焊接基础知识培训图文并茂详细全面PPT课件

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1、SEI焊接基础知识焊接基础知识 焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用，在制造大型结构或复杂地机器部件时，更显优越，因为它可以用化大为小，化复杂为简单地方法准备坯料，然后用逐次装配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。焊接概述水冷壁焊接汽车制造动车组制造现场造船行业的自动化焊接水下焊接利用加热或加压或二者并用的方法，将两种或两种以上的同种或异种材料，通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。焊接优点：（1）节省材料，减轻质量，生产成本低；（2）简化复杂零件和大型零件的加工工艺，缩短加工周期；（3）适应性好；可实现特殊结构的生产及不同材料间的连接成型；（4）整体性好，具有良好

2、的气密性、水密性；（5）降低劳动强度，改善劳动条件。不足：结构无可拆性。焊接时局部加热，焊接接头的组织和性能与母材相比发生变化，产生焊接残余应力和焊接变形。焊接缺陷的隐蔽性，易导致焊接结构的意外破坏。焊接特点应用：（1）制造金属结构件，承压设备；（2）制造机器零件和工具；（3）修复。 焊接在承压类特种设备制造中也占有重要的地位。焊接质量对承压类特种设备的产品质量和使用安全可靠性有直接影响。许多承压类特种设备事故源于焊接缺陷，因此，对承压类特种设备无损检测人员来说，掌握焊接知识是非常必要的。焊接应用概述u承压类特种设备常用焊接方法u焊接接头u焊接缺陷u焊接应力与变形u承压类特种设备常用钢材的焊接

3、（1）熔化焊熔化焊 将待焊处母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。 （2）压力焊压力焊 焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或加热），以完成焊接的方法称为压力焊。 （3）钎焊钎焊 钎焊是硬钎焊和软钎焊的总称。采用比母材金属熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材溶化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。1.焊接分类焊接分类u按焊缝的空间位置不同可分为：、平焊：水平面的焊接。、立焊：垂直平面，垂直方向上的焊接。、横焊：垂直平面，水平方向上的焊接。、仰焊：倒悬平面，水平方向上的焊接。u.平焊：手工平焊影像明显可见的均匀分布的焊条运行

4、波纹，成形较规正，其波纹图形如同水的波纹一样 。u.立焊：手工立焊影像明显可见鱼鳞状三角波纹，有时呈三角沟槽，成形较规正。 u.横焊：手工横焊影像明显可见焊道与焊道之间的沟槽，横焊时，焊条不上下摆动，故无运条的波纹。 u.仰焊：手工仰焊，由于焊条摆动方式与平、立、横均不相同，其影像无平、立、横的运条波纹，如同许多个圆饼形纹组成的焊缝影像，黑度不均匀，若其背面为平焊缝，则还可见不太明显的平焊波纹。 2. 熔焊原理及过程熔焊的本质及特点熔焊的本质及特点熔化焊的本质是小熔池熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。化与结晶的过程。熔池存在时间短，温度熔池存在时间短，

5、温度高；冶金过程进行不充高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响分，氧化严重；热影响区大。区大。冷却速度快，结晶后易冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。生成粗大的柱状晶。热源热源 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。熔池的保护熔池的保护 可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。填充金属填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。熔化焊的三要素承压类特种设备常用的焊接方法手工电弧焊埋弧自动焊氩弧焊二氧化碳气体保护焊

6、等离子弧焊电渣焊手工电弧焊手工电弧焊手工电弧焊是利用焊条与工件之间的电弧热，将焊条和部分工件熔化而形成焊缝的焊接方法电弧区域热量分布：阳极区 43，弧柱区21，阴极区36 手工电弧焊具有设备简单，操作灵活，成本低等优点，且焊接性好，对焊接接头的装配尺寸无特殊要求，可在各种条件下进行各种位置的焊接，适于多种钢材和有色金属等等是生产中应用最广的焊接方法。手工电弧焊的特点 手工电弧焊时有强烈弧光和烟尘污染，焊接质量不够稳定，焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，劳动条件差，劳动强度大，生产率低，对工人技术水平要求较高。一、 焊条电弧焊电源1.1.手工电弧焊电源基本要求手工电弧焊电源基本要求 手工电弧焊电源应

7、具有适当的空载电压和较高的引弧电压，以利于引弧，保证安全；当电弧稳定燃烧时，焊接电流增大，电弧电压应急剧下降；还应保证焊条与焊件短路时，短路电流不应太大；同时焊接电流应能灵活调节，以适应不同的焊件及焊条的要求。2.电源的种类 常用的手工电弧焊电源根据输出电流类型分为直流电焊机和交流电焊机 手工电弧焊设备2.电源种类 （1）交流弧焊机 它是一种特殊的降压变压器，具有结构简单、噪声小、成本低，效率高，使用和维护方便等优点，是手工电弧焊中应用最广泛的一种供电设备。但是需注意：交流弧焊机电弧稳定性较差。手工电弧焊 手工电弧焊（2）直流弧焊机 1）旋转式直流电焊机：由一台三相感应电动机和一台直流弧焊发电

8、机组成。焊接电流可在较大范围内均匀调节以满足焊接工艺的要求。2）硅整流式直流电焊机:多采用硅整流元件，与旋转式直流电焊机相比具有噪声小，效率高，用料少，成本低等优点，正逐步代替旋转式直流电焊机直流电焊机的特点是直流电弧燃烧稳定，所以用小电流焊接时常选用。在焊接合金钢、不锈钢等材质工件时，也常选用直流电源。直流电源根据接工件电极的不同，分为正接和反接两种接法。直流正接是指工件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）。直流反接是指工件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）。手工电弧焊u正接和反接时，焊接电弧的形状不一样。显然，只有采用直流焊接电源时，才有正接和反接两种接线法，交流焊

9、接电源由于正、负极在不断地交替，所以不存在极性问题。u焊件极性的选择原则：u1、焊条电弧焊使用碱性低氢焊条时，一律采用反接。若采用正接，则电弧燃烧不稳定电弧声音很暴燥，发出强烈的嘶嘶声飞溅很大，并且极容易产生气孔。使用酸性焊条时，极性对电弧的稳定燃烧影响不大。u同样道理，埋弧焊若使用直流电源施焊时，一般也采用反接。u2、钨极氩弧焊焊接钢、黄铜时，一律采用正接。因为阴极的发热量远小于阳极，所以用直流正接电源时，钨极接负极，发热量小，不易过热，钨极寿命长，同样直径的钨极可以采用较大的焊接电流。同时正接时，焊件为阳极发热量大，因此熔深大，生产率高。三.焊条；u焊条n焊条的组成焊条的组成n焊芯焊芯n作

