1、西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院 工艺规程基本概念工艺规程基本概念 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。的工艺文件称为工艺规程。工艺规程是指导生产组织生产、管理生产的主工艺规程是指导生产组织生产、管理生产的主要工艺文件，是加工、检验验收、生产调度与要工艺文件，是加工、检验验收、生产调度与安排的主要依据。安排的主要依据。工艺规程也是生产、组织和管理工作的基本依工艺规程也是生产、组织和管理工作的基本依据，因为在生产管理中，产品投产前原材料及据，
2、因为在生产管理中，产品投产前原材料及毛坯的供应，通用工艺装备的准备，机床负荷毛坯的供应，通用工艺装备的准备，机床负荷的调整，专用工艺装备的设计和制造，作业计的调整，专用工艺装备的设计和制造，作业计划的编排，劳动力的组织以及生产成本的核算划的编排，劳动力的组织以及生产成本的核算等都是以工艺规程作为基本依据的。等都是以工艺规程作为基本依据的。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝符号及标注 焊接图是供焊接加工时所用的图样。除了将焊焊接图是供焊接加工时所用的图样。除了将焊接件的结构表达清楚以外，还必须把焊接的有接件的结构表达清楚以外，还必须把焊接的有关内容表示清楚，如焊接接
3、头型式、焊缝型式关内容表示清楚，如焊接接头型式、焊缝型式、焊缝尺寸、焊接方法等。、焊缝尺寸、焊接方法等。要看懂焊接机械设备图纸，就必须了解焊缝的要看懂焊接机械设备图纸，就必须了解焊缝的符号及其标注方法。焊缝代号是工程语言的一符号及其标注方法。焊缝代号是工程语言的一种，它可以统一焊接结构图纸上的符号。我国种，它可以统一焊接结构图纸上的符号。我国的焊缝符号是由国家标准的焊缝符号是由国家标准GB32488规定的。规定的。焊缝符号由以下内容组成：焊缝符号由以下内容组成：1.常用焊接方法的代号常用焊接方法的代号可用简明的字母符号来代表各种常用的焊接方可用简明的字母符号来代表各种常用的焊接方法，具体内容见
4、表法，具体内容见表4-1西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院1.西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝符号及标注2.2.基本符号基本符号焊缝符号由基本符号与指引线组成，必要时还焊缝符号由基本符号与指引线组成，必要时还要加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。要加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。基本符号基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，它采是表示焊缝横截面形状的符号，它采用近似于焊缝横截面形状符号表示，用近似于焊缝横截面形状符号表示，表表4-2。3.3.辅助符号及补充符号辅助符号及补充符号辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，不是表示
5、焊缝表面形状特征的符号，不需要确切地说明焊缝的表面形状时，可不用。需要确切地说明焊缝的表面形状时，可不用。补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征面用是为了补充说明焊缝的某些特征面用的符号，它们的表示方法见的符号，它们的表示方法见表表4-3。4.4.焊缝的尺寸符号焊缝的尺寸符号在设计或生产需注明焊缝尺寸时，用焊缝尺寸在设计或生产需注明焊缝尺寸时，用焊缝尺寸符号表示，见符号表示，见表表4-4。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院受力均匀，在静载和动载
6、作用下都具有很高的强度，且外形平整美观，是应用最多的接头形式。A213-TP347H焊前准备简便，但受力时产生附加弯曲应力，降低了接头强度。焊接工艺评定也可用以评定施焊单位是否有能力焊出符合规程和产品技术条件所要求的焊接接头，验证施焊单位制订的焊接工艺指导书是否合适。埋弧自动焊为30mm；5 奥氏体不锈钢的焊接工艺A213-TP347H 选用再热裂纹敏感性小的母材，是根本措施 选择合理的焊接方法和规范4 焊接工艺要素和规范(2)正火或正火加回火：厚壁筒节纵缝电渣焊缝晶粒粗大，达不到所要求的力学性能，因此焊后必须作正火处理以细化晶粒。(5)当需要标注的尺寸数据较多，又不易分辨时，可在数据前面增加
