壓力容器焊接常識

1、壓力容器焊接壓力容器焊接常識常識焊接的定義焊接的定義 通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使兩個分離通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使兩個分離的固體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而接合成一體的的固體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而接合成一體的連接方法。連接方法。 分分 類類 化工裝置焊接的構(gòu)件量約占化工裝置焊接的構(gòu)件量約占7575左右，且多采用電左右，且多采用電弧焊。弧焊。 熔化焊熔化焊壓力焊壓力焊釬釬 焊焊氣氣 焊焊電弧焊電弧焊電渣焊電渣焊等離子焊等離子焊電弧焊電弧焊Contents2.2.焊接接頭和坡口形式焊接接頭和坡口形式3.3.焊接接頭的組織和性能焊接接頭的組織和性能6.6.焊接缺陷與焊接質(zhì)量檢驗焊接缺陷與焊接質(zhì)量檢驗5

2、.5.焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形4.4.焊接材料焊接材料1.1.電弧焊電弧焊 利用電弧熱加熱并熔化金屬進(jìn)行焊接的方法。利用電弧熱加熱并熔化金屬進(jìn)行焊接的方法。 一種持續(xù)強(qiáng)烈的氣體放電現(xiàn)一種持續(xù)強(qiáng)烈的氣體放電現(xiàn)象。象。 在電場作用下，將電弧空間在電場作用下，將電弧空間的氣體介質(zhì)電離，帶電質(zhì)點分別的氣體介質(zhì)電離，帶電質(zhì)點分別向著電場的兩極方向運動，使局向著電場的兩極方向運動，使局部氣體空間導(dǎo)電，而形成電弧。部氣體空間導(dǎo)電，而形成電弧。1. 電弧焊電弧焊1.1 1.1 焊接電弧焊接電弧引燃電?。阂茧娀。悍址纸佑|引弧和非接觸引弧接觸引弧和非接觸引弧兩種。兩種。1.1 1.1 焊接電弧焊接電弧l接觸

3、引弧接觸引弧 瞬時接觸短路使接觸點上電流密度極度增大；瞬時接觸短路使接觸點上電流密度極度增大；氧化皮電阻大產(chǎn)生熱，使金屬熔化蒸發(fā)。焊條提起拉開，氧化皮電阻大產(chǎn)生熱，使金屬熔化蒸發(fā)。焊條提起拉開，空間內(nèi)充滿了金屬蒸氣和空氣，其中某些原子可能已被電空間內(nèi)充滿了金屬蒸氣和空氣，其中某些原子可能已被電離。拉開瞬間，陰極發(fā)射電子。氣體介質(zhì)被撞擊電離，電離。拉開瞬間，陰極發(fā)射電子。氣體介質(zhì)被撞擊電離，電弧溫度進(jìn)一步升高，開始引燃。然后維持一定電壓，連續(xù)弧溫度進(jìn)一步升高，開始引燃。然后維持一定電壓，連續(xù)放電，電弧連續(xù)燃燒。放電，電弧連續(xù)燃燒。 l非接觸引弧非接觸引弧 借助于高頻或高壓脈沖引弧裝置，使陰極表借

4、助于高頻或高壓脈沖引弧裝置，使陰極表面產(chǎn)生強(qiáng)場發(fā)射，電子流與氣體介質(zhì)撞擊，使其電離導(dǎo)電。面產(chǎn)生強(qiáng)場發(fā)射，電子流與氣體介質(zhì)撞擊，使其電離導(dǎo)電。 陰極區(qū)溫度陰極區(qū)溫度2400K2400K左右，放熱量左右，放熱量3838； 陽極區(qū)溫度陽極區(qū)溫度2600K2600K左右，熱量占左右，熱量占4242； 弧柱區(qū)中心溫度達(dá)弧柱區(qū)中心溫度達(dá)500050008000K8000K，熱量占，熱量占2020左右。左右。1.2 1.2 手工電弧焊手工電弧焊 設(shè)備簡單，操作靈活，對不同位置、不同接頭焊縫均設(shè)備簡單，操作靈活，對不同位置、不同接頭焊縫均能方便焊接，目前仍廣泛使用。能方便焊接，目前仍廣泛使用。 短路后隨即分開

5、（短路后隨即分開（約約2 24mm4mm）引燃電弧。）引燃電弧。電弧下工件熔化構(gòu)成一電弧下工件熔化構(gòu)成一個半卵形熔池。個半卵形熔池。 藥皮熔化，氣體隔藥皮熔化，氣體隔絕空氣，免于氧、氮侵絕空氣，免于氧、氮侵害；溶渣噴向熔池或與害；溶渣噴向熔池或與焊芯熔滴噴向溶池。焊芯熔滴噴向溶池。1.2 1.2 手工電弧焊手工電弧焊 在電弧及熔池中，液態(tài)金屬、熔渣和電弧氣體間發(fā)生某在電弧及熔池中，液態(tài)金屬、熔渣和電弧氣體間發(fā)生某種物理化學(xué)變化，熔池內(nèi)氣體和熔渣上浮。電弧移去，溫度種物理化學(xué)變化，熔池內(nèi)氣體和熔渣上浮。電弧移去，溫度降低，金屬和熔渣凝固，結(jié)晶連接。降低，金屬和熔渣凝固，結(jié)晶連接。 渣殼脫落露出帶

