焊接技術(shù)基礎(chǔ)教程教材

中國(guó)石油管道焊接培訓(xùn)中心劉光云LiuguangyunChinaPetroleumPipelineWeldingTrainingCenter主要內(nèi)容中國(guó)石油管道焊接培訓(xùn)中心一、電弧的形成二、電弧和熔池的保護(hù)三、弧焊電源的特性要求四、焊接材料五、焊接接頭七、焊接缺陷八、管道焊接技術(shù)六、焊接變形和焊接應(yīng)力焊接是指通過(guò)適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過(guò)程使兩個(gè)分離的固態(tài)物體(工件)產(chǎn)生原子間或分子間結(jié)合力而連接成一體的連接方法。被連接的兩個(gè)物體可以是各種同類(lèi)或不同類(lèi)的金屬、非金屬(石墨、陶瓷、塑料等)，也可以是一種金屬與一種非金屬。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的焊接方法已達(dá)百余種。根據(jù)它們的焊接過(guò)程特點(diǎn)可將其分為熔焊、壓焊和釬焊三大類(lèi)，每大類(lèi)又可按不同的方法細(xì)分為若干小類(lèi)，如圖1所示：

一、電弧的形成電弧焊時(shí)，熔化金屬的熱源是焊接電弧。電弧是發(fā)生在電極與氣體介質(zhì)中的持續(xù)大功率放電。通常情況下氣體是不導(dǎo)電的，為了使其導(dǎo)電，必須使之電離，即必須在氣體中形成足夠數(shù)量的自由電子和正離子。①引弧②形成熔池③形成焊縫+-二、電弧和熔池的保護(hù)在電弧高溫下，金屬與空氣中的主要成分氧和氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，熔池金屬與空氣接觸，也生成氧化物和氮化物，熔池凝固后就可能導(dǎo)致接頭性能變壞，因此必須用氣體或熔渣來(lái)覆蓋保護(hù)電弧和熔池，以阻礙或減少熔池金屬與空氣的接觸。保護(hù)方法亦會(huì)影響電弧的穩(wěn)定性和其他特性。二、電弧和熔池的保護(hù)圖2示出焊條對(duì)焊接電弧和熔池的保護(hù)情況。涂覆于焊條外的藥皮，在電弧熱的作用下產(chǎn)生氣體，阻止空氣與熔池接觸。藥皮中還含有混合物的成分，在電弧高溫作用下熔化，它可與金屬表面的有害物質(zhì)如氧化物等發(fā)生作用，生成熔渣，浮于熔池表面，并在新凝固的金屬表面結(jié)成渣殼，對(duì)其起保護(hù)作用，以防止凝固了的金屬與空氣接觸。二、電弧和熔池的保護(hù)圖2焊條電弧焊時(shí)電弧和熔池的保護(hù)1—焊芯2—藥皮3—?dú)怏w4—電弧5—焊件6—熔渣二、電弧和熔池的保護(hù)CO2氣體保護(hù)焊埋弧自動(dòng)焊三、弧焊電源的特性要求1.焊條電弧焊基本焊接電路圖3是焊條電弧焊的基本焊接電路。它由交流或直流弧焊電源、焊鉗、電纜、焊條、電弧、焊件及地線(xiàn)等組成。圖3焊條電弧焊基本焊接電路1—弧焊電源2—工件3—焊條4—電弧5—焊鉗焊條電弧焊電源可以采用直流弧焊電源或交流弧焊電源。用直流弧焊電源焊接時(shí)，工件和焊條與電源輸出端正、負(fù)極的接法稱(chēng)極性。工件接直流電源正極（+），焊條接負(fù)極（-）時(shí)，稱(chēng)正接或正極性；工件接直流電源負(fù)極（-），焊條接正極（+）時(shí)，稱(chēng)反接或反極性。三、弧焊電源的特性要求三、弧焊電源的特性要求DC+DCEPDC-DCENa）正接

b）反接2.電源的空載電壓及電流調(diào)節(jié)范圍電源外電路開(kāi)路時(shí)，其輸出端電壓稱(chēng)為電源空載電壓。從引弧和電弧的穩(wěn)定性考慮，電源的空載電壓越高越好，但是從安全和降低弧焊電源成本的角度考慮，則要求空載電壓越低越好。因?yàn)榭蛰d電壓高不僅不利于焊工人身安全，而且設(shè)備體積大，質(zhì)量大，功率因子低，效率低，不經(jīng)濟(jì)。國(guó)標(biāo)對(duì)焊條電弧焊空載電壓的規(guī)定為：交流電壓不得超過(guò)80V，直流電壓不得超過(guò)100V。目前國(guó)產(chǎn)交流弧焊電源的空載電壓，多在70～80V之間，直流弧焊電源的空載電壓在60～70V之間。生產(chǎn)實(shí)踐證明，交流弧焊電源的空載電壓低于65V時(shí)，會(huì)給焊接過(guò)程造成困難。按工藝要求，若要采用更高的空載電壓，則需加裝空載自動(dòng)降壓裝置。在不施焊的間隙時(shí)間內(nèi)，該裝置能自動(dòng)降低弧焊電源的輸出電壓，進(jìn)行焊接時(shí)，又能自動(dòng)恢復(fù)至未降低時(shí)的電壓值。

