电子课件-《焊工实训(高级模块)》-A02-3910-模块一-焊接基础知识.ppt

1、1.掌握焊接性概念及影响因素。2.掌握碳当量估算焊接性方法及斜Y形坡口焊接裂纹试验法。3.了解焊接冷裂纹敏感指数法、压板对接焊接裂纹试验法等焊接性评定方法。1.焊接性概念焊接性概念金属的焊接性是金属材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。也就是指金属材料在一定的焊接工艺条件下，焊接成符合设计要求，满足使用要求的构件的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性。2.影响焊接性的因素影响焊接性的因素材料、焊接方法及工艺、构件类型和使用条件是影响金属焊接性的主要因素。（1）材料材料不仅包括焊件本身，还包括使用的焊接材料，如焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。

2、它们在焊接时都参与熔池或半熔化区内的冶金过程，直接影响焊接质量。（2）焊接方法及工艺焊接方法对焊接性的影响主要在两方面，一是焊接热源性质（如能量密度）。二是对熔池和接头保护。工艺措施对防止焊接接头缺陷，提高使用性能也有重要的作用。如焊前预热、焊后缓冷和消氢处理等，对防止热影响区淬硬变脆、降低焊接应力、防止裂纹是比较有效的措施。另外，如合理安排焊接顺序也能减小应力与变形。（3）构件类型焊接构件的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性也会发生影响。（4）使用条件焊接结构的使用条件是多种多样的，有高温、低温下工作和腐蚀介质中工作及在静载或动载条件下工作等。评定金属焊接性方法很多，可分为间接估算法和直接

3、试验法两类。1.焊接性间接估算法焊接性间接估算法间接估算法一般不需要焊接焊缝，只需对金属材料的化学成分、物理及化学性能、金相组织及力学性能指标等分析与测定，从而推测与评估金属的焊接性。间接估算法有碳当量法、焊接冷裂纹敏感指数法等。（1）碳当量法钢材的化学成分对焊接热影响区的淬硬及冷裂倾向有直接影响，因此可用化学成分来间接估算其焊接性。在钢材的各种化学元素中，对焊接性影响最大的是碳，碳是引起淬硬及冷裂的主要元素，故常把钢中含碳量的多少作为判断钢材焊接性的主要标志，钢中含碳量越高，其焊接性越差。为了便于分析和研究钢中合金元素对钢的焊接性影响，我们引入了碳当量概念。所谓碳当量就是指把钢中合金元素（包

4、括碳）的含量，按其作用换算成碳的相当含量。用碳当量大小来评定钢材焊接性的方法，称为碳当量法。碳当量法只是一个近似的间接估算焊接性的方法。碳当量的估算公式有很多，国际焊接学会推荐的估算非合金钢及非调质低合金高强度钢的碳当量（CE）公式为：CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15需注意的是，上式中元素符号均表示其在钢中含量的百分数,计算时取上限。根据经验，当CE0.4%时，钢材的淬硬倾向不明显，焊接性优良，焊接时不必预热；当CE0.4%0.6%时，钢材的淬硬倾向增大，需要采取适当预热、控制焊接参数等工艺措施；当CE0.6%时，淬硬、冷裂倾向强，属于较难焊的材料，需采取较高的

5、预热温度和严格的工艺措施。（2）焊接冷裂纹敏感指数法对于低碳微量多合金元素的低合金高强钢，焊接冷裂纹敏感指数（Pc）计算公式为：式中 Pc焊接冷裂纹敏感指数；板厚（mm）；H甘油法测定的扩散氢含量（mL/100 g）。焊接冷裂纹敏感指数越大，则对冷裂纹越敏感，焊接性越差。根据Pc值可以通过经验公式求出斜Y形坡口对接裂纹试验条件下，为了防止冷裂纹所需要的最低预热温度To（）为：To=1440Pc-3922.焊接性直接试验法焊接性直接试验法直接试验法即通过焊接性试验来评定母材焊接性的方法。通过焊接性试验可以选择适用于母材金属的焊接材料；确定合适的焊接工艺参数，如焊接电流、电弧电压、预热温度等；还可

6、以用于研制新的焊接材料。焊接性试验方法很多，目前应用较广的是斜Y形坡口焊接裂纹试验法、压板对接焊接裂纹试验法等。（1）斜Y形坡口焊接裂纹试验法斜Y形坡口焊接裂纹试验主要用于评价非合金钢和低合金钢高强钢焊接热影响区冷裂纹敏感性，是一种在工程上广泛应用的试验方法。试件的形状和尺寸试样裂纹长度的计算a）表面裂纹 b）根部裂纹 c）断面裂纹焊条电弧焊试验焊缝焊条自动送进试验焊缝1）表面裂纹率CfCf=lf/L式中 lf表面裂纹长度之和（mm）；L试验焊缝长度（mm）。2）根部裂纹率CrCr=lr/L式中 lr根部裂纹长度之和(mm)。3）断面裂纹率CsCs=Hs/H式中 Hs5个横断面裂纹深度的总和(

7、mm)；H5个断面焊缝的最小厚度的总和（mm）。斜Y形坡口焊接裂纹试验方法的优点是试件易于加工，不需特殊装置，操作简单，试验结果可靠；缺点是试验周期较长。除斜Y形坡口试件外，可以仿照此标准做成直Y形坡口的试件，用于考核焊条或异种钢焊接的裂纹敏感性，其试验程序以及裂纹率的检测和计算与斜Y形坡口试件相同。（2）压板对接焊接裂纹试验法压板对接焊接裂纹试验主要用于评定非合金钢、低合金钢、奥氏体不锈钢焊条及焊缝的热裂纹敏感性。压板对接焊接裂纹试验装置1C形拘束框架 2试件 3横向螺栓 4齿形底座 5定位塞 6调节板裂纹率计算公式如下：C=l/L式中 l4条试验焊缝裂纹长度之和（mm）；L4条试验焊缝长度