10、为电极，传导焊接电流，产生电弧n作为填充金属，与熔化的母材金属共同组成焊缝金属n添加合金元素 n药皮药皮n改善焊接工艺性能易于引弧和再引弧，稳弧性好，减少飞溅，使焊缝成形美观；n机械保护作用气保护和渣保护n冶金处理作用去除有害杂质（如O.H.S.P等），添加有益元素u焊芯中各合金元素对焊接的影响1)碳(C) 碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高

11、，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般0. 1。u2)锰(Mn)锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此一般碳素结构钢焊芯的含锰量为0. 300. 55，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达1 70一2. 10。u3)硅(Si )硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与

12、氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。4)铬(Cr）铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬(Cr203)，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低。5)镍(NO镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。6)硫（S）硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0. 04。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0. 03。7)磷 (P) 磷是一种有害杂质，随着含量的增加，

13、将增大焊缝的冷裂纹倾向。4. 焊条的分类 (1)焊条按熔渣的化学性质分为两大类 u 酸性焊条酸性焊条 溶渣呈酸性(熔渣碱度1.5) ，药皮的主要成分为CaCO3、CaF2、CaSiO3和MgCO3等碱性氧化物。 优点：抗裂性能好，特别是冲击韧度较高。承压类特种设备制造中广泛使用碱性焊条缺点：对锈、油、水分较敏感，容易产生气孔缺陷，电弧稳定性差，脱渣性不好，发尘量大。手工电弧焊(2)焊条按用途可分为十一大类 碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条。手工电弧焊u按照焊条药皮的主要化学成分来

14、分类，可以将电焊条分为：氧化钛型焊条、氧化钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条（分为高纤维素钠型（采用直流反接）、高纤维素钾型两类）、低氢型焊条（分为低氢钠型、低氢钾型和铁粉低氢型等）、石墨型焊条及盐基型焊条。u按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。5.焊条型号 由国家标准分别规定各类焊条的型号编制方法。如标准规定碳钢焊条型号为“E”， 其中，字母“E”表示焊条； 前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值； 第三位数字表示焊接位置，“0”及“1”表示焊条

15、适用于全位置（平焊、立焊、横焊、仰焊）焊接，“2”为平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊； 第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。 在第四位数字后附加R表示耐吸潮焊条；附加M表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条；附加-1表示冲击性能有特殊规定的焊条。 手工电弧焊6.焊条的选用 （1）按强度等级和化学成分选用 焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近。 焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。 焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。 焊件碳、硫、磷质量分数较大时，应选用

16、碱性焊条。 焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条。手工电弧焊（2）按焊件的工况条件选用焊条 焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。 焊接承受静载的结构件时，应选用酸性焊条。 焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。 焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。手工电弧焊（3）按焊件形状、刚度及焊接位置选用焊条 厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条。 厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊结构件，应选用适当的酸性焊条。 除平焊外，

17、立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条。手工电弧焊u异种钢焊接时焊条选用要点：u强度级别不同的碳钢+低合金钢（或低合金钢+低合金高强钢）一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用的焊条熔敷金属的强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。u低合金钢+奥氏体不锈钢应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬和镍含量较高的

18、、塑性和抗裂性较好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条，以避免因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹。但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。不锈复合钢板应考虑对基层、复层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层（碳钢或低合金钢）的焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；复层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条。关键是过渡层（即复层与基层交界面）的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬和镍含量较高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条。四、手工电弧焊焊接工艺规范焊接规范是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接工艺参数的总称。手工电弧焊时，焊接规范主要包括焊接电流、电弧

19、电压、焊条种类和直径、焊机种类和极性、焊接速度、焊接层数等。其中焊接电流主要影响焊缝的熔深，电弧电压主要影响焊缝的熔化宽度。手工电弧焊埋弧焊1.定义 埋弧自动焊是利用专门的机械设备自动完成手工电弧焊中的引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作，并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。2.焊接过程如下图所示，埋弧焊的焊接过程可概括为：自动送丝；引弧；焊剂自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下燃烧。埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）埋弧焊焊丝与焊剂焊丝与焊剂焊接材料焊接材料焊焊 剂剂焊焊 丝丝熔熔 炼炼焊焊 剂剂陶陶 瓷

20、瓷焊焊 剂剂相当于相当于焊焊 芯芯相当于相当于药药 皮皮熔炼焊剂：熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适于大量生产；陶瓷焊剂：陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强度低。 优点：优点： 1、焊接质量高且稳定；、焊接质量高且稳定； 2、熔深大，节省焊接材料；、熔深大，节省焊接材料； 3、无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少；、无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少； 4、自动化操作，生产效率高。、自动化操作，生产效率高。 5、在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果胜过其它、在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果胜过其它焊接方法焊接方法 缺点：缺点： 1、设备昂贵，工艺复杂，主要适用于水平位置、长的直、设备昂贵

21、，工艺复杂，主要适用于水平位置、长的直线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝的批量生产。线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝的批量生产。 2、不适合焊接薄板、不适合焊接薄板 3、难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金、难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金 4、不能直接观察电弧和坡口的对中，容易焊偏、不能直接观察电弧和坡口的对中，容易焊偏 埋弧自动焊的特点埋弧自动焊的特点埋弧焊的焊前准备 板厚小于14mm时，可不开坡口； 板厚为1422mm时，应开Y型坡口； 板厚为2250mm时，可开双Y型或U型坡口。 Y型和双Y型坡口的角度为5060。埋弧焊 焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板和熄弧板，以防止

22、起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入工件焊缝之中埋弧焊u平板对接焊平板对接焊 一般采用双面焊，可不留间隙直接进行双面焊接，也可采用打底焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，也可采用水冷铜成型底板进行单面焊双面成型。u环焊缝环焊缝 焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一距离e，以防止熔池金属的流淌。一般偏离距离为20 40mm，直径小于250mm的环缝一般不采用埋弧自动焊。u多丝埋弧焊多丝埋弧焊 同时有两个以上焊丝一起焊接，焊接速度高，焊缝成型好。前一电弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，使熔池形状及焊缝成型较为合理。埋弧焊 埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊和直缝焊，锅炉冷却