3.弧焊電源的種類(lèi)及選擇

焊接電流有交流、直流和脈沖三種基本類(lèi)型，相應(yīng)的弧焊電源有交流弧焊電源、直流弧焊電源和脈沖弧焊電源三種類(lèi)型。選擇焊條電弧焊電源應(yīng)主要考慮以下因素：（1）焊接電流的種類(lèi)（2）弧焊電源的功率和電流范圍（3）工作條件和經(jīng)濟(jì)性等四、焊接材料焊接生產(chǎn)中廣泛使用焊接材料主要包括焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體等。焊接材料的質(zhì)量對(duì)保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定和獲得滿(mǎn)足使用要求的焊縫金屬起著決定的作用。歸納起來(lái)，焊接材料應(yīng)具有以下作用：保證電弧穩(wěn)定燃燒和焊接熔滴順利過(guò)渡；在焊接過(guò)程中保護(hù)液態(tài)熔池金屬，以防止空氣侵入；進(jìn)行冶金反應(yīng)和過(guò)渡合金元素，調(diào)整和控制焊縫金屬的成分與性能；防止氣孔、裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生；改善焊接工藝性能，在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能提高焊接效率。1.焊條電焊條的分類(lèi)方法很多，可分別按用途、熔渣的堿度、焊條藥皮的主要成分、焊條性能特征等不同角度對(duì)電焊條進(jìn)行分類(lèi)。圖5焊條示意圖焊條型號(hào)焊條型號(hào)編制方法如下：字母“E”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；

E43系列－熔敷金屬抗拉強(qiáng)度≥420MPa(43kgf/mm2)

E50系列－熔敷金屬抗拉強(qiáng)度≥490MPa(50kgf/mm2)第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，“0”及“1”表示焊條適用于全位置焊接（平、立、仰、橫），“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4”表示焊條適用于向下立焊；第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示焊接電流種類(lèi)及藥皮類(lèi)型。在第四位數(shù)字后附加“R”表示耐吸潮焊條，附加“M”表示耐吸潮和力學(xué)性能有特殊規(guī)定的焊條，附加“-1”表示沖擊性能有特殊規(guī)定的焊條。E5015

低氫鈉型平、立、仰、橫直流反接E5016低氫鉀型平、立、仰、橫交流或直流反接E5015—碳鋼焊條，就是常用的J507焊條。

50—抗拉強(qiáng)度≥490MPa（50kgf/mm2），

1—平、立、仰、橫全位置焊接，

15—低氫鈉型，直流反接。焊條牌號(hào)J422藥皮種類(lèi)及電源各類(lèi)（鈦鈣型）42抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條J507藥皮種類(lèi)及電源種類(lèi)（低氫型）50抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條焊條牌號(hào)焊條AWSE6010（相當(dāng)于GBE4310）E-表示電焊條；60-表示抗拉強(qiáng)度≥60千磅/平方英寸（420MPa）；10-表示焊條藥皮類(lèi)型為高纖維素鈉型。1ksi（kilopoundspersquareinch）≈6.895MPa在實(shí)際生產(chǎn)中，通常將焊條分為兩大類(lèi)---酸性焊條和堿性焊條（又稱(chēng)低氫型焊條），即按熔渣中酸性氧化物與堿性氧化物的比例分類(lèi)。當(dāng)熔渣中酸性氧化物的比例高時(shí)為酸性焊條，反之即為堿性焊條。

從焊接工藝性能來(lái)比較，酸性焊條電弧柔軟，飛濺小，熔渣流動(dòng)性和覆蓋性均好，因此，焊縫外表美觀(guān)，焊波細(xì)密，成形平滑；堿性焊條的熔滴過(guò)渡是短路過(guò)渡，電弧不夠穩(wěn)定，熔渣的覆蓋性差，焊縫形狀凸起，且焊縫外觀(guān)波紋粗糙，但在向上立焊時(shí)，容易操作。在選用焊條時(shí)應(yīng)注意下列原則：（1）考慮焊件的機(jī)械性能、化學(xué)成分（2）考慮焊件的工作條件及使用性能（3）考慮簡(jiǎn)化工藝、提高生產(chǎn)率、降低成本焊條除根據(jù)上述原則選用外，有時(shí)為了保證焊件的質(zhì)量還需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)最后確定。又為了保障焊工的身體健康，在允許的情況下應(yīng)盡量多采用酸性焊條。2.焊絲

