1、焊接安全基础知识一、焊接安全用电一、焊接安全用电（一）（一）焊接作业时的危险因素和触电原因焊接作业时的危险因素和触电原因1、焊接作业的不安全因素、焊接作业的不安全因素（1）焊接作业环境的不安全因素）焊接作业环境的不安全因素根据触电环境不同，触电危险性分为根据触电环境不同，触电危险性分为3类：普通环境类：普通环境 危险环境危险环境 特别危险环特别危险环境境（2）焊接设备的危险因素）焊接设备的危险因素（3）发生触电的原因和触电形式）发生触电的原因和触电形式1）触电原因：）触电原因：更换焊条或操作中，身体某部位触及了焊钳带电部分，而身体或脚下对地或金属更换焊条或操作中，身体某部位触及了焊钳带电部分，
2、而身体或脚下对地或金属构件之间无绝缘防护造成触电。构件之间无绝缘防护造成触电。在接线、调节电流或移动焊机时，手或身体某部位触到接线、极板等带电体造成在接线、调节电流或移动焊机时，手或身体某部位触到接线、极板等带电体造成触电。触电。利用轨道、管道等搭接作为焊接回路时，易造成触电等。利用轨道、管道等搭接作为焊接回路时，易造成触电等。按照人体触电的方式和电流通过人体的途径，触电分为：低压单相触电、低压两相按照人体触电的方式和电流通过人体的途径，触电分为：低压单相触电、低压两相触电、跨步电压触电、高压触电。触电、跨步电压触电、高压触电。（二）（二）电流对人体的危害电流对人体的危害1、电流作用于人体引起
3、伤害的形式、电流作用于人体引起伤害的形式电流作用于人体引起伤害有电流作用于人体引起伤害有3种形式：电击、电伤、和电磁场伤种形式：电击、电伤、和电磁场伤害。害。2、影响电流对人体伤害的因素、影响电流对人体伤害的因素电流通过人体造成伤害的严重程度与下列因素有关：流经人体电流通过人体造成伤害的严重程度与下列因素有关：流经人体的电流强度；电流通过人体的持续时间；电流通过人体的途径；的电流强度；电流通过人体的持续时间；电流通过人体的途径；电流的频率；及人体的健康状况等。电流的频率；及人体的健康状况等。通过人体的电流取决于外部电压和人体电阻。通过人体的电流取决于外部电压和人体电阻。安全电压：将人触电时通过
4、人体的电流限制在较小范围内，从安全电压：将人触电时通过人体的电流限制在较小范围内，从而可保障人身安全的用电电压。而可保障人身安全的用电电压。（三）预防安全事故的安全措施（三）预防安全事故的安全措施焊接电源的安全措施（焊机保护性接地或接零；自动断电保护）焊接电源的安全措施（焊机保护性接地或接零；自动断电保护）焊接工具的安全要求焊接工具的安全要求焊接电缆的安全要求焊接电缆的安全要求焊接安全操作焊接安全操作（四）触电急救（四）触电急救作业人员一旦发生触电应立即采取如下措施：作业人员一旦发生触电应立即采取如下措施：一是帮助触电者迅速脱离电源；二是根据伤害程度进行急救，一般是一是帮助触电者迅速脱离电源；
5、二是根据伤害程度进行急救，一般是进行人工呼吸和心脏挤压。进行人工呼吸和心脏挤压。二、防火防爆基础知识二、防火防爆基础知识1、燃烧、燃烧燃烧：一种同时放热和发光的强烈氧化反应，燃烧：一种同时放热和发光的强烈氧化反应，它具备发光、放热、生成新物质它具备发光、放热、生成新物质3个特征。个特征。燃烧的条件：可燃物质、助燃物质和着火源。燃烧的条件：可燃物质、助燃物质和着火源。燃烧的类型：闪燃、自燃和着火。燃烧的类型：闪燃、自燃和着火。防止燃烧的基本原则：防止燃烧的三要素同防止燃烧的基本原则：防止燃烧的三要素同时存在和相互影响。时存在和相互影响。常用的灭火方法有：隔离法、冷却法和窒息常用的灭火方法有：隔离
6、法、冷却法和窒息法。法。2、爆炸、爆炸影响气体混合物爆炸极限的因素主要有：混影响气体混合物爆炸极限的因素主要有：混合物的原始温度、压力、介质及着火源等。合物的原始温度、压力、介质及着火源等。防爆基本原则：防止同时具备爆炸的防爆基本原则：防止同时具备爆炸的3个条个条件。件。三、特殊作业环境的焊接安全技术三、特殊作业环境的焊接安全技术所谓特殊环境，指在一般工业企业正规厂房以外的地方，例如高空、野外、水下、容器内部进行所谓特殊环境，指在一般工业企业正规厂房以外的地方，例如高空、野外、水下、容器内部进行的焊接等。在这些地方焊接时，除遵守一般焊接安全技术外，还要遵守一些特殊的规定。的焊接等。在这些地方焊
7、接时，除遵守一般焊接安全技术外，还要遵守一些特殊的规定。（一）（一）容器内的焊接容器内的焊接1、在容器内进行气焊时，点燃和熄灭焊炬的操作，应在容器外部进行，以防止可燃气体聚集在、在容器内进行气焊时，点燃和熄灭焊炬的操作，应在容器外部进行，以防止可燃气体聚集在容器内发生爆炸。容器内发生爆炸。2、在容器焊接时，内部尺寸不应过小。外部必须设人监护，或两人轮换工作。应有良好的通风、在容器焊接时，内部尺寸不应过小。外部必须设人监护，或两人轮换工作。应有良好的通风设施，照明电压因采用设施，照明电压因采用12V。禁止在已进行涂装或喷涂过塑料的容器内焊接，严禁用氧气代替压缩空。禁止在已进行涂装或喷涂过塑料的容