6、魚鱗紋狀的金屬焊縫。渣殼脫落露出帶魚鱗紋狀的金屬焊縫。焊機(jī)：焊機(jī)：交流電焊機(jī)和直流電焊機(jī)。交流電焊機(jī)和直流電焊機(jī)。l交流電焊機(jī)交流電焊機(jī) 實質(zhì)上是一種特殊的變壓器，將工業(yè)用電的實質(zhì)上是一種特殊的變壓器，將工業(yè)用電的電壓降低。電壓降低。 特點是交流電弧在瞬時熄弧、重新引弧和再次穩(wěn)定燃特點是交流電弧在瞬時熄弧、重新引弧和再次穩(wěn)定燃燒時，穩(wěn)定性較差。但因結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、造價低廉燒時，穩(wěn)定性較差。但因結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、造價低廉和省電等優(yōu)點，所以廣泛采用。和省電等優(yōu)點，所以廣泛采用。1.2 1.2 手工電弧焊手工電弧焊l直流電焊機(jī)直流電焊機(jī)特點特點 該機(jī)的優(yōu)點是電弧持續(xù)而穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量容易保證。該

7、機(jī)的優(yōu)點是電弧持續(xù)而穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量容易保證。 直流焊機(jī)又分為旋轉(zhuǎn)式和硅整流式焊機(jī)兩種。直流焊機(jī)又分為旋轉(zhuǎn)式和硅整流式焊機(jī)兩種。 旋轉(zhuǎn)式焊機(jī)成本高、噪音大、重量大、維護(hù)不方便。旋轉(zhuǎn)式焊機(jī)成本高、噪音大、重量大、維護(hù)不方便。硅整流式焊機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)已逐漸替代旋轉(zhuǎn)式焊機(jī)。硅整流式焊機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)已逐漸替代旋轉(zhuǎn)式焊機(jī)。電極的連接電極的連接 焊條接負(fù)極、工件接正極時為正接法；反之為焊條接負(fù)極、工件接正極時為正接法；反之為反接法。反接法。 一般堿性低氫型焊條一般堿性低氫型焊條( (如如J507)J507)，為使電弧穩(wěn)定燃燒，為使電弧穩(wěn)定燃燒，規(guī)定采用直流反接；用酸性焊條規(guī)定采用直流反接；用酸性焊條( (如

8、如J422)J422)焊接厚鋼板時，焊接厚鋼板時，采用正接法，因為陽極的溫度高于陰極，用正接法可得到采用正接法，因為陽極的溫度高于陰極，用正接法可得到較大的熔深；焊接薄鋼板及有色金屬宜采用反接法。較大的熔深；焊接薄鋼板及有色金屬宜采用反接法。1.3 1.3 埋弧自動焊埋弧自動焊 從引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動到焊接收尾從引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動到焊接收尾等全過程完全由機(jī)械完成。等全過程完全由機(jī)械完成。 自動焊的焊劑呈粒自動焊的焊劑呈粒狀，一般厚度為狀，一般厚度為303050mm50mm。電弧熱量使焊絲。電弧熱量使焊絲、工件和焊劑溶化，形、工件和焊劑溶化，形成金屬熔池，焊劑使它成

9、金屬熔池，焊劑使它們與空氣隔絕。們與空氣隔絕。 低碳鋼用低碳鋼用H08AH08A，配，配高錳高硅型焊劑高錳高硅型焊劑HJ431HJ431。主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高 用大電流，熔深大，生產(chǎn)率較高。對于用大電流，熔深大，生產(chǎn)率較高。對于20mm20mm以下的對接焊可不開坡口以下的對接焊可不開坡口, ,不留間隙，填充金屬少。不留間隙，填充金屬少。焊縫質(zhì)量高焊縫質(zhì)量高 保護(hù)完善，雜質(zhì)較少，易獲得穩(wěn)定高質(zhì)量保護(hù)完善，雜質(zhì)較少，易獲得穩(wěn)定高質(zhì)量的焊縫。的焊縫。 勞動條件好勞動條件好 沒有弧光輻射，勞動條件較好。沒有弧光輻射，勞動條件較好。 適于批量大，較厚較長的直線及較大直徑的環(huán)形焊縫適于批量

10、大，較厚較長的直線及較大直徑的環(huán)形焊縫的焊接。的焊接。 1.3 1.3 埋弧自動焊埋弧自動焊1.3 1.3 埋弧自動焊埋弧自動焊不足：不足：不及手工焊靈活，一般只適合于水平位置或傾斜度不大不及手工焊靈活，一般只適合于水平位置或傾斜度不大的焊縫；的焊縫；工件邊緣準(zhǔn)備和裝配質(zhì)量要求較高、費工時；工件邊緣準(zhǔn)備和裝配質(zhì)量要求較高、費工時；由于埋弧操作，看不到熔池和焊縫形成過程，必須嚴(yán)格由于埋弧操作，看不到熔池和焊縫形成過程，必須嚴(yán)格控制焊接規(guī)范?？刂坪附右?guī)范。1.4 1.4 氬弧焊氬弧焊 氬氣的散熱能力較低，一旦引燃，能較穩(wěn)定地燃燒；氬氣的散熱能力較低，一旦引燃，能較穩(wěn)定地燃燒；但其電離勢較高，引弧較

