焊接知識6/13/20251一、焊接基礎知識1.什么叫焊接?

兩種或兩種以上材質(同種或異種),通過加熱或加壓或二者并用,來達到原子之間的結合而形成永久性連接的工藝過程叫焊接.

2.什么叫電弧？

由焊接電源供給的，在兩極間產生強烈而持久的氣體放電現象—叫電弧。

〈1〉按電流種類可分為：交流電弧、直流電弧和脈沖電弧。

〈2〉按電弧的狀態可分為：自由電弧和壓縮電弧（如等離子弧）。

〈3〉按電極材料可分為：熔化極電弧和不熔化極電弧。

6/13/202523.什么叫母材？

被焊接的金屬---叫做母材。

4.什么叫熔滴？

焊絲先端受熱后熔化，并向熔池過渡的液態金屬滴---叫做熔滴。

5.什么叫熔池？

熔焊時焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態金屬部分---叫做熔池。

6.什么叫焊縫？

焊接后焊件中所形成的結合部分。

7.什么叫焊縫金屬？

由熔化的母材和填充金屬（焊絲、焊條等）凝固后形成的那部分金屬。8.什么叫保護氣體？

焊接中用于保護金屬熔滴以及熔池免受外界有害氣體（氫、氧、氮）侵入的氣體---保護氣體。

6/13/202539.什么叫焊接技術？

各種焊接方法、焊接材料、焊接工藝以及焊接設備等及其基礎理論的總稱—叫焊接技術。

10.什么叫焊接工藝？它有哪些內容？

焊接過程中的一整套工藝程序及其技術規定。內容包括：焊接方法、焊前準備加工、裝配、焊接材料、焊接設備、焊接順序、焊接操作、焊接工藝參數以及焊后處理等。

11.什么叫CO2焊接？

用純度>99.98%的CO2做保護氣體的熔化極氣體保護焊—稱為CO2焊。

12.什么叫MAG焊接？

用混合氣體75--95%Ar+25--5%CO2，（標準配比：80%Ar+20%CO2）做保護氣體的熔化極氣體保護焊—稱為MAG焊。6/13/2025413.什么叫MIG焊接？