8、器内焊接，严禁用氧气代替压缩空气在容器内进行吹风。气在容器内进行吹风。3、在容器内进行氩弧焊时，焊工应戴专用面罩，以减少臭氧及粉尘危害，不应在容器内进行碳、在容器内进行氩弧焊时，焊工应戴专用面罩，以减少臭氧及粉尘危害，不应在容器内进行碳弧气刨。弧气刨。4、若在已使用过的容器或贮罐内部进行焊接时，必须将原来内部残余的介质、痕迹进行仔细清、若在已使用过的容器或贮罐内部进行焊接时，必须将原来内部残余的介质、痕迹进行仔细清理。若该介质是易燃、易爆物质，还必须进行严格化学清理并经检验确实无危险后，才能进行焊接。理。若该介质是易燃、易爆物质，还必须进行严格化学清理并经检验确实无危险后，才能进行焊接。5、应
9、打开被焊容器的人孔、手孔、清扫孔等，方可进入容器内进行焊接。、应打开被焊容器的人孔、手孔、清扫孔等，方可进入容器内进行焊接。6、在容器内焊接时，焊工要特别注意加强个人防护，穿好工作服、绝缘鞋、戴好皮手套，有可、在容器内焊接时，焊工要特别注意加强个人防护，穿好工作服、绝缘鞋、戴好皮手套，有可能最好垫上绝缘垫。焊接电缆、焊钳的绝缘必须完好。能最好垫上绝缘垫。焊接电缆、焊钳的绝缘必须完好。2、个人防护用具、个人防护用具 1）防护面罩及头盔）防护面罩及头盔 焊接防护面罩使一种避免焊接熔融金属飞溅物对人体面部及颈部烫伤，焊接防护面罩使一种避免焊接熔融金属飞溅物对人体面部及颈部烫伤，同时通过滤光镜片保护眼
10、睛的一种个人防护用品。最常用的有手持式面罩和头盔式面罩等。同时通过滤光镜片保护眼睛的一种个人防护用品。最常用的有手持式面罩和头盔式面罩等。2)焊接防护镜片焊接防护镜片 焊接弧光的主要成分是紫外线、可见光和红外线。而对人体眼睛危害最大的焊接弧光的主要成分是紫外线、可见光和红外线。而对人体眼睛危害最大的是紫外线和红外线。防护镜片的作用，是适当地透过可见光，使操作人员既能观察熔池，又能是紫外线和红外线。防护镜片的作用，是适当地透过可见光，使操作人员既能观察熔池，又能将紫外线和红外线减弱到允许值以下。将紫外线和红外线减弱到允许值以下。3)护目镜护目镜 防护眼镜包括黑玻璃和白玻璃两层，焊工在气焊或气割中
11、必须佩戴，它除与防护镜防护眼镜包括黑玻璃和白玻璃两层，焊工在气焊或气割中必须佩戴，它除与防护镜片有相同滤光要求外，还应满足不能因镜框受热造成镜片脱落、接触人体面部的部分不能有锐片有相同滤光要求外，还应满足不能因镜框受热造成镜片脱落、接触人体面部的部分不能有锐角、接触皮肤的部分不能用有毒材料制作三个要求。角、接触皮肤的部分不能用有毒材料制作三个要求。4)防尘口罩及防毒面具防尘口罩及防毒面具 焊工在焊接、切割作业时，当采用整体或局部通风不能使烟尘浓度降焊工在焊接、切割作业时，当采用整体或局部通风不能使烟尘浓度降低到卫生标准以下时，必须选用合适的防尘口罩或防毒面具。低到卫生标准以下时，必须选用合适的
12、防尘口罩或防毒面具。5)噪声防护用具噪声防护用具 国家标准规定若噪声超过国家标准规定若噪声超过85dB时，应采用隔声、消声、减振和阻尼等控制时，应采用隔声、消声、减振和阻尼等控制技术。当采取措施仍不能把噪声降低到允许标准以下时，操作者应采用个人噪声防护用具，如技术。当采取措施仍不能把噪声降低到允许标准以下时，操作者应采用个人噪声防护用具，如耳塞、耳罩或防噪声头盔。耳塞、耳罩或防噪声头盔。6)安全帽安全帽 在高层交叉作业现场，为了预防高空和外界飞来物的危害，焊工还应戴安全帽。在高层交叉作业现场，为了预防高空和外界飞来物的危害，焊工还应戴安全帽。7)防护服防护服 焊接用防护工作服，主要起隔热、反射
13、和吸收等屏蔽作用，以防护人体免受焊接热焊接用防护工作服，主要起隔热、反射和吸收等屏蔽作用，以防护人体免受焊接热辐射或飞溅物伤害。辐射或飞溅物伤害。8）电焊手套、工作鞋及鞋盖）电焊手套、工作鞋及鞋盖 为了防止焊工四肢触电，灼伤和砸伤，避免不必要的伤亡事故为了防止焊工四肢触电，灼伤和砸伤，避免不必要的伤亡事故发生，要求焊工在任何情况下操作，都必须佩戴好规定的防护手套、胶鞋及鞋盖。发生，要求焊工在任何情况下操作，都必须佩戴好规定的防护手套、胶鞋及鞋盖。9）安全带）安全带 为了防止焊工在登高作业时发生坠落事故，必须使用符合国家标准的安全带。为了防止焊工在登高作业时发生坠落事故，必须使用符合国家标准的安
