現代過程裝備制造技術-5鋼制壓力容器的焊接

1、5 鋼制壓力容器的焊接SIT5.1 焊接接頭焊接接頭5.2 常用焊接方法及其焊接工藝常用焊接方法及其焊接工藝5.3 常用鋼材的焊接常用鋼材的焊接5.4 焊后熱處理焊后熱處理SIT5.1 焊接接頭焊接接頭5.1.1 分類分類5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點5.1.3 組織與性能組織與性能5.1.4 坡口坡口5.1.5 表示符號表示符號5.1.6 焊接坡口的選擇和設計焊接坡口的選擇和設計SIT5.1.1 分類分類v GB150鋼制壓力容器鋼制壓力容器對壓力容器主要受壓部分的焊對壓力容器主要受壓部分的焊接接頭分為接接頭分為A、B、C、D四類。四類。SIT5.1.1 分類分類 圓筒部分的縱向接

2、頭（多層包扎容器層板層縱向接頭圓筒部分的縱向接頭（多層包扎容器層板層縱向接頭除外），球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形除外），球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對接連封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對接連接的接頭，均屬接的接頭，均屬A類焊接接頭。類焊接接頭。 殼體部分的環(huán)向焊縫接頭，錐形封頭小端與接管連接殼體部分的環(huán)向焊縫接頭，錐形封頭小端與接管連接的接頭，長頸法蘭與接管連接的接頭，均屬的接頭，長頸法蘭與接管連接的接頭，均屬B類焊接接類焊接接頭，但已規(guī)定為頭，但已規(guī)定為A、C、D類的焊接接頭除外。類的焊接接頭除外。 平蓋、管板與圓筒非對接

3、連接的接頭，法蘭與殼體、平蓋、管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內封頭與圓筒的搭接接頭以及多層接管連接的接頭，內封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭，均屬包扎容器層板層縱向接頭，均屬C類焊接接頭。類焊接接頭。 接管、人孔、凸緣、補強圈等與殼體連接的接頭，均接管、人孔、凸緣、補強圈等與殼體連接的接頭，均屬屬D類焊接接頭，但已規(guī)定為類焊接接頭，但已規(guī)定為A、B類的焊接接頭除外類的焊接接頭除外。SIT5.1.1 分類分類 A類焊縫是容器中受力最大的接頭，因此一般要求采用類焊縫是容器中受力最大的接頭，因此一般要求采用雙面焊或保證全焊透的單面焊縫；雙面焊或保證全焊透的

4、單面焊縫； B類焊縫的工作應力一般為類焊縫的工作應力一般為A類的一半。除了可采用雙類的一半。除了可采用雙面焊的對接焊縫以外，也可采用帶襯墊的單面焊；面焊的對接焊縫以外，也可采用帶襯墊的單面焊； 在中低容器中，在中低容器中，C類接頭的受力較小，通常采用角焊縫類接頭的受力較小，通常采用角焊縫聯接。對于高壓容器，盛有劇毒介質的容器和低溫容聯接。對于高壓容器，盛有劇毒介質的容器和低溫容器應采用全焊透的接頭。器應采用全焊透的接頭。 D類焊縫是接管與容器的交叉焊縫。受力條件較差，且類焊縫是接管與容器的交叉焊縫。受力條件較差，且存在較高的應力集中。在厚壁容器中這種焊縫的拘束存在較高的應力集中。在厚壁容器中這

5、種焊縫的拘束度相當大，殘余應力亦較大，易產生裂紋等缺陷。因度相當大，殘余應力亦較大，易產生裂紋等缺陷。因此在這種容器中此在這種容器中D類焊縫應采取全焊透的焊接接頭。對類焊縫應采取全焊透的焊接接頭。對于低壓容器可采用局部焊透的單面或雙面角焊。于低壓容器可采用局部焊透的單面或雙面角焊。SIT5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點v焊接接頭的基本形式：焊接接頭的基本形式：v 對接接頭、對接接頭、T形（十字形）接頭、角接頭和搭接接頭形（十字形）接頭、角接頭和搭接接頭1. 對接接頭對接接頭 當對接接頭的母材厚度大于當對接接頭的母材厚度大于8mm時，常要求鋼板開設坡口使得熔時，常要求鋼板開設坡口使得熔透

6、，保證焊接接頭強度。透，保證焊接接頭強度。 對接接頭是比較理想的焊接接頭對接接頭是比較理想的焊接接頭形式，應盡量選用。容器主要受形式，應盡量選用。容器主要受壓零部件、承壓殼體的主焊縫壓零部件、承壓殼體的主焊縫（如殼體的縱、環(huán)焊縫等）應采（如殼體的縱、環(huán)焊縫等）應采用全焊透的對接接頭用全焊透的對接接頭。SIT5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點1. 對接接頭對接接頭max/rmK余高余高e稱為稱為“加強高加強高”？SIT2. T形（十字形）接頭形（十字形）接頭5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點 應力集中系數隨角焊縫形狀應力集中系數隨角焊縫形狀（q q、e）變化而變化。變化而變化。 在外

7、形、尺寸相同的情況下，工作焊縫的應力集中系數大于聯系焊縫的。在外形、尺寸相同的情況下，工作焊縫的應力集中系數大于聯系焊縫的。 避免采用單面角焊縫，往往這種形式焊縫根部有很深缺口，承載能力較避免采用單面角焊縫，往往這種形式焊縫根部有很深缺口，承載能力較低。低。 要求完全焊透的要求完全焊透的T形接頭，采用半形接頭，采用半V形坡口從一面焊比采用形坡口從一面焊比采用K形坡口施焊形坡口施焊可靠?？煽俊IT5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點2. T形（十字形）接頭形（十字形）接頭SIT5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點3. 角接接頭角接接頭SIT5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點4.