〈1〉用高純度氬氣Ar≥99.99%做保護氣體的熔化極氣體保護焊接鋁及鋁合金、銅及銅合金等有色金屬；

〈2〉用98%Ar+2%O2或95%Ar+5%CO2做保護氣體的熔化極氣體保護焊接實心不銹鋼焊絲的工藝方法--稱為MIG焊。

〈3〉用氦+氬惰性混合氣做保護的熔化極氣體保護焊。

14.什么叫TIG（鎢極氬弧焊）焊接？

用純鎢或活化鎢（釷鎢、鈰鎢、鋯鎢、鑭鎢）作為不熔化電極的惰性氣體保護電弧焊，簡稱TIG焊。

15.什么叫SMAW（焊條電弧焊）焊接？

用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法。

16.什么叫碳弧氣刨？

使用碳棒作為電極，與工件間產生電弧，用壓縮空氣（壓力0.5—0.7Mpa）將熔化金屬吹除的一種表面加工的方法。常用來焊縫清根、刨坡口、返修缺陷等。

6/13/20255二、焊接材料

1.什么叫焊接材料？包括哪些內容？

焊接材料包括焊條、焊絲、焊劑、氣體、電極、襯墊等。

2.什么叫焊絲？

焊接時作為填充金屬，同時用來導電的金屬絲—叫焊絲。分實心焊絲和藥芯焊絲兩種。常用的實心焊絲型號：ER50-6（牌號：H08Mn2SiA）。

6/13/202563.什么叫藥芯焊絲？

由薄鋼帶卷成圓形鋼管，同時在其中填滿一定成分的藥粉，經拉制而成的一種焊絲。

4.為什么藥芯焊絲用CO2氣體保護？

按保護方式區分藥芯焊絲有兩種類型：藥芯氣保焊絲和藥芯自保焊絲。藥芯氣保焊絲一般用CO2氣體作保護，屬于氣渣聯合保護形式，焊縫成形好，綜合機械性能高。

5.為什么藥芯焊絲焊縫表面會出壓痕氣孔？

因藥芯焊絲是由薄鋼帶卷成的管狀焊絲，屬于有縫焊絲；空氣中的水分會通過縫隙侵入藥芯，焊藥潮濕（無法烘干），造成焊縫有壓痕氣孔。

6.為什么對CO2氣體純度有技術要求？

一般CO2氣體是化工生產的副產品，純度僅為99.6%左右，含有微量的雜質和水分，會給焊縫帶來氣孔等缺陷。焊接重要產品一定要選用CO2純度≥99.8%的氣體，焊縫氣孔少，含氫量低，抗裂性好。

6/13/202577.為什么對氬氣純度有較高技術要求？

目前市場上有三種氬氣：普氬（純度99.6%左右）、純氬（純度99.9%左右）、高純氬（純度99.99%），前兩種可焊接碳鋼和不銹鋼；焊接鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等有色金屬一定要選用高純氬；避免焊縫及熱影響區被氧化無法進行焊接。

8.為什么TIG焊噴嘴有大小多種規格？

有4—8﹟五種規格噴嘴，焊接碳鋼可選用4—5﹟噴嘴，焊接不銹鋼和鋁及鋁合金應選用6—7﹟大噴嘴，以加強焊縫及熱影響區的保護范圍。焊接鈦及鈦合金等有色金屬應選用7—8﹟更大的噴嘴，才能防止焊縫及熱影響區被氧化。

6/13/202589.什么叫酸性焊條？

藥皮中含有多量酸性氧化物的焊條，如結422（E4303）、結502（E5003）等交直流兩用電焊條。

10.什么叫堿性焊條？

藥皮中含有多量堿性氧化物同時含有氟化物的焊條，如結507（E5015）、結506（E5016）等電焊條。

11.什么叫纖維素型（下向立焊專用）焊條？

藥皮中含有多量有機物的焊條，管道及薄板結構下向立焊專用。

〈1〉如E6010（相當于E4310、J425G）適用于打底焊、熱焊、填充焊。

〈2〉E8010（相當于E5511、J555）適用于熱焊、填充焊、蓋面焊層。

一般用低氫下向焊條蓋面焊；E7048（相當于J506X）焊縫外形整潔、美觀。

6/13/2025912.為什么焊前焊條要嚴格烘干？

焊條往往會因吸潮而使工藝性能變壞，造成電弧不穩、飛濺增大，并容易產生氣孔、裂紋等缺陷。因此，焊條使用前必須嚴格烘干。一般酸性焊條的烘干溫度150--200℃，時間1小時；堿性焊條的烘干溫度350--400℃，時間1--2小時，烘干后放在100--150℃的保溫箱內，隨用隨取。

6/13/202510三、焊接設備

1.什么叫焊接電源？

電焊機中，供給焊接所需的電能并具有適宜于焊接電氣特性的設備稱為焊接電源。

2.為什么對弧焊電源有特殊要求？有哪些要求？

為了保證焊接電弧穩定燃燒和適應各種焊接工藝要求，弧焊電源具有下列特殊要求：

〈1〉弧焊電源的靜特性（或稱外特性）——即穩態輸出電流和輸出電壓之間的關系，有下降特性（恒流特性）和平特性（恒壓特性）。

A、焊條電弧焊、TIG焊和碳弧氣刨電源的外特性是下降（恒流）特性；

B、CO2/MAG/MIG電弧焊電源的外特性是平特性（恒壓特性）。

〈2〉弧焊電源的動特性——當負載狀態發生瞬時變化時（如：熔滴的短路過渡、顆粒過渡、射流過渡等），弧焊電源輸出電流和輸出電壓與時間的關系，用以表征對負載瞬變的反應能力（即動態反應能力），簡稱“動特性”。

