焊接新工艺新技术.docx

1、焊接新工艺新技术第四章 焊接新工艺新技术使正面搭接接头的工作性能接近对接接头。图! # 正面搭接角焊缝的应力分布图! #$ 降低应力集中的正面角焊缝在侧面角焊缝连接的搭接接头中，其应力分布更为复杂。当接头受力时，焊缝中既有正应力，又有剪切应力。剪切应力沿侧面焊缝长度方向的分布极不均匀，主要与焊缝尺寸、断面尺寸和外力作用点的位置等因素有关。搭接接头疲劳强度较低，也不是焊接结构的理想接头，但这种接头不需要开坡口，装配时尺寸要求也不严格，它的焊前准备和装配工作比对接接头简单得多，其横向收缩量也比对接接头小，所以在结构中仍有广泛应用。单面焊的搭接接头根部极易拉裂，强度很低，应尽量避免采用。如受结构条件

2、限制，只能用单面搭接时，也可考虑采用塞焊等方法来提高强度。搭接接头除两钢板叠在端面或侧面焊接外，还有开槽焊和塞焊（圆孔和长孔） 等。开槽焊搭接接头的构造如图! #% 所示。先将被连接件冲切成槽，然后用焊缝金属填满该槽，槽焊焊缝断面为矩形，其宽为被连接件厚度的两倍，开槽长度应比搭接长度稍短一些。& & 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术图! #$ 开槽焊接头塞焊是在被连接的钢板上钻孔来代替槽焊的槽，用焊缝金属将孔填满使两板连接起来，塞焊可分为圆孔内塞焊和长孔内塞焊两种，如图! #! 所示。图! #! 塞焊接头（三）焊接接头设计和选用原则焊接接头是构成焊接结构的关键部分，同时又是焊接结构的薄弱环节

3、，其性能的好坏会直接影响整个焊接结构的质量。实践表明，焊接结构的破坏多起源于焊接接头区，这除了与材料的选用、结构的合理性以及结构的制造工艺有关外，还与接头设计的好坏有直接关系，因此选择合理的接头形式就显得十分重要。有关焊接接头的设计和选用见第八章内容。% & 第四章焊接新工艺新技术二、焊缝形式焊缝是焊件经焊接后所形成的结合部分。焊缝按不同分类的方法可分为下列几种形式。（!）按焊缝在空间位置的不同可分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。（）按焊缝结合形式不同可分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝三种形式。（#）按焊缝断续情况!定位焊缝焊前为装配和固定焊件接头的位置而焊接的短焊缝称为定位焊缝。连续焊

4、缝沿接头全长连续焊接的焊缝。#断续焊缝沿接头全长焊接具有一定间隔的焊缝称为断续焊缝。它又可分为并列断续焊缝和交错断续焊缝。断续焊缝只适用于对强度要求不高，以及不需要密闭的焊接结构。第二节焊缝的符号及标注焊缝符号与焊接方法代号是供焊接结构图纸上使用的统一符号或代号。中国的焊缝符号和焊接方法代号分别由$% #& (#&!)*焊缝符号表示法和$% ( +!+*!)金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号规定。与国际标准,-. +#*&焊缝在图样上的符号表示法和,-. &/0#1*金属焊接及钎焊方法在图纸上的表示方法基本相同，可等效采用。一、常用焊接方法代号为简化焊接方法的标注和说明，可采用阿拉伯数字表示

5、的金属焊接及钎焊等各种焊接方法的代号表示。表& 2 列出$% ( +!+*!) 中规定的常用主要焊接/ 0 * 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术方法的代号。表! # ! 常用焊接方法代号! 名称焊接方法名称焊接方法电弧焊$ 电阻焊! # 焊条电弧焊$ 点焊! #$ 埋弧焊$# 缝焊! # 熔化极惰性气体保护焊（%&） $($ 闪光焊! #! 钨极惰性气体保护焊（)&） $!$ 气焊! ( 压焊! 氧 乙炔焊! ($ 超声波焊!$ 氧 丙烷焊! ($# 摩擦焊!# 其他焊接方法! * 扩散焊!+ 激光焊! *+$ 爆炸焊!$ 电子束*, 二、焊缝符号焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时可

