焊接工艺讲座.

1、 焊接工艺讲座教师：hnldssg 一、焊接的分类 气焊手工电弧焊埋弧焊电渣焊CO2气体保护焊氩弧焊等离子弧焊接点焊 缝焊凸焊对焊钎焊高频焊摩擦焊爆炸焊电子束焊激光焊扩散焊 手工电弧焊定义：使用普通交流或直流焊机，利用手工操纵焊条进行焊 接的电弧焊方法。优点：设备简单。操作方便、灵活。可达性好。能进行全方位焊接。适合焊接多种材料。应用范围： 低碳钢、低合金钢 铝、铝合金 不锈钢、耐热钢 紫铜、青铜 铸铁 硬 质合金 埋弧焊定义：焊丝接通电源在焊剂层下引弧，利用电弧产生的高温熔化金属进行焊接的方法。优点：焊缝的化学成份较稳定，焊接工艺 参数变动极小，单位时间内熔化的金属量和焊剂的数量很少发生变化

2、焊接接头具有良好的综合力学性能，由于熔渣和焊剂的覆盖层使焊缝缓冷，熔池结晶时间较长，冶金反应充分，缺陷较少，并且焊速较大。适合厚度较大构件的焊接，它的焊丝伸出长度小，较细的焊丝可采用较大的焊接电流(电流密度可达100-150A/mm2)焊缝光滑、美观。减少电能和金属的损耗。(减少散热，熔深大、坡口小)易实现机械化、自动化操作，劳动强度低，操作简单，生产效率高。应用范围：低碳钢、低合金钢不锈钢铜 CO2气体保护焊定义：定义：利用CO2作为保护气体的气体保护电弧焊，称为气体保护电弧焊。优点：焊接熔池与在气隔绝可见度好，便于对中，操作方便，可进行全位置焊接。热量集中，熔池的体积较小，热影响区窄，焊件

3、焊后变形小。电弧的穿透力强，熔深较大，对接焊件可减少焊接层数。角焊缝的焊脚尺寸也可以相应的减小。焊后无焊接熔渣，所以在多层焊时无须中间清渣。焊丝自动送进，容易实现自动化操作，生产效率高。CO2价格便宜，电能的消耗也少，成本低。抗锈能力强，抗裂性能好。缺点：在电流焊接时，表面成形不如埋弧焊和氩弧焊平滑，飞溅较多应用范围： 低碳钢、低合金钢 不锈钢 氩弧焊定义：利用氩气作为保护气体的气体保护电弧焊（钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊）。优点：利用氩气隔绝大气，防止了氧、氮、氢等气体对电弧及熔池的影响，补焊金属及焊丝的元素不易烧损。氩气流对电弧有压缩作用，故热量较为集中，由于氩气对近焊缝区的冷却，可使热影响区

4、变窄，焊件变形量减小。电弧稳定，飞溅少。焊接时可不用焊剂，焊缝表面无熔渣。焊接接头组织致密，综合力学性能较好；在焊接不锈钢时，焊缝的耐腐蚀性特别是抗晶间腐蚀性能较好。明弧焊接，施焊方便。缺点：在电流焊接时，焊缝表面成形不如埋弧焊和氩弧焊平滑，飞溅较多应用范围：氩弧焊几乎可用于所有的钢材、有色金属及合金的焊接。通常多用于焊接铝镁、钛及其它合金，低合金钢，耐热合金等。对于熔点低的易蒸发的金属（如铅、锡、锌），焊接困难。 二、焊缝的表达方式（1）、焊缝的结构形式用焊缝代号来表示，焊缝代号主要）、焊缝的结构形式用焊缝代号来表示，焊缝代号主要由：基本符号、辅助符号、补充符号、指引线和焊缝尺寸由：基本符号

5、、辅助符号、补充符号、指引线和焊缝尺寸等组成。常见焊缝的基本符号如等组成。常见焊缝的基本符号如表表01所示，它用来说明焊所示，它用来说明焊缝横截面的缝横截面的形状。形状。 辅助符号见辅助符号见表表02所示，它是表示焊缝表面形状的符号，所示，它是表示焊缝表面形状的符号，如凸起或凹下等；如凸起或凹下等； 补充符号见补充符号见表表03所示，它是用来表示焊缝的范围等特所示，它是用来表示焊缝的范围等特征的符号。征的符号。 表01 常用焊缝基本符号表02 焊缝的辅助符号表03 焊缝补充符号（2）、指引线采用细实线绘制，一般由带箭头的指引线（称为）、指引线采用细实线绘制，一般由带箭头的指引线（称为箭头线）和

