《焊接基本知识》

1、 陕西省锅炉压力容器检验所 焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识2-1承压特种设备常用的焊接方法n 一、焊接方法的分类n 1、焊接、焊接通过加热或加压，或两者并用，并且用或不通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法用填充材料，使工件达到结合的一种方法(GB/T3375-94焊接述语焊接述语)。 陕西省锅炉压力容器检验所n2、分类 手工电弧焊手工电弧焊 电弧焊电弧焊 埋弧焊埋弧焊 焊焊 熔化焊熔化焊 气焊气焊 气体保护焊气体保护焊 接接 电渣焊电渣焊 等离子弧焊等离子弧焊 方方 电子束焊电子束焊 法法 激光焊激光焊 电阻焊

2、电阻焊 压力焊压力焊 摩擦焊摩擦焊 钎焊钎焊 陕西省锅炉压力容器检验所n ） 熔焊使被连接的构件接头处局部加热熔化成液体，然后在冷却结晶成一体的方法.n ）压焊将被焊金属的接触部位加热到塑性状态或局部熔化状态，然后加一定的压力，使金属原子间相互结合形成焊接接头。（分加热压焊、不加热压焊）。n ）钎焊利用熔点比母材低的金属材料作钎料（铅、锡、银、铜、镍合金），将焊件和钎料加热至高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用是液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散连接焊件的方法。（分软钎焊 450、硬钎焊 450）。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所 3

3、电弧焊 （1）手工电弧焊 a 、接头形式与坡口 i接头形式：对接、搭接、角接、“T”型接头 ii坡口形式：对接接头是锅炉压力容器的制造中，采用最多的一种形式。根据工件厚度和承载荷的情况，分开坡口、不开坡口n常用的坡口，V型、U型、X型，他们在接头强度上没有明显差别。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所niii、锅炉压力容器受压部件选择坡口的基本原则： 、采用保证能焊透的焊接坡口, 当无法从内部焊接时，尽量采用单面焊双面成形的手工焊操作工艺或氩弧焊打低工艺的坡口形式。 、尽量减少筒体、容器内部焊接工作量，改善劳动条件，容器内部宜选用小坡口或加垫片。 、尽量减少填充金属

4、量。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所n b焊接规范的选择 焊接规范通常指焊条类型和直径、焊接电流、焊接电压、焊接种类和极性、焊接层数和焊接速度等的总称。 、 焊条直径的选择主要取决于焊件的厚度，焊缝位置以及焊接层数等因素。常用的焊条直径为2.55mm 平焊对接可选用较粗焊条 立焊的焊条直径不宜超过4mm 仰横焊的焊条直径不宜超过3mm 对于多层焊的第一层焊道，焊条直径不应超过3mm 、焊接电流过小，电弧不稳定，易产生未焊透、夹渣等缺陷；焊接电流过大，易产生咬边和焊穿等缺陷，电流大小应适度；（I=kd, k=30-50）第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西

5、省锅炉压力容器检验所 、电弧电压也就是工作电压，它的大小由电弧长度来决定的。n 电弧长，则电压高，电弧短，则电弧电压低。电压高，易出现电弧燃烧不稳定，增加飞溅，减少熔深，产生咬边。而且还会由于空气中氧、氮的侵入使焊缝产生气孔。n 故应尽量使用短弧，弧长不要超过焊条直径。、焊接层数： 在中厚板手工焊接时，往往采用多层焊。n 对于低碳钢Q245R等普低钢，焊接层数的多少对焊接接头质量影响不大，但多曾焊缝厚度过大时，对焊缝的塑性有不利影响。因此，对于检验冷变的接头，每层厚度最好不大于45mm。、焊接速度在不影响接头质量的前提下，焊接速度尽可能快一些，以缩小热影响区，减小变形，提高生产率。第二章第二章

6、 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所c、手工电弧焊特点n 优点：工艺灵活，适应性强，对于各种位置常用钢种，不同厚度的工件都能适用。特别对不规则的焊缝、短焊缝、仰焊缝、高空和狭窄位置的焊缝更显得机动灵活，可以通过调整工艺，如跳焊、分段焊、对称焊等方法来减少变形和改善应力分布。n 缺点：生产效率低、劳动强度大、焊接质量受焊工水平、情绪的影响较大。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所d、手工电弧焊焊条 . 焊条的构成和要求： 构成 焊芯、药皮 要求 、引弧容易，保证电弧稳定； 、药皮熔化应稍后于焊芯，要均匀； 、熔渣比重应小于熔化金属的比重，凝结温度应低于

