焊接知识讲义

1、焊接知识讲义1一、焊接的概念及分类 焊接就是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到结合的一种加工方法。 按造焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊、钎焊三类。2二、常用熔焊方法 1、焊条电弧焊 用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，称为手工焊条电弧焊，简称手弧焊。2、气体保护焊 是用外加气体作为电弧介质，并保护电弧、金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。在生产中常用的外加气体有氩气、氦气、二氧化碳气、氩加二氧化碳和氧的混合气体，氩和二氧化碳的混合气体等，分为熔化极和非熔化极两种。 3焊条电弧焊 4氩弧焊 5埋弧焊 6管头氩弧自动焊 7佳隆产品的

2、焊缝大诚恒业产品的焊缝8三、电弧焊、氩弧焊和CO2气保焊的对比焊条电弧焊：优点：1、设备简单，价格便宜，维护方便，焊接操作时不需要复杂的辅助设备。 2、不需要辅助气体防护，并且具有较强的抗风能力，风速要求小于10m/s 。 3、操作灵活，适应性强，凡焊条能够到达的地方都能进行焊接。 4、应用范围广，可以焊接工业应用中的大多数金属。此外，焊条电弧焊还可以进行异种金 属的焊接及金属材料的堆焊。缺点：1、焊条电弧焊的焊缝质量除通过调节焊接电源、焊条、焊接工艺参数外，还依赖于焊工的 操作技巧和经验。 2、焊工劳动强度大，劳动条件差。焊接时，焊工始终在高温烘烤和有毒烟尘环境中进行手 工操作及眼睛观察。

3、3、生产效率低，焊条电弧焊使用的焊接电流较小，需要经常更换焊条，且要清理焊渣和飞 溅。 4、不适于焊接薄板，所焊的焊件内应力、变形、裂纹倾向比较大。使用范围：焊条电弧焊可进行平焊、横焊、立焊、仰焊多位置焊接，可以在任何有电源的地方进行 操作。9氩弧焊：优点：1、氩气保护可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响，减少合金元素 的烧损，以得到致密、无飞溅、质量高的焊接接头；焊缝根部能得到良好的熔透性，而且 透度均匀，表面光滑、整齐。不存在一般焊条电弧焊时容易产生的焊瘤、未焊透和凹陷等 缺陷。 2、氩弧焊的电弧燃烧稳定，热量集中，热影响区窄，所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小。 3、在

4、管道的第一层焊接中，手工氩弧焊为连弧焊，而焊条电弧焊为断弧焊，因此手工氩弧焊 可提高效率。在第二层电弧焊盖面时，平滑整齐的氩弧焊打底层非常利于电弧焊盖面，能 保证层间良好地熔合，尤其在小直径管的焊接中，效率更显著。 4、电极损耗小，弧长容易保持，焊接时无熔剂、涂药层，所以容易实现机械化和自动化。 5、氩弧焊几乎能焊接所有金属，特别是一些难熔金属、易氧化金属，如镁、钛、钼、锆、铝 等及其合金； 6、不受焊件位置限制，可进行全位置焊接。缺点：1、焊接成本较高。 2、焊接时需有防风措施，风速需小于2m/s 。 3、氩弧焊的电流密度大，发出的光比较强烈，它的电弧产生的紫外线辐射，约为普通焊条电弧焊 的

5、530倍，红外线约为焊条电弧焊的11.5倍，在焊接时产生的臭氧含量较高，因此，尽量选 择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。使用范围：适用于重要结构、薄板焊接、单面焊双面成形等。采用氩弧焊打底工艺，可以得到优质的焊接 接头，在锅炉、过热器、省煤器等焊接中，接头质量优良，经射线探伤，焊缝级别均在级以 上。10CO2气保焊：优点：1、焊接生产率高。由于焊丝自动送进，焊接时焊接电流密度大，焊丝的熔化效率高，所以熔敷速度 高。焊接生产率比手弧焊高23倍。 2、焊接成本低。由于气体和焊丝的价格低廉，对于焊前的生产准备要求不髙，焊后清理和校正的工 时少，所以成本低。 3、焊接变形小。由于电弧热

