常用金属焊接

1、 第第3 3章章 连接成形连接成形第第2 2节节 常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接 第第3 3章章 连接成形连接成形一、金属的一、金属的焊接性焊接性 1 1、焊接性的概念、焊接性的概念：指金属材料在限定的施焊条件下，焊接成形并获得符合设计要求指金属材料在限定的施焊条件下，焊接成形并获得符合设计要求及满足使用要求的焊件的能力。及满足使用要求的焊件的能力。（1 1）结合性能，特别是接头中产生焊接缺陷的倾向性）结合性能，特别是接头中产生焊接缺陷的倾向性（2 2）使用性能，如耐热性、耐蚀性等）使用性能，如耐热性、耐蚀性等例如：奥氏体不锈钢例如：奥氏体不锈钢HAZ在腐蚀介质使用一段在腐蚀介质使用一段

2、 时间后出现的晶间腐蚀时间后出现的晶间腐蚀 第第3 3章章 连接成形连接成形2 2、影响焊接性的因素、影响焊接性的因素（1 1）金属的化学成分）金属的化学成分（2 2）焊接工艺条件）焊接工艺条件（3 3）焊接结构）焊接结构（4 4）使用条件）使用条件金属的金属的焊接性焊接性 第第3 3章章 连接成形连接成形（2 2）间接评估法）间接评估法碳当量法碳当量法碳钢和低合金钢碳当量公式：碳钢和低合金钢碳当量公式： CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%) CE 0.4% CE 0.6% CE 0.6%

3、焊接性差焊接性差金属的金属的焊接性焊接性3 3、焊接性的评定方法、焊接性的评定方法（1 1）直接实验法）直接实验法-焊接裂纹实验焊接裂纹实验-接头力学性能试验接头力学性能试验-接头耐蚀性试验接头耐蚀性试验-HAZHAZ最高硬度试验最高硬度试验 第第3 3章章 连接成形连接成形例：由碳当量看例：由碳当量看碳素碳素钢的焊接钢的焊接 低碳钢低碳钢 碳含量碳含量0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，焊接性良好。对焊接过程不敏感，焊接性良好。可用各种焊接方法进行可用各种焊接方法进行焊接而不需采取特殊的工艺措施。焊接而不需采取特殊的工艺措施。 注意：注意：特殊情

4、况下要预热或焊后去应力退火。特殊情况下要预热或焊后去应力退火。 中碳钢中碳钢 碳含量碳含量0.250.6%，焊接，焊接性明显变差，性明显变差，主要问题：焊缝及焊接热影响区易产生淬硬组织和裂纹。主要问题：焊缝及焊接热影响区易产生淬硬组织和裂纹。 工艺措施：焊前预热（工艺措施：焊前预热（150250）；焊后：热处理（重要结构件）；焊后：热处理（重要结构件） 高碳钢高碳钢 碳含量大于碳含量大于.0，其焊接特点与中碳钢基其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性比中碳钢更差。本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性比中碳钢更差。 这类钢一般不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来不这类

5、钢一般不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来不焊修理一些损坏件，且焊接时注意焊前预热和焊后缓冷。焊修理一些损坏件，且焊接时注意焊前预热和焊后缓冷。 第第3 3章章 连接成形连接成形二、低合金高强钢的焊接二、低合金高强钢的焊接低合金高强钢焊接性分析低合金高强钢焊接性分析1) 1) 结晶裂纹结晶裂纹 原因：液态薄膜拉应力，和焊缝中的原因：液态薄膜拉应力，和焊缝中的S/P/CS/P/C的含量有很大的的含量有很大的关系关系热轧正火钢的含碳量较低，热轧正火钢的含碳量较低，Mn/SMn/S比值满足抗裂要求，在焊材比值满足抗裂要求，在焊材和焊接工艺选择恰当的情况下，一般不会产生结晶裂纹。和焊接工艺选

6、择恰当的情况下，一般不会产生结晶裂纹。低碳调质钢的含碳量较低，并严格控制硫、磷含量，一般不低碳调质钢的含碳量较低，并严格控制硫、磷含量，一般不会产生结晶裂纹。会产生结晶裂纹。中碳调质钢含碳量和合金量高，结晶区范围宽，结晶裂纹敏中碳调质钢含碳量和合金量高，结晶区范围宽，结晶裂纹敏感性大。感性大。 第第3 3章章 连接成形连接成形低合金高强钢的焊接低合金高强钢的焊接2) 2) 冷裂纹冷裂纹原因：氢含量脆硬组织拘束应力原因：氢含量脆硬组织拘束应力热轧正火钢的冷裂倾向性主要和其强度级别有关，强度越高，热轧正火钢的冷裂倾向性主要和其强度级别有关，强度越高，则冷裂倾向性越大。如：则冷裂倾向性越大。如：18