8、搭接接頭搭接接頭 正面焊縫正面焊縫受力方向與焊縫垂直受力方向與焊縫垂直 角焊縫的根部A點和焊趾B點都有較大的應力集中，減小夾角q和增大熔深，可降低應力集中系數。 正面焊縫與作用力偏心，隨受拉應力時作用力不在一個作用點上，產生了附加的彎曲應力。兩條正面焊縫的距離應不小于其板厚的4倍。SIT5.1.2 基本形式和特點基本形式和特點4. 搭接接頭搭接接頭 側面焊縫側面焊縫受力方向與焊縫平受力方向與焊縫平行行 既有正應力又有切應力。 l50e 正面焊縫強度高于側面焊縫，斜正面焊縫強度高于側面焊縫，斜向焊縫介于兩者之間，隨著傾角向焊縫介于兩者之間，隨著傾角的增大，斜向焊縫強度也增大。的增大，斜向焊縫強度

9、也增大。SIT5.1.3 組織與性能組織與性能v焊接線能量焊接線能量 熔焊時由焊接熱源輸入給單位長度焊縫上的能量。v焊接熱循環(huán)焊接熱循環(huán) 定義：在焊接熱源的作用下，焊件上某點的溫度隨時間的變化過程。 意義：反映了熱源對焊件金屬的熱作用。 特點：焊件上距熱遠近不同的位置，所受到熱循環(huán)的加熱參數不同，從而發(fā)生不同的組織與性能變化。(J/cm)vqIUqvvSIT5.1.3 組織與性能組織與性能v焊接過程的特點焊接過程的特點（相當于不同規(guī)范的特殊熱處理）（相當于不同規(guī)范的特殊熱處理） 加熱溫度高 在熔合線附近溫度可達13501400 加熱速度快 加熱速度比熱處理快幾十倍甚至幾百倍 高溫停留時間短 在

10、AC3上保溫的時間很短，一般手工電弧焊約420s，埋弧焊30100s 在自然條件下連續(xù)冷卻 有熱應力作用狀態(tài)下進行的組織轉變SIT5.1.3 組織與性能組織與性能1. 焊接熱循環(huán)曲線的特征參數焊接熱循環(huán)曲線的特征參數 加熱速度 加熱的最高溫度Tmax 相變以上停留時間TH 冷卻速度或冷卻時間晶粒大小晶粒大小相變組織相變組織SIT5.1.3 組織與性能組織與性能2. 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能 焊縫區(qū)金屬由熔池的液態(tài)金屬凝固而成 熱影響區(qū)金屬受焊接熱源影響而造成與母材有較大變化 注意注意：焊接接頭、焊縫SIT5.1.3 組織與性能組織與性能2. 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與

11、性能焊縫區(qū)金屬焊縫區(qū)金屬（以低碳鋼為例） 一次結晶：從液態(tài)到固態(tài)（奧氏體） 液態(tài)金屬沒垂直熔合面的方向向熔池中心不斷形成層狀樹枝柱狀晶并長大 微觀偏析或枝晶偏析；宏觀偏析或區(qū)域偏析 二次結晶：從固相線冷卻到常溫組織 與熱影響區(qū)金屬組織轉變相似SIT5.1.3 組織與性能組織與性能2. 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能熱影響區(qū)金屬熱影響區(qū)金屬（低碳鋼或強度級別較代的普低鋼，近似正火熱處理組織） 半熔化區(qū)（熔合區(qū)）半熔化區(qū)（熔合區(qū)） 過熱組織，冷卻后晶粒粗大，化學成分和組織都不均勻，塑性較低。 過熱區(qū)過熱區(qū) 過熱組織，沖擊韌性明顯降低，過程程度與高溫停留時間有關。 正正火區(qū)（完全重結晶區(qū)）

12、火區(qū)（完全重結晶區(qū)） 金屬在A3線與1100之間將發(fā)生重結晶，使晶粒細化，室溫組織相當于正火組織，力學性能較好。SIT5.1.3 組織與性能組織與性能2. 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能熱影響區(qū)金屬熱影響區(qū)金屬 部分相變區(qū)（不完全重結晶區(qū)）部分相變區(qū)（不完全重結晶區(qū)） 在A1和A3線之間，此區(qū)金屬組織不均勻，力學性能不好。此區(qū)越窄，焊接接頭性能越好。 再結晶區(qū)再結晶區(qū) 450500到Ac1線之間，沒有奧氏體轉變。若焊前冷變形，消除加工硬化現象，性能改善。 藍脆區(qū)藍脆區(qū) 200500，由于加熱冷卻速度較快，強度稍有增加，塑性下降，可能會出現裂紋。顯微組織與母材相同。SIT5.1.3 組

13、織與性能組織與性能2. 焊接接頭的組織與性能焊接接頭的組織與性能易淬火鋼的熱影響區(qū)金屬易淬火鋼的熱影響區(qū)金屬 過熱區(qū)過熱區(qū) 粗大馬氏體。 淬火區(qū)淬火區(qū) 極細的針狀馬氏體組織； 若含碳和合金元素量低，會有托氏體和馬氏體共存的組織。 不完全淬火區(qū)不完全淬火區(qū) 馬氏體與稍粗大的網狀鐵素體組織熱影響區(qū)是焊接接頭較薄弱的部位，而其中的過熱區(qū)是最薄弱的區(qū)域。熱影響區(qū)是焊接接頭較薄弱的部位，而其中的過熱區(qū)是最薄弱的區(qū)域。影響過熱組織的因素除化學成分外，就是焊接熱循環(huán)。影響過熱組織的因素除化學成分外，就是焊接熱循環(huán)。SIT5.1.4 坡口坡口v坡口的基本形式和尺寸坡口的基本形式和尺寸GB985和和GB986v

