1、1H412030-焊接技術412030焊接技術412031掌握焊接材料與設備選用原則一、焊接材料的分類與選用原則（一）焊條1焊條的分類(1)按藥皮成分可分為：不定型、氧化鈦型、鈦鈣型、氧化鐵型、低氫鉀型、低氫鈉型、纖維類型、石墨型，欽鐵礦型、鹽基型十大類。(2)按焊渣性質可分為：酸性焊條、堿性焊條兩大類，(3)按焊條用途可分為：結構鋼焊條、鉬及鉬合金焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條十大類。(4)按特殊性能分為：超低氫焊條、低塵低毒焊條、立向下焊條、底層焊條、鐵粉高效焊條、抗潮、水下焊焊條、重力焊焊條、躺焊焊條等。2焊

2、條的選用原則：(1)考慮焊縫金屬的力學性能和化學成分：對于普通結構鋼，通常要求焊縫金屬與母材等強度，應選用熔敷金屬抗拉強度等于或稍高于母材的焊條。對于合金結構鋼有時還要求合金成分與母材相同或接近。在焊接結構剛性大、接頭應力高、焊縫易產生裂紋的不利情況下，應考慮選用比母材強度低的焊條。當母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時，焊縫中易產生裂紋，應選用抗裂性能好的低氫型焊條。(2)考慮焊接構件的使用性能和工作條件：對承受動載荷和沖擊載荷的焊件，除滿足強度要求外，主要應保證焊縫金屬具有較高的塑性和韌性，可選用塑、韌性指標較高的低氫型焊條。接觸腐蝕介質的焊件，應根據介質的性質及腐蝕特征選用不銹鋼類焊條或其

3、他耐腐蝕焊條。在高溫、低溫、耐磨或其他特殊條件下工作的焊件，應選用相應的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。(3)考慮焊接結構特點及受力條件：對結構形狀復雜、剛性大的厚大焊件，在焊接過程中，冷卻速度快，收縮應力大，易產生裂紋，應選用抗裂性好、韌性好、塑性高、氫裂紋傾向低的焊條。如低氫型焊條、超低氫型焊條和高韌性焊條等。(4)考慮施焊條件：當焊件的焊接部位不能翻轉時，應選用適用于全位置焊接的焊條。對受力不大、焊接部位難以清理的焊件，應選用對鐵銹、氧化皮、油污不敏感的酸性焊條。沒有直流焊機時，必須選用可交、直流兩用的焊條。在狹小或通風條件差的場合，在滿足使用性能要求的條件下，應選用酸性焊條或低

4、塵焊條。(5)考慮生產效率和經濟性：在酸性焊條和堿性焊條都可滿足要求時，應盡量選用酸性焊條。對焊接工作量大的結構，有條件時應盡量選用高效率焊條，如鐵粉焊條、重力焊條、底層焊條、立向下焊條和高效不銹鋼焊條等。這不僅有利于生產率的提高，而且也有利于焊接質量的穩定和提高。（二）焊絲：分實心焊絲和藥心焊絲分實心焊絲和藥芯焊絲。1.實心焊絲：分鎢極惰性氣體保護焊和熔化極惰性氣體保護焊。3.藥芯焊絲與手工焊條和鎢極惰性氣體保護焊絲的比較。(1)優勢：1)把斷續的焊接過程變為連續的生產方式，從而減少了焊接接頭的數目，提高了焊縫質量，也提高了生產效率，節約了能源。2)對各種鋼材的焊接適應性強，通過調整焊劑(針

5、對特定的藥芯焊絲)的成分和比例，可極為方便和容易地提供所要求的焊縫化學成分。3)工藝性能好，焊縫成形美觀。采用氣渣聯合保護，獲得良好成形。加入穩弧劑使電弧穩定，熔滴過渡均勻。4)熔敷速度快，生產效率高。在相同焊接電流下藥芯焊絲的電流密度大，熔化速度快，其熔敷率約為85%90%，生產率比焊條電弧焊高約35倍。5)可用較大焊接電流進行全位置焊接。(2)缺點：1)焊絲制造過程復雜。2)焊接時，送絲較實心焊絲困難。3)焊絲外表容易銹蝕，粉劑易吸潮，因此對藥芯焊絲保存和管理的要求更為嚴格。（三）保護氣體：保護氣體的主要作用是焊接時防止空氣中的有害作用，實現對焊縫和近縫區的保護。1惰性氣體：主要有氬氣和氦