〈3〉空載電壓——引弧前電源顯示的電壓。

〈4〉調節特性——改變電源的外特性以適應焊接規范的要求。

6/13/2025113.為什么電弧長度發生變化時，電弧電壓也會發生變化？

由弧焊電源的外特性所決定的，電弧越長，電弧電壓越高；電弧越短，電弧電壓越低。

4.為什么CO2焊接時，焊絲伸出長度發生變化時，電流顯示值也會發生變化？

焊絲伸出長度（即干伸長度）越長，焊絲的電阻量越大，由電阻熱消耗的電流越大，焊接電流顯示值越小，實際焊接電流也變小。所以焊絲伸出長度一般設定在12--20mm范圍內。

5.為什么CO2/MAG/MIG焊接時，焊接電流和電弧電壓要嚴格匹配？

CO2/MAG/MIG焊接時，調節焊接電流—即調節焊絲的給送速度；調節電弧電壓—即調節焊絲的熔化速度；很顯然，焊絲的熔化速度和給送速度一定要相等，才能保證電弧穩定焊接。

〈1〉在焊接電流一定時，調節電弧電壓偏高，焊絲的熔化速度增大，電弧長度增加，熔滴無法正常過渡，一般呈大顆粒飛出，飛濺增多。

〈2〉在焊接電流一定時，調節電弧電壓偏低，焊絲的熔化速度減小，電弧長度變短，焊絲扎入熔池，飛濺大，焊縫成形不良。

〈3〉焊接電流和電弧電壓最佳匹配效果：熔滴過渡頻率高，飛濺最小，焊縫成形美觀。

6/13/2025126.什么叫電弧挺度？

在熱收縮和磁收縮等效應的作用下，電弧沿電極軸向挺直的程度。

7.為什么焊接電弧有偏吹現象？

焊接過程中，因氣流的干擾、磁場的作用或焊條偏心的影響，使電弧中心偏離電極軸線的現象。

8.什么叫磁偏吹？

直流電弧焊時，因受到焊接回路中電磁力的作用而產生的電弧偏吹。通過改變接地線位置或減小焊接電流及改變焊條角度，能夠減弱磁偏吹的影響。

6/13/2025139.什么叫焊機的負載持續率？

答：負載持續率指焊接電源在一定電流下連續工作的能力。國標規定手工焊額定負載持續率為60%，自動或半自動為60%和100%。如：500KR2焊機在額定負載持續率60%時的額定電流是500A，在實際負載持續率100%（自動焊）時，其最大焊接電流≤387A。

10.什么叫焊槍的負載持續率？

答：指焊槍在一定電流下連續工作的能力。

〈1〉如：350KR焊槍在CO2焊接時額定負載持續率為70%，額定電流是350A；在實際負載持續率100%（自動焊）時，其最大焊接電流≤290A。而在MAG焊時，額定負載持續率為35%，在實際負載持續率100%時，其最大焊接電流≤207A。

〈2〉再如500KR焊槍在CO2焊接時額定負載持續率為70%，額定電流是500A；在實際負載持續率100%（自動焊）時，其最大焊接電流≤418A。而在MAG焊時，額定負載持續率為35%，在實際負載持續率100%時，其最大焊接電流≤296A。

6/13/20251411.什么叫正接法？

直流電弧焊時，焊件接電焊機輸出端的正極，焊槍（焊鉗）接輸出端的負極的接線法，叫“正接法”也稱正極性。

12.什么叫反接法？

直流電弧焊時，焊件接電焊機輸出端的負極，焊槍（焊鉗）接輸出端的正極的接線法，叫“反接法”也稱反極性。堿性焊條（結507等）、碳弧氣刨、CO2焊接均用反接法。

13.為什么直流TIG焊二次輸出回路接為直流正接？適合于哪些金屬材料的焊接？

直流正接時，鎢極為負極，陰極區發射電子，溫度低，鎢極不容易燒損，可以使用較大的焊接電流。適合焊接碳鋼、不銹鋼、銅、鈦及難熔活性金屬鉬、鈮、鉭等

14.為什么焊接鋁、鎂及其合金要用交流TIG焊？

直流反接時，鎢極為正極，產生動能較大的陽離子，撞擊鋁、鎂及其合金表面的氧化膜，具有清潔作用；而鎢極為陽極區，溫度很高，鎢極嚴重燒損，不能使用較大的焊接電流進行正常焊接。采用交變的方波電源，正半波加熱工件，負半波清理氧化膜，實現了鋁、鎂及其合金的高質量焊接。