14、坡口表面要求坡口表面要求GB150和和JB/T4709SIT5.1.5 表示符號表示符號5.1.5 表示符號表示符號5.1.5 表示符號表示符號SIT5.1.6 焊接坡口的選擇和設計焊接坡口的選擇和設計 保證焊接接頭全焊透。保證焊接接頭全焊透。 考慮被焊接材料的厚度?？紤]被焊接材料的厚度。 注意坡口的加工方法。注意坡口的加工方法。 注意減少殘余焊接變形與應力。注意減少殘余焊接變形與應力。 注意施焊時的可焊到性。注意施焊時的可焊到性。 減少焊接材料的消耗量。減少焊接材料的消耗量。 復合鋼板的坡口應有利于減少過渡層焊縫金屬復合鋼板的坡口應有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率。的稀釋率。SIT作業(yè)作業(yè)1

15、P1545-1、5-2、5-3、5-4、5-5名詞解釋：名詞解釋：焊接熱循環(huán)、焊接線能量、焊接形狀焊接熱循環(huán)、焊接線能量、焊接形狀系數、焊接冷卻時間系數、焊接冷卻時間SIT5.2 常用焊接及其焊接工藝常用焊接及其焊接工藝5.2.1 手工電弧焊手工電弧焊5.2.2 埋弧自動焊埋弧自動焊5.2.3 氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊5.2.4 電渣焊電渣焊5.2.5 窄間隙焊窄間隙焊5.2.6 焊接材料的選擇焊接材料的選擇SIT5.2.1 手工電弧焊手工電弧焊v 焊條與工件短路引燃電弧后，電弧下的工件即立刻熔化構成一個半卵焊條與工件短路引燃電弧后，電弧下的工件即立刻熔化構成一個半卵形熔池。形熔池。v 焊

16、條藥皮熔化時，一部分變成氣體包圍住電弧使它與空氣隔絕，從而焊條藥皮熔化時，一部分變成氣體包圍住電弧使它與空氣隔絕，從而使液體金屬免于氧、氮的侵害；一部分變成熔渣或單獨噴向熔池，或使液體金屬免于氧、氮的侵害；一部分變成熔渣或單獨噴向熔池，或與焊芯熔化生成的液體金屬熔滴一起噴向溶池。與焊芯熔化生成的液體金屬熔滴一起噴向溶池。v 在電弧及熔池中，液體金屬、熔渣和電弧氣體互相間會發(fā)生某些物理在電弧及熔池中，液體金屬、熔渣和電弧氣體互相間會發(fā)生某些物理化學變化，如氣體向液態(tài)金屬內溶解，進行氧化還原反應等。化學變化，如氣體向液態(tài)金屬內溶解，進行氧化還原反應等。原理原理v 熔池內的氣體和渣由于比重輕而上浮。

17、熔池內的氣體和渣由于比重輕而上浮。當電弧移走后，溫度降低，金屬和渣會當電弧移走后，溫度降低，金屬和渣會先后凝固。先后凝固。v 兩件金屬經熔化結晶的焊縫金屬而連接兩件金屬經熔化結晶的焊縫金屬而連接起來。渣由于收縮量與金屬不同，會在起來。渣由于收縮量與金屬不同，會在渣和金屬界面上產生滑移，通常都會自渣和金屬界面上產生滑移，通常都會自動脫落，露出帶魚鱗紋狀的金屬焊縫。動脫落，露出帶魚鱗紋狀的金屬焊縫。SIT5.2.1 手工電弧焊手工電弧焊v 設備簡單、應用靈活方便；勞動條件差、生產率低、質設備簡單、應用靈活方便；勞動條件差、生產率低、質量不穩(wěn)定；適合全位焊接。量不穩(wěn)定；適合全位焊接。v 在裝備制造中

18、是一種應用廣泛的焊接方法。在裝備制造中是一種應用廣泛的焊接方法。特點特點SIT5.2.1 手工電弧焊手工電弧焊1.裝備裝備a.設備：目前國內手弧焊設備有三大類：弧焊變壓器（交流電焊機）、弧焊發(fā)電設備：目前國內手弧焊設備有三大類：弧焊變壓器（交流電焊機）、弧焊發(fā)電機（機（直流電焊機直流電焊機）和弧焊整流器。三類弧焊設備的比較見表。）和弧焊整流器。三類弧焊設備的比較見表。 選擇情況選擇情況：考慮的是焊條涂層（：考慮的是焊條涂層（藥皮藥皮）類型和被焊接頭、裝備的重要性；還要）類型和被焊接頭、裝備的重要性；還要考慮焊接產品所需要的焊接電流大小、負載持續(xù)率等要求，以選擇焊機的容量考慮焊接產品所需要的焊接

19、電流大小、負載持續(xù)率等要求，以選擇焊機的容量和額定電流。和額定電流。b.焊鉗、焊接電纜：主要考慮的是允許通過的電流密度焊鉗、焊接電纜：主要考慮的是允許通過的電流密度c.面罩：防止焊接時的飛濺、弧光及其輻射對焊工的保護工具，有手持式或頭盔面罩：防止焊接時的飛濺、弧光及其輻射對焊工的保護工具，有手持式或頭盔式兩種。式兩種。2.焊接材料焊接材料a.組成：組成：焊條，由焊芯和藥皮組成焊條，由焊芯和藥皮組成b.分類：一般按化學成分和用途分類見表分類：一般按化學成分和用途分類見表SIT5.2.1 手工電弧焊手工電弧焊 焊接時，為保證焊接質量而選定的參數，稱為焊接工藝參數，工藝過程中所選焊接時，為保證焊接質