14、全带。3 3、焊工安全卫生焊工安全卫生 由于焊接种类很多，可产生各种职业性有害因素。焊由于焊接种类很多，可产生各种职业性有害因素。焊工劳动条件也不同，有室外、室内、水下、高空密闭环工劳动条件也不同，有室外、室内、水下、高空密闭环境等进行作业的，因而焊工在作业过程中，也会受到不境等进行作业的，因而焊工在作业过程中，也会受到不同程度的危害。为此焊工必须熟悉自己工作条件和环境，同程度的危害。为此焊工必须熟悉自己工作条件和环境，了解医学知识，从而避免或减少自己职业的危害。了解医学知识，从而避免或减少自己职业的危害。1）焊工尘肺）焊工尘肺 电弧焊接时，焊条药皮、焊芯和被焊金属在电弧高温电弧焊接时，焊条药
15、皮、焊芯和被焊金属在电弧高温下溶解并激烈过热、蒸发和氧化，产生大量金属氧化物下溶解并激烈过热、蒸发和氧化，产生大量金属氧化物及其它烟尘，呈气熔胶状逸散于空气中。及其它烟尘，呈气熔胶状逸散于空气中。焊工长期吸入高浓度电焊烟尘，可导致在肺内蓄积，引起焊工焊工长期吸入高浓度电焊烟尘，可导致在肺内蓄积，引起焊工尘肺。尘肺发病期缓慢（一般在尘肺。尘肺发病期缓慢（一般在10年以上）。临床表现：早期为年以上）。临床表现：早期为轻度干咳，合并肺部感染时则有咳痰，晚期咳嗽加剧，有时胸闷、轻度干咳，合并肺部感染时则有咳痰，晚期咳嗽加剧，有时胸闷、胸痛、气短、甚至咳血。胸痛、气短、甚至咳血。2）臭氧对呼吸道的危害）
16、臭氧对呼吸道的危害 当氩弧焊或电弧气刨时，空气中的氧，由于电弧发出的紫外线当氩弧焊或电弧气刨时，空气中的氧，由于电弧发出的紫外线辐射引起光化学反应，产生臭氧。臭氧是无色气体，具有特殊腥辐射引起光化学反应，产生臭氧。臭氧是无色气体，具有特殊腥味。臭氧的氧化能力很强，对眼结膜，呼吸道和肺有强烈的刺激味。臭氧的氧化能力很强，对眼结膜，呼吸道和肺有强烈的刺激作用。臭氧中毒临床表现：当人体吸入较高浓度（作用。臭氧中毒临床表现：当人体吸入较高浓度（10mgm3）臭氧较长时间后，会有明显呼吸困难、胸痛、胸闷、咳嗽、咳臭氧较长时间后，会有明显呼吸困难、胸痛、胸闷、咳嗽、咳 痰，严重时引起肺水肿。痰，严重时引起
17、肺水肿。3）电光性眼炎）电光性眼炎电光性眼炎，系眼部受紫外线过度辐射所引起的角膜结膜炎。电光性眼炎，系眼部受紫外线过度辐射所引起的角膜结膜炎。临床表现为：轻则眼部有异物感，重则眼部有烧灼感和剧痛，并临床表现为：轻则眼部有异物感，重则眼部有烧灼感和剧痛，并伴有高度畏光、流泪和脸痉挛。伴有高度畏光、流泪和脸痉挛。4）锰中毒）锰中毒焊条药皮与焊芯中均含有不同数量的锰，在电弧高温下均以氧焊条药皮与焊芯中均含有不同数量的锰，在电弧高温下均以氧化锰形式进入烟尘。焊不注意长期吸入含化锰形式进入烟尘。焊不注意长期吸入含MnO2高的烟尘，会引高的烟尘，会引起锰中毒。起锰中毒。5）氟中毒）氟中毒由于低氢焊条药皮中
18、加有萤石，因此焊接烟尘中含有氟化物由于低氢焊条药皮中加有萤石，因此焊接烟尘中含有氟化物（氟化钾、氟化钠、氟化氢）。焊工长期过量吸入氟化物，可对（氟化钾、氟化钠、氟化氢）。焊工长期过量吸入氟化物，可对眼鼻、呼吸道粘膜产生刺激，引起流泪、鼻塞、咳嗽、气急、胸眼鼻、呼吸道粘膜产生刺激，引起流泪、鼻塞、咳嗽、气急、胸痛、并使腰背、关节、四肢疼痛，严重中会引起氟骨症。痛、并使腰背、关节、四肢疼痛，严重中会引起氟骨症。6）焊工职业病的预防和早期诊断）焊工职业病的预防和早期诊断上述病症，由于焊工职业环境、条件所造成，但并不是每个上述病症，由于焊工职业环境、条件所造成，但并不是每个焊工都必然染上这些病症。关键
19、是要注意预防、注意安全卫生，焊工都必然染上这些病症。关键是要注意预防、注意安全卫生，注意早期诊断治疗。注意早期诊断治疗。（1）在任何情况下进行电焊操作时，都必须佩戴好个人防）在任何情况下进行电焊操作时，都必须佩戴好个人防护用品。护用品。（2）注意操作现场的通风、除尘、屏蔽。如通风条件差，）注意操作现场的通风、除尘、屏蔽。如通风条件差，应戴上口罩，或佩戴通风面罩，设置各种通风设备等。应戴上口罩，或佩戴通风面罩，设置各种通风设备等。（3）个人感觉有上述职业病预兆时，应及时到医院就诊，）个人感觉有上述职业病预兆时，应及时到医院就诊，早期治疗。早期治疗。（4）在房间内没有通风设施时绝对不允许进行氩弧焊
20、操作。）在房间内没有通风设施时绝对不允许进行氩弧焊操作。（5）国家对电焊工这样特殊工种的安全卫生非常重视，各）国家对电焊工这样特殊工种的安全卫生非常重视，各个企事业单位都有定期对焊工体检制度，焊工的这些职业性危个企事业单位都有定期对焊工体检制度，焊工的这些职业性危害，会得到早期的诊断和治疗。害，会得到早期的诊断和治疗。第第10章焊接章焊接 焊接概述焊接概述焊条电弧焊焊条电弧焊其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介常用金属材料的焊接常用金属材料的焊接焊件的结构工艺性焊件的结构工艺性1 第第10章章 常用金属材料的常用金属材料的焊接性能及获得优焊接性能及获得优质焊件的
