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1、压力容器焊接常识压力容器焊接常识焊接的定义焊接的定义 通过适当的物理化学过程使两个分离通过适当的物理化学过程使两个分离的固体产生原子（分子）间结合力而接合成一体的的固体产生原子（分子）间结合力而接合成一体的连接方法。连接方法。 分分 类类 化工装置焊接的构件量约占化工装置焊接的构件量约占7575左右，且多采用电左右，且多采用电弧焊。弧焊。 熔化焊熔化焊压力焊压力焊钎钎 焊焊气气 焊焊电弧焊电弧焊电渣焊电渣焊等离子焊等离子焊电弧焊电弧焊1.3 1.3 埋弧自动焊埋弧自动焊 从引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动到焊接收尾从引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动到焊接收尾等全过程完全由机械完成。等全过程
2、完全由机械完成。 自动焊的焊剂呈粒自动焊的焊剂呈粒状，一般厚度为状，一般厚度为303050mm50mm。电弧热量使焊丝。电弧热量使焊丝、工件和焊剂溶化，形、工件和焊剂溶化，形成金属熔池，焊剂使它成金属熔池，焊剂使它们与空气隔绝。们与空气隔绝。 低碳钢用低碳钢用H08AH08A，配，配高锰高硅型焊剂高锰高硅型焊剂HJ431HJ431。主要优点：主要优点：生产率高生产率高 用大电流，熔深大，生产率较高。对于用大电流，熔深大，生产率较高。对于20mm20mm以下的对接焊可不开坡口以下的对接焊可不开坡口, ,不留间隙，填充金属少。不留间隙，填充金属少。焊缝质量高焊缝质量高 保护完善，杂质较少，易获得稳
3、定高质量保护完善，杂质较少，易获得稳定高质量的焊缝。的焊缝。 劳动条件好劳动条件好 没有弧光辐射，劳动条件较好。没有弧光辐射，劳动条件较好。 适于批量大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝适于批量大，较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接。的焊接。 1.3 1.3 埋弧自动焊埋弧自动焊1.3 1.3 埋弧自动焊埋弧自动焊不足：不足：不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大不及手工焊灵活，一般只适合于水平位置或倾斜度不大的焊缝；的焊缝；工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时；工件边缘准备和装配质量要求较高、费工时；由于埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，必须严格由于埋弧操作，看不到熔池
4、和焊缝形成过程，必须严格控制焊接规范。控制焊接规范。1.4 1.4 氩弧焊氩弧焊 氩气的散热能力较低，一旦引燃，能较稳定地燃烧；氩气的散热能力较低，一旦引燃，能较稳定地燃烧；但其电离势较高，引弧较困难，需借用高频振荡器产生高但其电离势较高，引弧较困难，需借用高频振荡器产生高频高压电引弧。按所用的电极不同可分为：非熔化极氩弧频高压电引弧。按所用的电极不同可分为：非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊两种。焊和熔化极氩弧焊两种。(1)(1)非熔化极氩弧焊（非熔化极氩弧焊（TIGTIG焊）焊） 电极只发射电子产生电弧，本电极只发射电子产生电弧，本身不熔化，常用熔点较高的钍身不熔化，常用熔点较高的钍/ /铈铈钨