6、两条基准线（其中一条为实线，另一条为虚线，基箭头线）和两条基准线（其中一条为实线，另一条为虚线，基准线一般与图纸标题栏的长边平行）必要时可以加上尾部准线一般与图纸标题栏的长边平行）必要时可以加上尾部（90夹角的两条细实线），如图夹角的两条细实线），如图1-02所示。所示。 图1 焊缝的指引线（3）、箭头线对于焊缝的位置一般没有特殊的要求。当箭头）、箭头线对于焊缝的位置一般没有特殊的要求。当箭头线直接指向焊缝时，可以指向焊缝的正面或反面。但当标注单线直接指向焊缝时，可以指向焊缝的正面或反面。但当标注单边边V形焊缝、带钝边的单边形焊缝、带钝边的单边V形焊缝、带钝边的单边形焊缝、带钝边的单边J形焊缝

7、时，形焊缝时，箭头线应当指向有坡口一侧的工件。如图箭头线应当指向有坡口一侧的工件。如图1-03a、b所示。所示。 图2 基本符号相对基准线的位置(U、V形组合焊缝)(a)(b)(c)（4）、基准线的虚线也可以画在基准线实线）、基准线的虚线也可以画在基准线实线的下方，也可以的下方，也可以画在基准线实线的上方画在基准线实线的上方，如图，如图1-03c所示。所示。 （5）、当箭头线直接指向焊缝时，基本符号应标注在实线侧，）、当箭头线直接指向焊缝时，基本符号应标注在实线侧，如如图图3中的角焊缝符号。当箭头线指向焊缝的另一侧时，基本符中的角焊缝符号。当箭头线指向焊缝的另一侧时，基本符号应标注在基准线的虚

8、线侧，如号应标注在基准线的虚线侧，如图图3中的角焊缝符号。中的角焊缝符号。图3 基本符号相对基准线的位置（双角焊缝）图4 双面焊缝（单边V形焊缝）（6）、标注对称焊缝和双面焊缝时，基准线中的虚线可省略。）、标注对称焊缝和双面焊缝时，基准线中的虚线可省略。如如图图4、5所示。所示。 （7）、在不致引起误解的情况下，当箭头线指向焊缝，而另）、在不致引起误解的情况下，当箭头线指向焊缝，而另一侧又无焊缝要求时，允许省略基准线的虚线。一侧又无焊缝要求时，允许省略基准线的虚线。 图5 对称焊缝（角焊缝）标注（8）、焊缝的尺寸符号为：）、焊缝的尺寸符号为： 高度方向高度方向长度方向长度方向图7-36 焊接尺

9、寸符号及意义 在焊缝基本符号的左侧标注焊缝横截面上的尺寸，如钝在焊缝基本符号的左侧标注焊缝横截面上的尺寸，如钝边高度边高度P、坡口深度、坡口深度H，焊角高度，焊角高度K等。如果焊缝的左侧没有等。如果焊缝的左侧没有任何标注又无其它说明时，说明对接焊缝要完全焊透。任何标注又无其它说明时，说明对接焊缝要完全焊透。在焊缝基本符号的右侧，标注焊缝长度方向的尺寸，如焊缝段在焊缝基本符号的右侧，标注焊缝长度方向的尺寸，如焊缝段数数n、焊缝长度、焊缝长度l、焊缝间隙、焊缝间隙e。如果基本符号右侧无任何标注。如果基本符号右侧无任何标注又无其它说明时，表明焊缝在整个工件长度方向上是连续的。又无其它说明时，表明焊缝

10、在整个工件长度方向上是连续的。在焊缝基本符号的上侧或下侧，标注坡口角度在焊缝基本符号的上侧或下侧，标注坡口角度；坡口面角度；坡口面角度和根部间隙和根部间隙b。在指引线的尾部表注相同焊缝的数量在指引线的尾部表注相同焊缝的数量N和焊接方法。和焊接方法。常见焊缝标注与说明见表常见焊缝标注与说明见表4。 表4 常见焊缝标注及说明 图7 焊接装配图实例（支架） 在在CAXA电子图板中的尺寸标注中提供了焊接符号的标注电子图板中的尺寸标注中提供了焊接符号的标注方法。选择尺寸标注中的焊接符号将弹出如方法。选择尺寸标注中的焊接符号将弹出如图图8所示的对话框。所示的对话框。 图8 CAXA电子图板的焊接符号标注

11、图图8中包含了焊接符号中的基本符号、辅助符号、补充中包含了焊接符号中的基本符号、辅助符号、补充符号，使用时直接点击的图标，并在相应的尺寸编辑框中符号，使用时直接点击的图标，并在相应的尺寸编辑框中输入焊缝尺寸数值，按下对话框中的输入焊缝尺寸数值，按下对话框中的“确定确定”即可进行标即可进行标注。如果箭头线两侧都有焊接符号，两侧焊接符号相同时注。如果箭头线两侧都有焊接符号，两侧焊接符号相同时虚线位置选虚线位置选“无无”（不要虚线），两侧焊缝不同时，应当（不要虚线），两侧焊缝不同时，应当选择虚线的位置，并选择对话框右侧的符号位置选择虚线的位置，并选择对话框右侧的符号位置“下下”，标注另一侧的焊缝符号