6、量集中、线能量低和CO2气体具有较强的冷却作用，使焊件受热面积小， 特别是焊接薄板时，变形很小。 4、对油、锈产生气孔的敏感性较低。 5、应用范围广。可以焊接薄板、厚板以及全位置的焊接等。 6、操作性好，具有手弧焊那样的灵活性。缺点：1、与手孤焊相比设备较复杂，易出现故障。 2、抗风能力差，给室外焊接作业带来一定困难。 3、弧光较强，必须注意劳动保护。 4、与手弧焊和氩弧焊相比，焊缝成形不够美观，焊接飞溅较大。 5、二氧化碳是氧化性气体，焊接后焊缝氧化严重，焊缝成形也不好，影响接头的外观，同时还会使 接头耐腐蚀性能变差，焊接溶深和强度没有手工焊和氩弧焊好。 CO2气保焊目前在压力容器行业用的不

7、是太广泛，一般不会用CO2气保焊焊接不锈钢，其主要用来焊接碳钢的非受压件。 11四、焊接电弧的极性及其应用 电弧是由焊接电源供给的具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 当采用直流电源时，焊接电弧极性有正接和反接两种：焊接时焊件接电源正极，工件接电源负极称为正接；焊件接电源负极，工件接电源正极称为反接。（交流电源不存在正反接） 手工电弧焊：对于酸性焊条来说，可采用交流电源也可采用直流电源。采用直流电源时，焊接厚板一般采用正接，因为阳极区温度比阴极区高，可以获得较大的熔深；焊接薄板时，采用直流反接，对防止烧穿有利；堆焊时，采用反接其目的是增加焊条的熔化速度

8、，减少母材的熔深，有利于降低母材对堆焊层的稀释。对于碱性焊条（低氢钠型焊条）采用直流反接，电弧燃烧稳定，飞溅少，而且焊接时声音较平静均匀。 钨极氩弧焊：一般都采用直流正接，电弧比较稳定，钨极寿命长；采用反接时，钨极因过热而损失严重，使用寿命短。12五、焊接电流、电压、焊接速度对焊缝的影响 焊接电流、电压、焊接速度是决定焊缝尺寸的主要能量参数，线能量的计算公式： q = IU/v 式中：q线能量 J/cm I焊接电流 A U电弧电压 V v焊接速度 cm/s 焊接电流的大小对焊接质量和焊接生产率的影响很大。焊接电流主要影响熔深的大小。电流过小，电弧不稳定，熔深小，易造成未焊透和夹渣等缺陷，而且生

9、产率低；电流过大，则焊缝容易产生咬边和烧穿等缺陷，同时引起严重飞溅。因此，焊接电流必须选得适当，一般可根据焊条直径进行选择（3040倍焊条直径），再根据焊缝位置、接头形式、焊接层次、焊件厚度等进行适当的调整。 电弧电压是由弧长决定的，电弧长，电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。电弧电压的大小主要影响焊缝的熔宽。焊接过程中电弧不宜过长，否则，电弧燃烧不稳定，增加金属的飞溅，而且还会由于空气的侵入，使焊缝产生气孔。因此，焊接时力求使用短电弧，一般要求电弧长度不超过焊条直径。 焊接速度的大小直接关系到焊接的生产率。为了获得最大的焊接速度，应该在保证质量的前提下，采用较大的焊条直径和焊接电流，同时还应按

10、具体情况适当调整焊接速度，尽量保证焊缝高低和宽窄的一致。13六、焊接接头形式 焊接接头指两个或两个以上零件用焊接方法连接的接头，包括焊缝、熔合区和热影响区。 影响焊接接头性能的因素：1、焊接材料的选择 根据母材性能按照等性能原则选择焊材。2、焊接方法的选择 不同焊接方法的热源，其温度高低和热量集中程度不同，因此，热影响区的 大小和焊接接头的组织粗细都不相同，接头的性能也就不同。3、焊接规范参数 焊接线能量综合体现了焊接规范参数对接头性能的影响，应采用小线能量焊接， 以获得细小的结晶组织，提高接头的机械性能和抗裂性能。焊接接头的基本形式有四种：对接接头、搭接接头、T形接头和角接接头，形式如下图。