11、困難，需借用高頻振蕩器產(chǎn)生高但其電離勢較高，引弧較困難，需借用高頻振蕩器產(chǎn)生高頻高壓電引弧。按所用的電極不同可分為：非熔化極氬弧頻高壓電引弧。按所用的電極不同可分為：非熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊兩種。焊和熔化極氬弧焊兩種。(1)(1)非熔化極氬弧焊（非熔化極氬弧焊（TIGTIG焊）焊） 電極只發(fā)射電子產(chǎn)生電弧，本電極只發(fā)射電子產(chǎn)生電弧，本身不熔化，常用熔點較高的釷身不熔化，常用熔點較高的釷/ /鈰鈰鎢棒作為電極，又叫鎢極氬弧焊。鎢棒作為電極，又叫鎢極氬弧焊。可以手工進(jìn)行，也可以自動進(jìn)行?？梢允止みM(jìn)行，也可以自動進(jìn)行。 為防止電極熔化和燒損，電流不能過大，常用于焊接為防止電極熔化和燒損，電流不能

12、過大，常用于焊接4mm4mm以下的薄板，管子對接、管子與管板的連接。以下的薄板，管子對接、管子與管板的連接。1.4 1.4 氬弧焊氬弧焊(2)(2)熔化極氬弧焊（熔化極氬弧焊（MIGMIG焊）焊） 焊絲為電極，焊接電流可大大提焊絲為電極，焊接電流可大大提高，焊接過程可采用自動或半自動方高，焊接過程可采用自動或半自動方式進(jìn)行。式進(jìn)行。 焊接成本高。因此常用于易氧化的有色金屬、稀有金焊接成本高。因此常用于易氧化的有色金屬、稀有金屬、高強(qiáng)度合金鋼及一些特殊用途的高合金鋼屬、高強(qiáng)度合金鋼及一些特殊用途的高合金鋼( (不銹鋼、耐不銹鋼、耐熱鋼熱鋼) )的焊接。的焊接。 金屬熔滴沿焊絲軸向高速噴射入金屬熔

13、滴沿焊絲軸向高速噴射入溶池。不短路，電弧燃燒穩(wěn)定，無飛溶池。不短路，電弧燃燒穩(wěn)定，無飛濺，焊縫成形好，熔透深度增加，用濺，焊縫成形好，熔透深度增加，用于焊接厚度為于焊接厚度為3mm3mm以上的金屬。以上的金屬。2. 焊接接頭和坡口形式焊接接頭和坡口形式2.1 2.1 壓力容器焊接接頭分類壓力容器焊接接頭分類適用范圍適用范圍容器主要受壓部分焊接接頭分類容器主要受壓部分焊接接頭分類A AB BC CD D 設(shè)計溫度設(shè)計溫度2020的的鋼制焊接單鋼制焊接單層容器、多層容器、多層包扎容器、層包扎容器、熱套及鍛焊熱套及鍛焊容器。容器。 設(shè)計溫度設(shè)計溫度2020的的容器，還應(yīng)容器，還應(yīng)符合符合GB150-

14、GB150-C C的規(guī)定。的規(guī)定。 圓筒部分的縱圓筒部分的縱向接頭（多層包向接頭（多層包扎容器層板縱向扎容器層板縱向接頭除外）、球接頭除外）、球形封頭與圓筒連形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭、接的環(huán)向接頭、各類凸形封頭中各類凸形封頭中的所有拼接接頭，的所有拼接接頭，以及嵌入式接管以及嵌入式接管與殼體對接連接與殼體對接連接的接頭。的接頭。 殼體部分殼體部分的環(huán)向接頭、的環(huán)向接頭、錐形封頭小錐形封頭小端與接管連端與接管連接的接頭、接的接頭、長頸法蘭與長頸法蘭與接管連接的接管連接的接頭，但已接頭，但已規(guī)定為規(guī)定為A A、C C、D D類的接頭類的接頭除外。除外。 平蓋、管平蓋、管板與圓筒非板與圓筒非對接連

15、接的對接連接的接頭，法蘭接頭，法蘭與殼體、接與殼體、接管連接的接管連接的接頭，內(nèi)封頭頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭與圓筒的搭接接頭以及接接頭以及多層包扎容多層包扎容器層板縱向器層板縱向接頭。接頭。 接管、接管、人孔、凸人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼圈等與殼體連接的體連接的接頭，但接頭，但已規(guī)定為已規(guī)定為A A、B B類的類的接頭除外。接頭除外。對接接頭對接接頭搭接和角接接頭搭接和角接接頭2.1 2.1 壓力容器焊接接頭分類壓力容器焊接接頭分類2.2 2.2 對接接頭對接接頭 容易焊透，受力情況好，應(yīng)力均勻，連接強(qiáng)度高，焊容易焊透，受力情況好，應(yīng)力均勻，連接強(qiáng)度高，焊接接頭質(zhì)量容易保證。坡口的主要作用是

16、保證焊透，分不接接頭質(zhì)量容易保證。坡口的主要作用是保證焊透，分不開坡口、單邊和雙邊開坡口、單邊和雙邊V V形及形及U U形坡口：形坡口：X形坡形坡口可減口可減少焊條少焊條金屬量金屬量50%，且變形且變形及內(nèi)應(yīng)及內(nèi)應(yīng)力小。力小。較重要較重要的焊接的焊接結(jié)構(gòu)可結(jié)構(gòu)可用用U形形坡口。坡口。2.2 2.2 對接接頭對接接頭2.2 2.2 對接接頭對接接頭 表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷。表面不得有裂紋、分層、夾雜等缺陷。 標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值540MPa的鋼材及的鋼材及Cr-Mo低合金低合金鋼材，推薦采用冷加工方法加工坡口。鋼材，推薦采用冷加工方法加工坡口。 經(jīng)火焰切割的坡口表面，應(yīng)