23、壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接。埋弧焊三、气体保护电弧焊用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。 （一） 氩弧焊 1.定义：氩弧焊是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。 根据电极是否熔化分为不熔化极氩弧焊（钨极氩弧焊）和熔化极氩弧焊注：氩气注：氩气氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备

24、工作要求严格，否则就会影响焊缝质量。钨极氩弧焊钨极氩弧焊 以钨钍合金和钨铈合金为阴极，利用钨合金熔点高，发射电子能力强，阴极产热少，钨极寿命长的特点，形成不熔化极氩弧焊。气体保护电弧焊气体保护电弧焊u特点n钨极不熔化n适用于焊接厚度为6mm以下的薄板或打底焊n一般不采用直流反接 n焊接铝、镁及其合金时，则采用交流电源或直流反接 n熔深浅，生产率低 气体保护电弧焊熔化极氩弧焊u以焊丝为一电极（正极），工件为另一电极（负极），焊丝熔滴通常呈很细颗粒的“喷射过渡”进入熔池，所用电流比较大，生产率高。u板厚8mm以上的铝容器。为使电弧稳定，熔化极氩弧焊通常采用直流反接，这对于焊铝工件正好有“阴极破碎”

25、作用。气体保护电弧焊熔化熔化极极氩氩弧弧焊焊u特点n几乎可焊接所有金属，尤其适合铝、铜及其合金以及不锈钢等材料n焊接时几乎没有氧化烧损，只有少量的蒸发损失，冶金过程比较简单n劳动生产率高nMIG焊可直流反接，焊接铝、镁等金属时有良好的阴极雾化作用n成本比TIG焊低n有可能取代TIG焊nMIG焊焊接铝及铝合金时，可以采取亚射流熔滴过渡方式提高接头质量n对焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感，容易产生气孔气体保护电弧焊氩弧焊的特点及应用氩弧焊的特点及应用u可焊接各种钢材、有色金属和合金，焊接质量优良。u可全位置自动焊接。u焊接热影响区小，焊件不易变形u电弧稳定，焊缝致密，成型美观。u氩气贵，设备复

26、杂，焊接成本高。 氩弧焊主要用于易氧化的有色金属和合金钢的焊接,如铝、镁、钛及其合金、耐热钢、不锈钢等。适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。气体保护电弧焊1.1.定义定义：利用CO2作为保护气体的气体保护焊，简称CO2焊。 CO2气体 CO2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但CO2在高温下易分解为CO和O，导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和CO气孔。焊接用CO2纯度要大于99.8%。( (二二)CO)CO2 2气体保护焊气体保护焊( (二二)CO)CO2 2气体保护焊气体保护焊COCO2 2气体保护焊示意图气体保护焊示意图气体保护焊示意图气体保护焊示

27、意图COCO2 2焊时的飞溅焊时的飞溅 CO2+Fe = FeO+CO FeO进入熔池和熔滴，与熔池和熔滴中的碳反应： FeO+C = Fe+CO 生成的CO在熔池和熔滴内体积急剧膨胀而爆破，导致飞溅。防止飞溅的措施防止飞溅的措施CO2焊常用H08Mn2SiA焊丝来进行脱氧，合金化。采用短路过渡和细颗粒过渡。为使电弧稳定，飞溅少，CO2焊采用直流反接。采用含硅、锰、钛、铝的焊丝，防止铁的氧化。采用药芯焊丝。 气体保护电弧焊2.2.二氧化碳焊特点二氧化碳焊特点焊接成本低；焊接热影响区小，焊件不易变形，焊接质量好；电流密度大，生产效率高； 操作性能好，适于全位置焊接；焊后不用清渣，又是明弧，便于监

28、视和控制；采用大电流时，飞溅大，烟雾多；电弧气氛具有较强的氧化性，需采取含有脱氧剂的 焊丝。 CO2焊成本低，生产率高，焊缝质量较好，主要用于低碳钢和低合金结构钢焊接，适用于各种厚度。应用CO2气体保护焊需要克服：氧化碳问题、气孔问题、飞溅问题。气体保护电弧焊气气体保体保护电护电弧弧焊焊 u与手弧焊 、埋弧焊相比，气体保护电弧焊有以下特点：n不采用药皮焊条，容易实现自动化、半自动化提高生产率n热量集中，热影响区小，焊接变形小n明弧焊，电弧和熔池的加热熔化情况清晰可见，便于操作和控制n焊缝表面没有渣，厚件多层焊时可节省大量的层间清渣工作，生产率高、产生夹渣等焊缝缺陷的可能性少n容易实现全位置焊接

29、n焊接质量高n适用范围广 四、等离子弧焊1. 定义：借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，利用机械压缩效应（电弧通过喷嘴细小孔道时的被迫收缩）、热压缩效应（在冷气流的强迫冷却下，带电粒子流离子和电子往弧柱中心集中）和电磁收缩效应（弧柱带电粒子的电流线为平行电流线，相互磁场作用使电流线产生相互吸引而收缩）将电弧压缩为细小的等离子体，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法称为等离子弧焊。 u等离子弧能量密度大（105106W/cm2），弧柱温度高（24000K以上），穿透能力强。10 12mm厚钢材可不开坡口，一次焊透双面成型，焊接速度快，生产率高，应力变形小。u电流小到0.1A时，电弧仍能稳定燃烧，能

30、保持良好的挺直度与方向性，所以可焊接很薄的箔材。u等离子弧焊接在生产中已广泛应用，特别是国防工业及尖端技术所用的铜合金、合金钢、钨、钼、钴、钛等金属的焊接。如钛合金导弹壳体、波纹管及膜盒、微型继电器、电容器的外壳封焊以及飞机上一些薄壁容器均可用等离子弧焊接。u但等离子弧焊接设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。等离子弧特点和应用等离子弧焊五 、电渣焊1.定义：利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝和利用电流通过熔渣时产生的电阻热加热和熔化焊丝和母材来进行焊接的一种熔化焊方法。分为丝极、板极、熔嘴母材来进行焊接的一种熔化焊方法。分为丝极、板极、熔嘴和熔管电渣焊。和熔管电渣焊。2.2.电