8、之和（mm）。试板形状尺寸试验焊缝位置三、三、HQ100低合金高强钢斜低合金高强钢斜Y形坡口冷裂纹试形坡口冷裂纹试验验采用斜Y形坡口对接裂纹试验进行HQ100低合金高强钢（低碳调质钢）的冷裂纹敏感性试验。焊接试验条件见表，试验结果见表。HQ100钢斜Y形坡口对接裂纹试验的焊接条件HQ100钢斜Y形坡口对接裂纹试验的结果根据试验结果，厚度为9 mm的HQ100钢，焊条电弧焊室温条件下焊接不出现裂纹；对于厚度为20 mm的HQ100钢，焊条电弧焊和混合气体保护焊两种方法预热75 仍出现裂纹，只有当预热温度提高到100 时才能避免裂纹出现。这表明HQ100钢的焊接裂纹敏感性与板厚的依赖性较强（拘束度

9、较大），因此HQ100钢在实际应用中一定要考虑焊接结构的拘束度大小。此外，搭接接头拘束裂纹试验结果表明，HQ100钢在搭接或不留间隙角接时，室温焊接不会出现裂纹。在实际工程机械产品的焊接结构中，针对搭接接头角焊缝形式，焊前不预热也可进行焊接。对于厚度为9 mm对接接头的焊条电弧焊、拘束度较小的角接以及厚度为20 mm的搭接焊条电弧焊，在室温下不预热可避免焊接裂纹的产生；但对于厚度20mm板对接接头的焊条电弧焊和富氩混合气体保护焊，预热温度不低于100 才能避免裂纹出现，因此在实际工程结构焊接时，HQ100钢的预热温度应为100 以上。焊接冷却时间t85是影响热影响区韧性的主要因素，为确保获得较

10、高的热影响区韧性，HQ100钢焊接时应控制t85在1020 s为宜。HQ100钢焊条电弧焊层间温度应控制在100 左右，焊接热输入为1517 kJcm；气体保护焊时层间温度应控制在100130，焊接热输入为1020 kJcm。1.掌握低碳钢的焊接性及工艺。2.掌握中碳钢的焊接性及工艺。3.能根据条件正确制定低碳钢、中碳钢的焊接工艺。一、低碳钢的焊接一、低碳钢的焊接1.低碳钢的焊接性低碳钢的焊接性低碳钢由于含碳量较低、塑性好，而且淬硬倾向小，焊接过程中一般不需要采取预热、后热、控制道（层）间温度、焊后热处理等工艺措施，许多焊接方法都能用于低碳钢的焊接，并可获得良好的焊接接头，因而低碳钢焊接性优良

11、，是焊接性最好的金属材料。2.低碳钢焊接工艺低碳钢焊接工艺（1）焊接方法和焊接材料低碳钢几乎可采用所有的焊接方法来进行焊接，并都能保证焊接接头的良好质量。常用的低碳钢焊接材料的选择 常用的低碳钢焊接材料的选择（续）（2）预热、焊后热处理低碳钢焊接过程中一般不需要采取预热、焊后热处理等工艺措施，但当焊件较厚或刚度很大或低温条件下焊接时，可能要采取预热、焊后热处理等措施。例如锅炉汽包，即使Q245R（20g）等焊接性良好的低碳钢，由于板厚较大，仍要进行600650 的焊后热处理。为了细化晶粒，电渣焊接头焊后必须正火或正火加回火处理。低碳钢焊前预热温度低碳钢低温条件下的预热温度二、中碳钢的焊接二、中

12、碳钢的焊接1.中碳钢的焊接性中碳钢的焊接性中碳钢的含碳量在0.25%0.6%之间，当含碳量处于下限附近时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。焊接时会出现以下两个问题：（1）焊缝金属易产生热裂纹中碳钢含碳量较高，凝固温度区间较大，偏析现象较严重，在凝固收缩应力的作用下，易沿液态晶界处开裂，产生热裂纹。（2）热影响区易产生冷裂纹中碳钢焊接时，在热影响区易产生塑性很低的淬硬组织（马氏体），含碳量越高，淬硬倾向越大。当板材较厚、刚度较大时，在热影响区容易产生冷裂纹。当焊缝金属的含碳量较高时，也有产生冷裂纹的可能。2.中碳钢焊接工艺中碳钢焊接工艺（1）焊接方法及焊接材料中碳钢的焊接方法有焊条

13、电弧焊、CO2焊及MAG焊等。焊条电弧焊时尽量采用抗裂性能较好的碱性焊条。当焊缝金属与母材不要求等强度时，可选用强度低一级的焊条，如E4315、E4316。当对焊缝金属强度要求较高时，可采用E5015、E6015-D1等碱性焊条。中碳钢焊接的焊条选用特殊情况下，也可采用铬镍不锈钢焊条焊接或焊补中碳钢。这时不需预热，也不容易产生近缝区冷裂纹。用来焊接中碳钢的铬镍奥氏体不锈钢焊条有E308-15（A107）、E309-16（A302）、E309-15（A307）、E310-16（A402）、E310-15（A407）等。中碳钢采用CO2焊及MAG焊时，可选用ER49-1、ER50-6等焊丝。（2）

