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精彩文档

目录

1焊接概述 4

1.1焊接的定义[1] 4

1.2焊接过程的物理本质[1] 4

1.3焊接方法的分类[2] 4

1.4常用焊接方法基本特点与应用[2][3] 4

1.5焊缝符号[4] 4

1.5.1基本符号 4

1.5.2辅助符号 8

1.5.3补充符号 9

1.5.4焊缝尺寸符号 9

1.5.5指引线及说明（见表1-5-6） 9

1.5.6焊缝符号标注的原则和方法（见表1-5-7） 9

1.5.7常见金属焊接方法代号（见表1-5-8） 9

1.5.8焊缝符号标注示例（见表1-5-9） 9

2焊接设计 12

2.1材料选用 12

2.1.1母材材料选用 12

2.1.1.1钢结构对材料的要求[5] 12

2.1.1.2钢结构用钢的分类[5] 12

2.1.1.2钢结构用钢选用原则[5][6] 13

2.1.2焊接材料匹配[3][7][8][9][10][11] 16

2.2焊接方法的选用[12] 16

2.3焊接结构设计 18

2.3.1焊接应力[5][12][13] 18

2.3.1.1焊接应力的特点和分类 18

2.3.1.2焊接残余应力对结构的影响 19

2.3.1.3从设计方面调节和控制焊接残余应力（工艺措施见下章） 20

2.3.2焊接变形[5][12][13] 20

2.3.2.1焊接变形的特点和分类 20

2.3.2.2焊接变形收缩余量计算 22

2.3.2.3从设计方面控制焊接残余变形（工艺方面见下章） 23

2.3.3焊接接头构造的设计与选择（主要是熔焊接头） 24

2.3.3.1焊接接头的基本类型[12] 24

2.3.3.2常用焊接接头的工作特性[12][6] 24

2.3.3.3设计与选择焊接接头须考虑的因素[12] 25

2.3.3.4坡口的设计与选择[12][13][14][15] 25

2.3.3.5焊缝设计 26

2.3.3.6焊接接头的静强度计算 30

3焊接制造 38

3.1常见焊接方法工艺要求 38

3.1.1焊条电弧焊工艺要求（定位焊）[12][16] 38

3.1.2埋弧焊工艺要求[12][5][16] 38

3.1.3二氧化碳气体保护焊工艺要求[12][16] 39

3.1.4栓钉（螺柱）焊要求[12][16] 39

3.1.5焊缝磨修和返修焊要求[16] 39

3.1.6其它要求[16] 40

3.2焊接工艺评定[16][17][18] 40

3.3焊接残余应力与变形的控制[5][12][13] 41

3.3.1控制焊接残余应力的工艺措施 41

3.3.2焊后降低或消除残余应力的方法 41

3.3.3控制焊接变形的工艺措施 41

3.3.4矫正焊接残余变形的方法 42

4焊接检验与验收 43

4.1焊接检验方法分类[19] 43

4.2焊接检验的依据[19] 43

4.3焊接缺陷 44

4.3.1焊接缺陷的概念[19] 44

4.3.2焊接缺陷的分类[20] 44

4.4焊接接头质量要求及其缺陷分级 45

4.4.1钢结构焊缝外形尺寸要求[21][22] 45

4.4.2钢熔化焊接头缺陷分级[23] 47

4.5破坏性检验 47

4.5.1焊缝金属及焊接接头力学性能试验 49

4.5.1.1拉伸试验[24][25] 49

4.5.1.2弯曲试验[26] 49

4.5.1.3冲击试验[27] 49

4.5.1.4硬度试验[28] 49

4.5.1.5断裂韧度COD试验[29] 50