31、渣焊特点电渣焊特点宜在垂直位置焊接适于大厚度件焊接，生产率高，焊接材料消耗少渣池对被焊件有较好预热作用，不易出现淬硬组织高温停留时间长，组织粗大，焊后必须进行正火和回火热处理焊缝成形系数调节范围大，有利于防止热裂纹的产生五 、电渣焊3.3.应用应用 电渣焊适用于板厚40mm以上结构的焊接。一般用于直焊缝焊接。目前电渣焊已在电渣焊已在我国水轮机、水压机、轧钢机、重型机械、我国水轮机、水压机、轧钢机、重型机械、锅炉制造、石油化工等大型设备制造中得到等大型设备制造中得到广泛使用。广泛使用。 电渣焊除焊接碳钢、低合金、中合金钢和高合金钢以及铸铁外，也可用来焊接铝及铝合金、镁合金、钛及钛合金和铜。五 、

32、电渣焊u承压类特种设备常用焊接方法u焊接接头u焊接缺陷u焊接应力与变形u承压类特种设备常用钢材的焊接焊接接头一、焊接接头形式焊接接头形式一般由被焊接两金属件的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、搭接接头、角接接头及T字接头等。这四种接头形式中，对接接头节省材料，容易保证质量，应力分布均匀，应用最为广泛，但焊前准备及装配质量要求较高；搭接接头两焊件不在同一平面上，浪费金属且受力时将产生附加应力，适于薄板焊件焊件；角接接头在构成直角连接时采用，一般只起连接作用而不承受工作载荷；T形接头是结构非直线连接中应用最广泛的连接形式。 在结构焊接时具体采用哪种形式焊接接头，主要根据焊件结构形状、使用要求、

33、焊件厚度进行选择；另外还应考虑坡口加工难易程度，焊接方法的种类等其它因素的要求。 每种接头形式下又有不同的坡口形式。根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽称为坡口。各种沟槽的形式参见GBT337594焊接术语。 坡口形式的选择主要考虑以下因素：保证焊透填充于焊缝部位的金属尽量少便于施焊，改善劳动条件，如圆筒件，筒内焊接量应尽量少减少焊接变形量 焊接接头1.对接接头 将两金属件放置于同一平面（或曲面内），使其边缘相对，沿边缘直线（或曲线）进行焊接的接头叫对接接头对接接头。 对接接头是最常见，最合理接头形式。承压类特种设备多采用对接接头。I形，一般用于薄板V形，加工方便

34、，耗焊材，角变形大，单面施焊X形，加工复杂，双面施焊，角变形小，焊材损耗少U形，加工复杂，焊材损耗少，角变形较大双U形，加工复杂，焊材损耗少，角变形小 用焊条电弧焊焊接板厚在6mm以下的对接焊缝时，一般可用I型坡口直接焊接，但当焊接厚度大于3mm的构件时，需开坡口；板厚在6mm26mm时，常开单面坡口；板厚在12mm60mm时，常开双面坡口。单面坡口的可焊性较好，但焊条消耗量大，且焊后易产生角变形；双面坡口受热均匀，变形较小，焊条消耗量也小，但必须两面施焊，有时受构件结构限制，不易实施。 埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同，但由于埋弧焊选用的电流大、熔深大，所以在板厚小于12mm时可直接采用

35、I形坡口单面施焊，板厚小于24mm时可直接采用I形坡口双面施焊，焊更厚构件时需开坡口。焊接接头两块板料相叠，而在端部或侧面角焊的接头称搭接接头搭接接头。搭接接头不需开坡口，装配要求较松，受力情况复杂，接头应力集中严重，承压类特种设备一般不允许用搭接结构。2.搭接接头大型立式储罐的罐底板等一般采用搭接结构3.角接接头及T字接头两构件成直角或一定角度，而在其连接边缘焊接的接头称角接接角接接头头。两构件成T字形焊接在一起的接头，叫T T字接头字接头。角接接头和T字接头，常用于特种设备接管、法兰、夹套、管板、管子和凸缘等焊接。二.焊接接头的组成 熔焊热源的高温集中熔化焊缝区金属，并向工件金属传导热量，

36、必然引起焊缝及附近区域金属的组织和性能发生变化。焊缝区焊缝区在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔合区熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。热影响区热影响区-受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域。二二.特点特点 焊接热源特点：加热温度高（热处理加热温度以上100-200） 加热速度快(是热处理加热速度的几十倍甚至几百倍)高温停留时间短(手工焊停留时间最大20秒,埋弧自动焊时30-100秒) 自然冷却（热处理可根据要求控制冷却速度或在冷却过程中不同阶段进行保温) 局部加热(随热源的移动,局部加热地区的范围也移动) 焊接结构钢根据热处理特性不同分

37、为两类:淬火钢,不易淬火钢,分别讲述淬火钢和不易淬火钢的组织分布。 1.不易淬火钢:如低碳钢,某些不易淬硬的低合金钢,如16Mn.15MoV.15MnTi等焊接接头1.不易淬火钢热影响区 焊缝区焊缝区：结晶从熔池壁向中心推进，形成柱状的铸态组织。与基体金属性能接近，但熔池中心易出现杂质、疏松等。熔合区熔合区( (不完全熔化区不完全熔化区) )：未熔化的过热组织和部分熔化的结晶铸态组织。虽然此区只有0.1mm-0.4mm，但它是焊接接头的危险区域之一。过热区（粗晶粒区）过热区（粗晶粒区）：高温影响，晶粒粗大。塑性和韧性下降，显著影响焊件接头性能。正火区（重结晶区）正火区（重结晶区）：最高加热温度

38、比Ac3稍高，晶粒重结晶细化，获得正火组织。机械性能改善。部分相变区部分相变区：最高加热温度比Ac1Ac3稍高，珠光体和部分铁素体重结晶细化。晶粒大小不均，机械性能稍差。1.不易淬火钢热影响区 2.易淬火钢热影响区 易淬火钢，如高强钢，耐热钢，此类钢热影响区的组织分布与母材焊前热处理有关。焊前热处理：退火,正火,调质(淬火+高回火)熔合区：同不易淬火钢（完全）淬火区：加热温度AC3至熔点间，相当于不易淬火钢过热区加正火区，组织从粗大马氏体过渡到细小马氏体 不完全淬火区：AC1-AC3，马氏体+铁素体组织 回火区：焊前退火，不发生组织变化；焊前调质处理，获得回火组织16Mn钢焊接接头机械性能曲线