5、棒作为电极，又叫钨极氩弧焊。钨棒作为电极，又叫钨极氩弧焊。可以手工进行，也可以自动进行。可以手工进行，也可以自动进行。 为防止电极熔化和烧损，电流不能过大，常用于焊接为防止电极熔化和烧损，电流不能过大，常用于焊接4mm4mm以下的薄板，管子对接、管子与管板的连接。以下的薄板，管子对接、管子与管板的连接。1.4 1.4 氩弧焊氩弧焊(2)(2)熔化极氩弧焊（熔化极氩弧焊（MIGMIG焊）焊） 焊丝为电极，焊接电流可大大提焊丝为电极，焊接电流可大大提高，焊接过程可采用自动或半自动方高，焊接过程可采用自动或半自动方式进行。式进行。 焊接成本高。因此常用于易氧化的有色金属、稀有金焊接成本高。因此常用于
6、易氧化的有色金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢( (不锈钢、耐不锈钢、耐热钢热钢) )的焊接。的焊接。 金属熔滴沿焊丝轴向高速喷射入金属熔滴沿焊丝轴向高速喷射入溶池。不短路，电弧燃烧稳定，无飞溶池。不短路，电弧燃烧稳定，无飞溅，焊缝成形好，熔透深度增加，用溅，焊缝成形好，熔透深度增加，用于焊接厚度为于焊接厚度为3mm3mm以上的金属。以上的金属。2. 焊接接头和坡口形式焊接接头和坡口形式2.1 2.1 压力容器焊接接头分类压力容器焊接接头分类适用范围适用范围容器主要受压部分焊接接头分类容器主要受压部分焊接接头分类A AB BC CD D
7、 设计温度设计温度2020的的钢制焊接单钢制焊接单层容器、多层容器、多层包扎容器、层包扎容器、热套及锻焊热套及锻焊容器。容器。 设计温度设计温度2020的的容器，还应容器，还应符合符合GB150-GB150-C C的规定。的规定。 圆筒部分的纵圆筒部分的纵向接头（多层包向接头（多层包扎容器层板纵向扎容器层板纵向接头除外）、球接头除外）、球形封头与圆筒连形封头与圆筒连接的环向接头、接的环向接头、各类凸形封头中各类凸形封头中的所有拼接接头，的所有拼接接头，以及嵌入式接管以及嵌入式接管与壳体对接连接与壳体对接连接的接头。的接头。 壳体部分壳体部分的环向接头、的环向接头、锥形封头小锥形封头小端与接管连
8、端与接管连接的接头、接的接头、长颈法兰与长颈法兰与接管连接的接管连接的接头，但已接头，但已规定为规定为A A、C C、D D类的接头类的接头除外。除外。 平盖、管平盖、管板与圆筒非板与圆筒非对接连接的对接连接的接头，法兰接头，法兰与壳体、接与壳体、接管连接的接管连接的接头，内封头头，内封头与圆筒的搭与圆筒的搭接接头以及接接头以及多层包扎容多层包扎容器层板纵向器层板纵向接头。接头。 接管、接管、人孔、凸人孔、凸缘、补强缘、补强圈等与壳圈等与壳体连接的体连接的接头，但接头，但已规定为已规定为A A、B B类的类的接头除外。接头除外。对接接头对接接头搭接和角接接头搭接和角接接头2.1 2.1 压力容
9、器焊接接头分类压力容器焊接接头分类2.2 2.2 对接接头对接接头 容易焊透，受力情况好，应力均匀，连接强度高，焊容易焊透，受力情况好，应力均匀，连接强度高，焊接接头质量容易保证。坡口的主要作用是保证焊透，分不接接头质量容易保证。坡口的主要作用是保证焊透，分不开坡口、单边和双边开坡口、单边和双边V V形及形及U U形坡口：形坡口：X形坡形坡口可减口可减少焊条少焊条金属量金属量50%，且变形且变形及内应及内应力小。力小。较重要较重要的焊接的焊接结构可结构可用用U形形坡口。坡口。2.2 2.2 对接接头对接接头2.2 2.2 对接接头对接接头 表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷。表面不得有裂纹、分层
10、、夹杂等缺陷。 标准抗拉强度下限值标准抗拉强度下限值540MPa的钢材及的钢材及Cr-Mo低合金低合金钢材，推荐采用冷加工方法加工坡口。钢材，推荐采用冷加工方法加工坡口。 经火焰切割的坡口表面，应进行磁粉或渗透检测，当经火焰切割的坡口表面，应进行磁粉或渗透检测，当无法进行磁粉或渗透检测时，应由切割工艺保证坡口质量。无法进行磁粉或渗透检测时，应由切割工艺保证坡口质量。 施焊前应清除坡口及母材两侧表面施焊前应清除坡口及母材两侧表面20mm范围内的氧化范围内的氧化物、油污、熔渣及其他有害杂质。物、油污、熔渣及其他有害杂质。 奥氏体高合金钢坡口两侧各奥氏体高合金钢坡口两侧各100mm范围内应刷涂料，以