12、及数值。对于对称焊缝，只选基本标注另一侧的焊缝符号及数值。对于对称焊缝，只选基本符号即可。符号即可。 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号代号11 无气体保护的电弧焊无气体保护的电弧焊 111手弧焊涂料焊条熔化极电弧焊手弧焊涂料焊条熔化极电弧焊 112重力焊涂料焊条重力电弧焊重力焊涂料焊条重力电弧焊 113光焊丝电弧光焊丝电弧焊焊 114药芯焊丝电弧焊药芯焊丝电弧焊 115涂层焊丝电弧焊涂层焊丝电弧焊 116熔化极电弧点焊熔化极电弧点焊 117躺焊躺焊12埋弧焊埋弧焊 121丝极埋弧焊丝极埋弧焊 122带极埋弧焊带极埋弧焊13熔化极气体保护电弧焊熔化极气体保护电

13、弧焊 131MIG焊焊:熔化极惰性气体保护焊含熔化极氩弧焊熔化极惰性气体保护焊含熔化极氩弧焊 135MAG焊焊:熔化极非惰性气体保护焊含二氧化碳气体保护焊熔化极非惰性气体保护焊含二氧化碳气体保护焊 136非惰性气体保护药芯焊丝电弧焊非惰性气体保护药芯焊丝电弧焊 137非惰性气体保护熔化极电弧点焊非惰性气体保护熔化极电弧点焊14非熔化极气体保护电弧焊非熔化极气体保护电弧焊 141TIG焊焊:钨极惰性气体保护焊钨极惰性气体保护焊(含钨极氩弧焊含钨极氩弧焊) 142TIG点焊点焊 149原子氢焊原子氢焊15等离子弧焊等离子弧焊 151大电流等离子弧焊大电流等离子弧焊 152微束等离子弧焊微束等离子弧

14、焊 153等离子粉末堆焊等离子粉末堆焊(喷焊喷焊) 154等离子填丝堆焊等离子填丝堆焊(冷冷.热丝热丝) 155等离子等离子MIG焊焊 156等离子弧点焊等离子弧点焊18其它电弧焊方法其它电弧焊方法 181碳弧焊碳弧焊 185旋弧焊旋弧焊 三、焊接各阶段的要求（一）、焊接前的基本要求（一）、焊接前的基本要求1、原材料、原材料母材、焊条(焊丝)、焊剂、保护气体、电极等应与合格证及国家标准相符合，包装无破损、产品未过期。2、技术文件、技术文件焊件结构设计合理、便于施焊、易保证焊接质量；工艺要求齐全、表达清楚；新材料、新产品、新工艺施焊前应已进行了焊接工艺试验。3、工件装配质量、工件装配质量装配质量

15、符合图样要求；坡口表面清洁、装夹具及点固焊合理；装配间隙和错边符合要求；已考虑焊接收缩量。4、焊工资格、焊工资格焊工资格应在有效期限内，考试项目是否与实际焊接相适应。焊工合格证焊工合格证(合格项目合格项目)有效期为有效期为3年。年。5、焊接环境、焊接环境对焊接场所可能遭遇的环境因素：温度、湿度、风、雨等不利条件，应采取可靠防护措施。6、母材切割的要求、母材切割的要求母材切割的应满足表5、表6、表7的要求，母材焊接前应预先清除焊接区域的表面污物,如:铁锈、氧化皮、 油污、油漆等， 清理区域为离焊缝边缘不小于 10mm。表5、垂直度或斜度公差值u切割切割厚度厚度（mm） 至至20 20至至40 4

16、0至至60 60至至80 80至至100 100至至120 120至至140 140至至160 160至至180 160至至180 180至至200 200至至220 220至至240 240至至260 260至至300 U在在3-4范围范围1.3 1.6 1.9 2.22.52.83.13.43.74.04.34.64.95.25.5返回表6、表面平均粗糙度，RZ5切割切割厚度厚度（mm） 至至20 20至至40 40至至60 60至80 80至至100 100至至120 120至至140 140至至160 160至至180 160至至180 180至至200 200至至220 220至至2

17、40 240至至260 260至至300 RZ5在在范围范围40.1460.1820.2180.2540.2900.3260.3620.3980.4340.4700.5060.5420.5780.6140.650返回表7、公称尺寸的公差范围返回 工件 厚度（mm） 公称尺寸103535 125125 31531510001000200020004000 极限尺寸10500.70.70.81.01.62.5501001.31.31.41.72.23.11001501.922.12.32.93.81502002.62.72.73.03.64.52002503.74.25.2 （二）、焊前预热（二）