4.5.1.6疲劳试验[12] 50

4.5.2焊接金相检验[12] 50

4.5.3断口分析 50

4.5.4化学分析与试验[12] 51

4.5.4.1化学成分分析 51

4.5.4.2扩散氢的测定 51

4.5.4.3腐蚀试验 51

4.6非破坏性检验 51

4.6.1外观检验[12][21] 51

4.6.2无损探伤[12] 51

4.7常见无损探伤方法质量评定 52

4.7.1钢熔化焊焊缝超声波探伤[30] 52

4.7.1.1检验等级 52

4.7.1.2缺陷评定与焊缝质量等级 53

4.7.2钢熔化焊对接接头射线探伤的焊缝质量分级[31] 54

4.7.2.1按缺陷性质和数量分级 54

4.7.2.2圆形缺陷的分级 54

4.7.2.3条状夹渣的分级 56

4.7.2.4综合评级 56

4.7.3磁粉探伤磁痕等级[32] 56

4.7.4渗透探伤缺陷显示迹痕的分级[33] 57

4.8钢结构焊接工程质量验收规范[34] 57

4.8.1一般规定 57

4.8.2钢构件焊接工程 58

4.8.2.1主控项目 58

4.8.2.2一般项目 60

4.8.3焊钉（栓钉）焊接工程 62

4.8.3.1主控项目 62

4.8.3.2一般项目 63

4.8.4焊接H型钢 63

附录ⅠGB/T985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸》 64

附录ⅡGB/T986-88《埋弧焊焊缝坡口基本形式与尺寸》 78

参考文献 88

1焊接概述

1.1焊接的定义[1]

被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子（分子）间的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接（Welding）。

随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊接技术进步很快，到现在焊接方法已发展到数十种之多。

为了能正确选择和使用各种焊接方法，必须了解焊接的物理本质、它们的分类、基本特点和使用范围。

1.2焊接过程的物理本质[1]

焊接促使原子或分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或者两者并用。

两材料原子之间不能产生结合和扩散的主要原因是材料的连接表面有氧化膜、水、和油等吸附层以及两材料原子之间尚未达到产生结合力的距离，对金属而言该距离约为3～5À（1À=10-7mm）。

焊接时，加压可以破坏连接表面的氧化膜，产生塑性变形以增加接触面，使原子间达到产生结合力和扩散的条件；加热的目的是使接触面的氧化膜破坏，降低塑性变形阻力，增加原子振动能，促进再结晶、扩散、化学反应等过程。

一般只需要加热达塑性状态或熔化状态。

对金属材料，加热温度越高，实现焊接所需的压力越小，当达到熔化温度时，可以不需要加压。

1.3焊接方法的分类[2]

金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊、压焊和钎焊三大类，见表1—3—1。

熔焊在连接部位需加热至熔化状态，一般不加压；压焊必须施加压力，加热是为了加速实现焊接；钎焊时母材不熔化，只熔化起连接作用的填充材料（钎料）。

1.4常用焊接方法基本特点与应用[2][3]

表1-4-1简要地介绍了本单位常用金属焊接方法的原理、特点及使用范围。

1.5焊缝符号[4]