焊絲是焊接時(shí)作為填充金屬或同時(shí)作為導(dǎo)電的金屬絲，它是埋弧焊、氣體保護(hù)焊、自保護(hù)、電渣焊和等各種工藝方法的焊接材料。隨著焊接工藝方法的迅速發(fā)展，焊絲的生產(chǎn)增長(zhǎng)很快。（1）按照適用的焊接方法可分為埋弧焊焊絲、CO2焊焊絲、鎢極氬弧焊焊絲、熔化極氬弧焊焊絲、自保護(hù)焊焊絲及電渣焊焊絲等。（2）按照焊絲的形狀結(jié)構(gòu)可分為實(shí)心焊絲、藥芯焊絲及活性焊絲等。（3）按照適用的金屬材料可分為低碳鋼、低合金鋼用焊絲，硬質(zhì)合金堆焊焊絲，以及鋁、銅與鑄鐵焊絲等。3.焊劑

埋弧焊時(shí)，能夠熔化形成熔渣和氣體，對(duì)熔化金屬起保護(hù)并進(jìn)行復(fù)雜的冶金反應(yīng)的一種顆粒狀物質(zhì)叫焊劑。（1）焊接時(shí)覆蓋焊接區(qū)，防止空氣中氮、氧等有害氣體侵入熔池，減慢冷卻速度，改善結(jié)晶狀況及氣體逸出條件，從而減少氣孔。（2）對(duì)焊縫金屬滲合金，改善焊縫的化學(xué)成分和提高力學(xué)性能。滲合金元素主要為錳和硅，為此，焊劑中應(yīng)含有足夠數(shù)量的氧化錳和二氧化硅。（3）防止焊縫中產(chǎn)生氣孔和裂紋。焊劑中有一定數(shù)量的螢石，它有去氫作用，防止焊縫中產(chǎn)生氫氣孔。另外，焊劑中的螢石和氧化錳對(duì)熔池金屬有去硫作用，可防止焊縫中產(chǎn)生裂紋。4.保護(hù)氣體(1)CO2氣體為了得到致密的焊縫，CO2作為保護(hù)氣體，氣體純度應(yīng)大于99.5%，也就是其中雜質(zhì)的含量不應(yīng)該超過(guò)0.5%，尤其是其中含水量影響最大，按質(zhì)量計(jì)算不得超過(guò)0.05%，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)HG/T2537-1993焊接用二氧化碳的要求。焊接用CO2氣體以液態(tài)形式貯存于氣瓶中供用戶(hù)使用。GB7144-1999《氣瓶顏色標(biāo)記》中CO2氣鋼瓶外表涂銀白色并寫(xiě)有黑色“CO2”字樣。氣瓶中CO2氣體的數(shù)量只能用稱(chēng)重法測(cè)定，而不能用氣瓶?jī)?nèi)的氣壓來(lái)測(cè)定。氣瓶的壓力與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度為0-20℃時(shí)，瓶中壓力為40～60大氣壓（4.5～6.8MPa）以上。所以氣瓶不得放在火爐、暖氣等熱源附近，也不得放在烈日下暴曬，以防止發(fā)生爆炸。(2)氬氣氬氣（Ar）是惰性氣體，幾乎不與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于金屬中。Ar的原子量為39.944，比空氣重1.4倍，而比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)比空氣小，所以氬氣在焊接時(shí)對(duì)電弧和熔池具有良好的保護(hù)作用，并具有良好的穩(wěn)弧性。五、焊接接頭1.焊接接頭基本形式

用焊接方法連接的接頭稱(chēng)為焊接接頭，常用的基本接頭形式有對(duì)接、搭接、角接和T形接頭，如圖6所示。選擇接頭形式時(shí)，主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并綜合考慮受力條件、加工成本等因素。例如，對(duì)接接頭具有受力均勻、節(jié)省金屬等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用最多。但是，對(duì)接接頭對(duì)下料尺寸和組裝的要求比較嚴(yán)格。T型接頭焊縫大多數(shù)情況下只承受較小剪切應(yīng)力或僅作為聯(lián)系焊縫。搭接接頭對(duì)裝配要求不高，也易于裝配，但接頭承載能力低，一般用在不重要的結(jié)構(gòu)中。2.坡口

坡口是根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在工件的待焊部位加工成一定幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)成的溝槽。加工方法：用機(jī)械、火焰或電弧開(kāi)坡口的目的：

保證焊縫根部焊透；

獲得良好的焊縫成形以及便于清渣；

對(duì)于合金鋼來(lái)說(shuō)，坡口還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例的作用。

間隙b坡口角度a鈍邊P圖7接頭坡口形式3.間隙和鈍邊（1）間隙焊前，在焊接接頭根部之間預(yù)留的空隙叫根部間隙。

作用：在于焊接打底焊道時(shí)，能保證根部可以焊透。（2）鈍邊焊件開(kāi)坡口時(shí)，沿焊件厚度方向未開(kāi)坡口的端面部分叫鈍邊。

作用：防止焊縫根部焊穿。

焊條電弧焊，當(dāng)焊件的厚度大于6mm時(shí)，就需要開(kāi)坡口焊接。坡口形式及其尺寸一般隨板厚而變化，同時(shí)還與焊接方法、焊接位置、熱輸入量、坡口加工方法以及工件材質(zhì)等有關(guān)。4.選擇坡口時(shí)應(yīng)遵循的原則（1）能夠保證工件焊透（焊條弧焊熔深一般為2～4mm），且便于焊接操作。如在容器內(nèi)部不便焊接的情況下，要采用單面坡口在容器的外面焊接。（2）坡口形狀應(yīng)容易加工。（3）盡可能提高焊接生產(chǎn)率和節(jié)省焊條。（4）盡可能減小焊后工件的變形。5.焊接位置

