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（三）、电弧焊的冶金特点

（1）反应区温度高，使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。

（2）金属熔池体积小，处于液态的时间很短，导致化学成分均匀，气体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。

（四）、焊条

1．焊条的组成手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。

（1）焊芯

①作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电形成电弧；

②在焊接过程中不断熔化，并过渡到移动的熔池中，与熔化的母材共同结晶形成焊缝；

（2）焊条药皮

①药皮的作用

a）对熔池造成有效的气渣联合保护；

b）使熔池内金属液脱氧、脱硫以及向熔池金属中渗合金，提高焊缝的力学性能；

c）起稳弧作用，以改善焊接的工艺性。

②药皮的组成

a）稳弧剂：

主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物。

b）造渣剂：

形成熔渣覆盖在熔池表面，不让大气侵入熔池，且起冶金作用。

c）造气剂：

分解出CO和H2等气体包围在电弧和熔池周围，起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用。

d）脱氧剂：

主要应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等，脱去熔池中的氧。

e）合金剂：

主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金。

f）粘结剂：

常用钾、钠水玻璃。

（3）焊条药皮的种类

a）酸性焊条——药皮中含有多量酸性氧化物，如SiO2、TiO2、Fe2O3等。

b）碱性焊条——药皮中含有多量碱性氧化物，如CaO、FeO、MnO、Na2O、MgO等。

2．焊条的种类

焊条共分为十大类，即结构钢焊条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条。

3．焊条的选用原则

（1）选择与母材化学成分相同或相近的焊条

（2）选择与母材等强度的焊条

（3）根据结构的使用条件选择焊条药皮的类型

（五）、焊接接头的金属组织和性能的变化

1．焊件上温度的变化与分布

焊缝区金属经受有偿稳状态开始被加热大较高的温度，然后在逐渐冷却到常温这样一个热循环。

2．焊接接头处的组织和性能的变化（以低碳钢为例）

3．焊接接头的主要缺陷

（1）气孔

气孔是焊接时熔池中的气泡在焊缝凝固时未能逸出而留下来形成的空穴。

防治措施：

a）烘干焊条，仔细清理焊件的带焊表面及附近区域；

b）采用合适的焊接电流，正确操作。

（2）夹渣

夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣。

预防措施：

a）仔细清理带焊表面；

b）多层焊时层间要彻底清渣；

c）减缓熔池的结晶速度。

（3）焊接裂纹

a）热裂

热裂是焊接过程中，焊接接头的金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。

减小结构刚度、焊前预热、减小合金化、选用抗裂性好的低氢型焊条等。

b）冷裂

焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。

a）用低氢型焊条并烘干、清除焊件表面的油污和锈蚀；

b）焊前预热、焊后热处理。

（4）未焊透

未焊透是焊接接头根部未完全熔透的现象。

产生原因：

坡口角度或间隙太小、钝边过厚、坡口不洁、焊条太粗、焊速过快、焊接电流太小以及操作不当等所致。

（5）未溶合

未溶合是焊缝与母材之间未完全熔化结合的现象。

坡口不洁、焊条直径过大及操作不当等造成。