11、范围内应刷涂料，以防止粘附焊接飞溅。防止粘附焊接飞溅。对坡口的要求：对坡口的要求：2.2 2.2 对接接头对接接头对不等厚度接件的组对要求：对不等厚度接件的组对要求：为减小应力集中，厚度为减小应力集中，厚度10mm10mm，两板厚度差，两板厚度差3mm3mm；厚度；厚度10mm10mm，厚度差大于薄板，厚度差大于薄板3030或超过或超过5mm5mm时，应削薄厚板边缘。时，应削薄厚板边缘。2.3 2.3 角接接头和角接接头和T T型接头型接头 分不开坡口、单边和双边分不开坡口、单边和双边V V形及形及K K形坡口。形坡口。2.3 2.3 角接接头和角接接头和T T型接头型接头 在外载荷作用下，因
12、结构不连续，应力分布不均，焊在外载荷作用下，因结构不连续，应力分布不均，焊缝根部有较大应力集中。缝根部有较大应力集中。2.4 2.4 搭接接头搭接接头 不需开坡口，均属角焊缝，分端焊缝和侧焊缝。不需开坡口，均属角焊缝，分端焊缝和侧焊缝。3. 焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能3.1 3.1 焊接热循环焊接热循环 焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成。由于焊焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区组成。由于焊接热循环的作用，各区中的组织和性能会有很大的差异。接热循环的作用，各区中的组织和性能会有很大的差异。 在焊接热作用下接头中各点温度随时间变化的过程。在焊接热作用下接头中各点温度随时间变化的
13、过程。特点：特点：l加热、冷却速度快加热、冷却速度快( (100/s) 100/s) l温度不均匀温度不均匀对焊接质量起重要影响的参数是：对焊接质量起重要影响的参数是： l最高加热温度最高加热温度 l过热温度过热温度( (1100)1100)的停留时间的停留时间 l冷却速度冷却速度(t(t8/58/5) )调节焊接热循环的措施：调节焊接热循环的措施： 改变焊接线能量大小，可改变焊接热循环的曲线形改变焊接线能量大小，可改变焊接热循环的曲线形状；状； 改善材料焊接前的初始温度改善材料焊接前的初始温度（预热）（预热） ； 采用后热等措施使冷却速度改善。采用后热等措施使冷却速度改善。3.1 3.1 焊
14、接热循环焊接热循环 在焊接接头横截面上测得的焊缝金属的区域，即焊缝在焊接接头横截面上测得的焊缝金属的区域，即焊缝表面和熔合线所包围的区域。表面和熔合线所包围的区域。 结晶过程特点：过热，冷却速度快，运动状态下结晶，非结晶过程特点：过热，冷却速度快，运动状态下结晶，非均质成核。均质成核。偏析偏析一次结晶一次结晶二次结晶二次结晶 结晶从熔池底部许多半个结晶从熔池底部许多半个晶粒晶粒开始垂直底部向中心生长开始垂直底部向中心生长，呈树状枝晶。，呈树状枝晶。3.2 3.2 焊缝区焊缝区铸态组织，铸态组织，粗大柱状晶粗大柱状晶 焊缝区组织是从液态结晶冷凝后形成的铸态组织，因焊缝区组织是从液态结晶冷凝后形成
15、的铸态组织，因此，可能存在着各种铸造缺陷。但由于冷却快，且通过渗此，可能存在着各种铸造缺陷。但由于冷却快，且通过渗入某些合金等可以满足使用要求。入某些合金等可以满足使用要求。 焊缝结晶过程要产生偏析，宏观偏析与焊缝焊缝结晶过程要产生偏析，宏观偏析与焊缝成形系数成形系数（即焊道的宽度与厚度之比）有关。成形系数小，易形成（即焊道的宽度与厚度之比）有关。成形系数小，易形成中心偏析。中心偏析。3.2 3.2 焊缝区焊缝区3.3 3.3 热影响区热影响区 焊接过程中，受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材焊接过程中，受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材组织或性能发生变化的区域为焊接热影响区。如图所示。组织或性