熔焊時(shí)，焊件接縫所處的空間位置稱(chēng)為焊接位置。按焊縫空間位置的不同可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊等位置，見(jiàn)圖8所示。此外，水平固定管的對(duì)接焊縫，包括了平焊、立焊和仰等焊接位置，類(lèi)似這樣的焊接位置施焊時(shí)，稱(chēng)為全位置焊接，如圖10所示。在平焊位置施焊時(shí)，熔滴可借助重力落入熔池。熔池中氣體、熔渣容易浮出表面。因此，平焊可以用較大電流焊接，生產(chǎn)率高，焊縫成形好，焊接質(zhì)量容易保證，勞動(dòng)條件較好。因此，一般應(yīng)盡量在平焊位置施焊。當(dāng)然，在其他位置施焊，也能保證焊接質(zhì)量，但對(duì)焊工操作技術(shù)要求較高，勞動(dòng)條件較差。圖10水平固定管全位置焊接

熱影響區(qū)(HAZ):在焊接或切割過(guò)程中,材料因受熱的影響(但未熔化)而發(fā)生組織與力學(xué)性能變化的區(qū)域叫做熱影響區(qū),英文縮寫(xiě)HAZ.熱影響區(qū)位置:是在母材上和焊縫相鄰部分.焊接接頭示意圖1-焊縫2-熔合區(qū)3-熱影響區(qū)4-母材焊縫熔合區(qū)母材六、焊接變形和焊接應(yīng)力焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因：焊接過(guò)程的加熱和冷卻受到周?chē)浣饘俚木惺荒茏杂膳蛎浐褪湛s。當(dāng)拘束很大時(shí)（如大平板對(duì)接），則會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，無(wú)殘余變形。當(dāng)拘束較?。ㄈ缧“鍖?duì)接焊）時(shí)，既產(chǎn)生殘余應(yīng)力，又產(chǎn)生殘余變形。焊件焊后的變形形式主要有：尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。焊接變形與應(yīng)力的危害工件焊接后產(chǎn)生變形和應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的制造和使用會(huì)產(chǎn)生不利影響。產(chǎn)生焊接變形，可能使焊接結(jié)構(gòu)尺寸不合要求，組裝困難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質(zhì)量。焊接殘余應(yīng)力會(huì)增加工件工作時(shí)的內(nèi)應(yīng)力，降低承載能力；還會(huì)引起裂紋，甚至造成脆斷，應(yīng)力的存在會(huì)誘發(fā)應(yīng)力腐蝕裂紋。

殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下會(huì)衰減而產(chǎn)生一定的變形，使構(gòu)件尺寸不穩(wěn)定，所以減少和防止焊接變形和應(yīng)力是十分必要的。焊接應(yīng)力的防止及消除采取合理的焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應(yīng)力（圖a）。而圖b因先焊焊縫1導(dǎo)致對(duì)焊縫2的拘束度增加，而增大殘余應(yīng)力。焊縫不要有密集交叉截面，長(zhǎng)度也要盡可能小，以減小焊接局部加熱，從而減少焊接應(yīng)力。

采用小能量，多層焊，也可減少焊縫應(yīng)力。

焊前預(yù)熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應(yīng)力。當(dāng)焊縫還處在較高溫度時(shí)，錘擊焊縫使金屬伸長(zhǎng)，也能減少焊接殘余應(yīng)力。焊后進(jìn)行消除應(yīng)力的退火可消除殘余應(yīng)力。焊接變形的防止和消除焊縫對(duì)稱(chēng)布置

采用反變形方法采用對(duì)稱(chēng)焊和分段倒退焊采用多層多道焊，能減少焊接變形采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產(chǎn)生焊接變形，但這樣會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。采用定位焊組裝也可防止焊接變形。七、焊接缺陷（一）焊接缺陷的特征焊接裂紋是指金屬在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙。具有尖銳的缺口和長(zhǎng)寬比大的特征，是焊接結(jié)構(gòu)(件)中最危險(xiǎn)的缺陷。1．焊接裂紋1）按裂紋外觀(guān)形貌和產(chǎn)生的部位來(lái)分各種裂紋如橫向裂紋、縱向裂紋、弧坑裂紋、放射狀裂紋、枝狀裂紋、間斷裂紋、微觀(guān)裂紋等。2）按裂紋產(chǎn)生的溫度范圍來(lái)劃分按溫度范圍則可分為熱裂紋、冷裂紋及再熱裂紋。圖焊接裂紋的宏觀(guān)形態(tài)及其分布