17、進(jìn)行磁粉或滲透檢測，當(dāng)經(jīng)火焰切割的坡口表面，應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透檢測，當(dāng)無法進(jìn)行磁粉或滲透檢測時，應(yīng)由切割工藝保證坡口質(zhì)量。無法進(jìn)行磁粉或滲透檢測時，應(yīng)由切割工藝保證坡口質(zhì)量。 施焊前應(yīng)清除坡口及母材兩側(cè)表面施焊前應(yīng)清除坡口及母材兩側(cè)表面20mm范圍內(nèi)的氧化范圍內(nèi)的氧化物、油污、熔渣及其他有害雜質(zhì)。物、油污、熔渣及其他有害雜質(zhì)。 奧氏體高合金鋼坡口兩側(cè)各奧氏體高合金鋼坡口兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)應(yīng)刷涂料，以范圍內(nèi)應(yīng)刷涂料，以防止粘附焊接飛濺。防止粘附焊接飛濺。對坡口的要求：對坡口的要求：2.2 2.2 對接接頭對接接頭對不等厚度接件的組對要求：對不等厚度接件的組對要求：為減小應(yīng)力集中，厚度為減小應(yīng)力

18、集中，厚度10mm10mm，兩板厚度差，兩板厚度差3mm3mm；厚度；厚度10mm10mm，厚度差大于薄板，厚度差大于薄板3030或超過或超過5mm5mm時，應(yīng)削薄厚板邊緣。時，應(yīng)削薄厚板邊緣。2.3 2.3 角接接頭和角接接頭和T T型接頭型接頭 分不開坡口、單邊和雙邊分不開坡口、單邊和雙邊V V形及形及K K形坡口。形坡口。2.3 2.3 角接接頭和角接接頭和T T型接頭型接頭 在外載荷作用下，因結(jié)構(gòu)不連續(xù)，應(yīng)力分布不均，焊在外載荷作用下，因結(jié)構(gòu)不連續(xù)，應(yīng)力分布不均，焊縫根部有較大應(yīng)力集中?？p根部有較大應(yīng)力集中。2.4 2.4 搭接接頭搭接接頭 不需開坡口，均屬角焊縫，分端焊縫和側(cè)焊縫。不

19、需開坡口，均屬角焊縫，分端焊縫和側(cè)焊縫。3. 焊接接頭的組織和性能焊接接頭的組織和性能3.1 3.1 焊接熱循環(huán)焊接熱循環(huán) 焊接接頭由焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成。由于焊焊接接頭由焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成。由于焊接熱循環(huán)的作用，各區(qū)中的組織和性能會有很大的差異。接熱循環(huán)的作用，各區(qū)中的組織和性能會有很大的差異。 在焊接熱作用下接頭中各點溫度隨時間變化的過程。在焊接熱作用下接頭中各點溫度隨時間變化的過程。特點：特點：l加熱、冷卻速度快加熱、冷卻速度快( (100/s) 100/s) l溫度不均勻溫度不均勻?qū)附淤|(zhì)量起重要影響的參數(shù)是：對焊接質(zhì)量起重要影響的參數(shù)是： l最高加熱溫度最高加熱溫度

20、 l過熱溫度過熱溫度( (1100)1100)的停留時間的停留時間 l冷卻速度冷卻速度(t(t8/58/5) )調(diào)節(jié)焊接熱循環(huán)的措施：調(diào)節(jié)焊接熱循環(huán)的措施： 改變焊接線能量大小，可改變焊接熱循環(huán)的曲線形改變焊接線能量大小，可改變焊接熱循環(huán)的曲線形狀；狀； 改善材料焊接前的初始溫度改善材料焊接前的初始溫度（預(yù)熱）（預(yù)熱） ； 采用后熱等措施使冷卻速度改善。采用后熱等措施使冷卻速度改善。3.1 3.1 焊接熱循環(huán)焊接熱循環(huán) 在焊接接頭橫截面上測得的焊縫金屬的區(qū)域，即焊縫在焊接接頭橫截面上測得的焊縫金屬的區(qū)域，即焊縫表面和熔合線所包圍的區(qū)域。表面和熔合線所包圍的區(qū)域。 結(jié)晶過程特點：過熱，冷卻速度快

21、，運動狀態(tài)下結(jié)晶，非結(jié)晶過程特點：過熱，冷卻速度快，運動狀態(tài)下結(jié)晶，非均質(zhì)成核。均質(zhì)成核。偏析偏析一次結(jié)晶一次結(jié)晶二次結(jié)晶二次結(jié)晶 結(jié)晶從熔池底部許多半個結(jié)晶從熔池底部許多半個晶粒晶粒開始垂直底部向中心生長開始垂直底部向中心生長，呈樹狀枝晶。，呈樹狀枝晶。3.2 3.2 焊縫區(qū)焊縫區(qū)鑄態(tài)組織，鑄態(tài)組織，粗大柱狀晶粗大柱狀晶 焊縫區(qū)組織是從液態(tài)結(jié)晶冷凝后形成的鑄態(tài)組織，因焊縫區(qū)組織是從液態(tài)結(jié)晶冷凝后形成的鑄態(tài)組織，因此，可能存在著各種鑄造缺陷。但由于冷卻快，且通過滲此，可能存在著各種鑄造缺陷。但由于冷卻快，且通過滲入某些合金等可以滿足使用要求。入某些合金等可以滿足使用要求。 焊縫結(jié)晶過程要產(chǎn)生偏