6、氣及其混合氣體，用以焊接有色金屬、不銹鋼和質量要求高的低碳鋼和低合金鋼。2惰性氣體與氧化性氣體的混合氣體：如Ar+CO2、Ar+ C02+O2等。3C02氣體：是唯一適合于焊接的單一活性氣體C02氣體保護焊焊速高、熔深大、成本低和全空間位置焊接，廣泛應用于碳鋼和低合金鋼的焊接。二、常用的焊接設備及選用原則2埋弧焊機特性(1)生產效率高，焊接質量好，勞動條件好。(2)埋弧自動焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護條件，主要適用于平位置（俯位）焊接。(3)只適用于長縫的焊接。(4)不適合焊接薄板。3鎢極氬弧焊機特性(1)氬氣充分有效地保護金屬熔池不被氧化，焊縫致密，機械性能好。(2)明弧焊，觀察方便，操作

7、容易。(3)穿透性好，內外無溶渣，無飛濺，成型美觀，適用于清潔要求。(4)電弧熱集中，熱影響區小，焊件變形小。(5)容易實現機械化和自動化。4熔化極氣體保護焊機特性(1)CO2氣體保護焊生產效率高，成本低，焊接應力變形小，焊接質量高，操作簡便。但是飛濺較大，弧光輻射強，很難用交流電源焊接，設備復雜，有風不能施焊，不能焊接易氧化的有色金屬。(2)熔化極氬弧焊的焊絲既作為電極又作為填充金屬，焊接電流密度可以提高，熱量利用率高，熔深和焊速大大增加，生產率比手工鎢極氬弧焊提高35倍，最適合鋁、鎂、銅及其合金、不銹鋼和稀有金屬中厚板的焊接。5等離子弧焊機特性：具有溫度高、能量集中、較大沖擊力、比一般電弧

8、穩定、各項有關參數調節范圍廣的特點。6焊接設備選用原則(1)選用原則 安全經濟 先進適用安全性：必須通過國家對低壓電器的強制性“CCC”認證。經濟性：價格服從于技術特性和質量，其次考慮設備的可靠性、使用壽命和可維修性。先進性：提高生產率、改善焊接質量、降低生產成本。適用性：充分發揮應有的效能。(2)立即淘汰的焊接設備有：直流弧焊機、電動機驅動旋轉直流弧焊機全系列；交流弧焊機BXl-135、BX2-500；直流弧焊機電動發電機AXl-500、AP-1000；箱式電阻爐SX系列。412032掌握焊接方法與工藝評定焊接方法是直接影響焊接成本、焊接效率和焊接質量的主要因素。焊接工藝評定是指為驗證所擬定

9、的焊件焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及結果評價，是在具體條件下解決初步擬定的焊接工藝是否可行的問題，是焊接質量保證的有效措施，對鍋爐、壓力容器、壓力管道和焊前準備中的重要環節。一、常用的焊接方法1電弧焊：電極與工件之間燃燒的電弧作為熱源，是最廣泛方法。(1)焊條電弧焊：以外部涂有涂料的焊條作為電極及填充金屬，電弧在焊條端部和被焊工件表面之間燃燒，熔化焊條和母材形成焊縫。涂料在電弧作用下產生氣體，保護電弧，又產生熔渣覆蓋在熔池表面，防止熔化金屬與周圍氣體作用，向熔池添加合金元素，改善焊縫金屬性能。(2)埋弧焊：以連續送進的焊絲作為電極和填充金屬。焊接時，在焊接區上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊

10、劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化，形成焊縫。埋弧焊可以采用較大焊接電流，其最大優點是焊接速度高，焊縫質量好，特別適合于焊接大型工件的直縫和環縫。2014(3)鎢極氣體保護焊：屬于不（非）熔化極氣體保護電弧焊，是利用鎢極與工件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫。鎢極不熔化，只起電極作用，電焊炬的噴嘴送進氬氣或氦氣，保護電弧和熔池，可根據需要另外添加填充（焊絲）金屬。一種連接薄板金屬和打底焊的極好方法。屬于不（非）熔化極電弧焊，它是利用電極和工件之間的壓縮電弧（轉移電弧）實現焊接，電極常用鎢極，產生等離子弧的等離子氣可用氬氣、氮氣、氦氣或其中兩者的混合氣，焊接可添加或不添加金屬。等離子電弧挺直，能