7、金属； 、具有渗透合金和冶金处理作用； 、适用于各种位置的焊接。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所.焊芯n 与工件产生电弧并熔化为焊缝的填充金属；n 根据GB/T14959-94规定，焊接的主要钢丝分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢。 .药皮 n 作用 提高焊接电弧的稳定性,稳弧作用； 造渣、造气防止空气侵入熔滴、熔池，保护作用； 保证焊缝金属顺利脱氧、脱P和脱S，冶金作用； 向焊缝金属掺入合金元素，提高机械性能。n 药皮对焊缝的影响n 按药皮的酸碱性可分为酸性焊条和碱性焊条n 酸性焊条有：氧化钛型、氧化钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型等，纤维素型等两种。第二章第二章

8、焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所n 酸性焊条 由于氧化性强，药皮中合金元素烧损很严重，焊缝的机械性能特别是冲击值（k）下降得很多。n 由于碳的氧化造成熔池沸腾，有利于气体逸出， 铁锈，油垢敏感性小，抗气孔性好，稳弧性好，交直流两用，焊缝成形美观脱渣好。n 碱性焊条 由于含有碱性氧化物及铁合金，使焊条有足够的脱氧能力。由于这类焊条在焊接时产生保护气体中含氢量少，因此叫做低氢型焊条。n 碱性焊条形成的焊缝，机械性能良好，抗裂性能强，但易产生气孔，因此焊前要烘干焊条，清理焊口的铁锈、油垢、水分。另外，碱性焊条因药皮中含氟化钙，焊接过程中生成氟化钙有毒气体，焊时要通风。n 对于中、高

9、压锅炉的受压元件和二、三类压力容器的焊接，都应采用碱性焊条。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所.电焊条的选用原则 i. 考虑母材的机械性能与化学成分 等强性 接头强度应等于或高于母材； 等成分 接头和母材的化学成分应基本相同。 ii. 考虑工作环境和使用情况 载荷 承受动载、冲击载荷时，除强度外，对冲击韧性、延伸率有较高的要求，可以采用低氢型焊条。 温度 承受低温或高温时，应选用能耐高温或低温性能的焊条。 介质 承受强腐蚀介质时，应选用耐腐蚀性强的不锈钢焊条。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所.焊条的烘烤 焊条受潮后，使焊接工艺变坏而

10、且水分中的氢容易使焊缝产生气孔和裂纹。焊条在使用前必须烘干。特别是低氢型焊条。 碱性低氢焊条，烘干温度为380420保温1-2小时，然后放在另外一个温度控制在80100的烘干箱内保温随用随取。 酸性焊条，烘干温度为150200保温12小时。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所e、焊接位置及特点n 手工电弧焊可以在不同的位置进行操作。熔焊时，焊接接头所处的空间位置称为焊接位置。n 对接焊缝和角焊缝有七种焊接位置：n 平、立、横、仰焊、平角焊、立角焊、仰角焊n 管子环焊缝有四种焊接位置：n 水平旋转、垂直固定、水平固定、45位置第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕

11、西省锅炉压力容器检验所 陕西省锅炉压力容器检验所（）埋弧自动焊埋弧自动焊-在焊剂层进行的电弧焊在焊剂层进行的电弧焊 a、焊缝的形成过程(见右图)n1-引弧板n2- 焊缝 3- 渣壳 4- 导电嘴 5-送丝轮 6- 焊剂漏斗 7- 焊剂 8- 焊件 9- 焊丝 陕西省锅炉压力容器检验所b.埋弧自动焊焊接工艺： 接头型式与坡口 接头型式 ： 平焊的对接焊、船形焊 对接焊的厚度在14mm以下对接焊缝时，可不开坡口，采用双面焊 对较厚焊件可开V、U、X型坡口。和手工焊比，只是钝边尺寸不同而已。 .焊件规范对焊缝形状和尺寸的影响 埋弧自动焊接参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度。