6/13/202515四、焊接工藝

1.什么叫焊接條件？它有哪些內容？

答：束狀態、環境溫度及濕度、清潔度以及根據上述諸因素而確定的焊絲（或焊條）種類及直徑、焊接電流、電壓、焊接速度、焊接順序、熔敷方法、運槍（或運條）方法等。

2.什么叫焊接接頭？基本形式有幾種？

用焊接方法連接的接頭。焊接接頭包括焊縫、熔合區和熱影響區三部分。接頭基本形式有：對接、角接、搭接和T型接等。

3.什么叫熔深？

在焊接接頭橫截面上，母材熔化的深度。

4.什么叫焊接位置？有幾種形式？

答：熔焊時，焊件接縫所處的空間位置。有平焊、立焊、橫焊和仰焊等形式。

5.什么叫向下立焊和向上立焊？

〈1〉立焊時，電弧自上向下進行的焊接—叫向下立焊。如：纖維素焊條向下立焊；CO2向下立焊等。

〈2〉立焊時，電弧自下向上進行的焊接—叫向上立焊。

6/13/2025166.什么叫焊接結構？

用焊接方法連接的鋼結構稱為焊接結構。

7.為什么對焊件要開坡口？

坡口--根據設計或工藝要求，將焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀，經裝配后形成的溝槽。為了將焊件截面熔透并減少熔合比；常用的坡口形式有：I、V、Y、X、U、K、J型等。

8.為什么對某些材料焊前要預熱？

為了減緩焊件焊后的冷卻速度，防止產生冷裂紋。

9.為什么對某些焊接構件焊后要熱處理？

為了消除焊接殘余應力和改善焊接接頭的組織和性能。

6/13/20251710.為什么焊前要制訂焊接工藝規程？

答：保證焊接質量依靠五大控制環節：人、機、料、法、環。

人—焊工的操作技能和經驗

機—焊接設備的高性能和穩定性

料—焊接材料的高質量

法—正確的焊接工藝規程及標準化作業

環—良好的焊接作業環境

焊前依據焊接試驗和焊接工藝評定，制訂的焊接工藝規程是“法規”，是保證焊接質量的重要因素。

6/13/20251811.為什么焊前要對母材表面處理加工？

焊件坡口及表面如果有油（油漆）、水、銹等雜質，熔入焊縫中會產生氣孔、夾雜、夾渣、裂紋等缺陷，給焊接接頭帶來危害和隱患。

12.什么叫焊絲的熔化系數？

焊絲的熔化系數是指單位時間內通過單位電流時焊絲的熔化量。(g/Ah)