22、析，宏觀偏析與焊縫焊縫結(jié)晶過程要產(chǎn)生偏析，宏觀偏析與焊縫成形系數(shù)成形系數(shù)（即焊道的寬度與厚度之比）有關(guān)。成形系數(shù)小，易形成（即焊道的寬度與厚度之比）有關(guān)。成形系數(shù)小，易形成中心偏析。中心偏析。3.2 3.2 焊縫區(qū)焊縫區(qū)3.3 3.3 熱影響區(qū)熱影響區(qū) 焊接過程中，受焊接熱循環(huán)的影響，焊縫附近的母材焊接過程中，受焊接熱循環(huán)的影響，焊縫附近的母材組織或性能發(fā)生變化的區(qū)域為焊接熱影響區(qū)。如圖所示。組織或性能發(fā)生變化的區(qū)域為焊接熱影響區(qū)。如圖所示。 過熱區(qū)過熱區(qū) 11001100固相線，固相線，魏氏組織，為熱影響區(qū)中魏氏組織，為熱影響區(qū)中機(jī)械性能最差的部位；機(jī)械性能最差的部位；正火區(qū)正火區(qū) AcAc

23、3 311001100，正火，正火組織，冷卻后晶粒細(xì)小，組織，冷卻后晶粒細(xì)小，機(jī)械性能較好。機(jī)械性能較好。部分相變區(qū)部分相變區(qū) AcAc1 1AcAc3 3之間之間 ，晶粒大小不一，組織不，晶粒大小不一，組織不均勻，性能較差。均勻，性能較差。 3.4 3.4 熔合區(qū)熔合區(qū) 焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū)，位于熔合線兩側(cè)，也叫半焊縫與熱影響區(qū)的過渡區(qū)，位于熔合線兩側(cè)，也叫半熔化區(qū)，如圖所示。熔化區(qū)，如圖所示。 特點：特點：l溫度處于固相線和液溫度處于固相線和液相線之間；相線之間；l成份不均勻，組織粗成份不均勻，組織粗大。大。 粗大的過熱組織和粗大的過熱組織和粗大的淬硬組織，是焊粗大的淬硬組織，是焊接接頭

24、中性能最差的。接接頭中性能最差的。3.5 3.5 影響焊接接頭性能的因素影響焊接接頭性能的因素 l焊接材料焊接材料 焊條和焊絲等（熔化后形成焊縫金屬組成部分焊條和焊絲等（熔化后形成焊縫金屬組成部分，影響焊縫化學(xué)成分），影響焊縫化學(xué)成分）l焊接方法焊接方法 不同焊接方法的熱不同焊接方法的熱源溫度高低不同、且機(jī)械保護(hù)源溫度高低不同、且機(jī)械保護(hù)也不同。也不同。l焊接工藝焊接工藝 焊接電流、電弧電焊接電流、電弧電壓、焊接速度和線能量等的總壓、焊接速度和線能量等的總稱為工藝參數(shù)。稱為工藝參數(shù)。工藝參數(shù)工藝參數(shù)接頭輸入熱量的大接頭輸入熱量的大小小焊接熱循環(huán)焊接熱循環(huán)熱影響區(qū)大熱影響區(qū)大小小組織粗細(xì)組織粗細(xì)

25、焊縫性能焊縫性能4. 焊接材料焊接材料4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料 電焊條由內(nèi)部鋼芯和外側(cè)藥皮組成。電焊條由內(nèi)部鋼芯和外側(cè)藥皮組成。 鋼芯鋼芯 主要作用導(dǎo)電，并在焊條端部形成具有一定成分主要作用導(dǎo)電，并在焊條端部形成具有一定成分的熔敷金屬。的熔敷金屬。 要求焊芯盡量減少有害元素的含量，限制要求焊芯盡量減少有害元素的含量，限制S S、P P，有些，有些焊條要求焊芯控制焊條要求焊芯控制As(As(砷砷) )、Sb(Sb(銻銻) )、Sn(Sn(錫錫) )等元素。等元素。 藥皮藥皮 又稱涂料，保證熔敷金屬具有一定的成分和優(yōu)良又稱涂料，保證熔敷金屬具有一定的成分和優(yōu)良的性能

26、。的性能。 藥皮一般由穩(wěn)弧劑、造渣劑、脫氧劑、造氣劑、合金藥皮一般由穩(wěn)弧劑、造渣劑、脫氧劑、造氣劑、合金劑、增塑潤滑劑和粘接劑等組成。劑、增塑潤滑劑和粘接劑等組成。4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料藥皮中各種組分的作用：藥皮中各種組分的作用：穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑 凡易電離的物質(zhì)均能穩(wěn)弧。常用堿金屬及堿土金凡易電離的物質(zhì)均能穩(wěn)弧。常用堿金屬及堿土金屬化合物，如碳酸鉀、碳酸鈉、大理石等。屬化合物，如碳酸鉀、碳酸鈉、大理石等。造渣劑造渣劑 形成溶渣，覆蓋熔化金屬表面，保護(hù)熔池及改善形成溶渣，覆蓋熔化金屬表面，保護(hù)熔池及改善焊縫成形。焊縫成形。脫氧劑脫氧劑 降低含氧量，提高機(jī)械性能。主要