16、能发生变化的区域为焊接热影响区。如图所示。 过热区过热区 11001100固相线，固相线，魏氏组织，为热影响区中魏氏组织，为热影响区中机械性能最差的部位；机械性能最差的部位；正火区正火区 AcAc3 311001100，正火，正火组织，冷却后晶粒细小，组织，冷却后晶粒细小，机械性能较好。机械性能较好。部分相变区部分相变区 AcAc1 1AcAc3 3之间之间 ，晶粒大小不一，组织不，晶粒大小不一，组织不均匀，性能较差。均匀，性能较差。 3.4 3.4 熔合区熔合区 焊缝与热影响区的过渡区，位于熔合线两侧，也叫半焊缝与热影响区的过渡区，位于熔合线两侧，也叫半熔化区，如图所示。熔化区，如图所示。
17、特点：特点：l温度处于固相线和液温度处于固相线和液相线之间；相线之间；l成份不均匀，组织粗成份不均匀，组织粗大。大。 粗大的过热组织和粗大的过热组织和粗大的淬硬组织，是焊粗大的淬硬组织，是焊接接头中性能最差的。接接头中性能最差的。3.5 3.5 影响焊接接头性能的因素影响焊接接头性能的因素 l焊接材料焊接材料 焊条和焊丝等（熔化后形成焊缝金属组成部分焊条和焊丝等（熔化后形成焊缝金属组成部分，影响焊缝化学成分），影响焊缝化学成分）l焊接方法焊接方法 不同焊接方法的热不同焊接方法的热源温度高低不同、且机械保护源温度高低不同、且机械保护也不同。也不同。l焊接工艺焊接工艺 焊接电流、电弧电焊接电流、电
18、弧电压、焊接速度和线能量等的总压、焊接速度和线能量等的总称为工艺参数。称为工艺参数。工艺参数工艺参数接头输入热量的大接头输入热量的大小小焊接热循环焊接热循环热影响区大热影响区大小小组织粗细组织粗细焊缝性能焊缝性能4. 焊接材料焊接材料4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧焊用焊接材料 电焊条由内部钢芯和外侧药皮组成。电焊条由内部钢芯和外侧药皮组成。 钢芯钢芯 主要作用导电，并在焊条端部形成具有一定成分主要作用导电，并在焊条端部形成具有一定成分的熔敷金属。的熔敷金属。 要求焊芯尽量减少有害元素的含量，限制要求焊芯尽量减少有害元素的含量，限制S S、P P，有些，有些焊条要求焊芯控制焊条要求
19、焊芯控制As(As(砷砷) )、Sb(Sb(锑锑) )、Sn(Sn(锡锡) )等元素。等元素。 药皮药皮 又称涂料，保证熔敷金属具有一定的成分和优良又称涂料，保证熔敷金属具有一定的成分和优良的性能。的性能。 药皮一般由稳弧剂、造渣剂、脱氧剂、造气剂、合金药皮一般由稳弧剂、造渣剂、脱氧剂、造气剂、合金剂、增塑润滑剂和粘接剂等组成。剂、增塑润滑剂和粘接剂等组成。4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧焊用焊接材料药皮中各种组分的作用：药皮中各种组分的作用：稳弧剂稳弧剂 凡易电离的物质均能稳弧。常用碱金属及碱土金凡易电离的物质均能稳弧。常用碱金属及碱土金属化合物，如碳酸钾、碳酸钠、大理石等。属化
20、合物，如碳酸钾、碳酸钠、大理石等。造渣剂造渣剂 形成溶渣，覆盖熔化金属表面，保护熔池及改善形成溶渣，覆盖熔化金属表面，保护熔池及改善焊缝成形。焊缝成形。脱氧剂脱氧剂 降低含氧量，提高机械性能。主要脱氧剂有锰铁降低含氧量，提高机械性能。主要脱氧剂有锰铁、硅铁、钛铁。、硅铁、钛铁。 造气剂造气剂 高温下能分解出气体，保护电弧及熔池，防止空高温下能分解出气体，保护电弧及熔池，防止空气中氧和氮侵入。气中氧和氮侵入。4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧焊用焊接材料药皮中各种组分的作用：药皮中各种组分的作用：合金剂合金剂 补偿合金元素的烧损及向焊缝过渡合金元素，以补偿合金元素的烧损及向焊缝过渡合金