焊絲越細，其熔化系數越大，既效率越高。

13.什么叫焊接工藝參數？

焊接時，為保證焊接質量而選定的諸物理量（如：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱。

6/13/20251914.什么叫焊接電流？

焊接時，流經焊接回路的電流，一般用安培（A）表示。

15.什么叫電弧電壓？

電弧兩端（兩電極）之間的電壓降，一般用伏特（V）表示。

16.什么叫焊接速度？

單位時間內完成焊縫的長度，一般用厘米/分鐘（cm/min）表示。6/13/20252017.什么叫焊接線能量？

熔焊時，由焊接熱源輸入給單位長度焊縫上的能量，亦稱“熱輸入”。一般用焦耳/厘米（J/cm）表示。

18.什么叫焊縫金屬的熔合比？

熔焊時，被熔化的母材部分在焊縫金屬中所占的比例。

19.什么叫焊縫形狀系數？

熔焊時，在單道焊縫橫截面上焊縫寬度與焊縫厚度的比值。

20.什么叫左向焊法？

熔焊時，焊槍由焊件接縫的右端向左端移動的焊法。氣體保護效果好，焊縫成型美觀。CO2、TIG焊接均用左向焊法；MIG焊鋁必須用左向焊法。

21.什么叫右向焊法？

熔焊時，焊槍由焊件接縫的左端向右端移動的焊法。

6/13/20252122.為什么說焊接接頭是焊接結構中的薄弱環節？

因為焊接接頭存在著組織和性能的不均勻性，還往往存在著一些焊接缺陷，存在著較高的拉伸殘余應力；所以焊接接頭是焊接結構中的薄弱環節。

23.為什么說通過工藝途徑可獲得優質的焊接接頭？

提高焊接接頭的質量，可從以下途徑著手：正確選配焊接材料，采用合理的焊接工藝方法，控制熔合比，調節焊接熱循環特征，運用合理的操作方法和坡口設計，輔以預熱、層間保溫及緩冷、后熱等措施，或焊后熱處理方法等，可獲得優質的焊接接

6/13/202522五、碳鋼及普通低合金鋼的焊接

1.什么是碳素鋼？常用的有哪幾種？

碳素鋼也叫碳鋼。常用焊接的有低碳鋼（含C≤0.25%）和中碳鋼（含C=0.25%--0.60%）；優質碳素結構鋼（08、10、15、20、25、30、35、40、45）低碳鋼含碳量低，錳、硅含量少，在通常情況下不會因焊接而引起嚴重組織硬化或出現淬火組織。這種鋼的塑性和沖擊韌性優良，其焊接接頭的塑性、韌性也極其良好。焊接時一般不需預熱和后熱，不需采取特殊的工藝措施，即可獲得質量滿意的焊接接頭，故低碳鋼鋼具有優良的焊接性能，是所有鋼材中焊接性能最好的鋼種。

2.為什么叫普通低合金鋼？它們是如何分類的？

在鋼中除碳外少量加入一種或多種合金元素(合金元素總量在5％以下)，以提高鋼的力學性能，使其屈服強度在275MPa以上，并具有良好的綜合性能，這類鋼稱之為低合金高強鋼，其主要特點是強度高、塑性和韌性也較好。