27、脫氧劑有錳鐵降低含氧量，提高機(jī)械性能。主要脫氧劑有錳鐵、硅鐵、鈦鐵。、硅鐵、鈦鐵。 造氣劑造氣劑 高溫下能分解出氣體，保護(hù)電弧及熔池，防止空高溫下能分解出氣體，保護(hù)電弧及熔池，防止空氣中氧和氮侵入。氣中氧和氮侵入。4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料藥皮中各種組分的作用：藥皮中各種組分的作用：合金劑合金劑 補(bǔ)償合金元素的燒損及向焊縫過渡合金元素，以補(bǔ)償合金元素的燒損及向焊縫過渡合金元素，以保證焊縫的化學(xué)成分及性能等。保證焊縫的化學(xué)成分及性能等。增塑潤滑劑增塑潤滑劑 增加藥皮粉料在焊條壓涂過程的塑性、滑性增加藥皮粉料在焊條壓涂過程的塑性、滑性及流動性，以提高焊條的壓涂質(zhì)量，減

28、小偏心度。及流動性，以提高焊條的壓涂質(zhì)量，減小偏心度。 粘接劑粘接劑 使藥皮粉料在壓涂過程中有一定粘性，與焊芯牢使藥皮粉料在壓涂過程中有一定粘性，與焊芯牢固粘接，并使之在烘干后具有一定的強(qiáng)度。固粘接，并使之在烘干后具有一定的強(qiáng)度。 電焊條的分類電焊條的分類 按用途分按用途分4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料 按熔渣的堿度分按熔渣的堿度分4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料 按熔渣的堿度可分為酸性焊條和堿性焊條。按熔渣的堿度可分為酸性焊條和堿性焊條。酸性焊條酸性焊條 焊接工藝性好，成形整潔焊接工藝性好，成形整潔, ,去渣容易，不易產(chǎn)生去渣容易，不易產(chǎn)生氣

29、孔和夾渣。但藥皮氧化性強(qiáng)使合金元素?zé)龘p大，機(jī)械性氣孔和夾渣。但藥皮氧化性強(qiáng)使合金元素?zé)龘p大，機(jī)械性能（沖擊韌性）比較低。能（沖擊韌性）比較低。 酸性焊條一般均可用交直流電源。典型的酸性焊條是酸性焊條一般均可用交直流電源。典型的酸性焊條是J422J422。堿性焊條堿性焊條 焊接的焊縫機(jī)械性能良好，特別是沖擊韌性比較焊接的焊縫機(jī)械性能良好，特別是沖擊韌性比較高，主要用于重要結(jié)構(gòu)的焊接。高，主要用于重要結(jié)構(gòu)的焊接。 典型的堿性焊條有典型的堿性焊條有J507J507等。等。4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料 電焊條牌號與型號電焊條牌號與型號 焊條牌號焊條牌號 是焊條產(chǎn)品的具體名稱

30、，主要根據(jù)用途及性能特點命是焊條產(chǎn)品的具體名稱，主要根據(jù)用途及性能特點命名。每種產(chǎn)品只有一個牌號，但多種牌號可同時對應(yīng)于一名。每種產(chǎn)品只有一個牌號，但多種牌號可同時對應(yīng)于一種型號。種型號。 焊條牌號通常以一個漢語拼音字母（或漢字）與三位焊條牌號通常以一個漢語拼音字母（或漢字）與三位數(shù)字表示。數(shù)字表示。例如：例如：J422J422中中“J”“J”表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，第表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，第1 1、2 2位數(shù)字位數(shù)字“42”“42”表示焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度等級（用表示焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度等級（用MPaMPa值的值的1/101/10表示），表示），末位數(shù)字末位數(shù)字“2”“2”表示藥皮類型及焊接電源的種類。表示藥

31、皮類型及焊接電源的種類。4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料4.1 4.1 手工電弧焊用焊接材料手工電弧焊用焊接材料 焊條型號焊條型號 是以焊條國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)、反映焊條主要特性的一種是以焊條國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)、反映焊條主要特性的一種表示方法。表示方法。 焊條型號依據(jù)焊縫金屬的力學(xué)性能、藥皮類型、焊接焊條型號依據(jù)焊縫金屬的力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置和焊接電流種類分劃。位置和焊接電流種類分劃。 E4315 E4315中中“E”“E”表示焊條；前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗表示焊條；前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為拉強(qiáng)度的最小值，單位為MPaMPa值的值的1/101/10；

32、第；第3 3位數(shù)字表示焊位數(shù)字表示焊條焊接位置，條焊接位置，“0”“0”及及“1”“1”表示用于全位置焊接（平、立表示用于全位置焊接（平、立、仰、橫），、仰、橫），“2”“2”表示適用于平焊及平角焊，表示適用于平焊及平角焊，“4”“4”適用適用于向下立焊；第于向下立焊；第3 3和第和第4 4位數(shù)字組合時表示焊接電流種類及位數(shù)字組合時表示焊接電流種類及藥皮類型。藥皮類型。4. 焊接材料焊接材料4.2 4.2 埋弧焊用焊絲和焊劑埋弧焊用焊絲和焊劑 焊絲焊絲 焊絲牌號與優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼號的表示方法類似，前面加焊絲牌號與優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼號的表示方法類似，前面加上上“H”H”。強(qiáng)度鋼用焊絲牌號，如。強(qiáng)度鋼用焊絲