18、、焊前预热1、低碳钢的焊接件， 一般无须预热就可进行焊接， 但当环境温度低于 0度 ,或者厚度较大时， 焊前也必须根据工艺要求进行预热和缓冷。2、低合金结构钢的焊接件， 必须综合考虑碳当量、 构件厚度、 焊接接头的拘束度、 环境温度以及所使用的焊接材料等因素， 确定焊接预热温度，表 8给出了推荐的预热温度。3、当采用非低氢焊接材料焊接时“ 应适当降低临界板厚或者适当提高预热温度，具体构件的预热温度由焊接技术人员根据结构具体情况确定。4、不同材质之间焊接预热温度按焊接性差的一种选定。 5、同种材质而厚度不同时“ 焊接预热温度按厚度大的确定。6、预热区域为焊缝每侧距焊缝中心不小于 2( 为板厚),

19、且不小于 50mm。7、特殊材料或特殊结构焊接预热温度、 层间温度、后热或焊后热处理按工艺要求进行。 焊接件喷砂处理的表面清洁度 一般腐蚀性环境下的部件，应达到Sa21/2纯净度要求。 Sa21/2=除去几乎所有的氧化皮和锈。 由于腐蚀性较强环境下的部件，如减速机等，应达到Sa3纯净度要求。 Sa3=完全除去氧化皮和锈。返回手工除锈的表面清洁度标准 尺寸和重量较大的部件，如轧机支架，不能进行喷砂除锈，需要手工除锈，达到St3清洁度。 St3=除去松动的氧化皮和大部分锈，然后再清扫后能明显地呈现金属光泽。 棱角砂钢丸，金刚砂圆的。 （喷砂后要清理干净，尤其要注意腔体内部和周边角落，涂油后更是难以

20、清除。） 返回涂漆要求 涂漆时间，应在钢表面处理完之后，为防止重新生锈，必须在6小时内涂第一层底漆。 SMS和VAI连铸产品都要求涂两遍底漆。国内产品执行具体技术条件。底漆种类和涂漆厚度及涂漆方式依据供货技术条件选择。n返回 焊接前应预先清除焊接区域的表面污物,如:铁锈、氧化皮、 油污、油漆等， 清理区域为离焊缝边缘不小于 10mm。在露天焊接时，如遇下雨、 下雪、 大雾及大风等情况，如未加保护措施，不得进行焊接。焊接顺序的选择应使焊接应力和变形趋于最小。必须按图样规定的焊缝形式及尺寸进行焊接“焊缝尺寸符合焊缝质量评定等级的要求。对要求焊透的对接焊缝应进行清根，清根可采用风铲、碳弧气刨及机械加

21、工等方法，采用碳弧气刨清根时，气刨后必须进行砂轮打磨 ， 以去除增碳层。也可采用单面焊双面成形方法 。层多道焊时，每焊完一道都要将渣壳及飞溅物清理干净，检查是否有气孔 、夹渣、裂纹、未熔合等缺陷，如有缺陷应清理修复后方可进行下一道焊接。多层焊时，可用锤击焊缝的方法来减少焊接应力和变形，但第一层和最后一层不得锤击，是否进行锤击按工艺规定。采用埋弧自动焊时，应加引、收弧板，引、收弧板应与焊件同材质，焊完割除引、收弧板后将焊件修磨平整，不许有缺口存在。焊接的缺陷 涡流探伤磁粉探伤射线探伤高能射线探伤射线探伤射线探伤超声波探伤着色渗透探伤荧光探伤无损探伤致密性试验水压试验外观检查非破坏性检验焊接性试验

22、微观组织分析宏观组织分析金相检验含氢量测定腐蚀试验化学分析化学分析及试验疲劳试验断裂韧度试验硬度试验冲击试验弯曲试验拉伸试验力学性能试验破坏性试验焊接检验方法X破坏性试验1）焊缝金属及焊接接头力学性能试验）焊缝金属及焊接接头力学性能试验 拉伸试验 拉伸试验用于评定焊缝或焊接接头的强度和塑性性能。 抗拉强度和屈服强度的差值能定性说明焊缝或焊接接头的 塑性储备量。伸长率和断面收缩率的比较可以看出塑性变 形的不均匀程度，能定性说明焊缝金属的偏析与不均匀性， 以及焊接接头各区域的性能差别。 焊缝金属的拉伸试验有关规定应按焊缝及熔敷金属 拉伸试验方法标准进行，焊接接头的拉伸试验有关规定 应按焊接接头拉伸