（6）咬边

咬边是沿焊趾的母材部分产生的沟槽或凹陷的现象。

焊接电流过大、电弧过长、焊条角度不当等所致。

（六）、焊接变形

1．焊接应力与变形的原因

焊接时局部加热是焊件产生焊接应力与变形的根本原因。

2．焊接变形的基本形式

3．防止与减小焊接变形的工艺措施

（1）反变形法

（2）加余量法

（3）刚性夹持法

（4）选择合理的焊接工艺

4．减小焊接应力的工艺措施

（1）选择合理的焊接顺序

（2）预热法

（3）焊后退火处理

二、埋弧自动焊

电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，称为埋弧焊。

埋弧焊的引弧、送进焊条一般均由自动装置来完成，因此又称为埋弧自动焊。

（一）、埋弧自动焊的焊接过程

（二）、埋弧自动焊的主要特点

1、生产率高

2、焊接质量高而且稳定

3、节约焊接材料

4、改善了劳动条件

5、适用于平焊长直焊缝和较大直径的环形焊缝。

对于短焊缝、曲折焊缝、狭窄位置及薄板的焊接，不能发挥其长处。

（三）、焊丝和焊剂

（四）、埋弧自动焊的工艺特点

1、焊前准备工作要求严格

2、焊接熔深大

3、采用引弧板和引出板

4、采用焊剂垫或钢垫板

5、采用导向装置

三、气体保护焊

（一）、氩弧焊

使用氩气作为保护气体的气体保护焊称为压弧焊。

氩气是惰性气体，可保护电极和熔化金属不受空气的有害作用。

氩弧焊按所用电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。

1、非熔化极氩弧焊

电极只作为发射电子、产生电弧用，填充金属另加。

常用掺有氧化钍或氧化铈的钨极，其特点是电子热发射能力强，熔点沸点高（为3700K和5800K）。

2、熔化极氩弧焊

钨极氩弧焊电流小、熔深浅。

中厚以上的钛、铝、铜等合金的焊接多选用高生产率的熔化极氩弧焊。

3、氩弧焊的特点

（1）由于氩气的保护，它适于各类合金钢、易氧化的有色金属，以及锆、钽、钼等稀有金属的焊接。

（2）氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，成形美观，焊接变形小。

（3）明弧可见，便于操作，容易实现全位置自动焊接。

（4）钨极脉冲氩弧焊接可焊接0.8mm以下的薄板及某些异种金属。

（二）、二氧化碳气体保护焊

利用CO2作为保护气体的气体保护焊，称为二氧化碳气体保护焊。

它的保护作用主要是使焊接区与空气隔离，防止空气中的氮气对熔化金属的有害作用。

焊接时：

2CO2=2CO+O2

CO2=C+O2

因此焊接是在CO2、CO、O2氧化气氛中进行的。

二氧化碳气体保护焊的特点：

1、焊速高，可实现自动焊，生产率高。

2、为明弧焊接，易于控制焊缝成形。

3、对铁锈敏感性小、焊后熔渣少。

4、价格低廉。

5、焊接飞溅与气孔仍是生产中的难点。

四、电渣焊

电渣焊就是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。

（一）、焊接过程

（二）、电渣焊的特点

1、可一次焊成很厚的焊件。

2、生产率高，成本低。

3、焊缝金属比较纯净。

4、适于焊接中碳钢与合金结构钢。

5、焊缝区高温停留时间长，晶粒粗大，焊后需热处理来细化晶粒。

5、等离子弧焊与切割

（一）、等离子弧的概念

1、一般焊接电弧为自由电弧，电弧区只有部分气体被电离，温度不够集中。

2、当自由电弧压缩成高能量密度的电弧，弧柱气体被充分电离，成为只含有正离子和负离子的状态时，即出现物质的第四态——等离子体。

等离子弧具有高温（15000~30000K）、高能量密度（480千瓦/厘米2）和等离子流高速运动（最大可数倍与声速）

3、等离子弧焊的三种压缩效应

（1）机械压缩效应

在等离子枪中，当高频震荡引弧以后，气体电离形成的电弧通过焊嘴细小喷孔，受到喷嘴内壁的机械压缩。

（2）热压缩效应

由于喷嘴内冷却水的作用，使靠近喷嘴内壁处的气体温度和电离度急剧降低，迫使电弧电流只能从弧柱中心通过，使弧柱中心电流密度急剧增加，电弧截面进一步减小，这是对电弧的第二次压缩。