21、常用焊接质焊件的常用焊接方法和焊接工艺方法和焊接工艺本章重点内容学习目的 了解了解常用焊接方法、常用焊接方法、原理、特点及应用原理、特点及应用 分析分析焊接冶金、热影焊接冶金、热影响区和应力与变形对焊响区和应力与变形对焊接接头质量的影响接接头质量的影响 掌握掌握常用金属材料的常用金属材料的焊接性能及获得优质焊焊接性能及获得优质焊件的常用焊接方法和焊件的常用焊接方法和焊接工艺接工艺2 第第10章章 焊接概述焊接概述 焊接：焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用 填充填充材料，使工件达到结合的一种方法，材料，使工件达到结合的一种方法，焊接方法：焊接方
22、法：熔化焊、压力焊、钎焊等。熔化焊、压力焊、钎焊等。焊接概述焊接概述第第10章章焊接的特点焊接的特点 （1）节省材料，减轻质量；）节省材料，减轻质量；（2）简化复杂零件和大型零件的制造；）简化复杂零件和大型零件的制造；（3）适应性好；可实现特殊结构的生产；）适应性好；可实现特殊结构的生产；（4）满足特殊连接要求，可实现不同材料的连接成型；）满足特殊连接要求，可实现不同材料的连接成型；（5）降低劳动强度，改善劳动条件；）降低劳动强度，改善劳动条件；（6）焊后易产生焊接应力与变形，导致出现裂纹；）焊后易产生焊接应力与变形，导致出现裂纹；310.1.2 焊接方法分类焊接方法分类 第第10章章 4气门
23、芯气门芯 第第10 章章 5加热加热压力焊压力焊钎钎料料加压加压熔化焊熔化焊钎焊钎焊 10.1.2 焊接方法分类焊接方法分类 第第 10章章 6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。子束和激光。熔池的保护熔池的保护 可用渣保护、气保护和渣可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，并气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。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
24、焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力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。学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。熔化焊的三要素熔化焊的三要素 10.1.2 焊接方法分类焊接方法分类第第10章章7 10.1.2 焊接方法分类焊接方法分类第第10章章8 是指在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）是指在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。压焊时，通过施加足够的压力，使两以完成焊接的方法。压焊时，通过施加足够的压力，使两工件接合表面紧密接触，并在焊接部位产生一定的塑性变工件接合表面紧密接触，并在焊接部位产
25、生一定的塑性变形，通过原子扩散和再结晶形成焊接接头，将被焊件连接形，通过原子扩散和再结晶形成焊接接头，将被焊件连接成一体。成一体。压焊压焊 是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料同时加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态同时加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，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焊件的方法钎焊钎焊是指被焊金属在一定的焊接工艺条件下（焊接方法、是指被焊金属在一定的焊接工艺条件下（焊接方法、材料、工艺参数、结构型式）获得优