7、相应的尺寸符号。最大限度地降低焊缝氢含量。矫正 的实质是使焊接构件产生新的变形，以抵消焊接时所发生的变形。3 焊接变形的形式、影响因素及控制方法(1)含有不等的合金元素Cr,Mo,V,Nb等。其中r 和裂纹的类型(穿透裂纹、埋藏裂纹、表面裂纹)及裂纹方向(和熔合线平行的裂 纹、和熔合线垂直的裂纹、角焊缝裂纹)有关。焊接材料的含碳量应控制在0.(3)层状撕裂的预防措施图示为不允许的角接焊缝结构。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院A213-T23/P23提高构件抗应力腐蚀的能力；因此，在低温下工作的异种钢接头应选
8、用高镍合金焊条，以减小溶合区脆性马 氏体层的宽度和熔合区附近冲击韧性降低的幅度。图(a)是平板对接焊接以后产生的纵向和横向收缩变形；(1)指引线由带箭头的箭头然后按下图取样，并加工成拉力、弯曲和冲击试样(图4-18)，各种试样尺寸和加工精度按相应的国家标准的规定制作。(2)虚线可画在细实线的上侧或下侧，基准线一般与标题栏的长边相平行，必要时，也可与标题栏的长边相垂直。减少和消除焊接残余应力的措施与方法大多数发生在凝固过程中，也有凝固之后。焊接工艺细则卡的编制依据是相应的焊接工艺评定试验结果。(1)焊缝横截面上的尺寸，标在基本符号的左侧。2 焊接残余应力的分布、影响和消除焊缝符号由以下内容组成：
9、接头可分为不开坡口、单边V形坡口、双边V形坡口以及K形坡口，根据厚薄不同可用单面或双面焊。消除应力热处理规范或使用温度主要影响再热作用下所引起的塑性应变 量和合金碳化物弥散析出程度。在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位，易产生应力集中，应避免布置焊缝。在焊接过程中，焊件中产生的随时间而变化的变形和内应力分别称为瞬时变形和焊接瞬时应力。此外，在梁柱结构焊接时还易出现扭曲变形。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝符号及标注5.5.指引线指引线(1)指引线由带箭头的箭头指引线由带箭头的箭头 线和两条基准线线和两条基准线(一条为一条为 细实线，一条为虚线细实线，一条为虚
10、线)两两 部分组成。部分组成。(2)虚线可画在细实线的上侧或下侧，基准线一般虚线可画在细实线的上侧或下侧，基准线一般与标题栏的长边相平行，必要时，也可与标题与标题栏的长边相平行，必要时，也可与标题栏的长边相垂直。箭头线用细实线绘制，箭头栏的长边相垂直。箭头线用细实线绘制，箭头指向有关焊缝处，必要时允许箭头线折弯一次指向有关焊缝处，必要时允许箭头线折弯一次。当需要说明焊接方法时，可在基准线末端增。当需要说明焊接方法时，可在基准线末端增加尾部符号。加尾部符号。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝符号及标注5.5.指引线指引线(3)箭头线与焊缝位置的关系箭头线与焊缝位置的
11、关系 箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，箭箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，箭头线可以标在有焊缝一侧，也可以标注在没有头线可以标在有焊缝一侧，也可以标注在没有焊缝一侧，如图所示。焊缝一侧，如图所示。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝符号及标注5.5.指引线指引线(4)基本符号相对基准线的位置基本符号相对基准线的位置 为了在图样上能确切地表示焊缝位置，标准中为了在图样上能确切地表示焊缝位置，标准中规定了基本符号相对基准线的位置。规定了基本符号相对基准线的位置。如果焊缝接头在箭头侧，则将基本符号标在基如果焊缝接头在箭头侧，则将基本符号标在基准线的细实线一侧，如
12、准线的细实线一侧，如图图a所示。所示。如果焊缝接头不在箭头侧，则将基本符号标在如果焊缝接头不在箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线一侧，如基准线的虚线一侧，如图图b所示。所示。标注对称焊缝及双面焊缝时，可不画虚线，如标注对称焊缝及双面焊缝时，可不画虚线，如图图c所示。所示。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝符号及标注6.6.常用焊缝的尺寸标注法常用焊缝的尺寸标注法(1)焊缝横截面上的尺寸