33、牌號，如H08H08、H08AH08A、H10Mn2H10Mn2。 若牌號最后帶有若牌號最后帶有A A字，表示字，表示S S、P P含量較少的優(yōu)質(zhì)焊絲。含量較少的優(yōu)質(zhì)焊絲。 焊劑焊劑 國產(chǎn)焊劑依據(jù)化學(xué)成分分類，在牌號前面加國產(chǎn)焊劑依據(jù)化學(xué)成分分類，在牌號前面加HJHJ，如，如HJ431HJ431。第。第1 1位數(shù)字表示氧化錳的平均含量，如位數(shù)字表示氧化錳的平均含量，如“”表示表示含含MnOMnO3030；第；第2 2位數(shù)字表示二氧化硅、氟化鈣的平均含位數(shù)字表示二氧化硅、氟化鈣的平均含量，如量，如“”表示高硅低氟型（表示高硅低氟型（SiOSiO2 230%,CaF30%,CaF2 210%10%

34、）；）；末位數(shù)字表示同類焊劑的不同序號。末位數(shù)字表示同類焊劑的不同序號。4. 焊接材料焊接材料4.3 4.3 焊條、焊絲及焊劑的選用焊條、焊絲及焊劑的選用l焊縫機(jī)械性能與基體金屬一致；焊縫機(jī)械性能與基體金屬一致；l化學(xué)成分方面接近基體；化學(xué)成分方面接近基體；l根據(jù)焊接位置及板厚確定藥皮類型。根據(jù)焊接位置及板厚確定藥皮類型。5. 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形5.1 5.1 焊接應(yīng)力和變形的危害焊接應(yīng)力和變形的危害 焊接應(yīng)力會增加結(jié)構(gòu)工作時的應(yīng)力，降低承載能力；焊接應(yīng)力會增加結(jié)構(gòu)工作時的應(yīng)力，降低承載能力；在存在應(yīng)力腐蝕的場合，還會加劇應(yīng)力腐蝕開裂。在存在應(yīng)力腐蝕的場合，還會加劇應(yīng)力腐蝕開裂。 焊

35、接變形影響組裝質(zhì)量，矯正變形會增加成本，還要焊接變形影響組裝質(zhì)量，矯正變形會增加成本，還要降低塑性。降低塑性。5.2 5.2 焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因 金屬材料如果整體均勻加熱和冷卻，能完全自由膨脹金屬材料如果整體均勻加熱和冷卻，能完全自由膨脹和收縮，則在加熱過程中產(chǎn)生變形，不產(chǎn)生應(yīng)力；冷卻后和收縮，則在加熱過程中產(chǎn)生變形，不產(chǎn)生應(yīng)力；冷卻后，恢復(fù)到原來的形狀和尺寸，沒有殘余變形，也沒有殘余，恢復(fù)到原來的形狀和尺寸，沒有殘余變形，也沒有殘余應(yīng)力，如圖應(yīng)力，如圖a a所示。所示。5.2 5.2 焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因 如果在加熱和冷卻過程中，完全

36、不能膨脹和收縮，這如果在加熱和冷卻過程中，完全不能膨脹和收縮，這時有焊接殘余應(yīng)力而沒有殘余變形。時有焊接殘余應(yīng)力而沒有殘余變形。 由于焊接是局部加熱，在加熱和冷卻過程中，有一定由于焊接是局部加熱，在加熱和冷卻過程中，有一定的剛性約束，如圖的剛性約束，如圖b b所示，加熱時金屬受壓應(yīng)力，產(chǎn)生塑性所示，加熱時金屬受壓應(yīng)力，產(chǎn)生塑性壓縮變形；在冷卻過程中，由于金屬不能完全自由收縮，壓縮變形；在冷卻過程中，由于金屬不能完全自由收縮，而受到拉應(yīng)力，并保存下來，這就是焊接殘余應(yīng)力。而受到拉應(yīng)力，并保存下來，這就是焊接殘余應(yīng)力。5.2 5.2 焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因 焊接變形和應(yīng)力

37、在一個焊接結(jié)構(gòu)中是焊縫局部收縮的焊接變形和應(yīng)力在一個焊接結(jié)構(gòu)中是焊縫局部收縮的兩種表現(xiàn)。如果在焊接過程中，工件能夠自由收縮，則焊兩種表現(xiàn)。如果在焊接過程中，工件能夠自由收縮，則焊后工件變形較大，而焊接殘余應(yīng)力較??；如果在焊接過程后工件變形較大，而焊接殘余應(yīng)力較??；如果在焊接過程中，由于外力限制或工件自身剛性較大而不能自由收縮，中，由于外力限制或工件自身剛性較大而不能自由收縮，則焊后工件變形較小，但內(nèi)部卻存在著較大的殘余應(yīng)力。則焊后工件變形較小，但內(nèi)部卻存在著較大的殘余應(yīng)力。 現(xiàn)以鋼板對焊為例說明焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生過程，如現(xiàn)以鋼板對焊為例說明焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生過程，如圖所示。圖所示。(a)(a)