1—焊縫中的縱向裂紋2—焊縫中的橫向裂紋3—熔合區(qū)裂紋4—焊縫根部裂紋

5—HAZ根部裂紋6—焊趾縱向裂紋(延遲裂紋)7—焊趾縱向裂紋(液化裂紋、

再熱裂紋)8—焊道下裂紋(延遲裂紋、液化裂紋、多邊化裂紋)9—層狀撕裂

10—弧坑裂紋(火口裂紋)a—縱向裂紋b—橫向裂紋c—星形裂紋（1)熱裂紋在固相線(xiàn)附近的高溫區(qū)形成的裂紋稱(chēng)熱裂紋。熱裂紋主要發(fā)生在晶界處。由于裂紋形成的溫度較高，在與空氣接觸的開(kāi)口部位表面有強(qiáng)烈的氧化特征，呈藍(lán)色或天藍(lán)色，這是區(qū)別于冷裂紋的重要特征（2)冷裂紋焊接接頭冷卻到材Ms溫度以下時(shí)形成的裂紋稱(chēng)為冷裂紋。其特點(diǎn)是表面光亮，無(wú)氧化特征。（3)再熱裂紋工件焊接后，若再次被加熱到一定溫度而產(chǎn)生的裂紋稱(chēng)為再熱裂紋。316L不銹鋼焊縫中的熱裂紋延遲裂紋是冷裂紋中的一種普遍形態(tài)，它的主要特點(diǎn)是不在焊后立即出現(xiàn)，而是有一定的孕育期，具有延遲現(xiàn)象，故稱(chēng)延遲裂紋，如圖所示。圖HY-80鋼焊接熱影響區(qū)中的延遲裂紋屬于低碳低合金高強(qiáng)鋼,嚴(yán)格說(shuō)屬于超高強(qiáng)鋼.通過(guò)多種元素強(qiáng)化,并進(jìn)行了熱處理，這種鋼材是潛艇制造的專(zhuān)用鋼板（可以保證潛艇外殼能承受下潛到300米以上水深壓力），制造工藝難度極大，是西方國(guó)家尤其是美國(guó)禁止對(duì)外出口的鋼材。

應(yīng)力腐蝕裂紋是指金屬在某種特定的腐蝕介質(zhì)與相應(yīng)水平的拉伸應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的裂紋。圖應(yīng)力腐蝕裂紋2．氣孔

焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來(lái)形成的孔穴稱(chēng)為氣孔。氣孔的特征及分布見(jiàn)表7-1圖

氣泡脫離現(xiàn)成表面示意圖a）θ＜90°b）θ＞90°b)氣泡氣泡a)圖焊縫中的氣孔示意圖3．固體夾雜（1）夾渣焊后殘留在焊縫中的熔渣成為夾渣。其形狀較復(fù)雜，一般呈線(xiàn)狀、長(zhǎng)條狀、顆粒狀及其它形式。（2）夾鎢

在進(jìn)行鎢極氬弧焊時(shí)，若鎢極不慎與熔池接觸，使鎢的顆粒進(jìn)入焊縫金屬中而造成夾鎢。焊接鎳鐵合金時(shí)，則其與鎢形成合金，使X射線(xiàn)探傷很難發(fā)現(xiàn)。4．未熔合和未焊透（1）未熔合在焊縫金屬和母材之間或焊道金屬與焊道金屬之間未完全熔化結(jié)合的部分稱(chēng)為未熔合。這種缺陷有時(shí)因間隙很大，與熔渣難以區(qū)別。有時(shí)雖然結(jié)合緊密但未焊合，往往從未熔合區(qū)末端產(chǎn)生微裂紋。圖

未熔合a）側(cè)壁未熔合b）層間未熔合C）、d）根部未熔合（2）未焊透

焊接時(shí)，母材金屬之間應(yīng)該熔合而未焊上的部分稱(chēng)為未焊透。出現(xiàn)在單面的坡口根部及雙面焊的坡口鈍邊。5．形狀缺陷（1）咬邊

由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，或操作工藝不正確，沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷稱(chēng)為咬邊。再立焊及仰焊位置容易發(fā)生咬邊，在角焊縫上部邊緣也容易產(chǎn)生咬邊。（2）焊瘤

焊接過(guò)程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤稱(chēng)為焊瘤。焊瘤存在于焊縫表面，在其下面往往伴隨著未熔合、未焊透等缺陷。焊瘤內(nèi)凹（3）燒穿和下塌

焊接過(guò)程中，熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫燒穿。燒穿容易發(fā)生在第一道焊道及薄板對(duì)接焊縫或管子對(duì)接焊縫中。

穿過(guò)單層焊縫根部，或在多層焊接接頭中穿過(guò)前道熔敷金屬塌落的過(guò)量焊縫金屬成為下塌。燒穿和下塌（4）錯(cuò)邊和角變形

由于兩個(gè)焊件沒(méi)有對(duì)正而造成板的中心線(xiàn)平行偏差稱(chēng)為錯(cuò)邊。由于兩個(gè)焊件沒(méi)有對(duì)正而造成它們的表面不平行或不成預(yù)定的角度成為角變形。堆焊對(duì)接接頭T形接頭反變形法5．其它缺陷（1）電弧擦傷