7、MnMoNb 18MnMoNb 大于大于 Q390(15MnV)Q390(15MnV)低碳调质钢的含碳量低，产生的低碳马氏体具有自回火的特低碳调质钢的含碳量低，产生的低碳马氏体具有自回火的特点，只要在自回火温度处冷却速度较慢，便可有效避免冷裂点，只要在自回火温度处冷却速度较慢，便可有效避免冷裂中碳调质钢含碳量和合金量高，冷裂倾向性大，焊接必须预中碳调质钢含碳量和合金量高，冷裂倾向性大，焊接必须预热和及时的焊后热处理热和及时的焊后热处理 第第3 3章章 连接成形连接成形三、铸铁的焊补三、铸铁的焊补1. 灰铸铁的焊接性灰铸铁的焊接性 含碳量高，含硫、磷杂质高，强度低且基本无塑性，焊含碳量高，含硫、

8、磷杂质高，强度低且基本无塑性，焊接性很差，不用来制造焊接结构。铸铁焊接主要用于铸接性很差，不用来制造焊接结构。铸铁焊接主要用于铸铁件的修补。铁件的修补。1)1)电弧热焊电弧热焊工件整体或局部加热到工件整体或局部加热到600600700700，然后使用专用的铸铁焊条施焊然后使用专用的铸铁焊条施焊2. 灰铸铁的焊补灰铸铁的焊补2)2)电弧冷焊电弧冷焊（1 1）同质焊缝电弧冷焊）同质焊缝电弧冷焊（2 2）异种焊缝电弧冷焊）异种焊缝电弧冷焊 第第3 3章章 连接成形连接成形四、不锈钢的焊接（奥氏体不锈钢）四、不锈钢的焊接（奥氏体不锈钢） 1 1、常用的焊接结构用奥氏体不锈钢：、常用的焊接结构用奥氏体不

9、锈钢： 18-818-8钢钢: 0Cr18Ni9: 0Cr18Ni9、 00Cr19Ni1100Cr19Ni11、1Cr18Ni8Ti1Cr18Ni8Ti、 25-2025-20钢钢: 2Cr25Ni20Si2: 2Cr25Ni20Si2、4Cr25Ni204Cr25Ni20 反应器反应器( (乙酰装置）乙酰装置） 尺寸尺寸:4650:4650383813770,13770,重重量量:207t:207t 材质材质: :壳壳:00Gr19Ni10,:00Gr19Ni10,管管:00Cr19Ni10:00Cr19Ni10 第第3 3章章 连接成形连接成形 2 2、奥氏体不锈钢常见的焊接缺陷、奥氏体

10、不锈钢常见的焊接缺陷 （1 1）焊接热裂纹）焊接热裂纹 200m 原因：原因： 1 1）凝固后期存在较大的拉应力；）凝固后期存在较大的拉应力； 2 2）易于联生结晶形成方向强的柱）易于联生结晶形成方向强的柱状晶焊缝组织。状晶焊缝组织。 第第3 3章章 连接成形连接成形 （2 2）晶间腐蚀（）晶间腐蚀（intergranular corrosion） 晶间腐蚀是一种非常危险的接头缺陷晶间腐蚀是一种非常危险的接头缺陷晶间腐蚀：晶间腐蚀： 在腐蚀介质的作用下，晶界相或与之紧邻的区在腐蚀介质的作用下，晶界相或与之紧邻的区域优先腐蚀，而晶内很少或没有腐蚀的一种选择性腐蚀。域优先腐蚀，而晶内很少或没有腐蚀

11、的一种选择性腐蚀。 奥氏体不锈钢常见的焊接缺陷奥氏体不锈钢常见的焊接缺陷 第第3 3章章 连接成形连接成形3 3、 奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀问题奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀问题（1） 晶间腐蚀出现部位晶间腐蚀出现部位晶间腐蚀在接头的焊缝区、熔合区及热影响区均可能出现晶间腐蚀在接头的焊缝区、熔合区及热影响区均可能出现 第第3 3章章 连接成形连接成形（2） 晶间腐蚀产生机理晶间腐蚀产生机理贫铬理论：贫铬理论：不当的焊接工艺过程，导致奥氏体不锈钢晶粒晶不当的焊接工艺过程，导致奥氏体不锈钢晶粒晶界部位的含铬量小于界部位的含铬量小于1212，从而在晶界形成所谓的贫铬区，从而在晶界形成所谓的贫铬

