對接焊縫的受力好于角焊縫，開了坡口，則焊縫的一部分變成了對接形式，受力好。且如不開坡口或者開了坡口未焊透，則焊縫根部相當(dāng)于有了裂紋，設(shè)備使用過程中焊縫容易拉裂。散熱器封蓋與

12、管板的角焊縫建議都開坡口，詳見下圖。 接管與封蓋的連接，可選擇如下截面為全焊透的焊接接頭，左圖為用氬弧焊打底后手工焊蓋面，右圖為全手工焊焊接后背面清根后再封底焊。16 換熱管與管板的焊接分密封焊和強度焊，密封焊保證的是換熱管與管板的密封性能，適用于低壓低溫工況。而強度焊除了保證密封性能外還保證了管頭的抗拉脫性能。當(dāng)焊縫高度大于或等于2/3管壁厚時稱為強度焊，否則為密封焊。如管頭伸出長度過短容易導(dǎo)致管頭塌陷焊平，變成密封焊形式，故最好伸出5mm。如換熱管是圓管，則管板上的管孔建議如下圖所示開2X45坡口，以加大焊縫截面積增加拉脫力。如管道走蒸汽且壓力大于10kg，建議用氬弧焊先打底，然后再用手工

13、焊蓋面，既能保證焊透，又能保證焊角高；如管道走的是液體且壓力小于10kg，可直接用手工焊焊兩道，降低成本。17換熱管與管板的焊接質(zhì)量影響因素： 1、焊角高度不符合規(guī)定。管板加工坡口常偏小，換熱管伸出長度也無法準(zhǔn)確達到設(shè)計要求。實際制造過程中由于組裝、下料控制不好，以及焊工焊接習(xí)慣因素，也常常達不到所要求的尺寸。這樣焊角高度必然小于規(guī)定要求，其承載能力下降。 2、焊接前未處理干凈。制造過程中管孔和管頭清理不徹底或清理后較長時間擱置，從而使焊縫中雜質(zhì)增多，影響了焊接質(zhì)量。 3、焊接方法不當(dāng)。焊接時，兩次焊接的起弧點在同一位置，或者在管板垂直位置焊接使焊縫一次成型，都會導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生。 為了有效防止管

14、頭焊接過程中出現(xiàn)缺陷，針對上述問題，必須滿足以下幾點： 首先需嚴格保證管孔尺寸符合圖紙要求，在換熱管與管板清洗并組裝完畢后立即焊接，認真測量換熱管伸出長度，不符合要求的需更換。焊接過程中，需選擇合理的焊接參數(shù)防止換熱管燒穿，且起弧和熄弧應(yīng)在四孔中間的區(qū)域，不同層焊縫的起止點不得重疊，以避免應(yīng)力集中情況的產(chǎn)生。第一層焊縫焊完后，應(yīng)清理焊縫表面并及時查看有無缺陷，如有應(yīng)處理掉缺陷，然后才能焊第二層焊縫。焊接完畢后需測量焊角高度滿足圖紙要求并做表面無損檢測查看有無裂紋。18焊接檢驗并不只是簡單看看焊縫那么簡單，一般包括： 1.焊前檢查： - 被焊表面是否有銹跡，油污，氧化皮等； - 檢查坡口形式是否

15、與圖紙相符合，坡口角度是否正確； - 檢查裝配間隙，坡口鈍邊； - 檢查接頭裝配是否對準(zhǔn)。 2.過程檢查： - 焊接是否按照工藝執(zhí)行，如有出入，必須改正； - 焊接材料檢查（型號規(guī)格是否正確，焊條是否按要求儲存及烘干，焊絲表面是否清潔） - 焊接參數(shù)檢查（電壓，電流，焊接速度等等）； - 是否有焊前預(yù)熱要求，如果有，檢查預(yù)熱溫度； - 焊后是否要求保溫緩冷； - 是否要求控制層間溫度，如果有，需要測量層間溫度； - 打底焊縫檢查； - 是否要求反面清根，如果有，是否符合要求。 3.焊后檢驗： - 焊縫外觀及表面缺陷檢查（是否焊道太粗，焊瘤、飛濺是否清理干凈，是否有表面氣孔，咬邊， 未熔合等等）