在焊縫坡口外部引弧時(shí)產(chǎn)生于母材金屬表面上的局部損傷。如果在坡口外隨意引弧，有可能形成弧坑而產(chǎn)生裂紋，又容易被忽視、漏檢、導(dǎo)致事故發(fā)生。（2）飛濺

熔焊過(guò)程中，熔化的金屬顆粒和熔渣向周?chē)w散的現(xiàn)象稱(chēng)為飛濺。不同藥皮成分的焊條具有不同的飛濺損失。電弧擦傷飛濺（二）焊接缺陷的危害、產(chǎn)生原因及防止措施焊接缺陷會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，降低承載能力，縮短使用壽命，甚至造成脆斷。一般技術(shù)規(guī)程規(guī)定，裂紋、未焊透、未熔合和表面夾渣等是不允許有的；咬邊、內(nèi)部夾渣和氣孔等缺陷不能超過(guò)一定的允許值，對(duì)于超標(biāo)缺陷必須進(jìn)行徹底去除和焊補(bǔ)。常見(jiàn)的焊接缺陷產(chǎn)生原因、危害及防止措施簡(jiǎn)述如下：1、焊縫尺寸不符合要求焊縫尺寸不符合要求主要指焊縫余高及余高差、焊縫寬度及寬度差、錯(cuò)邊量、焊后變形量等不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸，焊縫高低不平，寬窄不齊，變形較大等。焊縫寬度不一致，除了造成焊縫成形不美觀(guān)外，還影響焊縫與母材的結(jié)合強(qiáng)度；焊縫余高過(guò)大，造成應(yīng)力集中，而焊縫低于母材，則得不到足夠的接頭強(qiáng)度；錯(cuò)邊和變形過(guò)大，則會(huì)使傳力扭曲及產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成強(qiáng)度下降。

產(chǎn)生的原因：坡口角度不當(dāng)或鈍邊及裝配間隙不均勻；焊接工藝參數(shù)選擇不合理；焊工的操作技能水平較低等。

預(yù)防措施：選擇適當(dāng)?shù)钠驴诮嵌群脱b配間隙；提高裝配質(zhì)量；選擇合適的焊接工藝參數(shù)；提高焊工的操作技術(shù)水平等。焊縫邊緣直線(xiàn)度、余高和余高差、焊縫寬度及寬度差焊接方法、機(jī)動(dòng)化程度焊縫余高（mm）焊縫余高差（mm）焊縫寬度（mm）平焊其他位置平焊其他位置比坡口每側(cè)增寬寬度差手工焊0~30~4≤2≤30.5~2.5≤3TSGZ6002－2010特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則2、咬邊

由于焊接工藝參數(shù)選擇不正確或操作工藝不正確，在沿著焊趾的母材部位燒熔形成的溝槽或凹陷稱(chēng)為咬邊。咬邊不僅減弱了焊接接頭強(qiáng)度，而且因應(yīng)力集中容易引發(fā)裂紋。

產(chǎn)生的原因：主要是電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)，焊條角度不正確，運(yùn)條方法不當(dāng)?shù)取?/p>

防止措施：焊條電弧焊焊接時(shí)要選擇合適的焊接電流和焊接速度，電弧不能拉的太長(zhǎng)，焊條角度要適當(dāng)，運(yùn)條方法要正確。3、未焊透

未焊透是指焊接時(shí)焊接接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。未焊透處會(huì)造成應(yīng)力集中，并容易引起裂紋，重要的焊接接頭不允許有未焊透。

產(chǎn)生的原因：坡口角度或間隙過(guò)小、鈍邊過(guò)大，裝配不良；焊接工藝參數(shù)選用不當(dāng)，焊接電流太小，焊接速度太快；焊工操作技術(shù)不良等。

預(yù)防措施：正確選用和加工坡口尺寸，合理裝配，保證間隙，選擇合適的焊接電流和焊接速度，提高焊工的操作技術(shù)水平。4、未熔合

未熔合是指熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結(jié)合的部分。未熔合直接降低了接頭的力學(xué)性能，嚴(yán)重的未熔合會(huì)使焊接結(jié)構(gòu)根本無(wú)法承載。

產(chǎn)生原因：主要是焊接速度快而焊接電流小，焊接熱輸入太低；焊條偏心，焊條與焊件夾角不當(dāng)，電弧指向偏斜；坡口側(cè)壁有銹垢及污物，層間清渣不徹底等。

防止措施：正確地選擇焊接工藝參數(shù)，認(rèn)真操作，加強(qiáng)層間清理，提高焊工操作技術(shù)水平等。.