6、以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号及数据。（一）基本符号基本符号是表示焊缝横截面形状的符号。它采用近似于焊缝横截面的符号来$ , - 第四章焊接新工艺新技术表示，见表! # （二）辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表个! $。表! $ 焊缝辅助符号序号名称示意图符号说明# 平面符号焊缝表面齐平（一般通过加工） % 凹面符号焊缝表面凹陷$ 凸面符号焊缝表面凸起（三）补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表! !。表! ! 焊缝补充符号序号名称示意图符号说明# 带垫板符号表示焊缝底部有垫板% & 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术续表序号名称示意图符号说明!

7、 三面焊缝符号表示三面带有焊缝 周围焊缝符号表示环绕工件周围焊缝# 现场符号表示在现场或工地上进行焊接$ 尾部符号可以参照%& $($ 标注焊接工艺方法等内容（四）焊缝尺寸符号焊缝尺寸符号是表示坡口和焊缝各特征尺寸的符号。国家标准%&) * !# + ,( 中规定了- 个尺寸符号，见表# + $。 - ( 第四章焊接新工艺新技术表! # ! ! 焊缝尺寸符号! 符号名称示意图符号名称示意图! 工件厚度! 焊缝有效厚度! 根部间隙# 相同焊缝数量符号! $ 钝边% 根部半径! & 焊缝宽度! 坡口角度! 熔核直径( 焊缝长度! $ % 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术! ! 续表! 符号名称示

8、意图符号名称示意图! 焊缝段数 坡口深度! # 焊缝间距$ 余高! % 焊脚尺寸! 坡口面角度（五）指引线指引线是用以表示指引焊缝位置的符号。如图! #$ 所示，它由箭头线和基准线组成，基准线由相互平行的细实线和虚线组成。需要时可在实线尾端加一尾部符号。图! #$ 焊缝符号的指引线$ % & 第四章焊接新工艺新技术三、焊接接头在图纸上的表示方法（一）焊缝的图示法根据国家标准! #$#$%&技术制图焊接符号的尺寸、比例及简化表示法的规定，需要在图样中简易地绘制焊缝时，可用视图、剖视图或剖面图表示，也可用轴测图示意地表示。焊缝视图的画法如图 ( #)（*）、（+）所示，图中表示焊缝的一系列细实线允

9、许徒手绘制。也可用粗线表示焊缝，如图 ( #)（,）所示。但在同一图样中，只允许采用一种画法。焊缝端面视图中，通常用粗实线绘出焊缝轮廓，必要时可用细实线同时画出坡口形状等，如图 ( #-（+）所示。在剖视图或剖面图上，通常将焊缝区涂黑，如图 ( #-（,）所示，若同时需要表示坡口等的形状， 可按图 ( #-（,）所示绘制。用轴测图示意地表示焊缝的画法则如图 ( #. 所示。必要时可将焊缝部位放大并标注焊缝尺寸符号或数字（如图 ( #% 所示）。图 ( #) 焊缝视图的画法图 ( #- 焊缝端面视图、剖视图和部面图的画法) ) . 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术图! #$ 轴测图上焊缝的画法

10、图! #% 焊缝的局部放大图（二）焊缝符号的标注#& 焊缝符号的标注原则焊缝符号必须通过指引线及有关规定才能准确地表示焊缝。国家标准规定， 箭头线应指到焊缝处，相对焊缝的位置一般没有特殊要求，但在标注 形、单边 形、( 形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件。必要时允许箭头线弯折一次。基准线的虚线可以画在基准线的实线上侧或下侧。基准线一般应与主标题栏平行，但在特殊条件下亦可与底边相垂直。如果焊缝和箭头线在接头的同一侧，则将焊缝基本符号标在基准线的实线侧；相反，如果焊缝和箭头线不在接头的同一侧，则将焊缝基本符号标在基准线的虚线侧。此外，国家标准还规定，必要时基本符号可附带有尺寸符号及数据，其标