26、质焊接接头的难易程度。材料、工艺参数、结构型式）获得优质焊接接头的难易程度。焊接性是一个相对的概念：表现为：工艺条件相同时，材焊接性是一个相对的概念：表现为：工艺条件相同时，材料经焊接后产生缺陷、裂纹等的倾向性大小。料经焊接后产生缺陷、裂纹等的倾向性大小。材料对某种焊接工艺所表现出的可焊性，主要是指焊接接材料对某种焊接工艺所表现出的可焊性，主要是指焊接接头在使用中的可靠性头在使用中的可靠性。金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 91.焊接性概念焊接性概念 （1）碳当量法）碳当量法：即把影响焊接性能的元素对可焊性：即把影响焊接性能的元素对可焊性的影响折算为碳的影响相当的量。的影响折算为
27、碳的影响相当的量。经验公式为经验公式为：C C当量当量0.4%0.4%时，时，可焊性好，一般的焊接工艺条件下，不会产生裂纹。可焊性好，一般的焊接工艺条件下，不会产生裂纹。C C当量当量0.6%0.6%时，时，可焊性较差，焊前需采取适当的工艺措施。可焊性较差，焊前需采取适当的工艺措施。C C当量当量0.6%0.6%时，时，可焊性差，焊接前后需都需采取措施。可焊性差，焊接前后需都需采取措施。100)1556(CuNiVMoCrMnCCEwwwwwwww2.金属焊接性的评定金属焊接性的评定 金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 10 碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，碳当量计算值
28、只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到没有考虑到冷却速度冷却速度对组织的影响。冷却速度快时，对组织的影响。冷却速度快时，容易产生淬硬组织，焊接性变差。容易产生淬硬组织，焊接性变差。金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 11 碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，不能作为准确的评定指标。其原因是：价其焊接性，不能作为准确的评定指标。其原因是：当两种钢材的碳当量值相等时，当两种钢材的碳当量值相等时，碳的质量分数碳的质量分数较高较高的钢材在施焊过程中容易产生淬硬组织，其裂纹倾向比的钢材在施焊过程中容易产生淬硬组织，其
29、裂纹倾向比碳的质量分数较低的钢材大，焊接性较差。碳的质量分数较低的钢材大，焊接性较差。焊接循环中的焊接循环中的最高加热温度和在高温下停留时间最高加热温度和在高温下停留时间等等参数对焊缝金属组织也有影响，在碳当量值计算公式中参数对焊缝金属组织也有影响，在碳当量值计算公式中没有表示出来。没有表示出来。（2）焊接性试验方法）焊接性试验方法 金属材料的可焊性金属材料的可焊性 第第10章章 12热裂纹试验、冷裂纹试验、脆性试验、使用性能试验等。热裂纹试验、冷裂纹试验、脆性试验、使用性能试验等。其实施的方法分模拟、实焊、理论计算三大类。其实施的方法分模拟、实焊、理论计算三大类。最常用的是最常用的是斜斜Y坡
30、口裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、坡口裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、可变拘束裂纹试验可变拘束裂纹试验等。等。10.1.4.焊接冶金过程与焊接质量焊接冶金过程与焊接质量 10.1.4 焊接冶金过程与焊接质量焊接冶金过程与焊接质量 第第10章章 131.焊接冶金过程的特点焊接冶金过程的特点 电弧焊过程中，液态金属、熔渣和气体三者相互作电弧焊过程中，液态金属、熔渣和气体三者相互作用，其实质是金属再冶炼的过程用，其实质是金属再冶炼的过程 特点特点 焊接电弧和熔池的温度高，导致合金元素的烧损。焊接电弧和熔池的温度高，导致合金元素的烧损。金属熔池体积小，高温时间短，导致化学成份不均金属熔池体积小，高温时
31、间短，导致化学成份不均匀，气体和杂质不及浮出，易产生气孔和夹渣等缺陷。匀，气体和杂质不及浮出，易产生气孔和夹渣等缺陷。氧、氮等元素与金属发生化学反应，残留在焊缝中，氧、氮等元素与金属发生化学反应，残留在焊缝中，增加焊缝脆性。增加焊缝脆性。油、锈和水份，高温下分解出氢原子，使焊缝金属油、锈和水份，高温下分解出氢原子，使焊缝金属中氢的含量增加中氢的含量增加,导致焊接接头塑性、韧性急剧降低。导致焊接接头塑性、韧性急剧降低。10.1.4 焊接冶金过程与焊接质量焊接冶金过程与焊接质量 第第 10章章 14 2.保证焊缝质量的措施保证焊缝质量的措施 （1）在焊接过程中，对熔化金属进行机械保护，使之）在焊接