13、，标在基本符号的左侧。焊缝横截面上的尺寸，标在基本符号的左侧。(2)焊缝长度方向的尺寸，标在基本符号的右侧焊缝长度方向的尺寸，标在基本符号的右侧(3)坡口角度坡口角度、坡口面角度坡口面角度、根部间隙根部间隙b标在基标在基本符号的上侧或下侧。本符号的上侧或下侧。(4)相同焊缝数量及焊接方法代号标在尾部。相同焊缝数量及焊接方法代号标在尾部。(5)当需要标注的尺寸数据较多，又不易分辨时，当需要标注的尺寸数据较多，又不易分辨时，可在数据前面增加相应的尺寸符号。可在数据前面增加相应的尺寸符号。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力
14、工程学院焊缝的标注示例焊缝的标注示例西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝的标注示例焊缝的标注示例(续续)西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院冷却时，由于焊缝附近金属在焊接过程中已发生了不可恢复的压缩塑性变形，它同样受到两侧金属的约束。这类钢焊接时焊缝和热影响区易形成淬硬组织，使焊接接头脆性增大，容易产生裂纹。对熔合区塑性的影响异种钢焊接时奥氏体焊缝金属中紧邻熔合线处存在一个窄的低塑性带，宽度一般为0.(1)指引线由带箭头的箭头而冷却时又由于周围金属的牵制不能自由地收缩。为了在图样上能
15、确切地表示焊缝位置，标准中规定了基本符号相对基准线的位置。2 焊接残余应力的分布、影响和消除例如大跨度的焊接钢梁和板料的拼料焊缝，应避免放在梁的中间，而宁愿增加一条焊缝金属基体本身的塑性、韧性对层状撕裂有重要影响。3 焊接变形的形式、影响因素及控制方法数值和 坡口、接头型式及板厚有关。因此，在低温下工作的异种钢接头应选用高镍合金焊条，以减小溶合区脆性马 氏体层的宽度和熔合区附近冲击韧性降低的幅度。锅炉压力容器焊接工艺内容泛，任何一种焊接工艺要素的改变都会对接头性能产生影响，对将用于生产的每项焊接工艺应作相应评定。(1)拘束造成的应力应变是造成开裂的主要原因之一。保温时间按12min/min壁厚
16、计算。3 焊接变形的形式、影响因素及控制方法除了将焊接件的结构表达清楚以外，还必须把焊接的有关内容表示清楚，如焊接接头型式、焊缝型式、焊缝尺寸、焊接方法等。2 焊接裂纹形成的一般条件2 焊接残余应力的分布、影响和消除 当焊接接头的拘束程度可能会导致层状撕裂时，就应对所用钢板进行层状撕裂敏感性评定，并选用对层状撕裂敏感性低的钢板。变形产生的主要原因是焊件不均匀地局部加热和冷却。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊接接头及坡口型式焊接接头及坡口型式 常见的焊接接头有对接接头、常见的焊接接头有对接接头、T形接头、角接形接头、角接接头和搭接接头等四种，如图所示。接头和搭接接头
17、等四种，如图所示。焊接接头的选择：主要根据焊接结构形式、焊焊接接头的选择：主要根据焊接结构形式、焊件厚度、焊缝强度要求及施工条件等来选择。件厚度、焊缝强度要求及施工条件等来选择。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊缝的规定画法焊缝的规定画法工件经焊接后所形成的接缝称为焊缝。如需在图工件经焊接后所形成的接缝称为焊缝。如需在图样中简易地绘制焊缝时，可用视图、剖视图或断样中简易地绘制焊缝时，可用视图、剖视图或断面图表示，也可用轴测图示意地表示。焊缝的规面图表示，也可用轴测图示意地表示。焊缝的规定画法，如图所示。定画
18、法，如图所示。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊接接头及坡口型式焊接接头及坡口型式1.对接接头 对接接头容易焊透，受力情况好，应力分布均对接接头容易焊透，受力情况好，应力分布均匀，连接强度高，焊接接头质量容易保证。匀，连接强度高，焊接接头质量容易保证。受力均匀，在静载和动载作用下都具有很高的受力均匀，在静载和动载作用下都具有很高的强度，且外形平整美观，是应用最多的接头形强度，且外形平整美观，是应用最多的接头形式。但对焊前准备和装配要求较高。式。但对焊前准备和装配要求较高。通常使焊缝略高于母材板面，这加厚层造成了通常使焊缝略高于母材板面，这加厚层造成了构件表面的不平滑
19、，在焊缝与平材的过渡处引构件表面的不平滑，在焊缝与平材的过渡处引起应力集中。起应力集中。大型和要求较高的锅筒、压力容器上的对接焊大型和要求较高的锅筒、压力容器上的对接焊缝一般要求打磨平整或喷九后出厂。缝一般要求打磨平整或喷九后出厂。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊接接头及坡口型式焊接接头及坡口型式1.对接接头(1)按照焊件厚度及坡口准备的不同，对接接头可按照焊件厚度及坡口准备的不同，对接接头可分为不开坡口、单边分为不开坡口、单边V形、形、V形坡口、形坡口、U形坡口形坡口、单边、单边U形、形、K形坡口、形坡