23、试验方法标准进行。 弯曲试验 弯曲试验用于评定焊接接头塑性并反映出焊接接头各 个区域的塑性差别，暴露焊接缺陷，考核熔合区的结合质 量。弯曲试验可分为横弯、纵弯、正弯、前弯及侧弯。侧 弯试验能评定焊缝层与母材之间的结合强度、双金属焊接 接头过渡层及异种钢接头的脆性、多层焊的层间缺陷等。 焊接接头的弯曲试验有关规定应按焊接接头弯曲及压偏 试验方法标准进行。 冲击试验 冲击试验用于评定焊缝金属和焊接接头的韧性和缺 口敏感性。试样为V形缺口，缺口应开在焊接接头最薄 弱区，如熔合区、过热区、焊缝根部等。缺口表面的光 洁程度、加工方法对冲击值均有影响。缺口加工应采用 成型刀具，以获得真实的冲击值。V形缺口

24、冲击试验应 在专门的试验机上进行。焊接接头冲击试验有关规定应 按焊接接头冲击试验方法标准进行。 硬度试验 硬度试验用于评定焊接接头的硬化倾向，并可间接考核焊接 接头的脆化程度。硬度试验可以测定焊接接头的洛氏、布氏和维 氏硬度，对比焊接接头各个区域性能上的差别，找出区域性偏析 和近缝区的淬硬倾向。 断裂韧度COD试验 此试验用于评定焊接接头的COD (裂纹张开位移)断裂韧度， 通常将预制疲劳裂纹分别开在焊缝、熔合区和热影响区，评定 各区的断裂韧度，试验按焊缝金属COD试验方法和裂纹 张开位移，(COD)试验方法进行。 疲劳试验 疲劳试验用于评定焊缝金属和焊接接头的疲劳强度及焊接接 头疲劳裂纹扩展

25、速度(da/dN)，在对称交变载荷下的疲劳强度按 焊缝金属和焊接接头的疲劳试验法进行；测定接头da/dN按 焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法进行。 2）金相检验）金相检验 宏观组织分析 能直接用目测或借助低倍放大镜进行的检验，其内容如 下表所示。 宏观组织检验方法宏观组织检验方法 微观组织分析利用显微镜能检查焊接接头各区域的微观组织和偏析等问题。通过微观组织分析，研究母材、焊接材料与焊接工艺存在的问题及解决途径。 有些情况下，也可用复膜检查方法，对制造过程中或运行中的焊接接头表面制作复膜，然后在显微镜下作宏观或微观组织分析和缺陷分析。此法亦可属非破坏性的金相检验法。常见的焊接缺陷及质量检验常见

26、的焊接缺陷及质量检验 一、常见的焊接缺陷一、常见的焊接缺陷 （一）裂纹（一）裂纹 （二）气孔（二）气孔 （三）夹渣（三）夹渣 （四）未熔合（四）未熔合 未焊透未焊透 （五）形状缺陷（五）形状缺陷 咬边咬边 焊瘤焊瘤 烧穿和下塌烧穿和下塌 错边和角变形错边和角变形 焊缝尺寸不合要求焊缝尺寸不合要求 （六）其它缺陷（六）其它缺陷 电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。焊接缺陷及其控制焊接缺陷及其控制 4.1 4.1 焊缝中的偏析和夹杂焊缝中的偏析和夹杂 4.1.1 4.1.1 偏析的形成及控制偏析的形成及控制 1.1.偏析的种类

27、及形成原因偏析的种类及形成原因 (1)(1)显微偏析显微偏析 (2)区域偏析 (3)层状偏析 2.偏析的控制措施 (1)细化焊缝晶粒 (2)适当降低焊接速度 4.1.2 夹杂的形成及控制 1.夹杂的形成及控制 (1)夹渣； (2)反应形成新相 氧化物；氮化物；硫化物； (3)异种金属。 2.夹杂的危害 1)影响接头力学性能 大于临界尺寸的夹杂物使接头力学性能下降; 2)以硅酸盐形式存在的氧化物数量的增加,总含氧量增加,使焊缝的强度、塑性、韧性明显下降； 3)氮化物使焊缝的硬度增高，塑性、韧性急剧下降； 4)FeS是形成热裂纹及层状撕裂的重要原因之一。 3. 夹杂的防止措施 1)合理选用焊接材料

28、,充分脱氧、脱硫; 2)选用合适的焊接参数，以利熔渣浮出； 3)多层焊时，注意清除前一层焊渣； 4)焊条适当摆动，以利于熔渣的浮出； 5)保护熔池，防止空气侵入。 4.2 焊缝中的气孔焊缝中的气孔 4.2.1 气孔的分类及形成机理气孔的分类及形成机理 1.1.析出型气孔析出型气孔 如如N N2 2、H H2 2气孔；气孔； 2.2.反应型气孔反应型气孔 如如COCO、H H2 2O O气孔。气孔。 FeO + C = CO+ Fe 3.2.2 气孔形成的影响因素气孔形成的影响因素 1.1.气体的来源气体的来源 (1)(1)空气侵入；空气侵入； (2)(2)焊接材料吸潮；焊接材料吸潮； (3)(