（3）电磁收缩效应

因为弧柱电流密度大大提高而伴生的电磁收缩力使电弧得到第三次压缩。

因三次压缩效应，使等离子弧直径仅有3mm左右，而能量密度、温度及气流速度大为提高。

（二）、等离子弧焊的特点

1、能量密度大，温度梯度大，热影响区小，可焊接热敏感性强的材料或制造双金属件。

2、电弧稳定性好，焊接速度高，可用穿透式焊接，使焊缝一次双面成型，表面美观，生产率高。

3、气流喷速高，机械冲刷力大，可用于焊接大厚度工件或切割大厚度不锈钢、铝、铜、镁等合金。

4、电弧电离充分，电流下限达0.1A以下仍能稳定工作，适合于用微束等离子弧（0.2~30A）焊接超薄板（0.01~2mm），如膜盒、热电偶等。

六、真空电子束焊

真空电子束焊是利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化，形成焊缝。

真空电子束焊的特点

1、在真空中进行焊接，焊缝纯净、光洁，呈镜面，无氧化等缺陷。

2、电子束能量密度高达108瓦/厘米2，能把焊件金属迅速加热到很高温度，因而能熔化任何难熔金属与合金。

熔深大、焊速快，热影响区极小，因此对接头性能影响小，接头基本无变形。

七、激光焊

激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。

激光焊的特点：

1、激光焊能量密度大，作用时间短，热影响区和变形小，可在大气中焊接，而不需气体保护或真空环境。

2、激光束可用反光镜改变方向，焊接过程中不用电极去接触焊件，因而可以焊接一般电焊工艺难以焊到的部位。

3、激光可对绝缘材料直接焊接，焊接异种金属材料比较容易，甚至能把金属与非金属焊在一起。

4、功率较小，焊接厚度受一定限制。

八、电阻焊

电阻焊是在焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的工艺方法。

电阻焊的种类很多，常用的有点焊、缝焊和对焊三种。

（一）、点焊点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。

点焊主要用于薄板焊接。

点焊的工艺过程：

1、预压，保证工件接触良好。

2、通电，使焊接处形成熔核及塑性环。

3、断点锻压，使熔核在压力继续作用下冷却结晶，形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。

（二）、缝焊

缝焊是将焊件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。

缝焊主要用于焊接焊缝较为规则、要求密封的结构，板厚一般在3mm以下。

（三）、对焊

对焊是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。

1、电阻对焊

电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法，

电阻对焊主要用于截面简单、直径或边长小于20mm和强度要求不太高的焊件。

2、闪光对焊

闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点，在大电流作用下，产生闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。

闪光焊的接头质量比电阻焊好，焊缝力学性能与母材相当，而且焊前不需要清理接头的预焊表面。

闪光对焊常用于重要焊件的焊接。

可焊同种金属，也可焊异种金属；

可焊0.01mm的金属丝，也可焊20000mm的金属棒和型材。

九、摩擦焊

摩擦焊是利用焊件表面相互摩擦所产生的热量，使端面达到热塑性状态，然后迅速顶锻完成焊接的一种压焊方法。

摩擦焊的特点：

1、由于摩擦，焊件接触表面的氧化膜和杂质被清楚，使焊接接头组织致密，不产生气孔和夹渣等缺陷。

2、即可焊同种金属，更适合于异种金属的焊接。

3、生产率高。

十、钎焊

（一）、钎焊的种类

根据钎料熔点不同，钎焊分为硬钎焊和软钎焊两种。

1、硬钎焊

钎料熔点高于450℃的钎焊为硬钎焊。

硬钎料有铜基、银基、铝基等合金。

钎剂常用鹏砂、硼酸、氟化物、氯化物等。

加热方法有火焰加热、盐浴加热、电阻加热、高频感应加热等。

硬钎焊接接头强度高达490MPa，适用于受力较大及工作温度较高的工件。

2、软钎焊

钎料熔点低于450℃的钎焊为软钎焊。

常用软钎料为锡铅合金。

常用钎剂为松香、氯化铵溶液等。

常用烙铁及其它火焰加热。

（二）、钎焊的特点

1、焊件加热温度低，金属组织和力学性能变化小，焊件变形小，接头光滑平整，焊件尺寸精确。

2、可以焊同种或异种金属。

3、可焊由多条焊缝组成的复杂形状的焊件。

4、设备简单。

奥氏体不锈钢的焊条选用要点

不锈钢主要用于耐腐蚀,但也用作耐热钢和低温钢。

因此,在焊接不锈钢时,焊条的性能必须与不锈钢的用途相符。

不锈钢焊条必须根据母材和工作条件（包括工作温度和接触介质等）来选用。

1、一般来说,焊条的选用可参照母材的材质,选用与母材成分相同或相近的焊条。

如:

A102对应0Cr19Ni9;

A137对应1Cr18Ni9Ti。

2、由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响,因此,一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。

如316L必须选用A022焊条。

3、奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。

可通过焊接工艺评定进行验证。

4、对于在高温工作的耐热不锈钢（奥氏体耐热钢）,所选用的焊条主要应能满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。

（1）对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢,如1Cr18Ni9Ti等,一般均采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条,以焊缝金属中含2-5%铁素体为宜。