20、口、X形坡口、形坡口、U形形V形混形混合坡口和双合坡口和双U形坡口等形坡口等(见图见图)。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院(3)消除应力处理当压力容器的壁厚超过下表所列的界限就必须将其作消除应力处理。如果能以略低于预热温度的后热来代替再热，则以后热为好。一般情况，手工电弧焊焊接6mm以下焊件和自动焊焊接14mm以下焊件时，可不开坡口。矫正 的实质是使焊接构件产生新的变形，以抵消焊接时所发生的变形。如果焊缝接头不在箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线一侧，如图b所示。(2)焊前预热，焊后进行热处理，避免产生冷裂纹。如含碳量很小，则碳全部溶解在固溶体中，不易扩散产生晶间
21、腐蚀。A213-T23/P23沿着焊缝纵向的应力称为纵向应力x；对熔合区塑性的影响异种钢焊接时奥氏体焊缝金属中紧邻熔合线处存在一个窄的低塑性带，宽度一般为0.A213-TP304H焊接工艺评定也可用以评定施焊单位是否有能力焊出符合规程和产品技术条件所要求的焊接接头，验证施焊单位制订的焊接工艺指导书是否合适。采用焊后热处理，以减少焊缝残余应力和改善组织状态。在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位，易产生应力集中，应避免布置焊缝。3 焊接工艺评定的特点和一般过程减少和消除焊接残余应力的措施与方法要看懂焊接机械设备图纸，就必须了解焊缝的符号及其标注方法。按照焊接工艺指导书和标准规定来施焊试件，检验
22、及测定试样性能，填写焊接工艺评 定报告。而铬扩散速度小，来不及向边界扩散、补充，即造成奥氏体边界贫铬，使晶间丧失抗腐蚀性能，产生晶间腐蚀。(5)铲削用于加工坡口,清焊根用风铲来铲削坡口、劳动强度较大，噪声严重。焊接接头及坡口型式1.对接接头 一般情况，手工电弧焊焊接一般情况，手工电弧焊焊接6mm以下焊件和以下焊件和自动焊焊接自动焊焊接14mm以下焊件时，可不开坡口。以下焊件时，可不开坡口。钢板超过上述厚度时，电弧不能熔透钢板，应钢板超过上述厚度时，电弧不能熔透钢板，应考虑开坡口，开坡口可使热源伸入根部，保证考虑开坡口，开坡口可使热源伸入根部，保证焊透，且可降低热规范，减小热影响区和减少焊透，且
23、可降低热规范，减小热影响区和减少焊件的变形。钝边和间隙的尺寸若能很好配合焊件的变形。钝边和间隙的尺寸若能很好配合，不仅可保证焊透，而且也可避免烧穿、未焊，不仅可保证焊透，而且也可避免烧穿、未焊透等缺陷。透等缺陷。坡口型式选择，主要根据被焊工件厚度、焊后坡口型式选择，主要根据被焊工件厚度、焊后应力变形大小、坡口加工的难易程度、焊条的应力变形大小、坡口加工的难易程度、焊条的消耗量以及焊接工艺等各方面的因素来考虑。消耗量以及焊接工艺等各方面的因素来考虑。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院3 焊接变形的形式、影响因素及控制方法焊接工艺细则卡规定的焊接工艺要素：由此可知，平板对
24、接焊后比焊前缩短了，同时焊缝区产生了拉应力，远离焊缝的两侧金属受压应力。其中r 和裂纹的类型(穿透裂纹、埋藏裂纹、表面裂纹)及裂纹方向(和熔合线平行的裂 纹、和熔合线垂直的裂纹、角焊缝裂纹)有关。保温时间按12min/min壁厚计算。用预热、伴热和焊后热处理以及采用大线能量施焊均利于氢的逸出和降低淬火倾向。10Cr12MoW2VNb提高构件抗应力腐蚀的能力；严格控制母材含磷量，以防冷脆。工作温度愈高，焊缝含镍量应愈高。如含碳量很小，则碳全部溶解在固溶体中，不易扩散产生晶间腐蚀。3 焊接变形的形式、影响因素及控制方法1 焊接应力和变形产生的原因 选择合理的焊接方法和规范锅炉介质的变化温度是一个连
25、续的过程，因此，随着蒸汽温度的升高，所要求的锅炉耐热材料的热强性也不断提高，低合金耐热钢的最高耐热温度约为600，912Cr铁素体钢的最高耐温度约为650，因为当蒸汽温度处于566和593时，高温过热器的金属壁温将达到650以上，因此，铁素体钢和奥氏体不锈钢的异种钢焊接问题不可避免。(1)含有不等的合金元素Cr,Mo,V,Nb等。补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征面用的符号，它们的表示方法见表4-3。(1)拘束造成的应力应变是造成开裂的主要原因之一。层状撕裂是在常温下产生的裂纹，大多数在焊后冷却到150以下或室温以后产生，但是，当结构拘束度很高和钢 材层状撕裂敏感性较高时，在300250 范
