焊接方法及工艺要点

1、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： 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。 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。 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

2、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：平焊：焊条常选© 32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：减少焊缝局部面积而削弱强度；引起应力集中； 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

3、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。 横焊：焊条与焊接方向夹角7580°,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。 立焊： 焊条向下倾斜 60°

4、-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。 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

5、接操作技术重点内容：非熔透式管板焊接（原称插入式）通常焊二层。第一层用©2.5mm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© 3.2mm的焊条，焊条与平板夹角5060°, 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。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

6、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， 212 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

7、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

8、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： 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H08A、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

9、金钢与不锈钢焊接都采用高铬镍焊丝。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。焊丝应按标准检查、验收和复验方可使用。焊剂使用前要烘干，酸性焊 剂 150C -200 ex 2h,碱性焊剂烘干 200C -350CX 2h,烧结剂 300 C -400 Cx 2h, 焊剂的颗粒度越大，电流也可大一些。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。 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。 堆积不足时， 焊缝区覆盖不严， 漏光飞溅， 焊缝成形不良。焊剂粒度不一致，甚至出现块状，产生成形不规则。这就是

10、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：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

11、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。 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。 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

12、 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68mm,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© 5mm,正面焊 接电流850900,电弧电压3638,焊速42cm/min，反面焊接电流9001000

13、,电 弧电压3840,焊速40cm/min,在无法使用衬垫进行埋弧焊时，可采用手工焊圭寸底, 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, 内环缝主要起圭底作用。 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©15002000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

14、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。 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。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，

15、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。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101150,喷嘴孔径49.5mm,氩气流量4-7L/min。 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 812mm 之间，同理钨极伸出 长度一般为 510mm。知识点 2 手工

16、钨极氩弧焊焊接工艺重要内容：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%。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。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。焊丝的选择 打底焊多选用2O 2.5焊丝，焊丝长度以5001000mm为准,

17、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。 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 1015mm, 高度23mm,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

18、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23mm,钨极距熔池 表面距离保持24mm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35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

19、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,形、U形X形（双面V形）坡口等。常见对接接头形式如下图。但以对接焊缝居多。对接接头的坡口形式主要有I形坡口、对接接头从力学角度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

20、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626mm 时，采用V形或丫形（带钝边V形）坡口；厚度1260mm时，采用X形（双面V 形）坡口或双面Y形坡口，它可比单面V形或丫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。3T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

21、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

22、钢板，其重叠部分长度由设计决定（通常 L>2 （別+2）。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

23、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

24、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1200C,在加热到100C水开蒸发，200400C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 C02、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18002400C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

25、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 C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H 来不及逸出而残成稳定针状物，使焊缝塑性、韧性进一步下降，硬度

26、升高。H在300700C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 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

27、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

28、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 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。 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。

29、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。重要内容热影响区加热温度高约1350C，加热速度快，高温停留时间短, 焊条电弧焊约4-20S埋弧焊30100S,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。低碳钢及不易淬火的低合金钢的热影响区组织熔合区介于焊缝中间，组织有较大不均匀性，过热区在1100C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。 正火区， 该区域发生重结晶， 铁素体和珠光体全体转为奥 氏

30、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， 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导致该区塑提高、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， 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

31、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 392441Mpa 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

32、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

33、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 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 294392Mpa 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

34、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。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

35、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。 15MnVNR 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150C以 上。焊条电弧焊选用J607,也可选用J557MO

36、,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150C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

37、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150400C，焊后还应进行热处 理，以获取符合要求的综合力学性能。知识点 1 焊接变形的种类10 焊接变形及其控制重要内容 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

38、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

39、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：线能量太小; 电弧偏吹；气焊火焰坡口加热不均匀；打底焊时电弧燃烧时间短）。形状缺错边、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

40、溅、钨飞溅、表面撕裂、磨痕、凿痕、打磨过量、定位局部下塌， 焊缝形状不良、 焊瘤、陷包括咬边、 缩沟、焊缝超高、 凸度过大、 下塌、12 焊接检验与质量管理缺陷等。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0.050.5mm,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。

41、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。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