32、过程中，对熔化金属进行机械保护，使之与空气隔开。保护方式有三种：气体保护、熔渣保护和气与空气隔开。保护方式有三种：气体保护、熔渣保护和气-渣联合保护。渣联合保护。（2）对焊接熔池进行冶金处理，主要通过在焊接材料）对焊接熔池进行冶金处理，主要通过在焊接材料（焊条药皮、焊丝、焊剂）中加入一定量的脱氧剂（主（焊条药皮、焊丝、焊剂）中加入一定量的脱氧剂（主要是锰铁和硅铁）和一定量的合金元素，在焊接过程中要是锰铁和硅铁）和一定量的合金元素，在焊接过程中排除熔池中的排除熔池中的FeO，同时补偿合金元素的烧损。，同时补偿合金元素的烧损。焊条电弧焊焊条电弧焊 焊条电弧焊：焊条电弧焊：是用手工操纵焊条进行焊接的
33、电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与方法，利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接的。焊条而进行焊接的。焊条电弧焊焊条电弧焊 第第10章章 15焊接设备幻灯片焊接设备幻灯片 1610.2.2 焊接电弧幻灯片焊接电弧幻灯片焊条电弧焊的操作过程幻灯片焊条电弧焊的操作过程幻灯片 19焊接设备：视频焊接设备：视频 由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：直流电焊机焊接时，有两种接线方法：直流正接：直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性
34、焊条）焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）直流负接：直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊 条、低合金钢和铝合金）条、低合金钢和铝合金）正接与反接正接与反接 焊条电弧焊焊条电弧焊第第10章章17焊接电弧：焊接电弧：电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。电弧的三个区电弧的三个区 阴极区、阳极区和弧柱区阴极区
35、、阳极区和弧柱区焊接电弧的温度和热量分布焊接电弧的温度和热量分布 焊接电弧焊接电弧 电弧区域电弧区域温度温度K 热量分布热量分布 阳极区阳极区 260043弧柱区弧柱区60008000 21阴极区阴极区 240036 返回 10.2.2 焊接电弧焊接电弧 第第10章章 18第第10章章12焊接过程：视焊接过程：视 频频 焊条电弧焊的操作分三个步骤：电弧引燃、焊条运动与焊条电弧焊的操作分三个步骤：电弧引燃、焊条运动与焊缝的连接以及收尾。焊缝的连接以及收尾。1.电弧引燃电弧引燃 将夹在焊钳上的焊条，擦划或敲击焊件，然后迅速提起将夹在焊钳上的焊条，擦划或敲击焊件，然后迅速提起24 mm，在焊条端部与
36、焊件之间形成了电弧，产生大量，在焊条端部与焊件之间形成了电弧，产生大量的光和热，将工件局部加热到熔化状态形成熔池。焊条作为的光和热，将工件局部加热到熔化状态形成熔池。焊条作为一个电极，其端部在电弧的作用下不断被熔化，形成熔滴进一个电极，其端部在电弧的作用下不断被熔化，形成熔滴进入熔池。入熔池。2.焊条运动焊条运动 焊条有三个方向的运动：即朝着熔池的方向逐渐下移；焊条有三个方向的运动：即朝着熔池的方向逐渐下移；沿焊缝前进方向逐渐前移；在焊缝两侧作横向摆动。沿焊缝前进方向逐渐前移；在焊缝两侧作横向摆动。焊条电弧焊的操作过程焊条电弧焊的操作过程第第10章章20 焊条电弧焊的操作过程焊条电弧焊的操作过
37、程第第10章章21 焊条朝熔池的方向逐渐下移焊条朝熔池的方向逐渐下移，主要用来，主要用来维持维持所要求的所要求的电弧电弧长度长度，因此，焊条的下降速度应与熔化速度相适应。，因此，焊条的下降速度应与熔化速度相适应。焊条沿焊缝前进方向逐渐前移的速度焊条沿焊缝前进方向逐渐前移的速度（焊条移动速度），（焊条移动速度），影响焊缝形成的质量。速度太快，电弧来不及熔化足够的影响焊缝形成的质量。速度太快，电弧来不及熔化足够的焊条和焊件金属，造成焊缝断面狭小、焊缝细长、焊接未焊条和焊件金属，造成焊缝断面狭小、焊缝细长、焊接未焊透和脱节现象；速度太慢，焊缝金属堆积过高或容易过焊透和脱节现象；速度太慢，焊缝金属堆积
38、过高或容易过热和烧穿，以及容易产生夹渣等现象热和烧穿，以及容易产生夹渣等现象 焊条在焊缝两侧作横向摆动焊条在焊缝两侧作横向摆动即运条方法，应根据接头即运条方法，应根据接头型式和间隙、焊缝位置、焊条直径与性能、焊接电流强度型式和间隙、焊缝位置、焊条直径与性能、焊接电流强度等具体情况合理选用。等具体情况合理选用。焊条电弧焊的操作过程焊条电弧焊的操作过程第第10章章223.焊缝的结尾和连接焊缝的结尾和连接 4.焊条的倾角焊条的倾角 焊缝结尾不能有弧坑、裂纹和气孔；焊缝接头处密焊缝结尾不能有弧坑、裂纹和气孔；焊缝接头处密合平整，不允许有脱节现象合平整，不允许有脱节现象 焊条与焊接前进方向所成的角度焊条