26、围内也可能产生。焊接接头及坡口型式1.对接接头(2)在不同厚度钢板对接时，由于接头处断面有突在不同厚度钢板对接时，由于接头处断面有突然变化，会造成应力集中，如焊缝两边钢板中然变化，会造成应力集中，如焊缝两边钢板中心线不一致，受力时将产生附加弯矩，这些都心线不一致，受力时将产生附加弯矩，这些都将影响接头强度。双面或者单面削薄将影响接头强度。双面或者单面削薄(图图)。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊接接头及坡口型式2.T形接头形接头 根据工件厚度不同，将两块钢板互根据工件厚度不同，将两块钢板互成直角连接在一起
27、的焊缝接头称为成直角连接在一起的焊缝接头称为T形接头。形接头。接头可分为不开坡口、单边接头可分为不开坡口、单边V形坡口、双边形坡口、双边V形坡口以及形坡口以及K形坡口，根据厚薄不同可用单面形坡口，根据厚薄不同可用单面或双面焊。锅炉压力容器插入式管接头、人孔或双面焊。锅炉压力容器插入式管接头、人孔圈和筒体的焊接属于此类。广泛采用在空间类圈和筒体的焊接属于此类。广泛采用在空间类焊件上，具有较高的强度，如船体结构中约焊件上，具有较高的强度，如船体结构中约70的焊缝采用了的焊缝采用了T形接头。形接头。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院未开坡口未开坡口T形接头形接头开坡口开坡口
28、T形接头形接头西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊接接头及坡口型式2.T形接头形接头 对不开坡口的对不开坡口的T形接头，应尽量避免采用单面形接头，应尽量避免采用单面角焊缝，因为，该种接头的根部有很深的缺口角焊缝，因为，该种接头的根部有很深的缺口，且此种焊缝不能承受反方向的力矩。，且此种焊缝不能承受反方向的力矩。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院因此，在低温下工作的异种钢接头应选用高镍合金焊条，以减小溶合区脆性马 氏体层的宽度和熔合区附近冲击韧性降低的幅度。珠光体耐热钢正火后组织为珠光体，具有足够的蠕变强度和抗氧化能力，中高压以上的锅炉过热器、
29、再热器管束、集箱等，常用的有：2 焊接残余应力的分布、影响和消除裂纹大多在焊缝表面开口，且有氧化色彩。因此矫正变形之前最好先消除焊接残余应力，以免矫正变形时构件发生局部破裂。(2)焊前预热，焊后进行热处理，避免产生冷裂纹。裂纹是一种最危险的焊接缺陷，其特点为端部尖锐，而且分离宽度(张开位移)比裂纹长度小得多。一是改善焊接热影响区粗晶区的塑性；提高构件抗应力腐蚀的能力；焊接工艺规范参数；焊接工艺评定用试板应具有足够的尺寸，对手工电弧焊、氩弧焊和CO2气保焊，试板尺寸至少为300mm500mm，对于埋弧焊至少应为400mm600mm，电渣焊500mm800mm。(5)铲削用于加工坡口,清焊根用风铲
30、来铲削坡口、劳动强度较大，噪声严重。焊接图是供焊接加工时所用的图样。在气体保护焊中，还应包括气体种类、混合比和流量等。线和两条基准线(一条为(3)消除残余应力方法主要是焊后消除残余应力，对厚度超过一定尺寸的锅炉、压力容器受压元件，均应进行焊后热处理以消除内应力。经评定合格的焊接工艺指导书可直接用于生产，也可以根据焊接工艺指导书、焊接工 艺评定报告结合实际生产条件，编制焊接工艺卡，用于产品施焊。为了在图样上能确切地表示焊缝位置，标准中规定了基本符号相对基准线的位置。晶间腐蚀典型过程是不锈钢焊后450850温度范围停留一段时间后，碳向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合析出碳化铬。由此可知，平板对接焊后
31、比焊前缩短了，同时焊缝区产生了拉应力，远离焊缝的两侧金属受压应力。焊接接头及坡口型式3.角接接头角接接头 根据工件厚度不同，将两块钢板互成直角沿边根据工件厚度不同，将两块钢板互成直角沿边沿连接在一起的焊缝接头称为角接接头。沿连接在一起的焊缝接头称为角接接头。通常只起连接作用，只能用来传递工作载荷。通常只起连接作用，只能用来传递工作载荷。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊接接头及坡口型式3.角接接头角接接头 图示为不允许的角接焊缝结构。图示为不允许的角接焊缝结构。这些角焊缝这些角焊缝应力分布不均，在焊缝根部有较大应力集中，应力分布不均，在焊缝根部有较大应力集中，在压力