20、量而選定的參數，稱為焊接工藝參數，工藝過程中所選擇的各個焊接參數的綜合，一般稱為焊接規(guī)范。擇的各個焊接參數的綜合，一般稱為焊接規(guī)范。a.焊條直徑：一般情況下焊條直徑根據被焊工件的厚度來選擇，另外還要考慮接頭形式、焊焊條直徑：一般情況下焊條直徑根據被焊工件的厚度來選擇，另外還要考慮接頭形式、焊接位置、焊接層數等的影響。接位置、焊接層數等的影響。 對于重要焊接結構通常要作焊接工藝評定，同時考慮焊接線對于重要焊接結構通常要作焊接工藝評定，同時考慮焊接線能量的輸入，確定焊接電流的范圍，再參照焊接電流與焊條直徑的關系來確定焊條直徑。能量的輸入，確定焊接電流的范圍，再參照焊接電流與焊條直徑的關系來確定焊條

21、直徑。b.焊接電流、焊接電弧電壓、焊接速度焊接電流、焊接電弧電壓、焊接速度焊接電流焊接電流：對于手工電弧焊，焊接電流是最主要的焊接工藝參數，是影響焊接質量的關鍵。：對于手工電弧焊，焊接電流是最主要的焊接工藝參數，是影響焊接質量的關鍵。焊接電流過小，電弧燃燒不穩(wěn)定，對工件加熱不充分，易造成未焊透、未熔合、氣孔、夾焊接電流過小，電弧燃燒不穩(wěn)定，對工件加熱不充分，易造成未焊透、未熔合、氣孔、夾渣等缺陷；焊接電流過大，易使焊條發(fā)紅，藥皮崩落和失效，使其保護作用下降，產生氣渣等缺陷；焊接電流過大，易使焊條發(fā)紅，藥皮崩落和失效，使其保護作用下降，產生氣孔使焊縫力學性能下降，還會引起熔化金屬飛濺嚴重，操作困

22、難，影響接頭成形?？资购缚p力學性能下降，還會引起熔化金屬飛濺嚴重，操作困難，影響接頭成形。焊接電弧電壓焊接電弧電壓：一般約為一般約為20-30V，主要由電弧長度決定?；￠L則電弧電壓高；反之電弧電，主要由電弧長度決定。弧長則電弧電壓高；反之電弧電壓低。電弧過長則不穩(wěn)定、熔深淺、熔寬增加，易產生咬邊等缺陷，同時空氣容易侵人，壓低。電弧過長則不穩(wěn)定、熔深淺、熔寬增加，易產生咬邊等缺陷，同時空氣容易侵人，易產生氣孔，飛濺嚴重，浪費焊條、電能，效率低。生產中盡量采用短弧焊接，電弧長度易產生氣孔，飛濺嚴重，浪費焊條、電能，效率低。生產中盡量采用短弧焊接，電弧長度一般為一般為2 6mm。焊接速度焊接速度：焊

23、接速度的大小直接影響生產效率，通常在保證焊縫熔透的情況下盡量采用較：焊接速度的大小直接影響生產效率，通常在保證焊縫熔透的情況下盡量采用較大的焊接速度大的焊接速度(可達可達6070cm/min) 。3.焊接規(guī)范的選擇焊接規(guī)范的選擇SIT5.2.1 手工電弧焊手工電弧焊c.焊接層數：厚板的焊接一般要開坡口，同時采用多層焊或多層多道焊，如圖所示。每層焊焊接層數：厚板的焊接一般要開坡口，同時采用多層焊或多層多道焊，如圖所示。每層焊接厚度一般不超過接厚度一般不超過5mm。手工電弧焊一次最大熔透深度約為。手工電弧焊一次最大熔透深度約為6 8mm。當每層厚度約等于。當每層厚度約等于焊條直徑的焊條直徑的0.8

24、 1.2倍時，生產效率較高倍時，生產效率較高d.焊接線能量：手工電弧焊焊接低碳鋼時，通常沒有具體規(guī)定焊接線能量的大小，因為在正焊接線能量：手工電弧焊焊接低碳鋼時，通常沒有具體規(guī)定焊接線能量的大小，因為在正常焊接規(guī)范范圍內，焊接線能量對接頭性能的影響不大。對于低合金鋼、不銹鋼等鋼種，常焊接規(guī)范范圍內，焊接線能量對接頭性能的影響不大。對于低合金鋼、不銹鋼等鋼種，焊接線能量過大，接頭性能可能不合格，太小時，對一些鋼種易產生裂紋。因此，焊接線焊接線能量過大，接頭性能可能不合格，太小時，對一些鋼種易產生裂紋。因此，焊接線能量應通過焊接工藝評定合格后，做出焊接工藝規(guī)程。允許的焊接線能量范圍越大，越便能量應

25、通過焊接工藝評定合格后，做出焊接工藝規(guī)程。允許的焊接線能量范圍越大，越便于焊接操作。于焊接操作。e.焊接冷卻時間：目前在焊接工藝參數的計算中，應用較廣泛的是通過焊接冷卻時間，選擇焊接冷卻時間：目前在焊接工藝參數的計算中，應用較廣泛的是通過焊接冷卻時間，選擇合適的焊接工藝參數，同時利用鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉變圖合適的焊接工藝參數，同時利用鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉變圖(CCT圖圖)線算圖來確定焊接工線算圖來確定焊接工藝參數。藝參數。在焊接熱循環(huán)中對焊接接頭組織、性能的影響，主要取決于在焊接熱循環(huán)中對焊接接頭組織、性能的影響，主要取決于加熱速度、加熱最高溫度、高加熱速度、加熱最高溫度、高溫溫(相變以上

26、溫度相變以上溫度)停留時間停留時間和和冷卻速度冷卻速度四個參數。四個參數。ndSIT5.2.2 埋弧自動焊埋弧自動焊v 埋弧自動焊是壓力容器焊接結構的重要焊接方法之一。埋弧自動焊是壓力容器焊接結構的重要焊接方法之一。v 埋弧焊時，在被焊工件上覆蓋著一層埋弧焊時，在被焊工件上覆蓋著一層3050mm厚的粒厚的粒狀焊劑，在焊劑層下，電弧在焊絲末端與工件之間燃燒狀焊劑，在焊劑層下，電弧在焊絲末端與工件之間燃燒，使焊絲末端和被焊工件熔化，形成熔池和熔渣。熔化，使焊絲末端和被焊工件熔化，形成熔池和熔渣。熔化的焊劑在焊接時產生的氣體在電弧周圍形成封閉空間，的焊劑在焊接時產生的氣體在電弧周圍形成封閉空間，使電