21、元素，以保证焊缝的化学成分及性能等。保证焊缝的化学成分及性能等。增塑润滑剂增塑润滑剂 增加药皮粉料在焊条压涂过程的塑性、滑性增加药皮粉料在焊条压涂过程的塑性、滑性及流动性，以提高焊条的压涂质量，减小偏心度。及流动性，以提高焊条的压涂质量，减小偏心度。 粘接剂粘接剂 使药皮粉料在压涂过程中有一定粘性，与焊芯牢使药皮粉料在压涂过程中有一定粘性，与焊芯牢固粘接，并使之在烘干后具有一定的强度。固粘接，并使之在烘干后具有一定的强度。 电焊条的分类电焊条的分类 按用途分按用途分4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧焊用焊接材料 按熔渣的碱度分按熔渣的碱度分4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧
22、焊用焊接材料 按熔渣的碱度可分为酸性焊条和碱性焊条。按熔渣的碱度可分为酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条酸性焊条 焊接工艺性好，成形整洁焊接工艺性好，成形整洁, ,去渣容易，不易产生去渣容易，不易产生气孔和夹渣。但药皮氧化性强使合金元素烧损大，机械性气孔和夹渣。但药皮氧化性强使合金元素烧损大，机械性能（冲击韧性）比较低。能（冲击韧性）比较低。 酸性焊条一般均可用交直流电源。典型的酸性焊条是酸性焊条一般均可用交直流电源。典型的酸性焊条是J422J422。碱性焊条碱性焊条 焊接的焊缝机械性能良好，特别是冲击韧性比较焊接的焊缝机械性能良好，特别是冲击韧性比较高，主要用于重要结构的焊接。高，主要用于重要结构
23、的焊接。 典型的碱性焊条有典型的碱性焊条有J507J507等。等。4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧焊用焊接材料 电焊条牌号与型号电焊条牌号与型号 焊条牌号焊条牌号 是焊条产品的具体名称，主要根据用途及性能特点命是焊条产品的具体名称，主要根据用途及性能特点命名。每种产品只有一个牌号，但多种牌号可同时对应于一名。每种产品只有一个牌号，但多种牌号可同时对应于一种型号。种型号。 焊条牌号通常以一个汉语拼音字母（或汉字）与三位焊条牌号通常以一个汉语拼音字母（或汉字）与三位数字表示。数字表示。例如：例如：J422J422中中“J”“J”表示结构钢焊条，第表示结构钢焊条，第1 1、2 2位数字位
24、数字“42”“42”表示焊缝金属的抗拉强度等级（用表示焊缝金属的抗拉强度等级（用MPaMPa值的值的1/101/10表示），表示），末位数字末位数字“2”“2”表示药皮类型及焊接电源的种类。表示药皮类型及焊接电源的种类。4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧焊用焊接材料4.1 4.1 手工电弧焊用焊接材料手工电弧焊用焊接材料 焊条型号焊条型号 是以焊条国家标准为依据、反映焊条主要特性的一种是以焊条国家标准为依据、反映焊条主要特性的一种表示方法。表示方法。 焊条型号依据焊缝金属的力学性能、药皮类型、焊接焊条型号依据焊缝金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类分划。位置和焊接电流种类
25、分划。 E4315 E4315中中“E”“E”表示焊条；前两位数字表示熔敷金属抗表示焊条；前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为拉强度的最小值，单位为MPaMPa值的值的1/101/10；第；第3 3位数字表示焊位数字表示焊条焊接位置，条焊接位置，“0”“0”及及“1”“1”表示用于全位置焊接（平、立表示用于全位置焊接（平、立、仰、横），、仰、横），“2”“2”表示适用于平焊及平角焊，表示适用于平焊及平角焊，“4”“4”适用适用于向下立焊；第于向下立焊；第3 3和第和第4 4位数字组合时表示焊接电流种类及位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。药皮类型。4. 焊接材料焊接材料4.2 4