11、注原则如图! )* 所示。)& 焊缝符号标注示例（#）对接接头对接接头的焊缝形式如图! )#（+）所示。其焊缝符号标注如图! )#（,）所示。表明此焊接结构采用带钝边的 形对接焊缝，坡口角度为!，根部间隙为!，钝边高度为，环绕工件周围施焊。- . $ 第四章焊接新工艺新技术图! #$ 焊缝尺寸符号及数据的标注图! #% 对接焊缝标注实例（#）& 形接头& 形接头的焊缝形式如图! #（）所示。其焊缝符号标注如图! #（(）所示。表明& 形接头采用对称断续角焊缝。其中! 表示焊缝段数， 表示每段焊缝长度，# 为焊缝段的间距，$ 表示焊角尺寸。图! # & 形焊缝标注实例（)）角接接头角接接头的焊缝

12、形式如图! #)（）所示。其焊缝符号标注如* + * 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术图! #$（%）所示。表明角接接头采用双面焊缝。接头上侧为带钝边单边& 形焊缝，坡口角度为!，根部间隙为!，钝边高度为；接头下侧为角焊缝，焊缝表面凹陷，焊角尺寸为#。图! #$ 角接焊缝标注实列图! #! 是两个支座的焊接图，其中多处标注有焊缝符号，说明焊接结构在加工制作时的基本要求。图! #! 支座焊接图 ( ) 第四章焊接新工艺新技术第三节焊接工艺要素和规范的选择焊接工艺是控制接头焊接质量的关键因素，因此必须按焊接方法、焊件材料的种类、板厚和接头形式分别编制焊接工艺。在工厂中，目前以焊接工艺细则卡来规定

13、焊接工艺的内容。焊接工艺细则卡的编制依据是相应的焊接工艺评定试验结果。表! # 列出一种典型的焊接工艺细则卡的格式。焊接工艺细则卡应当规定所有的焊接工艺要素。其中包括：焊前准备；焊接材料的型号（牌号）及规格；焊接工艺规范参数；操作技术；焊后检查等。表! # 典型的焊接工艺细则卡产品零部件名称焊接方法母材牌号规格接头坡口形式焊接材料焊条牌号规格焊丝牌号规格焊剂牌号保护气体流量预热预热温度层间温度焊后热处理消氢$%& 后热$%& 焊后热处理焊接工艺参数( 焊接电流种类)( 极性*( 电流值! 电压值+ ,( 焊接速度-. & #( 焊丝送进速度-. & /( 脉冲电流频率次. 0 1( 脉冲电流通

14、断比2 / 1 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术续表焊接设备型号焊接工装编号操作技术! 焊接位置：平焊立焊横焊仰焊全位置# 焊接顺序： $ 运条方式： % 焊丝摆动参数& 焊道层数 清根方法焊后检查编制校对审核批准一、焊前准备焊前准备是指坡口的制备、接头的装配和焊接区域的清理等工作。它对接头的焊接质量起重要的作用。在压力容器的焊接中，对焊前准备提出了较严格的要求，特别是在不锈钢焊接时，焊前准备工作是决定焊接质量的关键因素之一，必须加以重视。碳钢和低合金钢部件的焊缝坡口可以采用机械加工或火焰切割制备，而不锈钢部件的坡口应采用等离子切割或机械加工方法制备。具体坡口成形加工方法可根据钢板厚度、焊接