12、第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所n 焊接电流（In）、In熔深h、焊缝余高e、焊缝宽度b变化不大。n 电弧电压Vnn 当Vnh 易造成焊缝未焊透，焊剂消耗量大，焊波粗糙，脱渣困难，产生咬边，故增加Vn的同时应相应增加Inn 焊接速度 b ，h，en 当焊接速度时易产生未焊透和边缘未熔缺陷n 焊丝直径弧拄直径电弧加热范围bh en 否则相反第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所n 焊接实施 自动焊接准备工作很重要，焊前需要清理焊丝、焊件、被焊表面，烘干焊剂。焊件装配尺寸要求严，须做好定位焊，并应做好定位标记。在焊缝两端上应有引弧板和收弧板

13、。n c、埋弧自动焊的优、缺点 生产效率高 ；焊缝质量好；减少焊接材料和电能 ；改善了焊工的劳动条件 装置复杂，投资大。VI 焊接位置有限。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所（）.气体保护电弧焊 n 采用气体将空气和熔化金属机械的n 隔开，免受空气氧化的焊接方法。 a.特点： 、它是明弧焊，电弧和熔池清晰可见，便于调整焊接参数，控制焊接质量； 、由于保护气流对弧柱的压缩作用，使电弧热量集中，熔池小，结晶快，利于空间位置和薄板焊接； 、焊接过程没有熔渣金属，具有良好的焊接质量。n 在锅炉压力容器制造中，应用较广泛的是氩弧焊和CO2保护焊。第二章第二章 焊接基本知识焊

14、接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所 b、氩弧焊以氩气作保护气体的一种电弧焊 方法 、原理 、焊接规范n 焊接电流 电弧电压 焊接速度 钨极直径和形状 气体流量 喷嘴直径n 喷嘴直径大 Q过大 浪费氩气 ，产生紊流，易将空气掺入，降低保护效果，导致电弧不稳定，焊缝易产生气孔和氧化现象。 Q（升/分）过小 空气易侵入，保护不好 一般 Q（0.81.2）D D喷嘴直径(mm) c、CO2保护焊是一种先进的焊接方法,有自动（半自动）具有快、好、省的特点 、生产效率高 、成本低 、抗裂性好第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所d、焊丝、焊剂及其选用 i、焊丝和焊条中的焊芯同属

15、于一个GB130077。n如：H08MnA H焊接用钢 08平均含碳量0.08% Mn平均含锰量在1%左右 A高级焊丝 ii、焊剂 作用 和焊条中药皮的作用相同。 对焊剂的要求p稳弧性能要好；p保证焊缝金属得到所需的化学成分和性能；p有较好的抗气孔能力，对铁锈，油污，水分敏感性小；p放出有毒气体少；p应有一定的粒度和强度以便于多次使用；p使焊缝成形良好。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所n iii、焊剂分类和牌号编制n 分类 按制造方法分 熔炼焊剂和非熔炼焊剂n 按化学性能分 酸性焊剂和碱性焊剂n 按化学成分分 高锰焊剂和中锰焊剂焊剂牌号编制n 例：焊剂X X X

16、同一类型焊剂不同牌号 氧化锰的平均含量 二氧化碳和氟化钙的平均含量n 焊剂在使用前必须烘干，防止产生气孔等缺陷。n 酸性焊剂：如焊剂430和焊剂431。烘干温度为250，保温12小时。n 碱性焊剂：如焊剂250和焊剂260。烘干温度为300，保温2小时。n 焊剂烘干后应立即使用。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所 陕西省锅炉压力容器检验所 22 焊接接头一、焊接接头的组织：n 焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区三部分n 其组织状态如图：n 熔合区晶粒十分粗大 塑性差n 过热区粗晶粒区12级n 魏氏组织过热组织n 重结晶区细晶粒区（F+P） n 正火区n 不完全重结

17、晶区 F+P+粗大F 组织不均匀第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所 陕西省锅炉压力容器检验所二、影响焊接接头的性能的主要因素 n焊缝金属的化学成分和固态时的冷却条件nCb 热裂纹较敏感 要求C0.25%nMnb 改善冲击韧性 Mn2% 可细化晶粒，脱S, 脆性转变温度 , 对k影响不大nSib Si=0.250.5 脱氧nS(产生热裂纹) P（产生冷裂纹）杂质n焊接热输入量n焊后热处理 ：加热速度不能过快 600左右n 保温时间 每25mm厚保温1小时n 冷却速度 缓慢冷却第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所2-3锅炉压力容器常用钢的焊