14、焊接工艺措施1）中碳钢焊接时，为了限制焊缝中的含碳量，减少熔合比，一般开U形、V形坡口，但尽量开成U形。2）大多数情况下，中碳钢焊接需要预热、控制道间温度及焊后热处理。中碳钢的预热温度、道间温度及焊后热处理温度见表。对含碳量高或厚度和刚度很大时，可将预热温度提高到250400。中碳钢预热、道间及焊后热处理温度中碳钢的预热温度也可通过下列经验公式来确定：To550（C-0.12）+0.4 式中 To预热温度（）；C所焊母材的碳的质量分数（）；钢板厚度（mm）。如果焊后不能进行消除应力热处理，也要进行后热，即采取保温、缓冷措施，使扩散氢逸出，以减少裂纹产生。3）焊后锤击焊缝，以减少焊接残余应力，细

15、化晶粒。4）多层焊第一层焊缝应尽量采用小电流、慢焊速，以减少熔合比，防止热裂纹。5）焊后尽可能缓冷，焊件焊后可放在石棉灰中或放在炉中缓冷。三、三、Q245R（20 g）钢制蒸汽锅炉锅筒的焊接）钢制蒸汽锅炉锅筒的焊接蒸汽锅炉锅筒的工作条件是：工作压力为2.5 MPa，额定蒸发量为20 th，饱和蒸汽温度为225。采用 Q245R（20g）镇静钢制造。为了保证焊接质量和提高生产率，纵缝和环缝均采用直流埋弧焊方法焊接，定位焊采用焊条电弧焊。锅筒纵缝、环缝对接接头的坡口形式和尺寸1.焊前准备焊前准备采用刨边机制作接头坡口，并对坡口及其两侧各2030 mm范围的铁锈、油污等杂质进行清理，使其露出金属光泽

16、。产品焊接试板、引弧板和引出板装配图2.焊接材料焊接材料埋弧焊焊剂采用HJ431，焊丝采用 5 mm的H08MnA；定位焊用焊条采用 4 mm的E4303（J422）。焊前，焊剂在300 烘干2 h；焊条在150烘干2 h。经烘干的焊剂、焊条放在100 左右的封闭保温筒里，随用随取。3.焊接参数焊接参数由于锅筒的纵缝和环缝的钢板厚度一致、材质相同、坡口尺寸一致，因此焊接时选用相同的焊接参数。均采用较小的热输入进行多层焊，以提高焊接接头的塑性。焊接纵、环缝的焊接参数4.操作技术操作技术施焊纵、环缝正面第一道焊缝时，背面（指锅筒外面）加焊剂垫，要求纵缝的焊剂垫在焊缝整个长度上都与焊件紧密贴合，且压

17、力均匀，以防止液态金属下淌。焊完正面焊缝以后接着焊背面焊缝，层间温度均控制低于250。环缝焊接时，无论是正面焊缝，还是背面焊缝，焊丝均与筒体中心线偏离3545 mm。5.检验检验对锅筒的纵、环缝进行100的射线检测。对产品焊接试板检验接头的强度和塑性。1.掌握低合金高强度钢的焊接性。2.能根据条件正确制定常用低合金高强度钢的焊接工艺。一、低合金高强度结构钢的焊接性一、低合金高强度结构钢的焊接性低合金高强度结构钢，由于其含碳量（0.2%）及合金元素含量均较低，因此其焊接性总体较好，但由于这类钢中含有一定量的合金元素及微合金化元素，随着强度级别的提高，板厚增加，焊接性将变差。低合金高强度结构钢焊接

18、时的主要问题是焊接裂纹和焊接热影响区脆化。1.焊接裂纹焊接裂纹低合金高强度结构钢焊接时容易产生的裂纹是冷裂纹。焊接强度等级较低的低合金高强度结构钢时，由于淬硬倾向很小，焊缝和热影响区金属的塑性较好，产生冷裂纹的可能性不大。但随着钢材强度等级的提高，淬硬倾向增加，冷裂纹的倾向也增大。又因厚板的刚度大，焊接接头的残余应力也大。因此，冷裂纹主要发生在强度级别较高的厚板结构中。2.热影响区脆化热影响区脆化焊接低合金高强度结构钢时，热影响区中被加热到1 100 以上的粗晶区，是焊接接头的薄弱区，冲击韧度也最低，即所谓脆化区。热影响区粗晶脆化主要与焊接热输入有关。对于热轧钢，焊接热输入较大时，粗晶区将因晶

19、粒长大或出现魏氏组织等而降低韧性；焊接热输入较小时，会由于粗晶区组织中马氏体的比例增多而降低韧性。二、低合金高强度结构钢的焊接工艺二、低合金高强度结构钢的焊接工艺1.焊接方法的选择焊接方法的选择低合金高强度结构钢对焊接方法无特殊要求，适合于各种焊接方法，其中焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊是最常用的方法。2.焊接材料的选择焊接材料的选择一般按“等强”原则选择与母材强度相当的焊接材料，并综合考虑焊缝金属的韧性、塑性及抗裂性能。只要焊缝金属的强度不低于母材下限值即可。为此应优先选择低氢及超低氢的焊接材料及塑性韧性优良的焊接材料。对于刚度大的结构，考虑焊缝的塑性和韧性，有时也可选用比母材低一级强