29、3)工件、焊丝表面的物质；工件、焊丝表面的物质； (4)(4)药皮中高价氧化物或碳氢化合物的分解。药皮中高价氧化物或碳氢化合物的分解。 2.2.母材对气孔的敏感性母材对气孔的敏感性 (1)(1)气泡的生核气泡的生核 现成表面现成表面 (2)(2)气泡的长大气泡的长大 必须满足必须满足 p ph h p po o P Ph h- -气泡内部压力气泡内部压力: : P Ph h = P= PH H2 2 + P + PN N2 2 + P + PCOCO + P + PH H2 2O O + + P Po o- -阻碍气泡长大的外界压力阻碍气泡长大的外界压力: : P PO O = P = Pa

30、a + P + PM M + P+ PS S + P+ PC C P Ph h Pa + Pc = 1 + Pa + Pc = 1 + 现成表面存在的气泡呈椭圆形，增大了曲率半径，降低了外界现成表面存在的气泡呈椭圆形，增大了曲率半径，降低了外界的附加压力的附加压力P PC C ，气泡容易长大。气泡容易长大。r2 (3)气泡的上浮气泡的上浮 必须满足必须满足 VC (气泡上浮速度气泡上浮速度) R（熔池结晶速度）（熔池结晶速度）glslsg 3.焊接材料对气孔的影响 （1）熔渣氧化性的影响 氧化性强,易出现 CO 气孔；还原性增大，易出现 H2 气孔； （2）焊条药皮和焊剂的影响 碱性焊条含有

31、CaF2 ,焊剂中有一定量的氟石和多量 SiO2 共存时， 有利于消除氢气孔； （3）保护气体的影响 混合气体的活性气体有利于降低氢气孔； （4）焊丝成分的影响 希望形成充分脱氧的条件，以抑制反应性气体的生成。 4.焊接工艺对气孔的影响 (1)焊接工艺 工艺正常，则电弧稳定，保护效果好； (2)电源的种类 直流反接，降低电压； (3)熔池存在时间 时间增加，则对反应性气体排出有利；对析出性气体，既要考虑溶入，又要考虑逸出。 4.2.3 气孔的防止措施 1.消除气体来源 加强焊接区保护；焊材防潮烘干；适当的表面清理。 2.正确选用焊接材料 适当调整熔渣的氧化性； 焊接有色金属时，在Ar中加入CO

32、2或O2要适当； CO2焊时，必须用合金钢焊丝充分脱氧； 有色金属焊接时，要充分脱氧，如焊纯镍时，用含铝和钛的焊丝或焊条；焊纯铜时，用硅青铜或磷青铜焊丝。 3.控制焊接工艺条件 焊接时规范要保持稳定； 尽量采用直流短弧焊，反接； 铝合金TIG焊时，线能量的选择要考虑氢的溶入和排除； 铝合金MIG焊时，常采取增大熔池存在时间，以利气泡逸出。 4.3 4.3 焊接裂纹焊接裂纹 4.3.1 4.3.1 焊接裂纹的种类和特征焊接裂纹的种类和特征 1. 1.焊接热裂纹焊接热裂纹 (1)(1)结晶裂纹结晶裂纹 (2)(2)高温液化裂纹高温液化裂纹 (3)(3)多边化裂纹多边化裂纹2.2.焊接冷裂纹焊接冷裂

33、纹 (1)(1)延迟裂纹延迟裂纹 (2)(2)淬硬脆化裂纹淬硬脆化裂纹 (3)(3)低塑性脆化裂纹低塑性脆化裂纹 3.3.其他裂纹其他裂纹 (1)(1)再热裂纹再热裂纹 (2)(2)层状裂纹层状裂纹 (3)应力腐蚀裂纹 4.3.24.3.2 结晶裂纹的形成与控制结晶裂纹的形成与控制 熔池结晶三阶段：熔池结晶三阶段： 液固阶段；固液阶段；完全凝固阶段。液固阶段；固液阶段；完全凝固阶段。固液阶段（脆性温度区）有可能产生裂纹。固液阶段（脆性温度区）有可能产生裂纹。 认为：认为： 较小时，曲线较小时，曲线1 e0 pmin , es0, 不会产生裂纹；不会产生裂纹； 较大时，曲线较大时，曲线3 e0

34、pmines0，产生结晶裂纹；产生结晶裂纹； 按曲线按曲线2变化时，变化时， e0 pmines 0 ，处于临界状态。处于临界状态。为防止结晶裂纹的产生，应满足如下条件：为防止结晶裂纹的产生，应满足如下条件：TeTe /Te / 2.结晶裂纹的影响因素 (1)冶金因素 1)结晶温度区间 (剖面线区间为脆性温度区间） 结晶温度区间越大，脆性温度区也 大，裂纹倾向也大。 2)低熔共晶的形态 当液态第二相在固态基体相的晶粒交界处存在时，其分布受表面张力（GB） 和界面张力（LS）的平衡关系所支配。 = 2 COS ； COS 2 若 2 = , = 0 o,易形成液态薄膜； 2 , 0 o,不易形成