32、容器的受压件上是禁止采用的。在压力容器的受压件上是禁止采用的。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院焊接接头及坡口型式4.搭接接头接头 焊前准备简便，但受力时产生附加弯曲应力焊前准备简便，但受力时产生附加弯曲应力，降低了接头强度。，降低了接头强度。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院 结构焊接时总是要产生焊接变形和应力。在焊结构焊接时总是要产生焊接变形和应力。在焊接过程中，焊件中产生的随时间而变化的变形接过程中，焊件中产生的随时间而变化的变形和内应力分别称为瞬时变形和焊接瞬时应力。和内应力分别称为瞬时变形和焊接瞬时应力。焊后温度冷却至室温时留存于焊
33、件中的变形和焊后温度冷却至室温时留存于焊件中的变形和应力分别称为焊接残余变形和焊接残余应力。应力分别称为焊接残余变形和焊接残余应力。4.3.1 焊接应力和变形产生的原因 焊接对焊缝区不均匀的加热和冷却是产生焊接焊接对焊缝区不均匀的加热和冷却是产生焊接应力和变形的根本原因。应力和变形的根本原因。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.1 焊接应力和变形产生的原因 焊接时，焊件进行局部加热，根据金属热胀冷缩的特性，产生abcde的变形。但钢板是一个整体，这种伸长不能自由地实现，钢板端而只能比较均衡地伸长。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3
34、.1 焊接应力和变形产生的原因 冷却时，由于焊缝附近金属在焊接过程中已发冷却时，由于焊缝附近金属在焊接过程中已发生了不可恢复的压缩塑性变形，它同样受到两生了不可恢复的压缩塑性变形，它同样受到两侧金属的约束。为保持整体的一致性，而均衡侧金属的约束。为保持整体的一致性，而均衡地收缩了地收缩了，且焊缝区要产生一定量的弹性且焊缝区要产生一定量的弹性拉伸，两侧金属产生一定量的弹性压缩。于是拉伸，两侧金属产生一定量的弹性压缩。于是在焊缝区及其附近的金属中就存在拉应力，在在焊缝区及其附近的金属中就存在拉应力，在两侧金属中则存在压应力。构件中的应力处于两侧金属中则存在压应力。构件中的应力处于平衡状态。由此可知
35、，平板对接焊后比焊前缩平衡状态。由此可知，平板对接焊后比焊前缩短了短了，同时焊缝区产生了拉应力，远离焊同时焊缝区产生了拉应力，远离焊缝的两侧金属受压应力。即室温下保留下来焊缝的两侧金属受压应力。即室温下保留下来焊接应力与变形接应力与变形焊接残余应力和残余变形。焊接残余应力和残余变形。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.2 焊接残余应力的分布、影响和消除焊接残余应力的分布、影响和消除 焊接应力可分为热应力、拘束应力、相变应力焊接应力可分为热应力、拘束应力、相变应力和焊接残余应力，焊接残余应力往往数值很和焊接残余应力，焊接残余应力往往数值很 大，在厚度较大的焊接结构
36、中，焊接残余应力大，在厚度较大的焊接结构中，焊接残余应力一般可达到材料的屈服极限。一般可达到材料的屈服极限。1.焊接应力的分类焊接应力的分类(1)纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力纵向应力：沿着焊缝长度方向的应力;(2)横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件横向应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力表面的应力;(3)厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于厚度方向应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。构件表面的应力。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院 4.3.2 焊接残余应力的分布、影响和消除焊接残余应力的分布、影响和消除2.焊接残余应力的分布焊接残
37、余应力的分布(1)焊缝纵向应力焊缝纵向应力x 沿着焊缝纵向的应力称为纵向应力沿着焊缝纵向的应力称为纵向应力x；把垂直；把垂直于焊缝纵向的应力称为横向应力于焊缝纵向的应力称为横向应力y。焊缝及。焊缝及其附近的压缩塑性变形区内其附近的压缩塑性变形区内x的为拉应力，其的为拉应力，其值一般可达材料的屈服强度。值一般可达材料的屈服强度。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.2 焊接残余应力的分布、影响和消除焊接残余应力的分布、影响和消除2.焊接残余应力的分布焊接残余应力的分布(2)焊缝焊缝横向应力横向应力 图为一定长度平板焊缝中横向应力图为一定长度平板焊缝中横向应力y的分布