20、度的焊接材料。低合金高强度结构钢焊条、焊丝及焊剂的选择3.预热预热焊前预热能降低焊后冷却速度，避免出现淬硬组织，减小焊接应力，是防止裂纹的有效措施，也有助于改善接头组织与性能，是低合金高强度结构钢焊接时常用的工艺措施。常用钢的预热及焊后热处理工艺4.后热及焊后热处理后热及焊后热处理低合金高强度结构钢后热主要是消氢处理，是防止冷裂纹的有效措施之一。低合金高强度结构钢一般焊后不进行热处理，只有在某些特殊情况下才采用焊后热处理，如厚板或强度等级较大及有延迟裂纹倾向的钢等。5.控制焊接热输入控制焊接热输入热输入的确定，主要取决于过热区的脆化和冷裂倾向。含碳量偏低的Q345（16Mn）钢焊接时，由于脆化

21、、冷裂倾向小，对热输入没有严格限制，但热输入偏小些更有利。当焊接含碳量偏高的Q345（16Mn）钢时，为降低淬硬倾向，防止冷裂纹的产生，热输入应偏大一些。三、水轮机支盖三、水轮机支盖 8100 mm大环缝焊接大环缝焊接1.焊接方法及焊接材料焊接方法及焊接材料焊接方法采用CO2焊，焊丝为ER49-1或ER50-6、1.6 mm，焊机为NBC1-500型、直流反接。水轮机支盖大环缝位置及形式2.焊接工艺焊接工艺 焊接参数 焊道分布示意图1盖板 2侧板 3封底焊道 焊4、6、9、12焊道时的焊枪角度1.掌握珠光体耐热钢的焊接性。2.了解珠光体耐热钢的常用焊接工艺。一、珠光体耐热钢的焊接性一、珠光体耐

22、热钢的焊接性珠光体耐热钢焊接时的主要问题是淬硬倾向大，易产生冷裂纹和再热裂纹等。珠光体耐热钢中的Cr和Mo等能显著提高钢的淬硬性，Mo的作用比Cr约大50倍，因此热影响区具有较大的淬硬倾向；再者，珠光体耐热钢焊后在空气中冷却时易产生硬而脆的马氏体组织，并产生较大的内应力，使热影响区易出现冷裂纹。耐热钢中由于含有铬、钼、钒、钛等强碳化合物形成元素，具有一定的再热裂纹的倾向，因此V、Nb、Ti等合金元素的含量要严格控制到最低的程度。二、珠光体耐热钢焊接工艺二、珠光体耐热钢焊接工艺1.焊前准备焊前准备为了防止切割边缘开裂，可采取如下措施：（1）对于所有厚度的2.25Cr-Mo、3Cr-Mo钢和15

23、mm以上的1.25Cr-0.5Mo钢板，切割前应预热150 以上，切割边缘应作机械加工并用磁粉探伤方法检查是否存在表面裂纹。（2）对于厚度在15 mm以下的1.25Cr-0.5Mo钢板和15 mm以上的0.5Mo钢板，切割前应预热到100 以上，切割边缘应作机械加工并用磁粉探伤方法检查是否存在表面裂纹。（3）对于厚度在15 mm以下的0.5Mo钢板，切割前不必预热，切割边缘最好经机械加工。2.焊接方法焊接方法珠光体耐热钢的焊接可选用焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、电渣焊、钨极氩弧焊和电阻焊等方法。通常以焊条电弧焊为主，埋弧焊和电渣焊也常用。3.焊接材料焊接材料珠光体耐热钢焊接材料的选配原

24、则是使焊缝金属的化学成分与母材相同或相近，焊条电弧焊一般应选用碱性低氢型焊条，直流反接。常用珠光体耐热钢焊接材料选用4.预热和焊后热处理预热和焊后热处理预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施。为了确保焊接质量，不论是在定位焊或焊接过程中，都应预热，并且应控制道间温度，使道间温度略高于预热温度。常用珠光体耐热钢预热及焊后热处理参数三、三、12Cr1MoV低合金耐热钢锅炉联箱焊接低合金耐热钢锅炉联箱焊接锅炉联箱材料为12Cr1MoV（1Cr-0.5Mo-V），焊接前，用定位块将联箱的筒节组对在一起，沿圆周每间隔200300 mm装焊一块定位块，均匀分布。联箱在滚轮架上焊接。联箱环缝埋弧焊时焊丝所处位

25、置埋弧焊采用H08CrMoV焊丝与HJ350焊剂配合，焊丝直径为4 mm。联箱环缝埋弧焊时焊丝所处位置1.掌握奥氏体不锈钢的焊接性。2.能根据焊接条件制定常用的奥氏体不锈钢焊接工艺。一、奥氏体不锈钢的焊接性一、奥氏体不锈钢的焊接性不锈钢含铬量为18%，含镍量为8%10%时，便能得到均匀的奥氏体组织，称为奥氏体不锈钢。奥氏体型不锈钢具有优良的耐腐蚀性、耐热性和塑性，且焊接性良好，焊接时一般不需采取特殊工艺措施。但若焊接材料选用不当或焊接工艺不正确时，会产生晶间腐蚀、热裂纹及应力腐蚀开裂。1.晶间腐蚀晶间腐蚀产生在晶粒之间的一种腐蚀，称晶间腐蚀。晶间腐蚀导致晶粒间的结合力丧失，强度几乎完全消失，当