35、液态薄膜； 增大低熔共晶物的表面张力，有利于避免结晶裂纹。 3)一次结晶的组织 晶粒粗大，柱状晶的方向越明显，越易形成液态薄膜，导致结晶裂纹。 4)合金元素的种类促进结晶裂纹的有：硫、磷、碳和镍等；抑制结晶裂纹的有：锰、硅、钛、锆和稀土等。 (2)应力因素.液态薄膜和应力是引起结晶裂纹的根本条件! 222 3.结晶裂纹的防止措施 (1)冶金措施 1)严格控制焊材中的硫、磷和碳的含量； 2)改善焊缝的一次结晶组织,细化晶粒(加入Mo、V、Ti、Nb、Zr和稀土等元素；焊接奥氏体不锈钢时加入Cr、Mo、V等铁素体形成元素）； 3)限制熔合比(尤其是一些易向焊缝转移某些有害杂质的母材)； 4)利用“

36、愈合作用”（如铝合金焊接）。 (2)应力控制 1)选择合理的接头形式（使熔深减小）； 2)确定合理的焊接顺序 (尽量使焊缝处于较小的刚度下焊接)； 3)确定合理的焊接参数（适当增加焊接电流，使冷速下降；预热等）。 4.3.3 延迟裂纹的形成与控制 延迟裂纹又称“氢致裂纹”，常出现在中、高碳钢及合金结构钢的焊接接头中。 1.延迟裂纹的形成机理 延迟裂纹主要决定三大因素： (1)氢的行为及作用 扩散氢在延迟裂纹的产生过程中起到至关重要的作用。 1)氢致延迟开裂机理 2)氢的扩散行为对致裂部位的影响 氢在奥氏体中的溶解度大，扩散速度小； 氢在铁素体中的溶解度小，扩散速度大。 (2)材料淬硬倾向的影响

37、 1)淬火形成淬硬的马氏体组织 2)淬硬形成更多的晶格缺陷 (3)接头应力状态的影响 1)应力的种类 热应力；组织应力；结构应力。 将上述三种应力的综合作用统称为拘束应力。 2)拘束度与拘束应力 拘束度R定义为： 单位长度焊缝 在根部间隙产生单位长度的弹性位 移所需要的力。 = E LEhLhLhLlhFlFRbb1 从上式可以看出：改变拘束距离L和板厚h，可以调节拘束度R的大小。 L， h 时，则R。 R增大到一定程度就产生裂纹。此值称为临界拘束度Rcr 。 Rcr越大，接头的抗裂性越强。 Rcr可作为冷裂纹敏感性的判据，即产生了裂纹的条件是： R Rcr R反映了不同焊接条件下焊接接头所承

38、受的拘束应力。开始出现裂纹时的应力称为临界拘束应力cr 。cr可作为冷裂纹敏感性的判据，即产生了裂纹的条件是： cr 2.延迟裂纹的防止措施 (1)冶金措施 1)改进母材的化学成分，采用低碳多种微量元素的强化方式;精炼降低杂质； 2)严格控制氢的来源，工件表面清理；焊条、焊剂烘干； 3)适当提高焊缝韧性，在焊缝金属中适当加入钛、铌、钼、钒、硼、碲及稀土等微量元素,提高焊缝的韧性；用奥氏体不锈钢焊条焊接易淬硬钢； 4)选用低氢的焊接材料； (2)工艺措施 1)适当预热； 2)严格控制焊接热输入，除预热外可适当增大热输入； 3)焊后低温热处理，使氢逸出，降低残余应力，改善组织； 4)采用多层焊，使

39、前层的氢逸出，并使前层热影响区淬硬层软化； 5)合理安排焊缝及焊接次序。 4.3.4 其他裂纹的形成与控制 1.再热裂纹 (1)再热裂纹的形成机理 再热裂纹的产生是由晶界优先滑动导致微裂(形核)而发生和扩展的。在焊后热处理时，残余应力松弛过程中，粗晶区应力集中部位的晶界滑动变形量超过了该部位的塑性变形能力，就会产生再热裂纹。即 e ecr 晶内沉淀强化理论 再热使晶内析出碳、氮化物，使晶内强化。 晶界杂质析集弱化理论 再热使P、S、Sb、Sn、As等杂质向晶界析集。 蠕变断裂理论（楔形开裂模型） 点阵空位在应力和温度作用下，能发生运动，聚集到一定数量，在应力作用下，晶界的接合面会遭到破坏，直至