39、 1一熔化区 2一过热区 3-完全重结晶区 4一不完全重结晶区 5一再结晶区 6一蓝脆区 一般，低碳钢焊件的热影响区较窄，危害性较小，焊后可直接使用；对于碳素钢和低合金钢焊件，焊后可进行正火处理，细化晶粒，改善机械性能；对于无法进行热处理的焊件，则需正确选择焊接方法和工艺条件，来减小热影响区的范围。焊接接头u承压类特种设备常用焊接方法u焊接接头u焊接缺陷u焊接应力与变形u承压类特种设备常用钢材的焊接焊焊接接过过程的特点程的特点n 焊接与炼钢相似，是一个冶炼过程。但这个过程比炼钢的时间短得多，有它自己的一些特点。u一、温度高 以手工电弧焊为例，其电弧温度高达60008000，使焊件与电焊条之间发

40、生强烈熔化和蒸发(熔滴的平均温度达18002400)，外界的气体(如：N2、02、H2等)大量的分解溶入熔池，其数量比炼钢要大很多倍，那么凝固后的金属，有可能产生气孔，使机械性能下降。u二、温差大 焊接是局部加热，从冷态开始至加热熔化，熔池的温度可达1700以上，其周围又是冷态金属，两者温度差巨大，从而使构件产生较大的内应力和变形，严重者可能产生裂纹，以至断裂。u三、熔池小，冷却快 由于熔池休积小，手工电弧焊只有8l 0mm3，自动焊大一些，也不过930mm3，焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟，平均冷却速度约在4100/秒，比铸锭冷却速高1000倍，在这样短的时间内，冶金反应是不平衡，也就是说是

41、不完善的。因而，焊缝金属的成份分布不均匀，偏析较大。u四、组织差别大 焊接时，温度高，液体金属蒸发，化学元素的烧损，有些元素在焊缝金属和基本金属之间相互扩散，近缝区段所处的温度又不同，冷却后焊接接头的显微组织差别极大，明显的影响焊接接头性能。焊接接过程的特点程的特点焊焊接缺陷的危害性接缺陷的危害性n正是由于焊接过程的上述特点，导致该区域焊接缺陷的产生。焊接缺陷对锅炉压力容器安全运行的危害是巨大的，主要表现在以下三个方面：u1）由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了拉伸强度。u2）由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现像，容易产生裂绞并扩展。u3）缺陷可能穿透筒壁，发生泄漏，影

42、响致密性。焊焊接缺陷的分接缺陷的分类类n焊接缺陷从宏观上看，可分为：u裂纹u未熔合u未焊透u夹渣u气孔u形状缺陷（又称焊缝金属表面缺陷或叫接头的几何尺寸缺陷，如咬边，焊瘤等。）焊焊接缺陷的分接缺陷的分类类u1.裂纹（焊接裂纹）：u在焊接应力及其它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而产生缝隙，称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。u裂纹是焊接缺陷中危害性最大的一种，焊接结构的破坏大部分是由于裂纹造成。 。裂纹是一种面积型缺陷，具有三维尺寸的缺陷称为体积型缺陷，具有二维尺寸（第三维尺寸极小）的缺陷称为面积型缺陷，它的出现将显著减少承载截面积，更严

43、重的是裂纹端部形成尖锐缺口，应力高度集中，很容易扩展导致破坏。焊焊接缺陷的分接缺陷的分类类u产生机理：u冶金因素 指的是由于焊缝产生不同程度的物理与化学状态的不均匀，如低熔共晶组成元素S、P、Si等发生偏析、富集导致的热裂纹。此外，在热影响区金属中，快速加热和冷却使金属中的空位浓度增加，同时由于材料的淬硬倾向，降低材料的抗裂性能，在一定的力学因素下，这些都是生成裂纹的冶金因素。u力学因素 由于快热快冷产生了不均匀的组织区域，由于热应变不均匀而导至不同区域产生不同的应力，造成焊接接头金属处于复杂的应力应变状态。内在的热应力、组织应力和外加的拘束应力，以及应力集中相叠加构成了导致接头金属开裂的力学

44、条件。u按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹，辐射状（星状）裂纹。u按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹，熔合区裂纹、焊趾裂纹及热响裂纹。u按产生的温度可分为热裂纹（如结晶裂纹、液化裂纹等）、冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等）以及再热裂纹。焊接缺陷的分接缺陷的分类u冷裂纹：焊接接头冷却到较低温度时(对于钢来说在MS温度，即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下)产生的焊接裂纹。最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹-因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。u冷裂纹主要产生在热影响区和焊缝的根部，基本上与焊缝轴线垂直。u冷裂纹是无分叉的纯裂纹，

45、电子显微镜断口检查发现，它是一种穿晶型裂纹或穿晶与沿晶混合型裂纹，在淬硬性较大钢中，一般是沿晶裂纹，而在淬硬性低的钢中，则是穿晶裂纹。u冷裂纹产生原因：u焊接接头存在淬硬组织，性能脆化；u扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力；u存在较大的焊接拉应力。 u冷裂纹的预防措施：u用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性；u减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、锈、水）；u避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷；u 降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等；u 焊后立即进行消氢处理（即加热到250左右，保温，使焊缝金属中的扩散氢逸出金

46、属表面）。焊焊接缺陷的分接缺陷的分类类u热裂纹：焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹。u按裂纹产生的机理、形态和温度区间不同，焊接热裂纹可分为:凝固裂纹，液化裂纹，多边化裂纹和失塑裂纹4种u热裂纹产生的部位：焊接热裂纹通常产生于焊缝金属内，也可能在焊接熔合线邻近的热影响区组织内(母材金属)，发生在弧坑中的热裂纹往往是星状的。 u热裂纹产生的原因：焊缝中低熔点共晶组成元素S、P、Si等发生偏析、富集，导致大量低熔点的共晶物聚集于晶界上,在冷却结晶过程中,焊缝收缩而产生拉力,使焊缝在高温时沿晶界开裂，从而产生热裂纹。u热裂纹的预防措施u冶金方面：控制焊缝化学成分，严格控