27、弧與空氣隔絕。隨著焊接過程的進行，電弧向前移使電弧與空氣隔絕。隨著焊接過程的進行，電弧向前移動，熔池也隨之冷卻凝固，形成焊縫。比重較輕的熔融動，熔池也隨之冷卻凝固，形成焊縫。比重較輕的熔融熔渣浮在焊縫表面，冷卻后成為渣殼。熔渣浮在焊縫表面，冷卻后成為渣殼。原理原理SIT5.2.2 埋弧自動焊埋弧自動焊v 埋弧自動焊可選用比手工電弧焊大埋弧自動焊可選用比手工電弧焊大3倍的焊接電流，對倍的焊接電流，對20mm以下的焊件不開坡口也能焊透；電弧熱量利用以下的焊件不開坡口也能焊透；電弧熱量利用率高，焊接速度較快，生產率高，可節(jié)約金屬和改善率高，焊接速度較快，生產率高，可節(jié)約金屬和改善勞動條件。勞動條件。

28、v 埋弧自動焊焊前準備工作復雜，一般只適用于平焊。埋弧自動焊焊前準備工作復雜，一般只適用于平焊。故設備制造中長的直焊縫或大圓周環(huán)焊縫都用埋弧自故設備制造中長的直焊縫或大圓周環(huán)焊縫都用埋弧自動焊。動焊。v 優(yōu)點：優(yōu)點：效率高、成型好、對人眼傷害小。效率高、成型好、對人眼傷害小。v 缺點：缺點：焊接過程不可見、只能焊平焊或小角度傾斜位焊接過程不可見、只能焊平焊或小角度傾斜位置置特點特點SIT5.2.2 埋弧自動焊埋弧自動焊a.埋弧焊電源：埋弧焊電源：可采用直流可采用直流(弧焊發(fā)電機或弧焊整流器弧焊發(fā)電機或弧焊整流器)、交流、交流(弧焊變壓器弧焊變壓器)或交直流并用。或交直流并用。直流電源電弧穩(wěn)定，

29、常用于焊接工藝參數穩(wěn)定性要求較高的場合。小電流直流電源電弧穩(wěn)定，常用于焊接工藝參數穩(wěn)定性要求較高的場合。小電流范圍、快速引弧、短焊縫、高速焊接。采用直流正接（焊絲接負極）時，范圍、快速引弧、短焊縫、高速焊接。采用直流正接（焊絲接負極）時，焊絲的熔敷率高；采用直流反接（焊絲接正極）時，焊縫熔深大。焊絲的熔敷率高；采用直流反接（焊絲接正極）時，焊縫熔深大。 交流電源焊絲的熔敷率和焊縫熔深介于直流正接和直流反接之間，而且電交流電源焊絲的熔敷率和焊縫熔深介于直流正接和直流反接之間，而且電弧的磁偏吹小。交流電源多用于大電流埋弧焊和采用直流時磁偏吹嚴重的弧的磁偏吹小。交流電源多用于大電流埋弧焊和采用直流時

30、磁偏吹嚴重的場合。交流的空載電壓一般要求在場合。交流的空載電壓一般要求在65 V以上。以上。在實際焊接生產中為進一步加大熔深、提高生產率，多絲埋弧自動焊得到在實際焊接生產中為進一步加大熔深、提高生產率，多絲埋弧自動焊得到了越來越多的應用。日前應用較多的是雙絲和三絲埋弧自動焊，這時電源了越來越多的應用。日前應用較多的是雙絲和三絲埋弧自動焊，這時電源也可以采用直流、交流或交、直流并用，見圖。也可以采用直流、交流或交、直流并用，見圖。1.設備（埋弧焊電源和埋弧焊焊機設備（埋弧焊電源和埋弧焊焊機 ）SIT5.2.2 埋弧自動焊埋弧自動焊b.埋弧焊焊機：半自動焊機和自動焊機兩類埋弧焊焊機：半自動焊機和自

31、動焊機兩類 半自動焊機：將焊絲通過軟管連續(xù)不斷地送入焊接區(qū)；傳輸焊接電流；控半自動焊機：將焊絲通過軟管連續(xù)不斷地送入焊接區(qū)；傳輸焊接電流；控制焊接的啟動和停止；向焊接區(qū)鋪施焊劑。制焊接的啟動和停止；向焊接區(qū)鋪施焊劑。焊接速度是由操作者來控制完焊接速度是由操作者來控制完成的。成的。自動焊機：連續(xù)不斷地向焊接區(qū)送進焊絲；傳輸焊接電流；使電弧沿接縫自動焊機：連續(xù)不斷地向焊接區(qū)送進焊絲；傳輸焊接電流；使電弧沿接縫移動，自動控制焊接速度；控制電弧的主要參數；控制焊接的啟動和停止移動，自動控制焊接速度；控制電弧的主要參數；控制焊接的啟動和停止；向焊接區(qū)鋪施焊劑；焊接前調節(jié)焊絲位置。；向焊接區(qū)鋪施焊劑；焊接