26、.2 埋弧焊用焊丝和焊剂埋弧焊用焊丝和焊剂 焊丝焊丝 焊丝牌号与优质碳素钢钢号的表示方法类似，前面加焊丝牌号与优质碳素钢钢号的表示方法类似，前面加上上“H”H”。强度钢用焊丝牌号，如。强度钢用焊丝牌号，如H08H08、H08AH08A、H10Mn2H10Mn2。 若牌号最后带有若牌号最后带有A A字，表示字，表示S S、P P含量较少的优质焊丝。含量较少的优质焊丝。 焊剂焊剂 国产焊剂依据化学成分分类，在牌号前面加国产焊剂依据化学成分分类，在牌号前面加HJHJ，如，如HJ431HJ431。第。第1 1位数字表示氧化锰的平均含量，如位数字表示氧化锰的平均含量，如“”表示表示含含MnOMnO303
27、0；第；第2 2位数字表示二氧化硅、氟化钙的平均含位数字表示二氧化硅、氟化钙的平均含量，如量，如“”表示高硅低氟型（表示高硅低氟型（SiOSiO2 230%,CaF30%,CaF2 210%10%）；）；末位数字表示同类焊剂的不同序号。末位数字表示同类焊剂的不同序号。4. 焊接材料焊接材料4.3 4.3 焊条、焊丝及焊剂的选用焊条、焊丝及焊剂的选用l焊缝机械性能与基体金属一致；焊缝机械性能与基体金属一致；l化学成分方面接近基体；化学成分方面接近基体；l根据焊接位置及板厚确定药皮类型。根据焊接位置及板厚确定药皮类型。5. 焊接应力与变形焊接应力与变形5.1 5.1 焊接应力和变形的危害焊接应力和
28、变形的危害 焊接应力会增加结构工作时的应力，降低承载能力；焊接应力会增加结构工作时的应力，降低承载能力；在存在应力腐蚀的场合，还会加剧应力腐蚀开裂。在存在应力腐蚀的场合，还会加剧应力腐蚀开裂。 焊接变形影响组装质量，矫正变形会增加成本，还要焊接变形影响组装质量，矫正变形会增加成本，还要降低塑性。降低塑性。5.2 5.2 焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 金属材料如果整体均匀加热和冷却，能完全自由膨胀金属材料如果整体均匀加热和冷却，能完全自由膨胀和收缩，则在加热过程中产生变形，不产生应力；冷却后和收缩，则在加热过程中产生变形，不产生应力；冷却后，恢复到原来的形状和尺寸，没有残余变
29、形，也没有残余，恢复到原来的形状和尺寸，没有残余变形，也没有残余应力，如图应力，如图a a所示。所示。5.2 5.2 焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 如果在加热和冷却过程中，完全不能膨胀和收缩，这如果在加热和冷却过程中，完全不能膨胀和收缩，这时有焊接残余应力而没有残余变形。时有焊接残余应力而没有残余变形。 由于焊接是局部加热，在加热和冷却过程中，有一定由于焊接是局部加热，在加热和冷却过程中，有一定的刚性约束，如图的刚性约束，如图b b所示，加热时金属受压应力，产生塑性所示，加热时金属受压应力，产生塑性压缩变形；在冷却过程中，由于金属不能完全自由收缩，压缩变形；在冷却过程中，由
30、于金属不能完全自由收缩，而受到拉应力，并保存下来，这就是焊接残余应力。而受到拉应力，并保存下来，这就是焊接残余应力。5.2 5.2 焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 焊接变形和应力在一个焊接结构中是焊缝局部收缩的焊接变形和应力在一个焊接结构中是焊缝局部收缩的两种表现。如果在焊接过程中，工件能够自由收缩，则焊两种表现。如果在焊接过程中，工件能够自由收缩，则焊后工件变形较大，而焊接残余应力较小；如果在焊接过程后工件变形较大，而焊接残余应力较小；如果在焊接过程中，由于外力限制或工件自身刚性较大而不能自由收缩，中，由于外力限制或工件自身刚性较大而不能自由收缩，则焊后工件变形较小，但内部