12、区，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。晶间腐蚀。 第第3 3章章 连接成形连接成形（3） 晶间腐蚀的解决方法晶间腐蚀的解决方法焊缝部位的晶间腐蚀焊缝部位的晶间腐蚀： 1 1）采用超低碳的焊材；）采用超低碳的焊材； 2 2）采用含足够稳定化元素）采用含足够稳定化元素NbNb（ Nb 8CNb 8C）的焊材；）的焊材； 3 3）调整焊缝成分获得一定）调整焊缝成分获得一定数量的的铁素体相。数量的的铁素体相。 第第3 3章章 连接成形连接成形晶间腐蚀的解决方法晶间腐蚀的解决方法热影响区的晶间腐蚀热影响区的晶间腐蚀：（1 1）采

13、用超低碳或含稳定化）采用超低碳或含稳定化元素的母材；元素的母材；（2 2）采用小线能量的焊接工）采用小线能量的焊接工艺艺 E=UI/V 第第3 3章章 连接成形连接成形熔合区的晶间腐蚀熔合区的晶间腐蚀： 1 1）尽量避免交叉焊缝；）尽量避免交叉焊缝； 2 2）严格限制层间温度；）严格限制层间温度； 3 3）采用小线能量焊。）采用小线能量焊。 4 4）尽量使最后一道焊处于）尽量使最后一道焊处于设备的腐蚀介质设备的腐蚀介质晶间腐蚀的解决方法晶间腐蚀的解决方法焊后固熔处理是消除晶间腐蚀最彻底方法焊后固熔处理是消除晶间腐蚀最彻底方法 第第3 3章章 连接成形连接成形五、铝五、铝及铝及铝合金合金的的焊接

14、焊接焊接特点焊接特点（1）易氧化。）易氧化。（2）易在焊缝中形成气孔。）易在焊缝中形成气孔。（3）焊接接头易开裂。）焊接接头易开裂。（4）铝及铝合金高温时强度和）铝及铝合金高温时强度和塑性极低，易产生变形。塑性极低，易产生变形。（5）操作困难。高温液态时，）操作困难。高温液态时，铝及铝合金无显著的颜色变化，铝及铝合金无显著的颜色变化，操作时难以掌控加热温度，容操作时难以掌控加热温度，容易出现烧穿、焊瘤等缺陷。易出现烧穿、焊瘤等缺陷。 2000 m 第第3 3章章 连接成形连接成形焊接方法及工艺措施焊接方法及工艺措施（1）焊前清理，去除焊件表面的氧化）焊前清理，去除焊件表面的氧化 膜、油污、水分

15、。膜、油污、水分。 清理方法有清理方法有: 化学清理化学清理酸洗酸洗或碱洗，机械清理或碱洗，机械清理用钢丝刷或用钢丝刷或刮刀清楚表面氧化膜及油污。刮刀清楚表面氧化膜及油污。（2）厚度超过）厚度超过5-8mm焊件，焊前预热焊件，焊前预热至至100-300，以减小焊接应力，避，以减小焊接应力，避免裂纹，且有利于氢的逸出，防止免裂纹，且有利于氢的逸出，防止气孔产生。气孔产生。（3）焊后清理残留在街头处的焊剂和）焊后清理残留在街头处的焊剂和焊渣，防止其与空气、水分作用，焊渣，防止其与空气、水分作用，腐蚀焊件。可用腐蚀焊件。可用10%的硝酸溶液浸的硝酸溶液浸洗，然后用清水冲洗、烘干。洗，然后用清水冲洗、烘干。 搅拌搅拌 摩擦焊摩擦焊缝焊点焊氩弧焊钎焊气焊焊接方法 第第3 3章章 连接成形连接成形六、铜及铜合金的焊接六、铜及铜合金的焊接 焊接特点：焊接特点： 难熔合；易氧化；易产生气孔；易产生焊接变形；易产生焊接裂纹。难熔合；易氧化；易产生气孔；易产生焊接变形；易产生焊接裂纹。 工艺措施：工艺措施：（1