15、接头形式及现有加工条件选用， 一般有以下几种方法。! 剪切常用于不开坡口的薄板此法生产率高，加工方便，加工后边缘平直，但在剪床上不能剪切厚钢板，也不能加工有角度的坡口。# 刨边用于直边坡口用刨床或刨边机加工直边坡口，加工质量好，坡口平直，精度高，适用于自动焊工件的边缘加工。国内生产的刨边机，一般加工长度可达!#( 左右，如不开坡口可一次刨削成叠钢板。$ 车削用于管子坡口! ) * 第四章焊接新工艺新技术车削可加工出各种形式的坡口。厚壁筒体的! 形坡口常用这种加工方法，对较长、较重等无法搬动的管子可用移动式的管子坡口机。小直径薄壁管子可用手动式坡口机，大直径厚壁管子则可采用电动车管机。# 氧$

16、乙炔气切割应用最广的加工坡口方法利用气割可以得到任何角度的% 形、& 形、单边% 形、 形等坡口，此法更适合厚钢板的切割，生产率很高。气割有手工（灵活，但边缘不够平直精确，适用于单件或小批生产）、半自动（应用广，为提高效率可同时安装二、三把割炬，能将% 形、& 形坡口一次切成）、自动（质量好，生产率高，但灵活性较差，适合于大批量生产）切割方法。对于高强钢等淬火倾向大的钢材，气割割口和热影响区要进行探伤，避免气割造成的裂纹隐藏下来。(# 铲削用于加工坡口、清焊根用风铲来铲削坡口，劳动强度较大，噪声严重，应尽量少用，已日益被碳弧气刨所代替。)# 碳弧气刨常用于清焊根碳弧气刨效率比风铲高，劳动强度小

17、，特别在开! 形坡口时更为显著，正在逐渐取代风铲。缺点是要用直流电源，刨割时烟雾大，要采取排烟措施。坡口两侧的内、外表面必须清除锈斑、氧化膜和油垢等污染，这是防止焊缝产生气孔和裂纹的有效措施。焊条电弧焊焊接区的清理宽度一般要求在*+, 范围内，埋弧焊为-+,，电渣焊为+,。对于焊接过程中不会发生冶金反应的焊接方法，例如钨极氩弧焊，焊前坡口面及两侧的清理更为重要，因为在这种情况下不可能通过熔渣与金属之间的冶金反应去除有害杂质。用不锈钢制作重要部件的焊接中，焊前必须用丙酮、酒精等溶剂擦洗坡口表面，去除油垢和水分。特别是在超低碳不锈钢容器的焊接时，这种清理工序将直接影响到焊缝金属的碳含量，而最终影响

18、到接头的耐蚀性。焊件组装时，接头两侧边缘必须相互对准，这不仅是保证焊缝外形和尺寸的基本要求，而且也是为了避免接头受力时产生附加的弯曲力矩。焊件组装后应作错边量的检查。在压力容器制造中，对接接头错边量的要求较高。.、/ 类焊缝对口错边量! 应符合表 $ 0 的规定。* 0 1 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术表! # $、% 类焊缝对口错边量对口处的名义厚度!& ( 按焊缝类别划分的对口错边量!)( $ % !*+ !* !& !* !& *+!&!,+ !- !* !& ,+!&!+ !- !. !+!&!.+ !- !* /!& 0 .+ !* *1!&，且不大于*+ !* /!&，且不大

19、于,+ 注：*2$ 类焊缝的对口错边量要求不包括球形封头与圆筒连接的环向焊缝以及嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的焊缝。,2 表中% 类焊缝的对口错边量要求包括球形封头与圆筒连接的环向焊缝。在焊接工艺细则中应明确规定焊接材料的具体牌号和规格。对于某些焊件， 在同一个接头中，可能要采用两种以上的焊接方法，例如小直径厚壁管环缝，第一层采用手工填充丝氩弧焊封底，第二、第三层采用焊条电弧焊加厚焊缝，以后各层则采用埋弧自动焊。在这种情况下，应将每种焊接方法所使用的焊接材料一并列出。二、焊接工艺规范参数对焊条电弧焊和埋弧焊焊接工艺规范参数主要包括焊前的预热温度、焊接电参数（电流、电压、电流种类、频率、焊接速