铁素体含量过低时,焊缝金属抗裂性差;

若过高,则在高温长期使用或热处理时易形成σ脆化相,造成裂纹。

如A002、A102、A137。

在某些特殊的应用场合,可能要求采用全奥氏体的焊缝金属时,可采用比如A402、A407焊条等。

（2）对Cr/Ni<

1的稳定型奥氏体耐热钢,如Cr16Ni25Mo6等,一般应在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时,增加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素的含量,使得在保证焊缝金属热强性的同时,提高焊缝的抗裂性。

如采用A502、A507。

5、对于在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢,则应按介质和工作温度来选择焊条,并保证其耐腐蚀性能（做焊接接头的腐蚀性能试验）。

（1）对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质,须采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条。

如A137或A002等。

（2）对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条如:

A032、A052等。

（3）工作,腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的设备,方可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。

为保证焊缝金属的耐应力腐蚀能力,采用超合金化的焊材,即焊缝金属中的耐蚀合金元素（Cr、Mo、Ni等）含量高于母材。

如采用00Cr18Ni12Mo2类型的焊接材料（如A022）焊接00Cr19Ni10焊件。

6、对于在低温条件下工作的奥氏体不锈钢,应保证焊接接头在使用温度的低温冲击韧性,故采用纯奥氏体焊条。

如A402、A407。

7、也可选用镍基合金焊条。

如采用Mo达9%的镍基焊材焊接Mo6型超级奥氏体不锈钢。

8、焊条药皮类型的选择:

（1）由于双相奥氏体钢焊缝金属本身含有一定量的铁素体,具有良好的塑性和韧性,从焊缝金属抗裂性角度进行比较,碱性药皮与钛钙型药皮焊条的差别不像碳钢焊条那样显著。

因此在实际应用中,从焊接工艺性能方面着眼较多,大都采用药皮类型代号为17或16的焊条（如A102A、A102、A132等）。

（2）只有在结构刚性很大或焊缝金属抗裂性较差（如某些马氏体铬不锈钢、纯奥氏体组织的铬镍不锈钢等）时,才考虑选用药皮代号为15的碱性药皮不锈钢焊条（如A107、A407等）。

综上所述：

奥氏体不锈钢的焊接是有其独特特点的,奥氏体不锈钢的焊接时焊条选用尤其值得注意,只有这样才能达到针对不同材料实施不同的焊接方法和不同材料的焊条,不锈钢焊条必须根据母材和工作条件（包括工作温度和接触介质等）来选用。

这样才有可能能达到所预期的焊接质量.。

焊接工艺

不同的焊接方法有不同的焊接工艺。

焊接工艺主要根据被焊工件的材质、牌号、化学成分，焊件结构类型，焊接性能要求来确定。

首先要确定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等等，焊接方法的种类非常多，只能根据具体情况选择。

确定焊接方法后，再制定焊接工艺参数，焊接工艺参数的种类各不相同，如手弧焊主要包括：

焊条型号（或牌号）、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等等。

1总则

本通用工艺适用于我公司采用手工电弧焊、埋弧自动焊，钨极氩弧焊及熔化极CO2气体保护焊工艺的各类钢制压力容器的焊接。

2焊工

2.1焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》进行考试，并取得焊工合格证，方能在有效期内从事合格项目的焊接工作。