11、量密度大，電弧穿透能力強。焊接時產生的小孔效應，一定厚度內的金屬可不開坡口對接，生產效率高，焊縫質量好。(5)熔化極氣體保護電弧焊：是利用連續送進的焊絲與工件之間燃燒的電弧作為熱源，利用電焊炬噴嘴噴出的氣體來保護電弧進行焊接。熔化極氣體保護焊的保護氣體有氬氣、氮氣、CO2或這些氣體的混合氣體。以氬氣、氮氣為保護氣體的稱熔化極惰性氣體保護焊，以惰性氣體和氧化性氣體(O2、C02)的混合氣體或CO2或O2+C02的混合氣體作為保護氣時，稱為熔化極活性氣體保護焊。熔化極氣體保護焊的優點是可以方便地進行各種位置焊接，焊接速度快、熔敷率較高，抗風差，變形小。(6)藥芯焊絲電弧焊：屬于熔化極氣體保護焊的一

12、種類型，也是利用連續送進的焊絲與工件間的電弧作為熱源的，焊絲芯部裝有各種成分藥粉。焊接時外加氣體主要是C02，藥粉受熱分解熔化，起到造氣、造渣、保護熔池、滲合金及穩弧作用。若不另加保護氣體時，叫自保護藥芯焊絲電弧焊。2電阻焊：以電阻熱為能源的焊接方法，包括以熔渣電阻熱為能源的電渣焊和以固體電阻為能源的電阻焊，主要有點、對、凸、縫焊等。3釬焊：利用熔點比被焊材料的熔點低的金屬作釬料，經過加熱使釬料熔化，靠毛細管作用將釬料吸入到接頭接觸面的間隙內，潤濕金屬表面，使固相與液相之間相互擴散而形成釬焊接頭。4螺柱焊：將螺柱一端與板件（或管件）表面接觸通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱一定壓力完成焊接的方法

13、。5其他焊接方法有電渣焊、高頻焊、氣焊、氣壓焊、爆炸焊、摩擦焊、冷壓焊、超聲波焊、擴散焊等。二、焊接工藝評定1焊接工藝評定及其作用(1)焊接工藝評定：在產品正式焊接以前，對初步擬定的焊接工藝細則卡或其他規程中的焊接工藝進行的驗證性試驗。即按準備采用的焊接工藝，在接近實際生產條件下，制成材料、工藝參數等均與產品相同的模擬焊接試板，并按產品的技術條件對試板進行檢驗。(2)若全部有關指標符合技術要求則證明初步擬定的焊接工藝是可行的，此時即可根據焊接工藝評定報告編制正式的焊接工藝細則（卡），用以指導實際產品的焊接。(3)若檢驗項目指標中有一項不合格，則表明該焊接工藝不能用于生產，需作相應修改或重新擬定

14、后，再做焊接工藝評定試驗。(4)焊接工藝評定作用：用于驗證和評定焊接工藝方案的正確性，其評定報告不直接指導生產，是焊接工藝細則（卡）的支持文件，同一焊接工藝評定報告可作為幾份焊接工藝卡的依據。2焊接工藝評定依據：根據不同產品和焊接工藝評定的具體要求，按相應的工藝評定標準的規定進行評定。3焊接工藝評定的步驟：委托書、擬定、焊接、評定、試驗、1.編制焊接工藝評定委托書。2.擬定焊接方式，需要考慮的因素主要包括：母材的物理特性、母材的化學特性、焊縫的受力狀況、待焊部件的幾何形狀、焊接位置。3.按焊接工藝評定標準或設計文件規定，擬定焊接工藝指導書或評定方案、初步工藝。4.按照擬定的焊接工藝指導書（或初

15、步工藝）進行試件制備、焊接、焊縫檢驗（熱處理）、取樣加工、檢驗試樣。5.根據所要求的使用性能進行評定。6.整理焊接記錄、試驗報告，編制焊接工藝評定報告；評定報告中應詳細記錄工藝程序、焊接參數、檢驗結果、試驗數據和評定結論，經焊接責任工程師審核，單位技術負責人批準，存入技術檔案。7.以焊接工藝評定報告為依據，結合焊接施工經驗和實際焊接條件，編制焊接工藝規程或焊工作業指導書、工藝卡，焊工應嚴格按照焊接作業指導書或工藝卡的規定進行焊接。（四）焊接工藝評定要求1.一般要求（1）焊接工藝評定應以可靠的鋼材焊接性能為依據，并在工程施焊之前完成。焊接工藝評定所用的焊接參數，原則上是根據被焊鋼材的焊接性試驗結