31、却存在着较大的残余应力。则焊后工件变形较小，但内部却存在着较大的残余应力。 现以钢板对焊为例说明焊接残余应力的产生过程，如现以钢板对焊为例说明焊接残余应力的产生过程，如图所示。图所示。(a)(a)为加热时，为加热时，(b)(b)为冷却时的情况。为冷却时的情况。5.2 5.2 焊接应力和变形产生的原因焊接应力和变形产生的原因 以下列出了常见焊接变形种类及其产生的原因。以下列出了常见焊接变形种类及其产生的原因。5.3 5.3 减少和消除焊接应力的措施减少和消除焊接应力的措施 设计措施设计措施l尽量减少焊缝数量及尺寸；尽量减少焊缝数量及尺寸；l避免焊缝过分集中与交叉；避免焊缝过分集中与交叉；l采用刚
32、性较小的接头形式；采用刚性较小的接头形式；l在拉应力区域，避免几何不连续性。在拉应力区域，避免几何不连续性。工艺措施工艺措施l合理选择焊接顺序和方向合理选择焊接顺序和方向( (先横后纵先横后纵) )；l锤击焊缝法；锤击焊缝法；l预热法；预热法；l热处理法；热处理法；l采用小线能量焊接。采用小线能量焊接。5.4 5.4 控制和矫正焊接变形的措施控制和矫正焊接变形的措施l焊前组装时采用反变形焊前组装时采用反变形法；法；控制措施控制措施5.4 5.4 控制和矫正焊接变形的措施控制和矫正焊接变形的措施l刚性固定法；刚性固定法；l采用能量集中的焊接方法；采用能量集中的焊接方法；l选择合理的装配焊接顺序。
33、选择合理的装配焊接顺序。5.4 5.4 控制和矫正焊接变形的措施控制和矫正焊接变形的措施l机械矫正法；机械矫正法；l火焰矫正法。火焰矫正法。矫正矫正6. 焊接缺陷与焊接质量检验焊接缺陷与焊接质量检验6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷 局部变形与裂纹局部变形与裂纹 当焊接应力超过屈服极限时会产当焊接应力超过屈服极限时会产生焊接变形；超过强度极限会出现裂生焊接变形；超过强度极限会出现裂纹。纹。 焊缝外部缺陷焊缝外部缺陷l焊缝增强过高焊缝增强过高 坡口角度太小或焊接电流过小；坡口角度太小或焊接电流过小；导致应力集中。导致应力集中。 为提高疲劳寿命，应将焊缝的增为提高疲劳寿命，应将焊缝的增强高铲平。强高
34、铲平。l焊缝过凹焊缝过凹 焊缝工作截面减小，使接头处焊缝工作截面减小，使接头处强度降低。强度降低。l咬边咬边 工件上沿焊缝边缘形成凹陷。工件上沿焊缝边缘形成凹陷。减少工作截面，并造成严重应力集减少工作截面，并造成严重应力集中。中。l焊瘤焊瘤 对静载强度无影响，会引起应对静载强度无影响，会引起应力集中，使动载强度降低。力集中，使动载强度降低。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷l烧穿烧穿 部分熔化金属从焊缝反面部分熔化金属从焊缝反面漏出，甚至烧穿成洞，使接头漏出，甚至烧穿成洞，使接头强度下降。强度下降。 焊缝内部缺陷焊缝内部缺陷l未焊透未焊透 应力集中严重，降低强度，开裂根源。应力集中严重，降低强度
35、，开裂根源。l夹渣夹渣 减少工作截面，造成应力集中，降低焊缝强度和冲击减少工作截面，造成应力集中，降低焊缝强度和冲击韧性。韧性。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷l气孔气孔 减少有效工作截面，降低机械强度。减少有效工作截面，降低机械强度。l裂纹裂纹 按发生的时间，焊接裂纹分按发生的时间，焊接裂纹分热裂纹和冷裂纹两种。热裂纹和冷裂纹两种。热裂纹热裂纹 是由液态到固态结晶过程中产生的。是由液态到固态结晶过程中产生的。 焊缝中存在低熔点物质（如焊缝中存在低熔点物质（如FeSFeS），受到较大的焊接应），受到较大的焊接应力时，易在晶粒之间引起破裂。力时，易在晶粒之间引起破裂。 焊件及焊条内含焊件及焊条内