39、与焊接前进方向所成的角度 掌握好焊条的倾角，能有效的控制金属熔液和熔渣掌握好焊条的倾角，能有效的控制金属熔液和熔渣的分离，防止熔渣超前和控制一定的熔深等。的分离，防止熔渣超前和控制一定的熔深等。焊条的焊条的构成及作用构成及作用组成：组成：焊芯和药皮焊芯和药皮作用：作用：焊芯焊芯导电引弧，填充金属，形成焊缝。导电引弧，填充金属，形成焊缝。药皮药皮稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。药皮必须含有造气剂和造渣剂。药皮必须含有造气剂和造渣剂。药皮中还含有稳弧剂和合金化剂，脱氧剂、脱硫剂。药皮中还含有稳弧剂和合金化剂，脱氧剂、脱硫剂。焊条焊条第第10章章23药 皮
40、焊 芯 焊条焊条 焊条焊条第第10章章24种类：种类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。酸性焊条和碱性焊条：酸性焊条和碱性焊条：酸性焊条工艺性好，而碱性焊条工艺性差。酸性焊条工艺性好，而碱性焊条工艺性差。碱性焊条中有益元素多，能提高焊接接头的力学性能。碱性焊条中有益元素多，能提高焊接接头的力学性能。酸性焊条一般结构件的焊接。酸性焊条一般结构件的焊接。碱性焊
41、条用于焊接重要的钢结构或合金钢结构碱性焊条用于焊接重要的钢结构或合金钢结构 。焊条的种类焊条的种类 焊条焊条第第10章章25焊条牌号焊条牌号焊条牌号：焊条牌号：通常用一个大写的汉语拼字母和三位数字表示通常用一个大写的汉语拼字母和三位数字表示 焊条抗拉强度（焊条抗拉强度（Kg/mmKg/mm2 2）J422J422表示：表示：结构钢焊条，焊缝强度不低于结构钢焊条，焊缝强度不低于420MPa420MPa，药皮类型为氧化钛钙型药皮类型为氧化钛钙型焊条类别代码焊条类别代码药皮类型代号药皮类型代号 焊条焊条第第10章章26等强度原则等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求低碳钢和普通低合金钢构件
42、，一般都要求焊缝金属与母材等强度，焊缝金属与母材等强度，因此可根据钢材强度等级来因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。选用相应的焊条。同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定。能而定。低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。较低的钢材来选用相应的焊条。焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专
43、用焊条。相应的专用焊条。电焊条的选用原则电焊条的选用原则 焊条焊条第第10章章27焊条的选用实例焊条的选用实例 某工字梁采用某工字梁采用Q345Q345钢焊接而成。母材的力学性能和化学成分如下：钢焊接而成。母材的力学性能和化学成分如下：b b=520MPa=520MPa，s s=350MPa=350MPa，5 5=21%,=21%,，4040C C 时，时，k=30J/cm2k=30J/cm2，C=0.2%C=0.2%，Mn=1.6%Mn=1.6%，Si=0.6%Si=0.6%，S0.05%S0.05%，P P0.05%0.05%，梁受力大且受，梁受力大且受冲击载荷冲击载荷,工作温度：工作温度
44、：-2040-2040C C，试选用合适的焊条牌号。，试选用合适的焊条牌号。分析分析Q345Q345钢属低合金结构钢，根据焊条选用原则，应按等强度原钢属低合金结构钢，根据焊条选用原则，应按等强度原则选用。梁受力大，且受冲击载荷，工作温度较抵，是较重要结构，则选用。梁受力大，且受冲击载荷，工作温度较抵，是较重要结构，要求抗裂性、低温冲击韧度好，应选用耐冲击较好的碱性焊条。要求抗裂性、低温冲击韧度好，应选用耐冲击较好的碱性焊条。查阅焊接手册：查阅焊接手册：J J*1 1、J J*5 5 均为酸性焊条，均为酸性焊条，J J*6 6、J J*7 7为碱性焊条。为碱性焊条。常见牌号有常见牌号有J422J