16、； - 焊縫尺寸檢查（焊縫寬度，余高，角焊縫焊角尺寸，等等）； - 焊縫長度及分布是否符合圖紙要求； - 監(jiān)督所要求的無損檢測。包括抽查比例是否正確，檢查位置是否正確，并監(jiān)督檢查結(jié)果。19管頭焊縫試樣20T型焊縫試樣角焊縫試樣21八、焊接代號 焊縫代號的定義：把在圖樣上用制圖方法表示的焊縫基本形式和尺寸采用一些符號來表示的方法。我國的焊接符號是由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 324-2008 焊縫符號表示法規(guī)定的。 焊縫代號可以表示出：1）所焊焊縫的位置；2）焊縫橫截面形狀（坡口形狀）及坡口尺寸；3）焊縫表面形狀特征；4）焊縫某些特征或其他要求。 焊縫符號一般由基本符號和指引線組成，必要時可以加上輔助符號

17、、補充符號和焊縫尺寸及數(shù)據(jù)。22基本符號：焊縫尺寸及數(shù)據(jù)：23舉例：輔助符號和補充符號：焊接方法代號：24九、焊接缺陷 焊接接頭的不完整性稱為焊接缺陷，主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等。這些缺陷減少焊縫截面積，降低承載能力，產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂紋；降低疲勞強度，易引起焊件破裂導(dǎo)致脆斷。1、裂紋 在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面 所產(chǎn)生的縫隙。它具有尖銳的缺口和大的長寬比的特征，是焊接件中最常見的一種嚴重缺陷。焊接裂紋不 僅發(fā)生于焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產(chǎn)生于焊后的再次加熱過程中。按裂紋形成的條件， 可分

18、為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類。 產(chǎn)生原因：焊件含有過高的碳、錳等合金元素；焊縫拘束應(yīng)力過大；母材厚度較大，冷卻過快；電流太強等。 防止措施：使用低氫型焊條，并注意干燥；改良結(jié)構(gòu)設(shè)計，注意焊接順序，焊接后進行熱處理；預(yù)熱母材， 焊后緩冷；使用適當(dāng)電流。252、燒穿 焊接過程中，熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷，稱為燒穿。 產(chǎn)生原因：焊接電流過大，焊接速度太慢，裝配間隙過大或鈍邊太薄等。 防止措施：選擇合適的焊接電流和焊接速度，嚴格控制裝配間隙，單面焊可采用銅墊板，焊劑墊 或自熔墊，使用脈沖電流等。3、氣孔 焊接時，熔池中的氣體在凝固時未能逸出而殘留在焊縫中所形成的空穴，稱為氣

19、孔。 產(chǎn)生原因：焊接材料沒有烘干或者焊件未清理干凈，在焊接過程中產(chǎn)生氣體進入熔池。 預(yù)防措施：選用適當(dāng)?shù)暮笚l并注意烘干；焊接前清潔被焊部份；降低焊接速度,使內(nèi)部氣體容易逸出。4、未焊透 焊接時，焊接接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，稱為未焊透。 產(chǎn)生原因：坡口角度過小、間隙過小或鈍邊過大；焊接電流太?。缓附铀俣冗^快；電弧電壓偏低；清 根不徹底。 預(yù)防措施：正確選用加工坡口尺寸，保證必須的裝配間隙，正確選用焊接電流和焊接速度，仔細清理 層間或母材邊緣的氧化物和熔渣等。5、未熔合 熔焊時，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結(jié)合的部分，稱為未熔合。 未熔合主要產(chǎn)生在焊縫側(cè)面及焊道層間，故又可分為邊緣未熔合及層間未熔合。 產(chǎn)生原因：主要是焊接線能量太低，電弧偏吹，坡口側(cè)壁有銹垢及污物，層間清渣不徹底等。 防止措施：正確地選用焊接線能量，加強層間清理等。6、咬邊 在沿著焊趾的母材部位燒熔形成的溝槽或凹陷，稱為咬邊。 產(chǎn)生原因：主要是電弧熱量太高，即焊接電流太大，以及運條速度不當(dāng)所造成。在