32、前調節(jié)焊絲位置。自動焊機既完成了送絲速度的調節(jié)又完成了焊接速度的調節(jié)，這兩項為其自動焊機既完成了送絲速度的調節(jié)又完成了焊接速度的調節(jié)，這兩項為其主要動作。主要動作。c.輔助設備：焊接夾具；工件變位設備；焊機變位設備；焊縫成形設備；輔助設備：焊接夾具；工件變位設備；焊機變位設備；焊縫成形設備；焊劑回收輸送設備。焊劑回收輸送設備。1.設備（埋弧焊電源和埋弧焊焊機設備（埋弧焊電源和埋弧焊焊機 ）SIT5.2.2 埋弧自動焊埋弧自動焊2.焊絲與焊劑焊絲與焊劑焊絲與焊劑是各自獨立的焊接材料，但在焊接時要正確地選擇，而且必須配合使用，這焊絲與焊劑是各自獨立的焊接材料，但在焊接時要正確地選擇，而且必須配合使

33、用，這也是埋弧焊、電渣焊的一項重要焊接工藝內容。也是埋弧焊、電渣焊的一項重要焊接工藝內容。a.焊絲的種類、特點及應用：焊絲的種類、特點及應用：分類：分類：實芯焊絲、藥芯焊絲和活性焊絲（形狀）；埋弧焊焊絲、電渣焊焊絲等。其中，實芯焊絲、藥芯焊絲和活性焊絲（形狀）；埋弧焊焊絲、電渣焊焊絲等。其中，用于埋弧焊的實芯焊絲應用最廣泛。用于埋弧焊的實芯焊絲應用最廣泛。b.焊劑的種類、特點及應用：埋弧焊使用的焊劑是顆粒狀可熔化的物質。焊劑的種類、特點及應用：埋弧焊使用的焊劑是顆粒狀可熔化的物質。 按制造方法分類有熔煉焊劑、燒結焊劑、陶質焊劑。國內目前用量較大的是熔煉焊劑和按制造方法分類有熔煉焊劑、燒結焊劑、

34、陶質焊劑。國內目前用量較大的是熔煉焊劑和燒結焊劑。燒結焊劑。電渣焊焊劑與埋弧自動焊焊劑不同之處：前者能迅速、容易地形成電渣過程，并保證熔電渣焊焊劑與埋弧自動焊焊劑不同之處：前者能迅速、容易地形成電渣過程，并保證熔渣穩(wěn)定，具有一定的電阻，使電能轉化為熱能，熔化金屬（但不像后者有向焊縫過渡合渣穩(wěn)定，具有一定的電阻，使電能轉化為熱能，熔化金屬（但不像后者有向焊縫過渡合金的作用），且具有適當的導電性、粘度，使電渣焊順利進行。金的作用），且具有適當的導電性、粘度，使電渣焊順利進行。SIT5.2.2 埋弧自動焊埋弧自動焊3.焊接焊接規(guī)范規(guī)范的選擇的選擇a.焊接電流：隨電流變大，熔深、余高大，熔寬略大，且熔

35、深幾乎與電流成正比。焊接電流：隨電流變大，熔深、余高大，熔寬略大，且熔深幾乎與電流成正比。b.電弧電壓：隨電弧電壓增高，焊縫熔寬顯著增大而熔深和余高略有減小，極性電弧電壓：隨電弧電壓增高，焊縫熔寬顯著增大而熔深和余高略有減小，極性不同時，電弧電壓對熔寬的影響不同；電弧電壓是根據焊接電流確定。不同時，電弧電壓對熔寬的影響不同；電弧電壓是根據焊接電流確定。c.焊接速度：對熔深和熔寬均有明顯的影響。實際生產中，為了提高生產率同時焊接速度：對熔深和熔寬均有明顯的影響。實際生產中，為了提高生產率同時保持一定的線能量，在提高焊接速度的同時必須加大電弧功率，從而保證一定保持一定的線能量，在提高焊接速度的同時

36、必須加大電弧功率，從而保證一定的熔深和熔寬。的熔深和熔寬。SIT5.2.3 氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊v 氣體保護電弧焊（簡稱氣電焊）是一種利用氣體做焊接氣體保護電弧焊（簡稱氣電焊）是一種利用氣體做焊接保護介質的電弧焊。根據焊接過程中電極是否熔化，分保護介質的電弧焊。根據焊接過程中電極是否熔化，分為不熔化極（鎢極）氣電焊和熔化極氣電焊。為不熔化極（鎢極）氣電焊和熔化極氣電焊。v 鎢極惰性氣體保護電弧焊英文簡稱鎢極惰性氣體保護電弧焊英文簡稱TIG焊，是國際上應焊，是國際上應用較廣的焊接方法，中國以氬氣作為保護氣體簡稱氬弧用較廣的焊接方法，中國以氬氣作為保護氣體簡稱氬弧焊，也是國內應用較廣的焊接

37、方法，尤其是手工鎢極氬焊，也是國內應用較廣的焊接方法，尤其是手工鎢極氬弧焊?；『?。SIT5.2.3 氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊1. 鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊v 鎢極氬弧焊是厚壁容器等重要結構打底焊的較好焊接方法，幾乎可鎢極氬弧焊是厚壁容器等重要結構打底焊的較好焊接方法，幾乎可以焊接所有的金屬及合金。以焊接所有的金屬及合金。a.設備與焊接電流：設備與焊接電流：電流種類有電流種類有直流（正接、反接）和直流（正接、反接）和交流，它們的特點參見表。交流，它們的特點參見表。b.鎢極和保護氣體：鎢極和保護氣體：鎢的熔點和沸點都很高，適合作不熔化電極。鎢的熔點和沸點都很高，適合作不熔化電極。保護氣體：氬、氦、

38、氬氦混合氣體和氬氫混合氣體。保護氣體：氬、氦、氬氦混合氣體和氬氫混合氣體。c.焊接規(guī)范：焊接電流種類、極性大小，鎢極直徑及端部形狀，保焊接規(guī)范：焊接電流種類、極性大小，鎢極直徑及端部形狀，保護氣體流量等，對于自動焊還有焊接速度和送絲速度。護氣體流量等，對于自動焊還有焊接速度和送絲速度。SIT2. 熔化極氣體保護電弧焊熔化極氣體保護電弧焊v 采用可熔化的焊絲作電極，與工件（另一電極）之間產生的電弧作采用可熔化的焊絲作電極，與工件（另一電極）之間產生的電弧作熱源，熔化焊絲和母材金屬，并利用氣體作保護介質，以形成焊縫熱源，熔化焊絲和母材金屬，并利用氣體作保護介質，以形成焊縫的焊接。的焊接。5.2.3