40、扩大而形成裂纹。 (2)再热裂纹的防止措施 优先选用含沉淀强化元素少的钢种；严格限制母材和焊缝中的杂质含量；避免过大的热输入使晶粒粗化；预热和后热；增大焊缝的塑性和韧性；尽量降低残余应力。 2.层状撕裂 (1)层状撕裂的形成机理 平行于轧制方向夹杂物的存在； 母材的性能（塑性、韧性）； Z向拘束应力。 (2)层状撕裂的防止措施 选用抗层状撕裂的钢材； 减小Z向应力和应力集中（右上图）。 3. 应力腐蚀裂纹 (1)应力腐蚀裂纹的形成机理 活化通路应力腐蚀理论 腐蚀电池是一个大阴极和小阳极时，阳极的溶解表现为集中性腐蚀损伤。只要在腐蚀过程中，阳极始终保持处于裂纹的最前沿，裂尖处于活化状态而不钝化，

41、其他部位（裂纹端口两侧）发生钝化，使裂纹一直向前发展至断裂。 应变产生活性通道应力腐蚀理论 钝化膜在应力作用下发生破裂，裂隙处暴露出的金属成为活化阳极，发生溶解。在腐蚀过程中，钝化膜破裂的同时又发生破裂钝化膜的修复，在连续发生应变的条件下修复的钝化膜又遭破坏，以致继续腐蚀。 氢脆型应力腐蚀理论 腐蚀电池是一个由小阴极和大阳极组成，大阳极发生溶解，表现为均匀性腐蚀。小阴极区如果发生析氢，将发生阴极区金属的集中性渗氢，在持续载荷作用下导致脆断，应力腐蚀就会顺利发展。随着裂纹的出现，裂纹尖端应力、应变集中促进金属中氢向裂纹尖端聚集，最终导致应力腐蚀断裂。 (2)应力腐蚀裂纹的防止措施 应力腐蚀的形成

42、必须同时具有三个因素的综合作用,即材质、介质和拉应力。因此，应从三方面的影响因素着手，从产品结构设计、安装施工到生产管理各个环节采取相应措施。 材质：采用双相不锈钢材料； 选择与母材的化学成分和组织基本一致的焊材（等成分原则）； 介质：必须具体考虑介质对母材腐蚀的可能性，为了减轻或消除特定环境中的应力腐蚀，可在介质中加缓蚀剂。也可采用表面处理技术，在构件表面制备牺牲阳极涂层或物理隔离涂层。 应力：焊接过程中选择合理的接头形式，减小残余应力； 正确的焊接顺序； 合适的热输入； 焊后可以进行进行消除应力处理。二、焊接质量检验二、焊接质量检验 （一）焊前检查 母材与焊材；设备与工装；坡口制备；焊工水

43、 平；技术文件等； （二）施焊过程中的检查 焊接及相关工艺执行情况；设备运行 情况；结构与焊缝尺寸等； （三）焊后检验 是保证合格产品出厂的重要措施 外观检查； 内部探伤：射线探伤、 射线探伤、超声波探伤等； 近表面缺陷探伤：磁粉探伤、渗透探伤等； 渗漏检测：水压试验、气压试验等； 力学性能测试； 金相组织分析； 化学成分分析。 三、无损探伤射线检测（RT）超声波检测（UT）磁粉检测（MT）渗透检测（PT）涡流检测（ET） 1.射线探伤 探伤原理 x 射线和射线都是电磁波，它们的波长很短（ x 射线为0.001-0.1nm，射线为0.0003-0.1nm)，能透过不透明的物体（包括金属），并能

44、使胶片感光。将感光后的胶片显影后，能看到材料内部结构和缺陷相对应黑度不同的图像，从而观察材料内部缺陷的方法称作射线照相探伤法。 射线穿过某一物质时，由于物质对射线吸收与散射的作用，其能量便被物质所衰减，被衰减能量的大小与射线的波长和被穿透物质的化学成分有关。由感光底片不同的黑度，来观察物体内部缺陷存在的部位性质和程度，以判断缺陷。 射线照相质量标准 根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级： 级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣； 级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透； 级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透； 级为焊缝缺陷超过级者。 各种射线照相的性能比较 x射线 射线 1.焊缝厚度小于50mm时，灵敏 1.穿透能力大,能透照300mm钢板； 度比射线高； 2.设备轻便,操作简便； 2.透照时间短,速度快； 3.不需要电源,可野外作业； 3.设备复杂,费用大； 4.环形焊缝可采用一次曝光； 4.穿透能力小； 5.透视时间长； 5.适用厚度30-50mm。 6.适用厚度50mm以上。 2.超声波探伤 超声波探伤是利用超声波（频率超过20000Hz的声波)能传入金属材料的深处，并在不同介质的界面上能发生反射的特点来检查焊缝缺陷的一种方