11、 对接接头角接接头搭接接头T型接头14七、焊接坡口的选择 焊接坡口的作用主要有以下三点：1、保证较厚板材或其他结构能够焊透、融合好。2、调整焊接热量输入。3、提高焊缝接头强度。 在保证焊接质量的前提下，焊接坡口设计应遵循以下原则：1、焊缝填充金属尽量少。2、焊接工作量尽量少，且操作方便。3、合理选择坡口角度、钝边高、根部间隙等结构尺寸，使之有利于坡口加工及焊透， 以减少缺陷产生。4、焊缝外形应连续、圆滑，减少应力集中。15 对接焊缝的受力好于角焊缝，开了坡口，则焊缝的一部分变成了对接形式，受力好。且如不开坡口或者开了坡口未焊透，则焊缝根部相当于有了裂纹，设备使用过程中焊缝容易拉裂。散热器封盖与

12、管板的角焊缝建议都开坡口，详见下图。 接管与封盖的连接，可选择如下截面为全焊透的焊接接头，左图为用氩弧焊打底后手工焊盖面，右图为全手工焊焊接后背面清根后再封底焊。16 换热管与管板的焊接分密封焊和强度焊，密封焊保证的是换热管与管板的密封性能，适用于低压低温工况。而强度焊除了保证密封性能外还保证了管头的抗拉脱性能。当焊缝高度大于或等于2/3管壁厚时称为强度焊，否则为密封焊。如管头伸出长度过短容易导致管头塌陷焊平，变成密封焊形式，故最好伸出5mm。如换热管是圆管，则管板上的管孔建议如下图所示开2X45坡口，以加大焊缝截面积增加拉脱力。如管道走蒸汽且压力大于10kg，建议用氩弧焊先打底，然后再用手工

13、焊盖面，既能保证焊透，又能保证焊角高；如管道走的是液体且压力小于10kg，可直接用手工焊焊两道，降低成本。17换热管与管板的焊接质量影响因素： 1、焊角高度不符合规定。管板加工坡口常偏小，换热管伸出长度也无法准确达到设计要求。实际制造过程中由于组装、下料控制不好，以及焊工焊接习惯因素，也常常达不到所要求的尺寸。这样焊角高度必然小于规定要求，其承载能力下降。 2、焊接前未处理干净。制造过程中管孔和管头清理不彻底或清理后较长时间搁置，从而使焊缝中杂质增多，影响了焊接质量。 3、焊接方法不当。焊接时，两次焊接的起弧点在同一位置，或者在管板垂直位置焊接使焊缝一次成型，都会导致缺陷产生。 为了有效防止管

14、头焊接过程中出现缺陷，针对上述问题，必须满足以下几点： 首先需严格保证管孔尺寸符合图纸要求，在换热管与管板清洗并组装完毕后立即焊接，认真测量换热管伸出长度，不符合要求的需更换。焊接过程中，需选择合理的焊接参数防止换热管烧穿，且起弧和熄弧应在四孔中间的区域，不同层焊缝的起止点不得重叠，以避免应力集中情况的产生。第一层焊缝焊完后，应清理焊缝表面并及时查看有无缺陷，如有应处理掉缺陷，然后才能焊第二层焊缝。焊接完毕后需测量焊角高度满足图纸要求并做表面无损检测查看有无裂纹。18焊接检验并不只是简单看看焊缝那么简单，一般包括： 1.焊前检查： - 被焊表面是否有锈迹，油污，氧化皮等； - 检查坡口形式是否