26、受到应力作用时，即会沿晶界断裂，所以是不锈钢最危险的一种破坏形式。（1）晶间腐蚀产生的原因奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀是由于晶粒边界形成贫铬区（含铬量小于10.5%）造成的。晶间腐蚀a）金相图 b）示意图当加热温度小于450 或大于850 时都不会产生晶间腐蚀。奥氏体不锈钢不仅在焊缝和热影响区造成晶间腐蚀，有时在焊缝和母材金属的熔合线附近，也会发生如刀刃状的晶间腐蚀，称为刀状腐蚀。奥氏体不锈钢以焊接接头的实际敏化区温度为6001000。奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀1焊缝晶间腐蚀 2热影响区晶间腐蚀 3刀状腐蚀（2）防止晶间腐蚀的措施1）控制含碳量。2）添加稳定剂。3）固溶处理或均匀化处理。4）采

27、用双相组织。5）快速冷却。2.焊接热裂纹焊接热裂纹奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生热裂纹，特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢更易产生。（1）焊接热裂纹产生的原因1）奥氏体不锈钢的导热系数大约只有低碳钢的一半，而线膨胀系数却大得多，所以焊后在接头中会产生较大的焊接内应力。2）奥氏体不锈钢中的成分如碳、硫、磷、镍等，会在熔池中形成低熔点共晶。例如，硫与镍形成的NiS+Ni的熔点为644。3）奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大，结晶时间较长，且奥氏体结晶方向性强，所以杂质偏析现象比较严重。（2）防止热裂纹的措施1）采用双相组织的焊缝。2）焊接工艺措施。3）控制化学成分。3.应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂应力腐蚀

28、开裂是在拉应力和特定腐蚀介质共同作用下而发生的一种破坏形式，是奥氏体不锈钢非常敏感且经常发生的腐蚀破坏形式。（1）应力腐蚀开裂产生的原因奥氏体不锈钢由于导热性差、线膨胀系数大，焊接时会产生较大的焊接残余拉应力，于是在腐蚀介质的作用下，焊接接头出现了应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹先发生在焊缝表面上，然后从表面开始向内部扩展，通常表现为穿晶扩展，裂纹尖端常出现分枝，裂纹整体为树枝状。严重时裂纹可穿过熔合线进入热影响区。（2）防止应力腐蚀开裂的措施1）合理地设计焊接接头，避免腐蚀介质在焊接接头部位聚集，降低或消除焊接接头应力集中。如尽量采用对接接头，避免十字交叉焊缝，单V形坡口改用双Y形坡口等。2）消除

29、或降低焊接接头的残余应力。如焊后消除应力退火、喷丸和锤击焊缝等。3）正确选用材料。根据介质的特性选用对应力腐蚀开裂敏感性低的母材和焊接材料。二、奥氏体不锈钢的焊接工艺二、奥氏体不锈钢的焊接工艺1.焊前准备焊前准备（1）下料方法的选择（2）坡口制备（3）焊前清理（4）表面保护2.焊接材料焊接材料 奥氏体不锈钢常用焊接方法和焊接材料的选用3.焊接方法及工艺焊接方法及工艺奥氏体不锈钢焊接的常用方法有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、MAG焊和等离子弧焊。其工艺特点是小热输入、快速焊、不预热、不消除应力热处理（应力腐蚀开裂除外）。（1）焊条电弧焊奥氏体不锈钢的电阻大，焊接时产生的电阻热大，

30、所以同样直径的焊条，焊接电流值应比低碳钢焊条小20%左右，其焊接参数见表。不锈钢焊条电弧焊焊接参数（2）熔化极氩弧焊和MAG焊熔化极氩弧焊一般采用喷射过渡，直流反接，适用于焊件厚度大于6.5 mm的奥氏体不锈钢，但不宜焊接厚度小于3 mm的不锈钢薄板。为了改善焊缝成形，常用Ar加0.5%1%O2的MAG焊。不锈钢熔化极氩弧焊焊接参数（3）埋弧焊埋弧焊一般用于中等厚度以上的钢板，直流反接。埋弧焊由于热输入大，金属容易过热，对不锈钢耐腐蚀性能有一定影响。188型奥氏体不锈钢双面埋弧焊参数（4）钨极氩弧焊 钨极氩弧焊目前已普遍应用于不锈钢的焊接，主要用于焊接0.53 mm的不锈钢薄板及薄壁管件，焊丝

31、的成分一般与焊件相同。钨极氩弧焊焊接薄板的焊接参数（5）等离子弧焊等离子弧焊已用于奥氏体不锈钢的焊接。对于厚度在1012 mm以下的奥氏体不锈钢，采用小孔效应时，热量集中，可不开坡口单面焊一次成形，尤其适合于不锈钢管的焊接。微束等离子弧焊对厚度小于0.5 mm的薄件尤为适宜。三、三、06Cr19Ni10奥氏体不锈钢烘筒埋弧焊工艺奥氏体不锈钢烘筒埋弧焊工艺1.烘筒结构及设计要求烘筒结构及设计要求 烘筒结构示意2.焊接工艺试验焊接工艺试验（1）焊接设备焊接设备选用WS400手工钨极氩弧焊机，直流正接，用于筒体纵向焊缝打底焊；ZX5400直流焊机，直流反接，用于中间层填充焊，防止埋弧自动焊时烧穿；Z

32、D51000埋弧焊机，直流反接，用于填充焊及盖面焊。（2）试验材料制备厚度为22 mm的06Cr19Ni10奥氏体不锈钢试板若干块，尺寸为500 mm150 mm22 mm；制备150=mm100mm8mm焊接引、熄弧板若干块。准备 2.0mm的H06Cr21Ni10焊丝和A132奥氏体不锈钢焊条以及 3.0mm H06Cr21Ni10焊丝和HJ260焊剂。（3）焊前准备（4）焊接顺序 坡口形式和尺寸 焊接顺序（5）焊接参数 焊接参数3.试验结果与分析试验结果与分析（1）焊接接头外观与无损检验（2）焊接接头力学性能（3）焊接接头晶间腐蚀性能4.生产应用效果生产应用效果 焊接接头力学性能1.掌握

