1、焊接技术和常见方法 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
2、结构的意外破坏。焊接特点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（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 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。、
3、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。 .平焊：手工平焊影像明显可见的均匀分布的焊条运行波纹，成形较规正，其波纹图形如同水的波纹一样 。 .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。 .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。 .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。 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等离子弧焊电
4、渣焊 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。一、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。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
5、。手工电弧焊 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、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它焊接方法 缺点：缺点： 1、设备昂贵，工艺复杂，主要适用于水平位置、长的、设备昂贵，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。直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
6、 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 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
7、） 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
8、体保护电弧焊气体保护电弧焊 特点钨极不熔化适用于焊接厚度为6mm以下的薄板或打底焊一般不采用直流反接 焊接铝、镁及其合金时，则采用交流电源或直流反接 熔深浅，生产率低 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”作用。气体保护电弧焊熔化极氩弧焊（MIG） 特点 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 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 劳动生产率高 MIG焊可
9、直流反接，焊接铝、镁等金属时有良好的阴极雾化作用 成本比TIG焊低 有可能取代TIG焊 MIG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 对焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感，容易产生气孔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，
10、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、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。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，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
11、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
12、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，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
13、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。 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接过程的特点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。 一、温度高 以手工电弧焊为例，其电弧温度高达60008000，使焊
14、件与电焊条之间发生强烈熔化和蒸发(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。 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。 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
15、平衡，也就是说是不完善的。因而，焊缝金属的成份分布不均匀，偏析较大。 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。焊焊接接过过程的特点程的特点焊接缺陷的危害性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： 1）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。 2）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。 3）缺陷可能穿透筒壁，发生泄漏
16、，影响致密性。焊接缺陷的分类n焊接缺陷从宏观上看，可分为： 裂纹 未熔合 未焊透 夹渣 气孔 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。） 1.裂纹（焊接裂纹）： 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。 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，更严重的是裂纹端部形成尖锐缺口，应力高度集中，
17、很容易扩展导致破坏。焊接缺陷的分类 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）。 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。 冷裂纹产生原因： 焊接接头存在淬硬组织，性能脆化； 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； 存在较大的焊接拉应力。 冷裂纹的预防措施： 用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性； 减少氢来
18、源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、锈、水）； 避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷； 降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等； 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属表面）。 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。 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。 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
19、界开裂，从而产生热裂纹。 热裂纹的预防措施 冶金方面：控制焊缝化学成分，严格控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。 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。 2. 未 熔 合 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。 点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。 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，
20、可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。 产生机理： a.电流太小或焊速过快（线能量不够）； b.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。 c.坡口有油污、锈蚀； d.焊件散热速度太快，或起焊处温度低； e.操作不当或磁偏吹，焊条偏弧等。 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。 3. 未 焊 透 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。 未焊透可分为双
21、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 产生未焊透缺陷的主要原因 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。 未焊透的危害性 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。 4夹 渣 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。 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。 熔剂夹渣：是指焊
22、条药皮或焊剂不溶物而产生的夹渣物。 金属夹渣：是指焊缝金属中残留的金属颗粒。 如：钨金属。 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 。 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 产生非金属夹渣的主要原因： 焊接电流太小，焊接速度太快：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。 产生金属夹渣的主要原因： 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。 夹渣的危害性： 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
23、疲劳源。 5. 气 孔 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。 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。 气孔产生部位和形状 气孔分内气孔和外气孔两种：小的很小，在显微镜下才能看到，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。 气孔在焊缝中的分布； 有的是单个气孔，有的是成群状或链状气孔等等。 如焊缝中的单个球形气孔。 大量气孔在焊缝金属中比较均匀地分布。 焊缝中局部密集气孔。 单个球状气孔 均
24、布气孔 密集气孔 与焊缝轴线平行的链状气孔。 长度方向与焊缝轴线近似平行的非球形的长气孔。 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。 产生气孔的主要原因： 基本金属或填充材料表面有锈、油等未清干净。 焊条及熔剂没有充分烘干。 电弧能量过小或焊速度过快。 焊缝金属脱氧不足。 气孔的危害 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。 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
25、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 6形状缺陷 表面缺陷，属于外观检查的范围。 射线照相标准一般均规定： 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。 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。咬 边 焊接接头质量检验的内容和方法 焊接质量检验的方法 u承压类特种设备常
26、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。 焊接应力与变形产生的原因： 焊接过程的加热和冷却受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
27、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，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。而图以减少应力。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
28、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
29、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 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
30、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。 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
31、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，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
32、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
33、。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
34、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
35、于石油、化工、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
36、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 （二）奥氏体不锈钢的焊接工艺（二）奥氏体不锈钢的焊接工艺一般熔焊方法均能用于奥氏体不锈钢的焊接，目前生产上常用的方法是手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。在焊接工艺上，主要应注意以下问题：（1）采用小电流、快速焊，可有效地防止晶间腐蚀和热裂纹等缺陷的产生。一般焊接电流应比焊接低碳钢时低20%；（2）焊接电弧要短，且不作横向摆动，以减少加热范围。避免随处引弧，焊缝尽量一次焊完，以保证耐腐蚀性。（3）多层焊时，应等前面一层冷至60以下，再焊后一层。双面焊时先焊非工作面，后焊与腐蚀介质接触的工作面。（4）对于晶间腐蚀，在条件许可时，可采用强制冷却。必要时可进行稳定化处理，消除产生晶间腐蚀的可能性。不锈钢的焊接