5、焊瘤

焊瘤是指焊接過(guò)程中熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤。焊瘤不僅影響了焊縫的成形，而且在焊瘤的部位，往往還存在夾渣和未焊透。產(chǎn)生的原因：鈍邊過(guò)小而根部間隙過(guò)大；焊接電流大而焊接速度快；焊工操作技能水平低等。

防止措施：根據(jù)不同的焊接位置要選擇合適的焊接工藝參數(shù)，嚴(yán)格地控制熔孔的大小，提高焊工操作技術(shù)水平等。6、弧坑

焊縫收尾處產(chǎn)生的下陷部分叫做弧坑?；】硬粌H使該處焊縫的強(qiáng)度嚴(yán)重削弱，而且由于雜質(zhì)的集中，會(huì)產(chǎn)生弧坑裂紋。

產(chǎn)生原因：主要是熄弧停留時(shí)間過(guò)短，薄板焊接時(shí)電流過(guò)大。

防止措施：焊條電弧焊收弧時(shí)焊條應(yīng)在熔池處稍作停留或作環(huán)形運(yùn)條，待熔池金屬填滿(mǎn)后再引向一側(cè)熄弧。鎢極氬弧焊時(shí)，要有足夠的停留時(shí)間，填滿(mǎn)焊縫后衰減熄弧。7、氣孔

焊接時(shí)，熔池中的氣體在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來(lái)所形成的空穴稱(chēng)為氣孔。氣孔是一種常見(jiàn)的焊接缺陷，分為焊縫內(nèi)部氣孔和外部氣孔。氣孔有圓形、橢圓形、蟲(chóng)形、針狀形和密集形等多種，氣孔的存在不但會(huì)影響焊縫的致密性，而且將減少焊縫的有效面積，降低焊縫的力學(xué)性能。

產(chǎn)生原因：焊件表面和坡口處有油、銹、水分等污物存在；焊條電弧焊時(shí)焊條藥皮受潮，使用前沒(méi)有烘干；電弧過(guò)長(zhǎng)或偏吹，熔池保護(hù)效果不好，空氣侵入熔池；焊接電流過(guò)大，焊條發(fā)紅、藥皮提前脫落，失去保護(hù)作用；操作方法不當(dāng)，如收弧動(dòng)作太快，易產(chǎn)生縮孔，接頭引弧動(dòng)作不正確，易產(chǎn)生密集氣孔等。

防止措施：焊前將坡口兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的油污、銹、水分清除于凈；嚴(yán)格地按焊條說(shuō)明書(shū)規(guī)定的溫度和時(shí)間烘焙；正確地選擇焊接工藝參數(shù)，正確操作；盡量采用短弧焊接，野外施工要有防風(fēng)設(shè)施；不允許使用失效的焊條，如焊芯銹蝕、藥皮開(kāi)裂、剝落、偏心度過(guò)大等。8、夾雜和夾渣

夾雜是殘留在焊縫金屬中由冶金反應(yīng)產(chǎn)生的非金屬夾雜和氧化物。夾渣是殘留在焊縫中的熔渣。夾渣可分為點(diǎn)狀?yuàn)A渣和條狀?yuàn)A渣兩種。夾渣削弱了焊縫的有效斷面，從而降低了焊縫的力學(xué)性能。夾渣還會(huì)引起應(yīng)力集中，容易使焊接結(jié)構(gòu)在承載時(shí)遭受破壞。

產(chǎn)生原因：焊接過(guò)程中的層間清渣不凈；焊接電流太??；焊接速度太快；焊接過(guò)程中操作不當(dāng)；焊接材料與母材化學(xué)成分匹配不當(dāng)；坡口設(shè)計(jì)加工不合適等。

防止措施：選擇脫渣性能好的焊條；認(rèn)真地清除層間熔渣；合理地選擇焊接工藝參數(shù)；調(diào)整焊條角度和運(yùn)條方法。9、燒穿

焊接過(guò)程中，熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷，稱(chēng)為燒穿。燒穿是焊條電弧焊常見(jiàn)缺陷之一。

產(chǎn)生原因：焊接電流大，焊接速度慢，使焊件過(guò)度加熱；坡口間隙大，鈍邊過(guò)??；焊工操作技能差等。

防止措施：選擇合適的焊接工藝參數(shù)及合適的坡口尺寸；提高焊工的操作技能等。

10、冷裂紋

焊接接頭冷卻到較低溫度下（對(duì)于鋼來(lái)說(shuō)在MS溫度以下）產(chǎn)生的裂紋稱(chēng)為冷裂紋。冷裂紋可在焊后立即出現(xiàn)，也有可能經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（幾小時(shí)、幾天、甚至更長(zhǎng)時(shí)間）才出現(xiàn)，這種裂紋又稱(chēng)延遲裂紋。它是冷裂紋中比較普遍的一種形態(tài)，具有更大的危險(xiǎn)性。