38、為加熱時，為加熱時，(b)(b)為冷卻時的情況。為冷卻時的情況。5.2 5.2 焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因 以下列出了常見焊接變形種類及其產(chǎn)生的原因。以下列出了常見焊接變形種類及其產(chǎn)生的原因。5.3 5.3 減少和消除焊接應(yīng)力的措施減少和消除焊接應(yīng)力的措施 設(shè)計措施設(shè)計措施l盡量減少焊縫數(shù)量及尺寸；盡量減少焊縫數(shù)量及尺寸；l避免焊縫過分集中與交叉；避免焊縫過分集中與交叉；l采用剛性較小的接頭形式；采用剛性較小的接頭形式；l在拉應(yīng)力區(qū)域，避免幾何不連續(xù)性。在拉應(yīng)力區(qū)域，避免幾何不連續(xù)性。工藝措施工藝措施l合理選擇焊接順序和方向合理選擇焊接順序和方向( (先橫后縱先橫后縱)

39、)；l錘擊焊縫法；錘擊焊縫法；l預(yù)熱法；預(yù)熱法；l熱處理法；熱處理法；l采用小線能量焊接。采用小線能量焊接。5.4 5.4 控制和矯正焊接變形的措施控制和矯正焊接變形的措施l焊前組裝時采用反變形焊前組裝時采用反變形法；法；控制措施控制措施5.4 5.4 控制和矯正焊接變形的措施控制和矯正焊接變形的措施l剛性固定法；剛性固定法；l采用能量集中的焊接方法；采用能量集中的焊接方法；l選擇合理的裝配焊接順序。選擇合理的裝配焊接順序。5.4 5.4 控制和矯正焊接變形的措施控制和矯正焊接變形的措施l機(jī)械矯正法；機(jī)械矯正法；l火焰矯正法?；鹧娉C正法。矯正矯正6. 焊接缺陷與焊接質(zhì)量檢驗焊接缺陷與焊接質(zhì)量檢

40、驗6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷 局部變形與裂紋局部變形與裂紋 當(dāng)焊接應(yīng)力超過屈服極限時會產(chǎn)當(dāng)焊接應(yīng)力超過屈服極限時會產(chǎn)生焊接變形；超過強(qiáng)度極限會出現(xiàn)裂生焊接變形；超過強(qiáng)度極限會出現(xiàn)裂紋。紋。 焊縫外部缺陷焊縫外部缺陷l焊縫增強(qiáng)過高焊縫增強(qiáng)過高 坡口角度太小或焊接電流過??；坡口角度太小或焊接電流過小；導(dǎo)致應(yīng)力集中。導(dǎo)致應(yīng)力集中。 為提高疲勞壽命，應(yīng)將焊縫的增為提高疲勞壽命，應(yīng)將焊縫的增強(qiáng)高鏟平。強(qiáng)高鏟平。l焊縫過凹焊縫過凹 焊縫工作截面減小，使接頭處焊縫工作截面減小，使接頭處強(qiáng)度降低。強(qiáng)度降低。l咬邊咬邊 工件上沿焊縫邊緣形成凹陷。工件上沿焊縫邊緣形成凹陷。減少工作截面，并造成嚴(yán)重應(yīng)力集減少

41、工作截面，并造成嚴(yán)重應(yīng)力集中。中。l焊瘤焊瘤 對靜載強(qiáng)度無影響，會引起應(yīng)對靜載強(qiáng)度無影響，會引起應(yīng)力集中，使動載強(qiáng)度降低。力集中，使動載強(qiáng)度降低。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷l燒穿燒穿 部分熔化金屬從焊縫反面部分熔化金屬從焊縫反面漏出，甚至燒穿成洞，使接頭漏出，甚至燒穿成洞，使接頭強(qiáng)度下降。強(qiáng)度下降。 焊縫內(nèi)部缺陷焊縫內(nèi)部缺陷l未焊透未焊透 應(yīng)力集中嚴(yán)重，降低強(qiáng)度，開裂根源。應(yīng)力集中嚴(yán)重，降低強(qiáng)度，開裂根源。l夾渣夾渣 減少工作截面，造成應(yīng)力集中，降低焊縫強(qiáng)度和沖擊減少工作截面，造成應(yīng)力集中，降低焊縫強(qiáng)度和沖擊韌性。韌性。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷l氣孔氣孔 減少有效工作截面，降低機(jī)

42、械強(qiáng)度。減少有效工作截面，降低機(jī)械強(qiáng)度。l裂紋裂紋 按發(fā)生的時間，焊接裂紋分按發(fā)生的時間，焊接裂紋分熱裂紋和冷裂紋兩種。熱裂紋和冷裂紋兩種。熱裂紋熱裂紋 是由液態(tài)到固態(tài)結(jié)晶過程中產(chǎn)生的。是由液態(tài)到固態(tài)結(jié)晶過程中產(chǎn)生的。 焊縫中存在低熔點物質(zhì)（如焊縫中存在低熔點物質(zhì)（如FeSFeS），受到較大的焊接應(yīng)），受到較大的焊接應(yīng)力時，易在晶粒之間引起破裂。力時，易在晶粒之間引起破裂。 焊件及焊條內(nèi)含焊件及焊條內(nèi)含S S、CuCu等雜質(zhì)多時，易產(chǎn)生熱裂紋。等雜質(zhì)多時，易產(chǎn)生熱裂紋。 熱裂紋具有沿晶界分布的特征。熱裂紋具有沿晶界分布的特征。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷冷裂紋冷裂紋 是在冷卻過程中產(chǎn)生的。是在冷卻過程中產(chǎn)生的。 由于熱影響區(qū)或焊縫內(nèi)形成了淬火組織，在高應(yīng)力作由于熱影響區(qū)或焊縫內(nèi)形成了淬火組織，在高應(yīng)力作用下，引起晶粒內(nèi)