1.5.1基本符号

焊缝的基本符号见表1-5-1

表1—3—1焊接方法分类

焊

　接

熔焊

电弧焊

熔化极

焊条电弧焊

埋弧焊

氩弧焊（MIG）

CO2气体保护焊

药芯焊丝电弧焊

非熔化极

钨极氩弧焊（TIG）

原子氢焊

等离子弧焊

气焊

氧-氢焊接

氧-乙炔焊

空气-乙炔焊

电子束焊电渣焊激光焊铝热焊

压焊

锻焊

摩擦焊

扩散焊

冷压焊

电阻焊

超声波焊

高频焊

爆炸焊

钎焊

火焰钎焊

烙铁钎焊

感应钎焊

电阻钎焊

盐浴钎焊

炉中钎焊

（注：

常见的栓钉焊属于熔焊加压焊。

）

表1-4-1常用焊接方法基本特点与应用

焊接方法

原理

特点

使用范围

熔焊

电弧焊

焊条电弧焊

利用焊条与焊件间的电弧热熔化焊条和焊件进行手工焊接

机动、灵活、适应性强,可全位置焊接,设备简单耐用,维护费低,劳动强度大,焊接质量受工人技术水平影响,不稳定

在单件、小批生产和修理中最适用,可焊3mm以上的碳钢、低合金钢、不锈钢和铜、铝等有色金属,以及铸铁的焊补

埋弧焊

利用焊丝与焊件间的电弧热熔化焊丝和焊件进行机械化焊接,电弧被焊剂覆盖而与外界隔离

焊丝的送进与移动依据机械进行,生产率高,焊接质量好且稳定,不能仰焊和立焊,劳动条件好

适用于大批量生产中长直或环行焊缝焊接,可焊碳钢、合金钢,某种铜合金等中厚板结构,只能平焊、横焊和水平角焊

表1-4-1续

焊接方法

原理

特点

使用范围

熔焊

电弧焊

气体保护

CO2气体保护焊

用二氧化碳保护,用焊丝做电极的弧焊

热量较集中,热影响区小,变形小,成本低,生产率高,易于操作.飞溅较大,焊缝成形不够美观,余高大,设备较复杂,须避风

适用于1.6mm以上由低碳钢、低合金钢制造的各种金属结构

等离子弧焊

利用气体（多为Ar）和特殊装置压缩电弧获得高能量密度的等离子弧进行焊接,电极有钨极和熔化极两种

具有Ar弧焊的一些特点,但等离子弧温度很高,穿透能力强,可正面一次焊透双面成形.电弧挺度好可压缩成束状焊微型件

一次焊透厚度在0.025～6.4mm,低碳钢8mm以内,也适用于焊接微小精密构件

气体保护

CO2气体保护焊

用二氧化碳保护,用焊丝做电极的弧焊

热量较集中,热影响区小,变形小,成本低,生产率高,易于操作.飞溅较大,焊缝成形不够美观,余高大,设备较复杂,须避风

适用于1.6mm以上由低碳钢、低合金钢制造的各种金属结构

等离子弧焊

利用气体（多为Ar）和特殊装置压缩电弧获得高能量密度的等离子弧进行焊接,电极有钨极和熔化极两种

具有Ar弧焊的一些特点,但等离子弧温度很高,穿透能力强,可正面一次焊透双面成形.电弧挺度好可压缩成束状焊微型件

一次焊透厚度在0.025～6.4mm,低碳钢8mm以内,也适用于焊接微小精密构件

电渣焊

利用电流通过熔渣产生的电阻热熔化金属进行焊接,可熔化的金属电极有丝状和板状两种

直缝须立焊,任何厚度不开坡口一次焊成,生产率高,但热影响区宽、晶粒粗大,易生成过热组织,焊后须正火处理改善接头组织和性能

适用于厚度25mm以上的重大型机件的焊接,直焊碳素钢、合金钢

熔化加压焊

栓钉焊（也叫螺柱焊）

引弧与焊条电弧焊相似,先将栓钉的尖端与钢结构接触,通过强大焊接电流,短路,瞬间达到高温,焊枪中磁力提升栓钉、引弧、产生熔池;之后,立即释放磁力,利用弹簧使栓钉压入熔池,断电后冷却形成接头.栓钉提升高度在焊枪中提前调定

加热过程是稳定的电弧燃烧过程,为了防止空气侵入溶池,恶化接头质量,要采用陶瓷环保护.焊接质量可靠,效率高,无烟雾弧光,劳动条件好

在钢-混凝土结构,为了提高钢构件与混凝土间的结合力,多采用此焊接方法.也可焊接固定小器具的受柄、支脚用螺柱等.可焊材料有碳钢、高碳钢、低合金高强度钢、不锈钢和铝合金

表1-5-1焊缝的基本符号

序号

名称

示意图

符号

1

卷边焊缝①（卷边完全熔化）

2

I形焊缝

3

V形焊缝

4

单边V形焊缝

5

带钝边V形焊缝

6

带钝边单边V形焊缝

7

带钝边U形焊