產(chǎn)生原因：馬氏體轉(zhuǎn)變而形成的淬硬組織，拘束度大而形成的焊接殘余應(yīng)力和殘留在焊縫中的氫是產(chǎn)生冷裂紋的三大要素。

防止措施：選用低氫型焊接材料，使用前嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的規(guī)定進(jìn)行烘焙；焊前清除焊件上的油污、水分，減少焊縫中氫的含量；選擇合理的焊接工藝參數(shù)和熱輸入，減少焊縫的淬硬傾向；焊后立即進(jìn)行消氫處理，使氫從焊接接頭中逸出；對(duì)于淬硬傾向高的鋼材，焊前預(yù)熱、焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理，改善接頭的組織和性能；采用降低焊接應(yīng)力的各種工藝措施。八、管道焊接材料

鐵路、公路、航空、水運(yùn)與管道運(yùn)輸統(tǒng)稱(chēng)為五大運(yùn)輸業(yè)。據(jù)專(zhuān)家測(cè)算，管道運(yùn)輸是最為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單的一種運(yùn)輸方式。特別是對(duì)于石油、天然氣等流體來(lái)說(shuō)更為有效，其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、安全和不間斷。由于管道運(yùn)輸?shù)挠行?，目前它還作為煤、礦漿和其它固體物質(zhì)的重要輸送手段。

（一）管線(xiàn)用鋼在國(guó)內(nèi)管線(xiàn)鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是GB9711,主要有：L210、L245、L290、L320、L360、L390、L415、L450、L485、L555。在國(guó)外管線(xiàn)鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是APISpec5L，主要有：A25、A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80、X100。

管材等級(jí)屈服強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）分類(lèi)L175A25175310普通碳素鋼L210A210335L245B245415L290X42290415普通低合金高強(qiáng)鋼L320X46320435L360X52360460L390X56390490微合金化高強(qiáng)度低合金鋼L415X60415520L450X65450535L485X70485570微合金化高強(qiáng)度鋼L555X80555620國(guó)內(nèi)外管線(xiàn)鋼牌號(hào)及性能對(duì)照表纖維素型焊條：E6010、E7010、E8010

林肯：Pipeliner?6P+、Pipeliner?7P+、Pipeliner?8P+伯樂(lè)：FOXCEL（E6010）、FOXCEL75（E7010－P1）、FOXCEL85（E8010－P1）（二）管道用焊接材料（二）管道用焊接材料自保護(hù)藥芯焊絲：

E71T8（焊接X(jué)70及以下管線(xiàn)鋼）赫伯特：HOBART81N1（E71T8-Ni1）林肯：Pipeliner?NR?-207（E71T8-K6）金橋：JC29（E71T8-Ni1）

E81T8（焊接X(jué)80管線(xiàn)鋼）赫伯特：HOBARTFabshieldX80

林肯:LINCOLNPrimacoreTMSW-88P金橋：JC30（二）管道用焊接材料E7016（用于返修焊接及X80鋼根焊）：KOBELB52U（日本神鋼）BOEHLERFOXEVPIPE（伯樂(lè)）LINCOLNPIPELINER16P（林肯）

纖維素+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊焊接材料選用

STT+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊焊接材料選用

焊接方法代號(hào)焊條電弧焊SMAW氣焊OFW鎢極氣體保護(hù)焊GTAW熔化極氣體保護(hù)焊GMAW(含藥芯焊絲電弧焊FCAW)埋弧焊SAW電渣焊ESW氣電立焊EGW摩擦焊FRW常用焊接方法與代號(hào)表示方法：焊工資格證的編寫(xiě)方法

焊條類(lèi)別焊條類(lèi)別代號(hào)相應(yīng)型號(hào)適用焊件的焊條范圍相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)鈦鈣型Fef1EXX03Fef1GB/T5117、GB/TSll8、GB/T983(奧氏體、雙相鋼焊條除外)纖維素型Fef2EXXl0，EXXll，EXXl0一x，EXXll—xFef1．Fef2鈦型、鈦鈣型Fef3EXXX(X)一16，KXXX(X)-17Fefl，F(xiàn)ef3低氫型、堿性Fef3JEXXl5EXXl6EXXl8EXX48EXXl5一XEXXX(X)一15，EXXX(X)一16EXXX(X)一17Fef1,Fef3,Fef3J鈦型、鈦鈣型Fef4EXXX(X)一16，EXXX(X)一17Fef4GB/T983(奧氏體、雙相鋼焊條)堿性Fef4JEXXX(x)一15，EXXX(x)一16，EXXX(x)一17Fef4．Fef4J表2焊條類(lèi)別、代號(hào)及適用范圍

表3試件鋼號(hào)分類(lèi)及代號(hào)表類(lèi)別代號(hào)典型鋼號(hào)示例低碳鋼

FeIQ195l015HP265L210Q235202520R低合金鋼

FeII

L245L415HF325129016Mn12CrMoG09MnNiDHPM5L320L36016MnR15CrMoR16MnD馬氏體鋼、鐵索體不銹鋼FeⅢ1Cr5Mo06Crl310crl310Crl7奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼

FeIV06Crl9Ni10(06Cr18Ni9)06Crl7Nil2Mo2