16、果來確定的，尤其是熱輸入、預熱溫度及后熱溫度。（3）主持評定工作和對焊接及試驗結果進行綜合評定的人員應是焊接工程師。2.評定規則（1）改變焊接方法必須重新評定；當變更焊接方法的任何一個工藝評定的重要因素時，須重新評定；當增加或變更焊接方法的任何一個工藝評定的補加因素時，按增加或變更的補加因素增焊沖擊試件進行試驗。（3）改變焊后熱處理類別，須重新進行焊接工藝評定。（4）首次使用的國外鋼材，必須進行工藝評定。（5）常用焊接方法中的焊接材料、保護氣體、線能量等條件改變時，需要重新進行工藝評定。3.評定資料管理（4）焊接工藝（作業）指導書的編制，必須由應用部門焊接專業工程師主持進行。（5）焊接工藝（作

17、業）指導書應在工程施焊或焊工培訓考核之前發給焊工，并進行詳細技術交底。412033了解焊接應力與焊接變形及其控制從設計、焊接工藝和方法、裝配工藝降低焊接殘余應力和殘余變形。一、焊接應力與變形產生機理二、焊接殘余應力的危害及降低焊接應力的措施（一）焊接殘余應力的危害：2構件，3結構，1應力區影響構件承受靜載能力；影響構件的精度和尺寸的穩定性。造成結構脆性斷裂；影響結構的疲勞強度；剛度和穩定性；應力區易產生應力腐蝕開裂；（二）降低焊接應力的措施1設計措施：焊縫 數量、尺寸、翻邊(1)盡量減少焊縫數量和尺寸，在減小變形量同時降低焊接應力。(2)防止焊縫過于集中，從而避免焊接應力峰值疊加。(3)優化設

18、計結構，如將容器的接管口設計成翻邊式，少用承插式。2工藝措施：小能量/裝配/錘擊/預熱/塑形好/整體/消氫/熱處理(1)采用較小焊接線能量，減小焊縫熱塑變范圍，從而降低焊接應力。(2)合理安排裝配焊接順序，使焊縫有自由收縮的余地，降低焊接中的殘余應力。(3)層間進行錘擊，使焊縫得到延展，從而降低焊接應力。(4)預熱拉伸補償焊縫收縮（機械拉伸或加熱拉伸）(5)焊接高強鋼時，選用塑性較好的焊條。(6)采用整體預熱。(7)降低焊縫中的含氫量及焊后進行消氫處理，減小氫致集中應力。(8)采用熱處理的方法：整體高溫回火、局部高溫回火或溫差拉伸法（低溫消除應力法，伴隨焊縫兩側的加熱同時加水冷）。三、焊接變形

19、的危害性及預防焊接變形的措施（一）焊接變形的分類： 1面內變形：分為焊縫縱向或橫向收縮變形、焊縫回轉變形。 縱橫宇內2面外變形：分為角變形、彎曲變形、扭曲變形、失穩波浪變形。（二）焊接變形的危害：2個質量，1個成本降低裝配質量；影響外觀質量，降低承載力；增加矯正工序，提高制造成本。（三）預防焊接變形的措施1進行合理的焊接結構設計(1)合理安排焊縫位置。焊縫盡量以構件截面的中性軸對稱；焊縫不宜過于集中。(2)合理選擇焊縫尺寸和形狀。在保證結構有足夠承載力的前提下，應盡量選擇較小的焊縫尺寸，同時選用對稱的坡口。(3)近可能減少焊縫數量，減小焊縫長度。2采取合理的裝配工藝措施(1)預留收縮余量法：為

20、了防止焊件焊接以后發生尺寸縮短，可以通過計算，將預計發生縮短的尺寸在焊前預留出來。為了保證預留的準確，應將估算、經驗和實測三者相結合起來。(2)反變形法：為了抵消焊接變形，在焊前裝配時，先將焊件向焊接變形相反的方向進行人為的變形，這種方法稱為反變形法。只要預計準確，反變形控制得當，就能取得良好的效果。反變形法常用來控制角變形和防止殼體局部下塌。(3)剛性固定法：剛性固定法適用于較小的焊件，在焊接施工中應用較多，對角變形和波浪變形有顯著的效果。為了防止薄板焊接時的變形，常在焊縫兩側加型鋼、壓鐵或楔子壓緊固定。此法在焊接大型儲罐底板時采用較多。裝配壓力容器及球罐時，往往采用弧形加強板、日字形夾具進