39、 氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊a.焊絲熔滴過渡焊絲熔滴過渡 的類型及其影響因素的類型及其影響因素熔滴過渡就是當電極末端金屬（焊絲或焊熔滴過渡就是當電極末端金屬（焊絲或焊條）熔化后，主要是以熔滴狀形式通過電條）熔化后，主要是以熔滴狀形式通過電弧區(qū)過渡到焊縫熔池中去。它對熔化極氫弧區(qū)過渡到焊縫熔池中去。它對熔化極氫弧焊的電弧穩(wěn)定燃燒、氣體保護效果和焊弧焊的電弧穩(wěn)定燃燒、氣體保護效果和焊接質量都有很大的影響。接質量都有很大的影響。形式：自由過渡（滴狀過渡、噴射過渡形式：自由過渡（滴狀過渡、噴射過渡 ）、短路過渡、混合過渡、短路過渡、混合過渡影響焊絲熔滴過渡類型的主要因素：電流影響焊絲熔滴過渡類型的主

40、要因素：電流；焊絲材料與直徑；焊絲伸出長度等。；焊絲材料與直徑；焊絲伸出長度等。SIT5.2.3 氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊2. 熔化極氣體保護電弧焊熔化極氣體保護電弧焊b.設備設備(半自動焊和自動焊半自動焊和自動焊)主要包括主要包括焊接電源焊接電源、送絲系統(tǒng)送絲系統(tǒng)、焊槍（手工焊）或行走系統(tǒng)（自動焊）焊槍（手工焊）或行走系統(tǒng)（自動焊）、供氣系統(tǒng)（同鎢極氫弧焊）和供氣系統(tǒng)（同鎢極氫弧焊）和冷卻水冷卻水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)五個部分。系統(tǒng)、控制系統(tǒng)五個部分。c.保護氣體和焊絲保護氣體和焊絲保護氣體：氬氣、氦氣及混合氣體。保護氣體：氬氣、氦氣及混合氣體。焊絲：焊絲： 通常應同母材成分相近，并具有良好的焊

41、接工藝性能。使用的焊絲通常應同母材成分相近，并具有良好的焊接工藝性能。使用的焊絲直徑一般在直徑一般在0.82. 5mm。d.CO2氣體保護電弧焊氣體保護電弧焊成本低；抗氫氣孔能力強；適合薄板焊接；易實現全位置焊接；廣泛用于成本低；抗氫氣孔能力強；適合薄板焊接；易實現全位置焊接；廣泛用于低碳鋼、低合金鋼等金屬材料的一般結構焊接，重要焊接結構很少采用；低碳鋼、低合金鋼等金屬材料的一般結構焊接，重要焊接結構很少采用； CO2屬于弱氧化性氣體，能燒損有益元素，在選用焊絲時應注意；焊接過屬于弱氧化性氣體，能燒損有益元素，在選用焊絲時應注意；焊接過程中易產生金屬飛濺，使溶敷系數降低，浪費焊接材料；飛濺金屬

42、黏著導程中易產生金屬飛濺，使溶敷系數降低，浪費焊接材料；飛濺金屬黏著導電嘴，引起送絲不暢，電弧不穩(wěn)。電嘴，引起送絲不暢，電弧不穩(wěn)。SIT5.2.4 電渣焊電渣焊v 原理：利用電流通過液體熔渣產生的電阻熱作熱源，將工件和填充金屬熔原理：利用電流通過液體熔渣產生的電阻熱作熱源，將工件和填充金屬熔合成焊縫的焊接方法。三個階段：引弧造渣階段、正常焊接階段和引出階合成焊縫的焊接方法。三個階段：引弧造渣階段、正常焊接階段和引出階段。合格的焊縫在正常焊接階段產生，而兩端焊縫部分應割除。段。合格的焊縫在正常焊接階段產生，而兩端焊縫部分應割除。v 特點：適合焊接厚件，且一次焊成，但由于焊接接頭的焊縫區(qū)、熱影響區(qū)

43、特點：適合焊接厚件，且一次焊成，但由于焊接接頭的焊縫區(qū)、熱影響區(qū)都較大，高溫停留時間長，易產生粗大晶粒和過熱組織，接頭沖擊韌性較都較大，高溫停留時間長，易產生粗大晶粒和過熱組織，接頭沖擊韌性較低，一般焊后必須進行正火和回火處理。低，一般焊后必須進行正火和回火處理。 a.設備：主要包括電源、機頭及成形塊設備：主要包括電源、機頭及成形塊等等b.焊接材料：包括電極（焊絲、熔嘴、焊接材料：包括電極（焊絲、熔嘴、板極、管極等）焊劑及管極涂料。板極、管極等）焊劑及管極涂料。c.焊接規(guī)范選擇：焊接電流；焊接電壓焊接規(guī)范選擇：焊接電流；焊接電壓； 熔池深度和裝配間隙。它們直接決熔池深度和裝配間隙。它們直接決定