47、制会形成低熔点共晶的杂质元素含量；改变焊缝组织状态，细化晶粒。u工艺方面：控制焊缝形状，从焊接构件设计和焊接工艺上设法尽量减少在脆性温度区间的拉伸应变；合理选用焊接材料（一般选用具有较强脱硫能力的碱性焊条和焊剂）；制定合理的焊接工艺规范，选择合理的焊接方向和焊接顺序；使用引弧板，尽量减少焊接热作用。u再热裂纹：焊后焊件在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其它加热过程）而产生的裂纹。u再热裂纹产生的部位：通常在熔合线附近的粗晶区中，从焊趾部位开始，延向细晶区停止。u再热裂纹产生的原因：钢中碳化物形成元素Cr、Mo、V等的沉淀强化造成的晶内二次强化作用。u再热裂纹机理：焊接时，熔合线附近的热

48、影响区金属被加热到1300以上的高温，此时碳化物相继分解，碳化物形成元素Cr、Mo、V等溶于奥氏体中。在快冷过程中，上述元素来不及析出而以过饱和的形式保留在奥氏体中。焊后再次加热时，在温度作用下碳化物从固溶体中析出，在原奥氏体晶粒内呈弥散分布，使晶粒明显强化，即晶粒强度升高，变形困难。由于应力松驰而产生的塑性变形就会集中在强度较低的晶界，使之产生滑移，晶界移滑往往显示出很低的抗变形能力，从而导致晶界开裂。u防止产生再热裂纹的方法：u母材及焊接材料的选用。u预热 预热温度为200450。若焊后能及时后热，可适当降低预热温度。例如，18MnMoNb钢焊后在180热处理2h，预热温度可降低至180。

49、u焊接线能量的控制。一般来说，增大线能量可以降低拘束力，能使再热裂纹倾向有所减小；若线能量大得使奥氏体晶粒粗化严重，则促使再热裂纹倾向增大。u应用低强度焊缝, 使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力。u减少焊接应力, 合理地安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u2. 未 熔 合u是指熔焊时，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。u点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。u未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合（包括层间未熔合）、焊缝根部未熔合。按其间成分不同，可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹

50、渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u产生机理：ua.电流太小或焊速过快（线能量不够）；ub.电流太大，使焊条大半根发红而熔化太快，母材还未到熔化温度便覆盖上去。uc.坡口有油污、锈蚀；ud.焊件散热速度太快，或起焊处温度低；ue.操作不当或磁偏吹，焊条偏弧等。u未熔合：是一种类似于裂纹的极其危险的缺陷。未熔合本身就是一种虚焊， 在交变载荷工作状态下， 应力集中，极易开裂，是最危险缺陷之一。 焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u3. 未 焊 透u焊接时接头根部未完全熔透的现象，也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙，或

51、是母材金属之间没有熔化，焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。u未焊透可分为双面焊未焊透和单面焊未焊透两种 1. 单V坡口未焊透 2X坡口未焊透 3无坡口未焊透焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u产生未焊透缺陷的主要原因u焊接电流过小，焊接速度过快；坡口角度太小；根部钝边太厚；间隙太小；焊条角度不当；电弧太长或偏吹（偏弧）等。u未焊透的危害性u未焊透也是一种比较危险的缺陷，其危害性取决于缺陷的形状、深度和长度。它除降低焊缝的强度外，也容易在未焊透区域延伸成裂纹，导致材料断裂，尤其连续未焊透更是一种危险缺陷。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u 4

52、夹 渣u夹渣是指焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷，以及焊后残留在焊缝中的金属颗粒。u夹渣是焊接过程中比较容易产生的缺陷，通常尤以残留在焊缝金属中的熔剂形成的夹渣最为常见。 u熔剂夹渣：是指焊条药皮或焊剂不溶物而产生 的夹渣物。u金属夹渣：是指焊缝金属中残留的金属颗粒。 如：钨金属。u夹渣在焊缝中的形状有：单个点状夹渣、条状夹渣、链状夹渣和密集夹渣等 。 焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u按形态：夹渣可分为点状夹渣、块状夹渣、条状夹渣等。单个点状夹渣 条状夹渣焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u产生非金属夹渣的主要原因：u焊接电流太小，焊接速

53、度太快：熔池金属凝固过快；运条不正确；铁水与熔渣分离不好；层间清渣不彻底等。u产生金属夹渣的主要原因：u焊接电流过大或钨极直径太小，氩气保护不良引起钨极烧损，钨极触及熔池或焊丝而剥落。u夹渣的危害性：u夹渣是一种体积型缺陷，容易被射线照相检出。夹渣会减少焊缝受力截面。夹渣的棱角容易引起应力集中，成为交变载荷下的疲劳源。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u 5. 气 孔u气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，而残留下来所形成的空穴。u气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。 u气孔产生部位和形状u气孔分内气孔和外气孔两种：小的很小，在显微镜下

54、才能看到，大的可达6mm以上。气孔是由于气体熔解于液态金属内，在冷却中金属熔解度降低，部分气体企图进入大气，但遇到金属结晶的阻力，使它不能顺利的逸出而残留于金属内，形成了内气孔，或逸在表面形成外气孔。 焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u气孔在焊缝中的分布；u有的是单个气孔，有的是成群状或链状气孔等等。u如焊缝中的单个球形气孔。u大量气孔在焊缝金属中比较均匀地分布。u焊缝中局部密集气孔。 单个球状气孔 均布气孔 密集气孔焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u与焊缝轴线平行的链状气孔。u长度方向与焊缝轴线近似平行的非球形的长气孔。焊接缺陷的危害性丶分类及

55、辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u由于气体上浮引起的管状孔穴、虫形孔穴的位置和形状是由固化的形式和气体的来源决定的，通常它们是成群或单个出现并且成人字形分布。 焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u产生气孔的主要原因：u基本金属或填充材料表面有锈、油等未清干净。u焊条及熔剂没有充分烘干。u电弧能量过小或焊速度过快。u焊缝金属脱氧不足。u气孔的危害u焊缝中由于气孔的残留，必然减少焊缝金属的有效截面，从而使焊接接头的强度降低。特别是密集气孔会使焊缝不致密，降低接头塑性和引起构件的焊缝处泄漏。u气孔与裂纹和未焊透比较，它的危害性要差一些，所以标准中允许限量存在。但是，要力求焊缝无