38、。的分布。焊缝及其附近的压缩塑性变形区内焊缝及其附近的压缩塑性变形区内y为拉应力为拉应力，两端为压应力，离开焊缝中心越远，两端为压应力，离开焊缝中心越远，y 迅迅速衰减。速衰减。厚板焊接结构中除了纵向应力和横向应力外，厚板焊接结构中除了纵向应力和横向应力外，还存在沿厚度方向的应力。还存在沿厚度方向的应力。这三个方向内应力在厚度方向分布极不均匀。这三个方向内应力在厚度方向分布极不均匀。厚板电渣焊时焊缝中心出现三轴向拉应力，随厚板电渣焊时焊缝中心出现三轴向拉应力，随板厚的增加而增加，但在表面为压应力。板厚的增加而增加，但在表面为压应力。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院
39、西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院某些采用埋弧焊焊成的筒节也可能在热校和热整形过程中经受正火处理。采用焊后热处理，以减少焊缝残余应力和改善组织状态。晶间腐蚀典型过程是不锈钢焊后450850温度范围停留一段时间后，碳向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合析出碳化铬。要看懂焊接机械设备图纸，就必须了解焊缝的符号及其标注方法。焊接残余应力的影响焊接工艺规范参数包括焊前的预热温度，焊接电参数(电流、电压、电流种类、频率、焊接和送丝速度等)，后热温度和保温时间，消氢处理温度和保温时间，焊后热处理和消除应力处理制度等。要求先加工后焊接，则焊缝位置的设计应尽可能离已加工表面远一些。(2)
40、虚线可画在细实线的上侧或下侧，基准线一般与标题栏的长边相平行，必要时，也可与标题栏的长边相垂直。因此矫正变形之前最好先消除焊接残余应力，以免矫正变形时构件发生局部破裂。然后按下图取样，并加工成拉力、弯曲和冲击试样(图4-18)，各种试样尺寸和加工精度按相应的国家标准的规定制作。(1)焊缝纵向应力x然后按下图取样，并加工成拉力、弯曲和冲击试样(图4-18)，各种试样尺寸和加工精度按相应的国家标准的规定制作。锅炉压力容器焊接工艺内容泛，任何一种焊接工艺要素的改变都会对接头性能产生影响，对将用于生产的每项焊接工艺应作相应评定。结构焊接时总是要产生焊接变形和应力。A213-TP304H 采取工艺措施，
41、如焊前预热、伴热、用大线能量施焊(应保证焊缝形状 系数不过小)。这种方法已日益被碳弧气刨所代替。焊接中的许多低熔共晶体是焊接冶金反应的产物。焊接应力的作用：当焊接应力为拉应力并与氢的析集和材料淬火硬化同时发生时，极易发生冷裂纹。在确保消除应力效果的前提下，尽量采用较低再热温度和较短保温时间。4.3.2 焊接残余应力的分布、影响和消除焊接残余应力的分布、影响和消除3.焊接残余应力的影响焊接残余应力的影响(1)对结构强度与受压件稳定性的影响对结构强度与受压件稳定性的影响在构件承受拉伸载荷时，焊接残余内应力将与在构件承受拉伸载荷时，焊接残余内应力将与载荷应力相叠加，从而影响构件的强度。载荷应力相叠加
42、，从而影响构件的强度。(2)对构件脆性断裂的影响对构件脆性断裂的影响增大了构件的名义应力，加上焊接接头区材料增大了构件的名义应力，加上焊接接头区材料韧性的下降和焊接缺陷的产韧性的下降和焊接缺陷的产 生，都会促使构生，都会促使构件在外载不大的情况下发生低应力脆断。件在外载不大的情况下发生低应力脆断。(3)对疲劳强度的影响：对疲劳强度的影响：焊缝区的残余拉应力能提高结构平均拉应力值焊缝区的残余拉应力能提高结构平均拉应力值，使疲劳寿命降低。，使疲劳寿命降低。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.2 焊接残余应力的分布、影响和消除焊接残余应力的分布、影响和消除3.焊接残余
43、应力的影响焊接残余应力的影响(4)对焊件加工精度和尺寸稳定的影响对焊件加工精度和尺寸稳定的影响(5)对裂纹扩展的影响对裂纹扩展的影响评定焊接区裂纹状态时，必须考虑焊接残余应评定焊接区裂纹状态时，必须考虑焊接残余应力。在计算裂纹扩展驱动力力。在计算裂纹扩展驱动力应力强度因子应力强度因子 KI时，残余应力时，残余应力r用拉应力的当量值用拉应力的当量值3 来考虑来考虑残余应力对裂纹扩展的贡献，即：残余应力对裂纹扩展的贡献，即：3=rr 其中其中r 和裂纹的类型和裂纹的类型(穿透裂纹、埋藏裂纹、穿透裂纹、埋藏裂纹、表面裂纹表面裂纹)及裂纹方向及裂纹方向(和熔合线平行的裂和熔合线平行的裂 纹、纹、和熔合