33、低合金低温用钢的焊接性。2.了解低合金低温用钢的常用焊接工艺。一、低合金低温用钢的焊接性一、低合金低温用钢的焊接性低合金低温用钢中含碳量低，合金元素含量也不高，碳当量较低，淬硬倾向较小，因此冷裂敏感性不大。薄板焊接时一般可不采用预热，但应避免在低温下施焊。保证焊缝和过热区的低温韧性是低温用钢焊接时的技术关键。二、低合金低温用钢的焊接工艺二、低合金低温用钢的焊接工艺1.焊接方法及焊接热输入焊接方法及焊接热输入低温用钢常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊及熔化极气体保护焊等。为保证接头的低温韧性，焊接时必须控制其热输入。2.焊接材料焊接材料常用低温用钢焊条电弧焊焊接参数常用低温用钢埋弧焊

34、时的焊丝和焊剂3.焊接工艺措施焊接工艺措施（1）采用小的热输入，控制焊接电流大小，焊条尽量不摆动，采用窄焊道，快速焊。（2）采用多层多道焊，通过多道焊的后续焊道的重热作用细化晶粒。（3）当板厚较大或拘束较大时，可考虑预热。严格控制道间温度（层间温度），以减轻焊道过热，一般道间温度不应大于200300。（4）为消除应力，提高焊接接头抗低温脆性断裂的能力，可采取焊后消除应力热处理。常用低温用钢焊前预热与焊后热处理温度见表。（5）避免产生焊接缺陷，确保焊缝中不存在弧坑、未焊透、咬边和成形不良等缺陷，否则，低温时因钢材对缺陷和应力集中的敏感性增大会使接头低温脆性破坏倾向增强。常用低温用钢焊前预热与焊后

35、热处理温度三、三、16MnDR储气罐的焊接储气罐的焊接1.坡口形式及尺寸坡口形式及尺寸坡口角度为60的V形坡口，钝边、装配间隙如图所示。焊前要清除尽坡口两侧20 mm内的铁锈、油污及水分，并露出金属光泽。坡口形式及尺寸2.焊接方法及焊接材料焊接方法及焊接材料为提高生产效率决定采用埋弧焊，但埋弧焊的焊接热输入大，会使焊缝低温冲击韧性降低，这对于16MnDR低温用钢的焊接是不利的。因此必须选择合理的焊丝、焊剂组配，以提高焊接接头的低温韧性。焊剂的碱度对低温韧性有很大的影响。碱度越大，焊缝中的含氧量越低，焊缝金属的冲击韧性越高。3.焊接工艺焊接工艺焊接时应遵循小热输入、快速焊的原则，层（道）间温度应

36、控制在150 以下。焊接参数焊接层次焊后热处理参数4.焊接产品质量焊接产品质量采用此埋弧焊工艺用于产品A、B类焊缝的焊接，焊后拍片合格率在98%以上，此工艺既保证了产品的低温冲击韧性，又保证了焊缝的外观质量，提高了焊接生产率。1.掌握铸铁的焊接性。2.了解铸铁的常用焊接工艺。一、灰铸铁的焊接性一、灰铸铁的焊接性灰铸铁由于碳含量高、杂质多、强度低、塑性差，所以焊接性差，在焊接中易产生白口组织和裂纹等缺陷。1.焊接接头产生白口组织焊接接头产生白口组织在焊补灰铸铁时，往往会在熔合区产生白口组织，严重时会使整个焊缝白口化，造成焊后难以进行机械加工。（1）产生白口的原因产生白口主要是由于冷却速度快和石墨

37、化元素不足造成的。（2）防止产生白口组织的方法1）减慢焊缝的冷却速度。2）改变焊缝化学成分。2.焊接接头产生裂纹焊接接头产生裂纹（1）产生裂纹的原因由于灰铸铁的强度较低，塑性极差，而焊接时的局部快速加热和冷却，又造成较大的内应力，故易产生裂纹。（2）防止裂纹的方法1）焊前预热和焊后缓冷。2）采用电弧冷焊减小焊接应力。3）其他措施。如栽丝焊，在基本金属坡口内攻螺纹后，把螺钉拧在坡口上，如图所示，然后进行焊补。栽丝焊示意二、灰铸铁的焊补工艺二、灰铸铁的焊补工艺1.焊条电弧焊焊条电弧焊（1）热焊法热焊法是焊接前将焊件全部或局部加热到600700，并在焊接过程中保持一定温度，焊后在炉中缓冷的焊接方法。

38、热焊的工艺特点是采用大电流（焊接电流可为焊条直径的50倍），连续焊，焊后保温缓冷。（2）冷焊法冷焊法是指焊件在焊前不预热，焊接过程中也不辅助加热的一种方法，因此可以大大提高焊补生产率，降低焊补成本，改善劳动条件，减少焊件因预热时受热不均匀而产生的变形和焊件已加工面的氧化。目前铸铁冷焊常采用异质焊接材料，如纯镍铸铁焊条EZNi（Z308）、镍铁铸铁焊条EZNiFe（Z408）、铸铁焊条EZNiCu（Z508）、高钒铸铁焊条EZV（Z116）、普通低碳钢焊条等来获得非铸铁焊缝组织（如钢焊缝、有色金属焊缝等）。异质焊接材料电弧冷焊工艺要点如下：1）采用细焊条、小电流、快速焊，以减小铸铁母材在焊缝中的