56、气孔或尽量减少气孔数量。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u6形状缺陷u表面缺陷，属于外观检查的范围。u射线照相标准一般均规定：u焊缝经表面检验合格后才能进行射线照相。但是，有时一些未经外观检验或外观检验不合格的焊缝也进行了射线照相；有些构件的某些焊缝难以进行外观检查的，如带垫板管件、液化石油气钢瓶环焊缝、无人孔的小容器合缝、锅炉联箱最后组装的环焊缝等等这些焊缝的内凹和内咬边，都需要无损探伤才能综合评定。u形状缺陷是指焊缝金属表面成形不良或其他原因造成的缺陷，包括咬边、烧穿，根部内凹，收缩沟、弧坑、焊瘤，未焊满，搭接不良等。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分

57、类及辨认u咬边：沿焊趾的母材部位被电弧熔化时所成的沟槽或凹陷，称咬边，它有连续和断续之分。在底片的焊缝边缘（焊趾处），靠母材侧呈现出粗短的黑色条状影像。黑度不均匀，轮廓不明显，形状不规则，两端无尖角。咬边可为焊趾咬边和根部（包部带垫板的焊根内咬边）咬边，如图32所示。u凹坑（内凹）：焊后焊缝表面或背面（根部）所形成低于母材的局部低洼部分，称为凹坑（根部称内凹），在底片上的焊缝影像中多呈现为不规则的圆形黑化区域，黑度是由边缘向中心逐渐增大，轮廓不清晰，如图33所示。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u收缩沟（含缩根）：焊缝金属收缩过程中，沿背面焊道的两侧或中间形成的根部收缩

58、沟槽或缩根。在底片焊缝根部焊道影像两侧或焊道中间出现的，黑度不均匀，轮廓欠清晰，外形呈米粒状的黑色影像，如图34所示 焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u烧穿：焊接过程中，熔化金属由焊缝背面流出后所形成的空洞，称烧穿。它可分为完全烧穿（背面可见洞穴）和不完全烧穿（背面仅能见凸起的鼓疱），在底片的焊缝焊接时流影像中，其形貌多为不规正的圆形，黑度大而不均匀，轮廓清晰的影像，烧穿大多伴随塌漏同生。如图35、36所示。u焊瘤：即熔敷金属在到焊缝在焊缝接头对口，由于厚度不同或内径不等（椭圆度）造成的错口而引起的，大多出现在管子的对接环缝中。在底片上的主要特征是在焊根的一侧出现直线性

59、较强的（明显可见钝边加工痕迹）黑线。轮廓清晰，黑度不均匀，从焊根的焊趾线向焊缝中心是逐渐减小，直至边界消失。靠焊根形成的黑线，是之外的母材表面而未与母材熔合在一起所形成的球状金属物。在底片上多出现在焊趾线（并覆盖焊趾）外侧光滑完整的白色半圆形的影像，焊瘤与母材之间为层状未熔合，瘤中常伴有密集气孔。如图37所示。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认焊接缺陷的危害性丶分类及辨认u错口：常发生边蚀效应所至，如图38所示 焊接接头质量检验的内容和方法u焊接质量检验的方法 焊焊接接接接头头的非破坏性的非破坏性试验试验方法方法 u外观检查n焊缝的外形尺寸是否合格n有无焊缝外气孔、咬边、满溢及焊接裂纹等表面缺陷u表

60、面及近表面缺陷的检查n渗透探伤n着色法n荧光法 n磁粉探伤 焊焊接接接接头头的非破坏性的非破坏性试验试验方法方法焊焊接接接接头头的非破坏性的非破坏性试验试验方法方法焊焊接接接接头头的非破坏性的非破坏性试验试验方法方法u内部缺陷的检查n射线探伤nX射线n射线n高能射线 n超声波探伤焊焊接接接接头头的非破坏性的非破坏性试验试验方法方法u射线探伤原理 焊接接接接头的非破坏性的非破坏性试验方法方法u超声波探伤原理 n影响探伤灵敏性的因影响探伤灵敏性的因素素超声波波长和频率探伤仪的盲区工件探伤面光洁度焊焊接接接接头头的非破坏性的非破坏性试验试验方法方法u压力容器焊接接头强度试验 n水压试验n气压试验u致

61、密性检查（泄漏试验）n气密性试验n氨渗漏试验n煤油渗漏试验n真空试漏法焊焊接接接接头头的破坏性的破坏性试验试验方法方法 u力学性能试验n拉伸试验n弯曲试验n冲击试验n硬度试验u金相检验n宏观分析n微观分析u化学分析u晶间腐蚀试验 u承压类特种设备常用焊接方法u焊接接头u焊接缺陷u焊接应力与变形u承压类特种设备常用钢材的焊接焊接时，焊件各部分冷热不均，受热部位产生拉应力，未受热部位则产生压应力。当应力达到一定程度，焊件出现变形。对焊焊缝的应力分布对焊焊缝的应力分布对焊焊缝的应力分布对焊焊缝的应力分布边缘焊的变形边缘焊的变形边缘焊的变形边缘焊的变形焊接应力与变形产生的原因： 焊接过程的加热和冷却受

62、到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。焊接变形和焊接应力 平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图焊接变形和焊接应力焊件焊后的变形形式主要有：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。焊接变形和焊接应力 焊接变形与应力的危害焊接变形与应力的危害 工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产生不利影响。产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产生一定的变形，使构件尺寸不稳定，所以减少

63、和防止焊接变形和应力是十分必要的。焊接变形和焊接应力焊接应力的防止采取合理的装配和焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩，以采取合理的装配和焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩，以减少应力。而图减少应力。而图b因先焊焊缝因先焊焊缝1导致对焊缝导致对焊缝2的拘束度增加，的拘束度增加，而增大残余应力。而增大残余应力。采用小能量，多层焊，也可减少焊缝应力。焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力。热处理法热处理法：焊后进行消除应力的退火可消除残余应力。机械法机械法：当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也能减少焊接残余应力。振动法振动法：低频振动消应力焊接应力的消除焊缝对称布置 采用反变形方法焊接变形的防