44、线垂直的裂纹、角焊缝裂纹和熔合线垂直的裂纹、角焊缝裂纹)有关。有关。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.减少和消除焊接残余应力的措施与方法减少和消除焊接残余应力的措施与方法 从设计和焊接工艺两方面减少焊接残余应力从设计和焊接工艺两方面减少焊接残余应力(1)设计上减少焊接应力的核心是正确布置焊缝，设计上减少焊接应力的核心是正确布置焊缝，从而避免应力叠加，降低应力峰值。从而避免应力叠加，降低应力峰值。尽量减少焊缝数量，减少焊缝尺寸和长度。尽量减少焊缝数量，减少焊缝尺寸和长度。焊缝应避免过分集中焊缝应避免过分集中(图图)，有足够距离，要有足够距离，要 尽尽可能避免交叉，以
45、免出现三向复杂应力。可能避免交叉，以免出现三向复杂应力。焊缝不要布置在高应力焊缝不要布置在高应力 区及断面突变的地方，区及断面突变的地方，以避免应力集中。以避免应力集中。采用刚性较小接头表式。采用刚性较小接头表式。翻边替插入管。翻边替插入管。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.2 焊接残余应力的分布、影响和消除焊接残余应力的分布、影响和消除4.减少和消除焊接残余应力的措施与方法减少和消除焊接残余应力的措施与方法(2)工艺上减小焊接应力的方法工艺上减小焊接应力的方法采用合理的焊接顺序和方向。让大多数焊缝在采用合理的焊接顺序和方向。让大多数焊缝在刚性较小的情况下施焊
46、。刚性较小的情况下施焊。缩小焊接区与结构整体之间的温差，从而础小缩小焊接区与结构整体之间的温差，从而础小焊接内应力。整体预热，采用较小的线能量。焊接内应力。整体预热，采用较小的线能量。锤击焊缝。减小焊接应力与变形。锤击焊缝。减小焊接应力与变形。减少氢含量及消氢处理。减少氢含量及消氢处理。(3)消除残余应力方法主要是焊后消除残余应力，消除残余应力方法主要是焊后消除残余应力，对厚度超过一定尺寸的锅炉、压力容器受压元对厚度超过一定尺寸的锅炉、压力容器受压元件，均应进行焊后热处理以消除内应力。件，均应进行焊后热处理以消除内应力。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.3 焊
47、接变形的形式、影响因素及控制方法焊接变形的形式、影响因素及控制方法 工件焊后一般都会产生变形，如果变形量超过工件焊后一般都会产生变形，如果变形量超过允许值，就会影响使用。允许值，就会影响使用。变形产生的主要原因是焊件不均匀地局部加热变形产生的主要原因是焊件不均匀地局部加热和冷却。因为焊接时，焊件仅在局部区域被加和冷却。因为焊接时，焊件仅在局部区域被加热到高温，但加热区域金属因受到周围温度较热到高温，但加热区域金属因受到周围温度较低的金属阻止，却不能自由膨胀；而冷却时又低的金属阻止，却不能自由膨胀；而冷却时又由于周围金属的牵制不能自由地收缩。结果这由于周围金属的牵制不能自由地收缩。结果这部分加热
48、的金属存在拉应力，而其它部分的金部分加热的金属存在拉应力，而其它部分的金属则存在与之平衡的压应力。当这些应力超过属则存在与之平衡的压应力。当这些应力超过金属的屈服极限时，将产生焊接变形；当超过金属的屈服极限时，将产生焊接变形；当超过金属的强度极限时，则会出现裂缝。金属的强度极限时，则会出现裂缝。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.3 焊接变形的形式、影响因素及控制方法焊接变形的形式、影响因素及控制方法1.焊接变形的形式焊接变形的形式焊接变形可能是多种多样的，最常见的有五种焊接变形可能是多种多样的，最常见的有五种基本形式或者是这几种变形的组合。基本形式或者是这几种
49、变形的组合。2.图图(a)是平板对接焊接以后产生的纵向和横是平板对接焊接以后产生的纵向和横向收缩变形；向收缩变形；3.图图(b)是平板对接后的角变是平板对接后的角变 形；形；4.图图(c)是圆筒件焊缝布置偏离焊件形心轴形是圆筒件焊缝布置偏离焊件形心轴形成的弯曲变形；成的弯曲变形；5.图图(d)是薄壁焊件焊后产生的波浪形变形。是薄壁焊件焊后产生的波浪形变形。6.此外，在梁柱结构焊接时还易出现扭曲变此外，在梁柱结构焊接时还易出现扭曲变形。其中收缩变形、弯曲变形属整体变形，而形。其中收缩变形、弯曲变形属整体变形，而另外几种形式为局部变形。另外几种形式为局部变形。西安交通大学能源与动力工程学院西安交通
50、大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院西安交通大学能源与动力工程学院4.3.3 焊接变形的形式、影响因素及控制方法焊接变形的形式、影响因素及控制方法2.焊接变形的影响因素焊接变形的影响因素(1)焊缝位置对焊接变形的影响焊缝位置对焊接变形的影响焊缝在结构中布置对称，只产生纵向和横向缩焊缝在结构中布置对称，只产生纵向和横向缩短。但当焊缝在结构中布置不对称时，则会引短。但当焊缝在结构中布置不对称时，则会引起弯曲变形：而当焊缝截面重心偏离接头截面起弯曲变形：而当焊缝截面重心偏离接头截面重心时，则会产生角变形。重心时，则会产生角变