36、含S S、CuCu等杂质多时，易产生热裂纹。等杂质多时，易产生热裂纹。 热裂纹具有沿晶界分布的特征。热裂纹具有沿晶界分布的特征。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷冷裂纹冷裂纹 是在冷却过程中产生的。是在冷却过程中产生的。 由于热影响区或焊缝内形成了淬火组织，在高应力作由于热影响区或焊缝内形成了淬火组织，在高应力作用下，引起晶粒内部的破裂，焊接含碳量较高或合金元素用下，引起晶粒内部的破裂，焊接含碳量较高或合金元素较多的易淬火钢材时，最易产生冷裂纹。较多的易淬火钢材时，最易产生冷裂纹。 焊缝中熔入过多的氢，也会引起冷裂纹。焊缝中熔入过多的氢，也会引起冷裂纹。 此外，还有再热裂纹等。此外，还有再热裂纹
37、等。 裂纹是最危险的一种缺陷，一般不允许存在，一经发裂纹是最危险的一种缺陷，一般不允许存在，一经发现，必须铲去重焊。现，必须铲去重焊。6.1 6.1 焊接缺陷焊接缺陷6.2 6.2 焊接检验焊接检验 焊接检验包括：焊接检验包括：外观检查、无损检测外观检查、无损检测和机械性能试验和机械性能试验（水压与气压试验），以无损检测为主。（水压与气压试验），以无损检测为主。 外观检查外观检查 用肉眼或用用肉眼或用5 52020倍放大镜观察。可发现焊缝表面缺陷倍放大镜观察。可发现焊缝表面缺陷，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。 焊缝的外形尺寸可采用焊口
38、检测器或样板进行测量。焊缝的外形尺寸可采用焊口检测器或样板进行测量。 无损检测无损检测 内部夹渣、气孔、裂纹等缺陷用内部夹渣、气孔、裂纹等缺陷用X射线检测和超声波检射线检测和超声波检测磁力等进行检验。对于离焊缝表面不深的内部缺陷和表测磁力等进行检验。对于离焊缝表面不深的内部缺陷和表面微裂纹，可采用磁力检测和渗透检测。面微裂纹，可采用磁力检测和渗透检测。6.2 6.2 焊接检验焊接检验lX射线检测射线检测 是利用是利用X射线对焊缝照相，根据底片影像判断射线对焊缝照相，根据底片影像判断内部缺陷。再根据技术要求评定是否合格。内部缺陷。再根据技术要求评定是否合格。l超声波检测超声波检测 是根据超声波传
39、播原理来检测内部缺陷的。是根据超声波传播原理来检测内部缺陷的。再根据技术要求评定是否合格。再根据技术要求评定是否合格。 超声波探伤比超声波探伤比X光照相简便，广泛应用。但只凭经验判光照相简便，广泛应用。但只凭经验判断，而且不能留下永久的检验根据。断，而且不能留下永久的检验根据。Than，bye-bye金属焊接性 Weldability of Metal 1. 金属焊接性的概念 v金属材料对焊接加工的适应性。v在一定焊接条件下，获得优质焊接接头的难易程度。v决定于金属材料本身性质和加工条件。包括二方面的内容: 结合性能：指某种材料在给定的焊接工艺条件下，形成完整而无缺陷的焊接接头的能力 。使用性
40、能 ：指在给定的焊接工艺条件下，焊接接头或整体结构满足使用要求的能力 。2. 金属焊接性的间接评价 u碳当量 把钢中合金元素（包括碳）的含量按其对焊接性影响程度换算成碳的相当含量，其总和叫碳当量。 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) 经验表明u当CE0.4时，焊接性良好，一般不需预热； CE=0.40.6时，焊接性较差，一般需要预热和采取其它工艺措施； CE0.6时，焊接性差，需采取较高的预热温度和其它严格的工艺措施。评价金属焊接性的二个参数u冷裂纹敏感系数 除化学成分外，板厚（刚性约束）、焊缝含氢量等也对焊接性有影响。 Pe=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B+h/600+H/60(%) 防止裂纹要求的最低预热温度: Tp=1440Pc392()