44、電渣焊過程的穩(wěn)定性、焊接接頭質定電渣焊過程的穩(wěn)定性、焊接接頭質量、焊接生產率及焊接成本。量、焊接生產率及焊接成本。SIT5.2.5 窄間隙焊窄間隙焊v 以往厚壁的焊接一般采用電渣焊和埋弧自動焊，而電渣焊晶粒粗大、熱影以往厚壁的焊接一般采用電渣焊和埋弧自動焊，而電渣焊晶粒粗大、熱影響區(qū)寬，焊后必須進行熱處理，周期長，成本高，質量不十分穩(wěn)定；埋弧響區(qū)寬，焊后必須進行熱處理，周期長，成本高，質量不十分穩(wěn)定；埋弧自動焊隨著壁厚的增加熱影響區(qū)增大，特別是對高強度鋼，會嚴重影響接自動焊隨著壁厚的增加熱影響區(qū)增大，特別是對高強度鋼，會嚴重影響接頭的斷裂韌性，降低抗脆斷的能力等。頭的斷裂韌性，降低抗脆斷的能力

45、等。v 窄間隙焊，由于其焊接坡口的截面積比其他類型有很大的縮小，故稱之為窄間隙焊，由于其焊接坡口的截面積比其他類型有很大的縮小，故稱之為“窄間隙焊窄間隙焊”，多屬于熔化極氣電焊。，多屬于熔化極氣電焊。 坡口狹小，減小了焊縫截面面積，提高了焊接速度，一般坡口狹小，減小了焊縫截面面積，提高了焊接速度，一般常用常用I形坡口，寬度約為形坡口，寬度約為812mm,焊接材料的消耗比其他方焊接材料的消耗比其他方法低。法低。主要適于焊接厚壁工件，焊接熱輸人量小，熱影響區(qū)狹小主要適于焊接厚壁工件，焊接熱輸人量小，熱影響區(qū)狹小(兩側壁的熔池僅為兩側壁的熔池僅為0.51mm，接頭沖擊韌性高。，接頭沖擊韌性高。由于坡

46、口狹窄，采用惰性氣體保護，電弧作熱源，焊后殘由于坡口狹窄，采用惰性氣體保護，電弧作熱源，焊后殘余應力低，焊縫中含氫量少，產生冷裂紋和熱裂紋的敏感余應力低，焊縫中含氫量少，產生冷裂紋和熱裂紋的敏感性也降低。性也降低。對低合金高強度鋼及可焊性較差的鋼的焊接，可簡化焊接對低合金高強度鋼及可焊性較差的鋼的焊接，可簡化焊接工藝。工藝?？梢赃M行全位置焊接?？梢赃M行全位置焊接。與電渣焊和埋弧自動焊相比，同樣一臺設備的總成本可降與電渣焊和埋弧自動焊相比，同樣一臺設備的總成本可降低低30%40%左右。左右。SIT5.2.6 焊接材料的選擇焊接材料的選擇v焊接材料選用原則（焊接材料選用原則（JB/T 4709）1

47、. 相同鋼號相焊的焊縫金屬相同鋼號相焊的焊縫金屬2. 不同鋼號相焊的焊縫金屬不同鋼號相焊的焊縫金屬SIT補充：常見焊接缺陷的成因及其防止方法補充：常見焊接缺陷的成因及其防止方法(1)焊縫表面缺陷 咬 邊危害：強度減弱、應力集中防止：電流適中，運條得當 焊瘤(1)焊縫表面缺陷危害：應力集中防止：電流適中，運條快，鈍邊、間隙規(guī)范 內凹(1)焊縫表面缺陷危害：應力集中防止：控制熔池溫度，鈍邊、間隙規(guī)范 溢流(1)焊縫表面缺陷危害：未熔合，未焊透； 弧坑(1)焊縫表面缺陷危害：強度嚴重減弱，坑內常有氣孔、夾渣或 裂紋 氣孔(2)焊縫內部缺陷危害：使焊縫有效工作面積減少，降低抵抗外 載能力，特別對彎曲和

48、沖擊韌性影響較大。防止：注意電弧保護、焊條焊劑烘干、坡口清理 夾渣 (2)焊縫內部缺陷危害：引起的應力集中比氣孔嚴重，危害更大防止： 未焊透 (2)焊縫內部缺陷危害：工作面積減小，尖角易產生應力集中， 引起裂紋 防止： 未熔合 (2)焊縫內部缺陷危害：因為間隙很小，可視為片狀缺陷，類似于裂紋。易造成應力集中，是危險性較大的缺陷 SIT（3）裂紋）裂紋1.熱裂紋熱裂紋v 熱裂紋是在熔池結晶后期發(fā)生的，因此又叫結晶裂紋。在顯微鏡下觀察這熱裂紋是在熔池結晶后期發(fā)生的，因此又叫結晶裂紋。在顯微鏡下觀察這種裂紋具有晶間破壞性質。其斷口則有氧化現象，呈現藍色并失去金屬光種裂紋具有晶間破壞性質。其斷口則有氧

49、化現象，呈現藍色并失去金屬光澤，熱裂紋末端帶有圓角并沿晶界分布，說明這種裂紋和結晶過程、晶界澤，熱裂紋末端帶有圓角并沿晶界分布，說明這種裂紋和結晶過程、晶界狀態(tài)有關；有的宏觀裂紋里還充滿了熔渣，說明宏觀裂紋形成時溫度很高狀態(tài)有關；有的宏觀裂紋里還充滿了熔渣，說明宏觀裂紋形成時溫度很高。熔渣還具有很好的流動性，能流注到裂紋開口處。熔渣還具有很好的流動性，能流注到裂紋開口處。v 防止熱裂紋的措施：防止熱裂紋的措施：v 冶金方面：減少母材及焊接材料中有害元害元素如硫、磷，并要限制冶金方面：減少母材及焊接材料中有害元害元素如硫、磷，并要限制碳、鎳等，一般硫、磷含量控制在碳、鎳等，一般硫、磷含量控制在0.030.04以下，焊絲或焊芯的含碳以下，焊絲或焊芯的含碳量一般不超過量一般不超過0.12 。為改善一次結晶可添加相、釩、欽等細化晶粒元素。為改善一次結晶可添加相、釩、欽等細化晶粒元素。重要結構采用堿