2.2焊接前焊工必须了解所焊焊件的钢种、焊接材料、焊接工艺要点。

3焊接方法

3.1下列焊缝一般采用埋弧焊

3.1.110≤δ≤60的拼接焊缝；

3.1.2直径φ≥1000mm且δ≥10mm的A、B缝内、外口；

600mm≤直径φ＜1000mm的A、B缝外口。

3.2下列焊缝一般采用手工焊：

3.2.1直径φ≥1000mm且δ＜10mm的A、B缝内、外口；

3.2.2600mm≤直径φ＜1000mm的A、B缝内口

3.2.3直径φ≥89mm接管与法兰B类缝外口；

3.2.4C、D类焊缝。

3.3下列焊缝一般采用钨极氩弧焊：

3.3.1直径φ≥1000mm且δ≤8mm的A、B类缝打底焊；

3.3.2600mm≤直径φ＜1000mm的A、B类缝打底焊；

3.3.3直径φ≥89mm接管与法兰B类缝打底焊；

3.3.4φ＜89mm的接管与法兰B缝焊接；

3.3.5图样要求采用氩弧焊的C、D类焊缝焊接。

3.4下列焊缝一般采用熔化极CO2气体保护焊：

3.4.1塔器的裙座和底座环的焊接；

3.4.2容器和换热器等设备的鞍座和支座的焊接。

4焊接材料

4.1根据产品图纸或JB/T4709《钢制压力容器焊接规程》的规定选用相应的焊接材料。

4.2焊条、焊丝、焊剂必须具有产品质量证明书，并符合相应的标准规定，经验收或复验合格后方可使用。

4.3焊条存放处必须干燥，焊条应堆放整齐，分类、分牌号存放，避免混乱。

4.4焊条、焊剂使用前应按说明书规定进行烘烤，焊条领用时须用焊条筒存放，随取随用。

连续使用的焊剂应过筛，除去其中的尘土和粉末。

4.5焊丝表面应无铁锈、氧化皮、油污等污物。

4.6焊接用保护气体的纯度必须达到规定的标准要求，有含水量要求的要严格控制其含水量。

5焊缝坡口形式与基本尺寸

5.1采用手工焊的坡口形式和基本尺寸规定如下：

5.1.1单面V型坡口见图5.1.1。

5.1.2不对称X型坡口见图5.1.2。

5.1.3当直径≤600mm，采用单面焊双面成形工艺时可采用单面V型外坡口。

5.1.4当直径>

600mm选用V型和X型坡口，先焊大坡口侧，背面清根，再焊小坡口侧。

5.2采用埋弧自动焊工艺时，焊缝坡口型式和基本尺寸规定如下：

5.2.1I型坡口见图5.2.1（适用于?

=10-14mm钢板）。

5.2.2单面V型坡口见图5.2.2

5.2.3不对称X型坡口见图5.2.3。

5.3采用氩弧焊工艺时，一般采用单面V型外坡口见图5.3。

5.4除5.1条、5.2条、5.3条规定外，可根据产品图纸和相关标准选择焊缝坡口形式和基本尺寸。

6焊前准备

6.1全面检查电源、焊机、焊枪、供气系统、工装等设备是否正常。

6.2确认焊条、焊剂、焊丝牌号、规格及质量是否符合要求。

6.3检查焊件的装配质量和坡口情况。

6.3.1焊接的坡口形式和基本尺寸以及装配公差必须符合产品图纸要求及技术工艺文件的规定，坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。

6.3.2坡口表面及两侧20mm范围内的水分、铁锈、油污等有害杂质应清理干净。

6.4不锈钢及其复合钢板复层坡口两侧各100mm范围涂白垩粉，以防止沾附焊接飞溅。

6.5采用埋弧自动焊焊平板拼缝、筒体纵缝时，必须有引弧板和熄弧板各一块，长150mm，宽100mm，厚度、材质与筒体相同。

6.6氩气的纯度不低于99.99%（体积比），含水量不超过20×

10-6，当瓶内气体压力低于1Mpa时应停止使用。

6.7按工艺文件要求实施预热，要保持预热的均匀性，确认达到预热温度后才能施焊。

7焊接要求

7.1焊接环境出现下列任一情况时，须采取有效防护措施，否则禁止施焊。

7.1.1风速大于10m/s；

7.1.2相对湿度大于90%；

7.1.3雨、雪环境；

7.1.4焊件温度低于-20℃。

7.2不锈钢、有色金属容器应有与钢制产品隔离的专用的焊接场地，地面应铺设橡胶等软垫，保持环境清洁。

7.3焊接环境必须符合安全卫生要求。

7.4焊工的工作环境应有足够的光线。

7.5当焊件温度为0℃时，应在施焊处100mm范围内预热到15℃左右。

有预热要求时，应不低于预热温度。

7.6应在引弧板或坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧。

应防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。

7.7定位缝若存在裂纹必须清除定位焊重焊；

如存在气孔、夹渣时应去除气孔、夹渣。

7.8熔入永久焊缝内的定位焊两端应修磨至便于接弧。

7.9受压元件的角焊缝根部应保证焊透。

7.10双面焊需