15、与图纸相符合，坡口角度是否正确； - 检查装配间隙，坡口钝边； - 检查接头装配是否对准。 2.过程检查： - 焊接是否按照工艺执行，如有出入，必须改正； - 焊接材料检查（型号规格是否正确，焊条是否按要求储存及烘干，焊丝表面是否清洁） - 焊接参数检查（电压，电流，焊接速度等等）； - 是否有焊前预热要求，如果有，检查预热温度； - 焊后是否要求保温缓冷； - 是否要求控制层间温度，如果有，需要测量层间温度； - 打底焊缝检查； - 是否要求反面清根，如果有，是否符合要求。 3.焊后检验： - 焊缝外观及表面缺陷检查（是否焊道太粗，焊瘤、飞溅是否清理干净，是否有表面气孔，咬边， 未熔合等等）

16、； - 焊缝尺寸检查（焊缝宽度，余高，角焊缝焊角尺寸，等等）； - 焊缝长度及分布是否符合图纸要求； - 监督所要求的无损检测。包括抽查比例是否正确，检查位置是否正确，并监督检查结果。19管头焊缝试样20T型焊缝试样角焊缝试样21八、焊接代号 焊缝代号的定义：把在图样上用制图方法表示的焊缝基本形式和尺寸采用一些符号来表示的方法。我国的焊接符号是由国家标准GB/T 324-2008 焊缝符号表示法规定的。 焊缝代号可以表示出：1）所焊焊缝的位置；2）焊缝横截面形状（坡口形状）及坡口尺寸；3）焊缝表面形状特征；4）焊缝某些特征或其他要求。 焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时可以加上辅助符号

17、、补充符号和焊缝尺寸及数据。22基本符号：焊缝尺寸及数据：23举例：辅助符号和补充符号：焊接方法代号：24九、焊接缺陷 焊接接头的不完整性称为焊接缺陷，主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等。这些缺陷减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断。1、裂纹 在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面 所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征，是焊接件中最常见的一种严重缺陷。焊接裂纹不 仅发生于焊接过程中，有的还有一定潜伏期，有的则产生于焊后的再次加热过程中。按裂纹形成的条件， 可分

18、为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。 产生原因：焊件含有过高的碳、锰等合金元素；焊缝拘束应力过大；母材厚度较大，冷却过快；电流太强等。 防止措施：使用低氢型焊条，并注意干燥；改良结构设计，注意焊接顺序，焊接后进行热处理；预热母材， 焊后缓冷；使用适当电流。252、烧穿 焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷，称为烧穿。 产生原因：焊接电流过大，焊接速度太慢，装配间隙过大或钝边太薄等。 防止措施：选择合适的焊接电流和焊接速度，严格控制装配间隙，单面焊可采用铜垫板，焊剂垫 或自熔垫，使用脉冲电流等。3、气孔 焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝中所形成的空穴，称为气

19、孔。 产生原因：焊接材料没有烘干或者焊件未清理干净，在焊接过程中产生气体进入熔池。 预防措施：选用适当的焊条并注意烘干；焊接前清洁被焊部份；降低焊接速度,使内部气体容易逸出。4、未焊透 焊接时，焊接接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透。 产生原因：坡口角度过小、间隙过小或钝边过大；焊接电流太小；焊接速度过快；电弧电压偏低；清 根不彻底。 预防措施：正确选用加工坡口尺寸，保证必须的装配间隙，正确选用焊接电流和焊接速度，仔细清理 层间或母材边缘的氧化物和熔渣等。5、未熔合 熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分，称为未熔合。 未熔合主要产生在焊缝侧面及焊道层间，故又可分为边缘未熔合及层间未熔合。 产生原因：主要是焊接线能量太低，电弧偏吹，坡口侧壁有锈垢及污物，层间清渣不彻底等。 防止措施：正确地选用焊接线能量，加强层间清理等。6、咬边 在沿着焊趾的母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，称为咬边。 产生原因：主要是电弧热量太高，即焊接电流太大，以及运条速度不当所造成。在