21、行剛性固定。(4)合理選擇裝配程序：對于大型焊接結構，適當地分成幾個部件，分別進行裝配焊接，然后再拼焊成整體。這樣，小部件可以自由地收縮，而不致引起整體結構的變形。如儲罐底板焊接，可以先焊短焊縫，再焊長焊縫。3采取合理的焊接工藝措施(1)合理的焊接方法。盡量用氣體保護焊等熱源集中的焊接方法。不宜用焊條電弧焊，特別不宜選用氣焊。(2)合理的焊接規范。盡量采用小規范，減小焊接線能量。(3)合理的焊接順序和方向。(4)進行層間錘擊（打底層不適于錘擊）。焊接應力的措施1設計措施：焊縫數量、焊縫不集中、插入改翻邊2工藝措施：小能量/裝配/錘擊/預熱/塑形好/整體/消氫/熱處理預防焊接變形的措施1合理焊接

22、結構設計：焊縫位置尺寸形狀數量長度2合理裝配工藝措施：預留收縮余量反變形剛性固定裝配程序3合理焊接工藝措施：方法規范順序和方向錘擊412034熟悉焊接質量檢驗方法（案例重點）焊接檢驗必須從焊前準備、焊接過程和焊后對焊縫的檢驗各環節。一、焊前檢驗 人機料法環 一、焊前檢查從人、機、料、法、環、檢六個方面進行檢查。1. 焊工資格檢查檢查焊工資格是否在有效期限內，考試項目是否與實際焊接相適應。例如，焊工操作證（合格項目）有效期為4年。若在焊工操作證有效期內中斷焊接工作達6個月，也需重新進行焊工的資格考試。2焊接結構設計及施焊技術文件的檢查，焊件結構是否設計合理、便于施焊、易保證焊接質量，工藝要求是否

23、表達齊全；新材料、新方法、新工藝是否均進行焊接工藝評定試驗。4焊接設備質量檢查，包括焊接設備型號、電源極性是否符合工藝要求，焊炬、電纜、氣管、焊接輔助工具、安全防護等是否齊全。5. 焊接環境檢查對焊接場所可能遭遇的環境溫度、濕度、風、雨等不利條件，檢查是否采取可靠防護措施。例如，出現下列情況之一時，如沒采取適當的防護措施，應立即停止焊接工作。1.采用電弧焊焊接時，風速等于或大于8m/s；2.氣體保護焊接時，風速等于或大于2m/s；CO23.相對濕度大于90%；4.采用低氫型焊條電弧焊時，風速等于或大于5m/s；5.下雨或下雪；6.管子焊接時未墊牢，管子懸空或處于外力作用下；7.打底焊時，施焊環

24、境處于強振動或敲擊工況中。6. 焊接過程的檢查為了確保焊接工藝指導書規定的各項參數的正確執行，通常的做法是增加檢查的程序，即由專職或兼職質檢員從焊接工序初始，就對人、機、料、法、環等各因素進行過程檢查、監控，主要檢查裝配質量是否符合圖樣要求，坡口表面是否清潔、裝夾具及點固焊是否合理，裝配間隙和錯邊是否符合要求，是否要考慮焊接收縮量等。有效的檢查能顯著提高焊接質量和合格率。二、焊接中檢驗（1）焊接工藝（2）焊接缺陷（3）焊接設備三、焊后檢驗1外觀檢驗：放大鏡肉眼、檢驗尺、樣板和量具(1)利用低倍放大鏡或肉眼觀察焊縫表面是否有咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等表面缺陷。（咬紋夾氣）(2)用焊接檢驗尺測量焊縫余高、焊瘤、凹陷、錯邊等。（高錯瘤陷）(3)檢驗焊件是否變形。2致密性試驗：液體、氣密性、氨氣、煤油、氦氣(1)液體盛裝試漏：用不承壓設備直接盛裝液體，檢驗其焊縫致密性。(2)氣密性試驗：壓縮空氣通入容器或管道內，焊縫外部涂肥皂水檢查滲漏。(3)氨氣試驗：焊縫一側通入氨氣，另一側貼上酚酞-酒精溶液試紙，檢查滲漏，有滲漏呈現紅色(4)煤油試漏：焊縫一側涂刷白堊粉水，另一側浸煤油，白堊上留下油漬即有滲漏。(5)氦氣試驗：對致密性要求嚴格的焊縫，用氦氣檢漏儀來測定。(6)真空箱試驗：抽真空（儲罐罐底焊縫）3強度試驗：水壓1.25-1