64、止及消除采用对称焊和分段倒退焊采用多层多道焊，能减少焊接变形焊接变形的防止及消除采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定位焊组装也可防止焊接变形。焊接变形的防止及消除u严重的焊接变形应消除，常采用机械矫正法，通常 只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。焊接变形的防止及消除u火焰矫正法是利用火焰加热的热变形方法，一 般也仅适用于塑性好，且无淬硬倾向的材料。焊接变形的防止及消除u承压类特种设备常用焊接方法u焊接接头u焊接应力与变形u承压类特种设备常用钢材的焊接一、钢材的焊接性 二、碳素钢的焊接 三、低合金钢的焊接 四、不锈钢的焊接 承压类特种设备常用钢材的焊接焊

65、接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即其对焊接加工的适应性。焊接性一般包括两个方面：u工艺焊接性：主要指在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是接头对产生裂纹的敏感性，也称抗裂性；u使用焊接性：在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等）。焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映，了解及评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺的重要依据。钢材的焊接性（二）钢的焊接性评定方法 钢是焊接结构中最常用的金属材料，因而评定钢的焊接

66、性显得尤为重要。由于钢的裂纹倾向与其化学成分有密切关系，因此，可以根据钢的化学成分评定其焊接性的好坏。 通常将影响最大的碳作为基础元素，把其它合金元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数，碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量，它是评定钢的焊接性的一个参考指标。钢材的焊接性碳当量（碳当量（Carbon Equivalent)公式公式国际焊接学会日本焊接学会英国BS2462 碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。一般认为：uCeq0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。 碳当量公式仅用于对材料焊接性的粗略估算，在实际生产中，应通过直接

67、试验（焊接性试验），（焊接性试验），模拟实际情况下的结构、应力状况和施焊条件，在试件上焊接，观察试件的开裂情况，并配合必要的接头使用性能试验进行评定(焊接工艺评定焊接工艺评定)。钢材的焊接性二、碳素钢的焊接 Q235、10、15、20等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。但由于施焊条件、结构形式不同，焊接时还需注意以下问题：u（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。u（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。

68、低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。采用电弧焊时，焊接材料的选择参见表。低碳钢焊接材料的选择低碳钢焊接材料的选择焊接方法焊接材料应用情况手工电弧焊J421、J422、J423等一般结构J426、J427、J506、J507等承受动载荷、结构复杂或厚板重要结构埋弧焊H08配HJ430、H08A配HJ431一般结构H08MnA配HJ431重要结构CO2气体保护焊H08Mn2SiA一般结构二、碳素钢的焊接 含碳量在0.25%0.60%之间的中碳钢，有一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件

69、，或进行补焊。u焊接方法：手工电弧焊。u焊条选用：抗裂性好的低氢型焊条（如J426、J427、J506、J507等），焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊条。对于补焊或不要求等强度的接头，可选择强度级别低、塑性好的焊条，以防止裂纹的产生。u焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。中碳钢的焊接 高碳钢的含碳量大于0.60%，其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时，应注意焊前预热和

70、焊后缓冷。 高碳钢的焊接低合金钢焊接经常出现的问题 （1） 热裂纹热裂纹 热裂纹指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。其原因在于低合金钢的焊接过程中铜、硼、氮等元素成为形成裂纹的敏感元素。 （2） 冷裂纹冷裂纹 焊接接头冷却到较低温度下（对于钢来说在Ms温度以下）时产生的焊接裂纹称为冷裂纹。冷裂纹常发生在高强度钢的厚板结构中。其原因是接头的刚度大，造成的局部应力大，或在冷却过程中氢析出后聚集造成局部应力超过了钢的强度极限。 （3） 白点白点 在焊缝金属拉断面上，出现的如鱼目状的一种白色圆形斑点称为白点。其产生原因是焊接过程中吸收了过量的氢，故又称氢白点。 低合

71、金钢焊接主要根据不同钢号的屈服点等级选择焊接材料，应遵守等强度（某些钢号应考虑成分相同或相近）原则。对于厚度大、刚度大的构件或在低温下焊接时应考虑使用低氢型焊条，焊前进行预热等，严格按照焊接工艺规范施焊。低合金钢的焊接 低合金结构钢按其屈服强度可以分为九级：300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。u强度级别400MPa的低合金结构钢，Ceq0.4%，存在淬硬和冷裂问题，其焊接性与中碳钢相当，焊接时需要采取一些工艺措施，如焊前预热（预热温度150左右）可以降低冷却速度，避免出现淬硬组织；适当调节焊接工艺参数，可以控制热影响区的冷却速度，保证焊接接头获得优良性

72、能；焊后热处理能消除残余应力，避免冷裂。 低合金结构钢的焊接低合金结构钢的焊接低合金结构钢含碳量较低，对硫、磷控制较严，手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊均可用于此类钢的焊接，以手工电弧焊和埋弧焊较常用；选择焊接材料时，通常从等强度原则出发，为了提高抗裂性，尽量选用碱性焊条和碱性焊剂，对于不要求焊缝和母材等强度的焊件，亦可选择强度级别略低的焊接材料，以提高塑性，避免冷裂。不锈钢的焊接 不锈钢中都含有不少于12%的铬，还含有镍、锰、钼等合金元素，以保证其耐热性和耐腐蚀性。 按组织状态，不锈钢可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等，其中以奥氏体不锈钢的焊接性最好，广泛用于石油、化工、

73、动力、航空、医药、仪表等部门的焊接结构中，常见牌号有：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。 （一）奥氏体不锈钢的焊接性（一）奥氏体不锈钢的焊接性u奥氏体不锈钢焊接件容易在焊接接头处发生晶间腐晶间腐蚀蚀，其原因是焊接时，在450850温度范围停留一定时间的接头部位，在晶界处析出高铬碳化物（Cr23C6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，晶粒表层的贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。这时被腐蚀的焊接接头表面无明显变化，受力时则会沿晶界断裂，几乎完全失去强度。u为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀，应严格控制焊缝金属的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能优先与碳形成稳定化合物的元素如Ti、Nb等，也可防止贫铬现象的产生。不锈钢的焊接u奥氏体不锈钢焊接的另一个问题是热裂纹热裂纹。u产生的主要原因是焊缝中的树枝晶方向性强，有利于S、P等元素的低熔点共晶产物的形成和聚集。另外，此类钢的导热系数小（约为低碳钢的1/3），线胀系数大（比低碳钢大50%），所以焊接应力也大。u防止的办法是选用含碳量很低的母材和焊接材料，采用含适量Mo、Si等铁素体形成元素的焊接材料，使焊缝形成奥氏体加铁素体的双相组织，减少偏析。不锈钢的焊接