6/13/2025233.什么是金屬材料的機械性能？

抗拉強度、屈服強度、斷面收縮率、伸長率、硬度、沖擊韌性、耐疲勞和蠕變性能等。

4.什么是鋼材的工藝性能？

鋼材承受各種冷熱加工的能力，如：可切削性、可鍛性、可鑄性和可焊接性等。

5.什么是金屬的焊接性？

在一定的焊接工藝條件下獲得優質焊接接頭的難易程度。包括兩方面的內容：一是接合性能，又稱工藝可焊性；二是使用性能，又稱使用可焊性。

6/13/2025246.為什么低合金高強鋼會出現裂紋？有哪些影響因素？

隨含碳量和合金元素的增加，產生冷裂紋的敏感性增加。產生冷裂紋的三要素是：

〈1〉焊接接頭中產生淬硬的馬氏體組織

〈2〉焊接接頭中擴散氫〔H〕含量高

〈3〉焊接接頭中有較高的殘余應力

7.為什么防止冷裂紋要采取工藝措施？

防止冷裂紋要采取的工藝措施有：

〈1〉建立低氫的焊接環境

〈2〉制定合理的焊接工藝和焊接順序

a、焊接方法的選擇

b、焊接熱輸入量的選定

c、焊接順序的制定

〈3〉焊前進行預熱和控制層間溫度（100--150℃）

〈4〉焊后立即進行消氫處理（300--400℃*2h）

〈5〉焊后消應熱處理（600--650℃*2h）

6/13/202525低合金高強鋼壓力容器焊接實例直徑為2000mm，壁厚為32mm的緩沖罐（圖10-1），殼體材質為16MnR。6/13/202526焊縫編號焊縫位置焊接方法焊接材料說明01A1、02A1封頭拼縫雙面SAWH08MnMo+HJ431①1A1、2A1、B1、B3殼體縱、環縫雙面SAWH10Mn2+HJ431②B2殼體環縫(大合攏)內SMAW外SAWJ507H10Mn2+HJ431③B4D1-D3人孔接管與對應法蘭環縫人孔、小接管與殼體角焊縫雙面SMAWJ507④B5、B6小接管與對接法蘭環縫GTAW打底SMAW蓋面TIG-50J507⑤E1鞍座與殼體焊接角焊縫GMAW(CO2焊)TWE-711⑥6/13/202527說明：①封頭拼縫在平板狀態下焊接完成后，需再經過950~1000℃的加熱后進行沖壓成形，故拼縫要經過Ac3以上溫度的加熱，焊縫的力學性能不僅取決于化學成分，而且和焊縫的組織狀態有很大關系。雖然焊縫的含碳量要比母材低很多，但由于焊接是一個局部加熱過程，冷卻速度很大，因此焊縫呈現為一種柱狀晶的特殊的過飽和鑄造組織，其中少量的馬氏體主要靠碳的固溶強化存在，而低碳馬氏體的亞結構存在許多位錯，過飽和的固溶的碳就聚集在位錯周圍，起著釘扎位錯的作用，使位錯難于運動，馬氏體便不易變形而呈現強化焊縫的作用。經過Ac3以上的溫度加熱后，焊縫組織從柱狀晶變成了等軸晶，打破了原來的亞結構狀態，使過飽和程度降低，其碳的固溶強化作用也隨之降低了，所以勢必焊縫強度降低。為了彌補上述情況造成的焊縫強度降低，只有調整焊縫的化學成分，使用合金元素更多一些的、強度高一檔的焊絲來焊接熱壓封頭拼縫。6/13/202528②殼體縱、環縫焊接條件好，考慮到板厚因素，從提高效率、保證焊接質量出發，選用雙面埋弧焊，焊絲啊等強度原則選用。③設備大合攏焊縫，考慮到設備因素，內焊縫采用埋弧焊較困難，故內側采用焊條電弧焊、外側采用碳弧氣刨清根后再進行外環縫埋弧焊。B2焊縫據人孔較近，故將其為大合攏焊縫。④人孔接管與人孔法蘭環縫，由于人孔直徑較大，故采用焊條電弧焊進行雙面焊。對于人孔、小接管與殼體角焊縫，鑒于此部位焊縫形狀和焊接條件，一般選用焊條電弧焊進行雙面焊。⑤對于小直徑接管環縫，由于只能單面焊，又要保證質量，選用TIG焊打底是保證焊縫質量最有效的方法。TIG-50為焊材牌號，其焊材型號為ER70S-G(AWSA5.18)。⑥鞍座與殼體焊接角焊縫屬非承壓焊縫，采用熔化極氣體保護焊(保護氣體為純CO2)，效率高，焊縫成形好。TWE-711為焊材牌號，其焊材型號為E71T-1(AWSA5.20)。6/13/202529六、不銹鋼的焊接1.為什么說焊接不銹鋼有一定的工藝難度？

主要工藝難度是：

〈1〉不銹鋼材料熱敏感性較強，在450--850℃溫度區內停留時間稍長，焊縫及熱影響區耐腐蝕性能嚴重下降。

〈2〉容易發生熱裂紋。

〈3〉保護不良，高溫氧化嚴重。

〈4〉線膨脹系數大，產生較大的焊接變形。

2.為什么焊接奧氏體不銹鋼要采取有效的工藝措施？

一般工藝措施有：

〈1〉要依據母材的化學成分，嚴格選擇焊接材料。

〈2〉小電流.，快速焊接；小線能量，減少熱輸入。

〈3〉細直徑焊絲、焊條，不擺動，多層多道焊。

〈4〉焊縫及熱影響區強制冷卻，減少450--850℃停留時間。

〈5〉TIG焊縫背面氬氣保護。

〈6〉與腐蝕介質接觸的焊縫最后焊接。

〈7〉焊縫及熱影響區鈍化處理。

6/13/2025303.為什么奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼焊接（異種鋼焊接）要選用25—13系列的焊絲及焊條？

答：焊接奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼相連的異種鋼焊接接頭，焊縫熔敷金屬必須采用25—13系列的焊絲