39、熔合比，降低焊缝中碳、硫的含量。2）采用短段焊、断续焊、分散焊、分段退焊等，并在每焊1015 mm长度后，立即用小锤迅速锤击焊缝，待焊缝冷却到不烫手（5060）时，再焊下一道，以减少焊接应力，防止裂纹。3）选择合理的焊接方向和焊接顺序。合理的焊接方向和焊接顺序对降低焊接应力具有重要的意义。4）采用栽丝焊等特殊工艺。厚壁铸铁件缺陷补焊顺序a）水平型 b）凹字型 c）斜坡型（3）半热焊半热焊法是焊接前将焊件预热到300400 时进行焊补的一种方法。该法介于冷焊法与热焊法之间，常用于刚度不大的小结构件的焊补。2.气焊气焊气焊火焰温度比电弧温度低得多，因而焊件的加热和冷却比较缓慢，这对防止灰铸铁在焊接

40、时产生白口组织和裂纹都很有利。所以用气焊焊补的铸件质量一般都比较好，因而气焊成为焊补铸铁的常用方法。3.钎焊钎焊钎焊加热温度低，焊接速度快，因此焊接应力小。三、灰铸铁煤气发生炉裂纹的焊接修复三、灰铸铁煤气发生炉裂纹的焊接修复1.焊接修复工艺设计焊接修复工艺设计（1）焊接方法的选择大厚度铸铁件的补焊方法常用的有焊条电弧焊的热焊和冷焊。（2）焊接材料的选用电弧冷焊一般采用异质焊缝的镍基焊条进行补焊。由于焊缝为非铸铁型，所以塑性好，抗裂性能好。镍基焊条常用的有三种:纯镍的EZNi（铸308）,镍铁的EZNiFe（铸408），镍铜的EZNiCu（铸508）。坡口栽丝示意（3）栽丝法工艺由于补焊区坡口大

41、、深、宽，为了防止应力过大，使焊缝剥离，可使用栽丝法焊接。所谓栽丝法就是在坡口两侧钻孔，攻丝后拧入钢质螺钉。螺钉孔排列示意（4）焊接方向及焊接顺序1）采用多层多道焊。EZNiFe（铸408）焊条焊三层铺底及镶边，先绕螺钉焊接，再焊螺钉之间。2）其余焊缝用E5015（结507）焊条多层多道焊接，焊接时每层从坡口中心向坡口边缘方向依次补焊，注意切不可从外向里焊，否则先焊部分可能会被后焊部分拉裂。3）焊道采用短段、断续、分散焊，退焊，焊后锤击焊缝。4）开V形坡口，坡口角度为6070，电源直流反接。2.焊接修复工艺焊接修复工艺（1）焊前准备）焊前准备1）在裂纹两端外延钻止裂孔，以防止裂纹扩展。2）用角

42、向砂轮机沿裂纹方向打磨出6070坡口。3）用氧乙炔火焰清除尽坡口及附近油、锈、杂质。4）在坡口两侧各钻螺孔15个，并拧入低碳钢M10螺钉（去头）。5）焊前烘干电焊条。EZNiFe（铸408）烘干温度200，12 h，E5015（结507）烘干温度400 左右，12 h，烘干后放入保温筒，随取随用。（2）施焊过程1）用EZNiFe（铸408）焊条先焊接三层铺底及镶边，每层焊接时，先焊接螺钉周围，再沿裂纹长度方向焊接螺钉之间，然后焊接螺钉以下的坡口底部部分，最后焊接螺钉以上的坡口边缘部分。2）铺底、镶边过渡层焊完后，再用直径3.2 mm的E5015（结507）焊条进行其余层焊接，同时采用多层多道焊

43、。焊接电流90110 A，直流反接。多层焊接顺序示意图3）采用短段、分段退焊等方法，每段长约30 mm。4）采用直线形运条法，不摆动，短弧焊接，每焊完一段后应填满弧坑，并将电弧引到起弧点附近熄灭，起附加热处理作用。5）坡口焊满后应多焊一道回火焊道，起附加热处理作用,焊后修磨至与母材圆滑过渡为宜。分段退焊顺序示意1.了解铝及铝合金的焊接性。2.了解铝及铝合金的常用焊接工艺。3.了解铜及铜合金的焊接性。4.了解铜及铜合金的常用焊接工艺。一、铝及铝合金的焊接一、铝及铝合金的焊接铝是银白色的轻金属，密度小（2.7 g/cm3），熔点低（658），具有良好的塑性、导电性、导热性和耐蚀性。在纯铝中加入镁、

44、锰、硅、铜及锌等元素，即形成铝合金。1.铝及铝合金的焊接性铝及铝合金的焊接性（1）易氧化（2）易产生气孔（3）易焊穿（4）热裂纹（5）接头不等强2.铝及铝合金焊接工艺铝及铝合金焊接工艺（1）焊前清理（2）预热（3）气焊及工艺（4）氩弧焊及工艺（5）焊后清理二、铜及铜合金的焊接二、铜及铜合金的焊接1.铜及铜合金的焊接性铜及铜合金的焊接性（1）难熔合、易变形（2）焊接接头性能低（3）气孔（4）热裂纹2.铜及铜合金的焊接工艺铜及铜合金的焊接工艺（1）紫铜的焊接工艺1）气焊。2）焊条电弧焊。3）氩弧焊。（2）黄铜的焊接工艺1）气焊。2）焊条电弧焊。3）氩弧焊。1.掌握异种钢焊接接头的类型及特点。2.理