45、422、J426J426、J427J427、J502J502、J506J506、J507J507、J553J553、J556J556、J557J557、J606J606J507J507的力学性能指示与母材接近的力学性能指示与母材接近。焊条焊条第第10章章2810.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能 10.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能第第10章章29焊接接头由焊接接头由焊缝区焊缝区、熔合区熔合区和和热影响区热影响区组成组成 焊缝区：焊缝区：焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分加焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分加热时，焊缝区的温度在液相线以上，冷却为柱状树枝热时，焊缝
46、区的温度在液相线以上，冷却为柱状树枝晶晶 ，晶粒粗大，晶粒粗大 且存在成分偏析且存在成分偏析 ，但由于合金化作，但由于合金化作用用 ，焊缝金属的强度一般不低于母材金属，焊缝金属的强度一般不低于母材金属 。低碳钢焊接接头的组织低碳钢焊接接头的组织第第10章章30焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能 热影响区热影响区 过热区过热区：具有过热组织特征，焊接时温度范围接近固相：具有过热组织特征，焊接时温度范围接近固相 线，冷却后晶粒粗大，其塑性和冲击韧度很低线，冷却后晶粒粗大，其塑性和冲击韧度很低。正火区正火区：热影响区中具有正火组织的区域，温度在：热影响区中具有正火组织的区域，温度在Ac3以以 上，
47、冷却后晶粒细化，力学性能得到改善。上，冷却后晶粒细化，力学性能得到改善。10.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能第第10章章31 熔合区熔合区 焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域，焊接时，温焊接接头中焊缝向热影响区过渡的区域，焊接时，温度范围在液相线与固相线之间。由部分铸态组织和晶粒度范围在液相线与固相线之间。由部分铸态组织和晶粒粗大的过热组织所组成，虽然很窄，其性能往往是焊接粗大的过热组织所组成，虽然很窄，其性能往往是焊接接头中最差的，使焊接接头的强度、塑性和韧性都下降接头中最差的，使焊接接头的强度、塑性和韧性都下降 再结晶区再结晶区 此区域加热温度在此区域加热温度在450750。
48、如果母材。如果母材焊前经过压力加工，即经过塑性变形，晶粒发生破碎现焊前经过压力加工，即经过塑性变形，晶粒发生破碎现象，那么在此温度区间，会再次变成完整的晶粒，形成象，那么在此温度区间，会再次变成完整的晶粒，形成一个具有较细晶粒的再结晶区。在此区中，由于经过塑一个具有较细晶粒的再结晶区。在此区中，由于经过塑性变形的母材组织发生了再结晶，原先塑性变形过程中性变形的母材组织发生了再结晶，原先塑性变形过程中的加工硬化效应完全消失，因此强度降低，塑性稍有改的加工硬化效应完全消失，因此强度降低，塑性稍有改善。如果母材焊前未经过塑性变形，则焊后热影响区中善。如果母材焊前未经过塑性变形，则焊后热影响区中无再结
49、晶区。无再结晶区。部分相变区部分相变区：热影响区中部分组织发生相变的区域。：热影响区中部分组织发生相变的区域。加热温度范围在加热温度范围在AC1-AC3之间。冷却后晶粒不均匀，之间。冷却后晶粒不均匀，力学性能较差。力学性能较差。10.2.5 焊接接头组织与性能焊接接头组织与性能第第10章章32 设备简单通用，可用成本较低的交流或直流焊接电源。设备简单通用，可用成本较低的交流或直流焊接电源。灵活方便，几乎可用于各种位置、各种厚度和形状的焊灵活方便，几乎可用于各种位置、各种厚度和形状的焊接。接。焊条品种齐全，可供焊接不同钢材时选用。焊条品种齐全，可供焊接不同钢材时选用。焊接质量主要决定于焊工的熟练
50、程度和焊条的质量。焊接质量主要决定于焊工的熟练程度和焊条的质量。焊条药皮组成物质中的造气剂，分解产生的气体隔离空焊条药皮组成物质中的造气剂，分解产生的气体隔离空气，保护熔池的后半部及凝固后并处于高温的焊缝。气，保护熔池的后半部及凝固后并处于高温的焊缝。焊接时，焊工必须采取必要的防护措施，焊接效率低焊接时，焊工必须采取必要的防护措施，焊接效率低 焊条电弧焊的特点焊条电弧焊的特点 焊条电弧焊的特点焊条电弧焊的特点第第10章章33其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介 其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介其他焊接方法及焊接新技术新工艺简介第第10章章34气焊：气焊：利用可