18、接n 一、主要材料的可焊性n 1、金属材料的焊接性能：n 工艺可焊性：在一定的焊接条件下，焊接接头中出现各种裂纹及其他缺陷的可能性。n 使用可焊性：在一定的焊接条件下，一定金属的焊接头对使用要求的可靠性。这样焊头的机械性能和其它特殊性能（如耐热，耐蚀，抗疲劳，耐低温等）。n 如果一种材料用最普通，最简单的焊接工艺条件就可获得优质焊接接头，则说明这种材料具有良好的可焊性。反之，可焊性差。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所2、金属材料的可焊性试验 1）C当量法 钢的可焊性主要决定于它的化学成分，其中影响最大的是含碳量。 因为 含碳量和合金元素的淬硬倾向，容易产生冷裂纹

19、。含碳量越高可焊性越差，碳钢中含碳量0.3。低合金钢含碳量38mm时，焊后才进行热处理。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所n 三、低合金钢的焊接 普通低合金钢是在低碳钢的基础上，通过添加少量多种合金元素一般总量在5以内1m，提高其强度或改变其使用性能。 在锅炉压力容器制造中，目前主要使用的屈服极限为350700MPa级的钢材。 如Q345 R 15MnVR 18MnNbMoR 普通低合金钢的可焊性随钢的强度等级提高而变差 300400MPa级 可焊性良好 500MPa级 可焊性差 要预热，热处理第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所n 焊

20、接特点p热影响区有较大的淬硬倾向n 影响因素： a、材料的结构形式。钢种 板厚 b、工艺因素工艺方法 接头形式 焊缝尺2、焊缝金属和热影响区的冷裂纹。一般发生在高强度钢的厚板中。n 影响因素：含氢量冷裂纹的倾向 淬硬程度产生冷裂纹的倾向 残余应力产生冷裂纹的倾向第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所四、奥氏体不锈钢的焊接 n 1、特点：不锈钢具有优良的化学稳定性和抗腐蚀性能，韧性塑性较好，可焊性好n 但由于含Cr量较高，一般大于13，当焊接工艺掌握不好时，易出现焊接的晶间腐蚀。n 2、晶间腐蚀 晶间腐蚀产生的原因： 焊接时，工件被加热，C和Cr都会从A晶粒内部向晶界扩

21、散。并在晶界上生成Cr4C，致使晶界产生“贫鉻”现象。当晶界上Cr含量下降到13以下时，就失去了防腐作用。在腐蚀介质作用下晶界全被迅速腐蚀。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所影响晶间腐蚀的因素n化学成分n温度 t（850）Cr4C不稳定，碳析出后又会重新回到A中，不会形成“贫鉻”n时间 T C来不及析出 T A内的Cr已经充分扩散到晶界进行补充不会形成“贫鉻”第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所预防晶间腐蚀的措施n 调整焊缝的化学成分，加入稳定化元素钛、铌等n 减少焊缝中的含碳量 控制C0.04%n 快焊快冷 （改善工艺措施）第二章第二

22、章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所五、异种钢焊接时存在的主要问题 熔合区生成M组织 易产生裂纹 应选多镍合金焊头。 熔合区的碳扩散，C从PA 形成Cr4C 出现组织和性能不均 异种钢接头的热应力，热膨胀系数不同。 不锈钢 热胀系数比低合金钢热胀系数大3055。第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所-4 锅炉压力容器的焊接缺陷及防止措施一一、焊接接头的缺陷即防止措施 外部缺陷 1）咬边 电流过大 焊接速度不均 电流强度与焊速不适当 2）烧穿 电流过大 坡口角度小 间隙大 钝边小 3）表面裂纹 工作温度低 焊条质量差 强制装配应力过大 母材含碳量不符合

23、要求 4）弧坑 电弧过大 收弧断弧快焊工操作疏忽 5）表面气孔 焊条潮湿 冷却速度太快 气体来不及逸出 电弧太短第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉压力容器检验所内部缺陷 1）气孔 焊件表面有污垢，油漆，铁锈或有机物，焊条太潮或成分不当，焊速太快，电弧太长 2）未焊透 坡口钝边间隙太小，电流电压不够，焊条直径太大或种类不对，焊速太快，运条角度不对以及电弧偏析 3）未熔合 坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏析 4）夹渣 焊条药皮成分不当，含S、P过高，多次焊道表面清理不干净，电流小，焊速大3.其他缺陷 1）焊缝化学成分或组织成分不符合要求 2）过热或过烧 3）白点（由于氢的聚集而造成的，危害极大）第二章第二章 焊接基本知识焊接基本知识 陕西省锅炉