45、解异种钢的焊接工艺特点。一、异种钢焊接接头的类型一、异种钢焊接接头的类型常用于异种钢焊接结构的钢种二、异种钢焊接接头特点二、异种钢焊接接头特点1.接头中存在着化学成分的不均匀性接头中存在着化学成分的不均匀性2.熔合区组织和性能的不均匀性熔合区组织和性能的不均匀性3.应力场分布的不均匀性应力场分布的不均匀性4.焊后热处理难焊后热处理难三、异种钢的焊接工艺三、异种钢的焊接工艺1.焊接方法的选择焊接方法的选择焊接方法选择的原则是：既要保证满足异种钢焊接的质量要求，又要尽可能考虑效率和经济性。在一般生产条件下使用焊条电弧焊最为方便。为了减少稀释，降低熔合比或控制不同金属母材的熔化量，通常也可选用热源能

46、量密度较高的电子束焊、激光焊、等离子弧焊等方法。堆焊可以降低熔合比，埋弧焊则生产效率高。2.焊接材料的选择焊接材料的选择常用焊接方法的熔合比（1）在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下，若焊缝金属的强度和塑性不能兼顾时，则要选用塑性和韧性较好的焊接材料。（2）焊缝金属性能只需要符合两种母材中的一种，即可认为满足使用技术要求。（3）同为结构钢的异种钢材焊接时，在可用的相同强度等级的结构钢焊条中，一般应选用抗裂性能良好的低氢焊条。（4）在满足性能要求的条件下，选用工艺性能好、价低和易得的焊接材料。（5）对于异类异种钢接头，一般均选用高铬镍奥氏体不锈钢焊条或镍基合金焊条。3.焊接坡口设计焊接坡口设计异种

47、钢焊接坡口的设计，应有利于焊缝熔合比（稀释率）的减少，应避免在某些焊缝中产生应力集中。焊条电弧焊和堆焊时熔合比（稀释率）的近似值4.焊接参数焊接参数焊接电流、焊条直径、焊接速度及焊接层数的选择，应以减少母材金属的熔化和提高焊缝的堆积量为主要原则。5.预热和焊后热处理预热和焊后热处理当被焊的两种钢材之一是淬硬钢时，必须进行预热，其温度应根据焊接性差的钢材选择。焊后热处理的目的是提高接头淬硬区的塑性及减小焊接应力。若两种母材金属均有淬硬倾向，则必须进行焊后热处理。若两种母材金属的性能差别较大时，接头的焊后热处理并不能消除焊接应力，而只能使应力进行重新分布。6.采用预堆焊层采用预堆焊层有预堆焊层的异

48、种钢接头的焊接顺序1.掌握异种珠光体钢的焊接性。2.理解异种珠光体钢的焊接工艺。一、异种珠光体钢的焊接性一、异种珠光体钢的焊接性珠光体钢与珠光体钢焊接时，虽然它们之间的热物理性能没有太大的差异，但由于它们的化学成分、强度级别及耐热性等性能不同，焊接性能也有较大差异。这一类钢，除一部分碳钢外，大部分随着珠光体钢的强度等级提高，碳当量增加，钢的淬硬性增大，焊接性变差，焊接接头易出现淬硬组织及由此而引起的焊接冷裂纹。二、异种珠光体钢的焊接工艺二、异种珠光体钢的焊接工艺1.焊接方法焊接方法异种珠光体钢的焊接方法有焊条电弧焊、气体保护电弧焊、埋弧焊等。目前经常采用的工艺方法有两种，其一是采用珠光体类焊条

49、加预热或焊后热处理，其二是采用奥氏体焊条或堆焊隔离层而不预热。2.焊接材料焊接材料不同的珠光体钢焊接时，应选用与合金含量较低一侧的母材相匹配的珠光体焊接材料，并要保证力学性能，使接头的强度、塑性不低于两种母材规定值的较低者，碳钢、合金钢之间的焊接主要是保证焊接接头的常温力学性能，而对于耐热钢还要保证接头的耐热性能。通常都选用低氢型焊接材料，以保证焊缝金属的抗裂性能和塑性。若异种珠光体钢焊接接头在使用工作温度下可能产生扩散层时，最好在坡口面堆焊具有Cr、V、Ti等强烈碳化物形成元素的金属隔离层。如果产品不允许或焊接施工现场无法进行焊前预热和焊后热处理时，可选用奥氏体焊接材料，以防止焊缝和热影响区

50、产生冷裂纹。3.预热和焊后热处理预热和焊后热处理在低碳钢与普通低合金钢焊接时，要根据普通低合金钢选用预热温度。对于普通低合金钢和珠光体耐热钢，无论采用定位焊还是正式施焊，焊前均应进行整体或局部预热。为了改善淬硬钢焊接接头的组织和力学性能，降低及消除厚大构件焊接接头的残余应力，促使扩散氢逸出，防止产生冷裂纹及保持焊件尺寸精度，同时改善工件在高温工作环境下的抗热裂纹性能，需要对珠光体钢焊接接头进行焊后热处理，最常用的焊后热处理是高温回火。三、常用异种珠光体钢的焊接工艺三、常用异种珠光体钢的焊接工艺1.不同低碳钢的焊接不同低碳钢的焊接不同的低碳钢焊接时，焊接性良好，焊缝及热影响区不会出现淬硬组织和裂