20、度和送丝速度等）、后热温度和保温时间， 消氢处理温度和保温时间，焊后热处理和消除应力处理制度等。对气体保护焊，还应包括气体种类，混合比和流量等。所有这些参数在焊接工艺细则中必须明确规定。（一）焊前预热温度的选定预热温度是焊接工艺规范的主要参数之一。焊前的预热具有下列几方面的有- # / 第四章焊接新工艺新技术利作用： !降低焊接热影响区的冷却速度，避免淬硬组织的形成，防止冷裂纹并改善热影响区的塑性； 减小了焊接区的温度梯度，从而降低了焊接接头的内应力； #扩大了焊接区的加热范围，使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状态，减弱了焊接应力的不利影响； $改变了焊接区的应变集中区部位，降低了促使冷裂纹形

21、成的应力峰值； %延长了焊接区在!#以上温度的停留时间，有利于焊缝金属中氢的逸出， 降低了氢致裂纹形成的危险。焊前的预热温度主要根据钢材的焊接性试验结果来确定。但焊件的形状和尺寸以及焊接条件往往是多变的。因此，还应考虑下列几个因素； !所焊材料的实际碳当量和碳含量； 焊件的结构形状和拘束度； #焊接工艺及操作技术（单道焊、多道焊、摆动焊、窄焊道焊、回火焊道、脉冲焊、双丝焊等）； $焊接材料的扩散氢含量； %焊件和周围环境的冷却条件； #施工条件（室外焊接、室内焊接、难焊位置的焊接等）。可见，焊前预热温度的选定是一个比较复杂的问题，对于高拘束度焊件，较恶劣的冷却条件应适当提高预热温度。当使用扩散

22、氢含量极低的焊接材料时，可适当降低预热温度。难焊位置或工作条件较差时，如小直径筒身内环缝焊接时，可选择较低的预热温度，而在后应立即作低温后热处理以补偿焊前预热温度的不足。对于结构简单的焊件，可按表$ % & 定的温度范围进行预热。表$ % & 几种压力容器钢的预热温度钢号壁厚( 预热温度范围# )*，+),- % . !/ ! 0 !) !123，!- 234*，!- 2356，!/23- 7 ,) ! 0 !- $ 8 & 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术续表钢号壁厚! 预热温度范围!# $% &()，$* &()，%+ (,() - $* $*+ . %+ $/ (,()0，$1 (,(

23、)23 $4 (,25()23 - $+ $*+ . %+ $% &%()6，%+ &()，% $/ &$() - 7 $*+ . %+ 8&$4 +&$9 任何厚度4+ （二）焊接电参数在使用连续的交流电和直流电焊接时，焊接规范中的电参数主要是焊接电压和焊接电流。在采用脉冲电流焊接时，电参数还包括电流的交变频率、通断比、基本电流和峰值流值。焊接规范参数的选择原则首先是保证接头的熔透、无裂纹并获得成形良好的焊道，同时所选择的焊接规范电参数还应保证接头的性能满足技术条件规定的各项要求，因而在选择参数时要考虑焊接热输入量对接头性能的影响。对某些低合金来说，过高的热输入量，会显著地降低接头的韧性和强

24、度。在铬镍奥氏体不锈钢的焊接中，过高的焊接热输入量会扩大近缝区敏化温度区间并延长高温停留时间，终导致接头热影响区耐蚀性的丧失。因此，对于这种钢，应在保证层间良好熔合的前提下采用尽可能低的焊接电流和较高的焊接速度施焊。从提高焊接生产率考虑，应选用较大电流和粗焊条，但是，实际上应根据板厚、焊接位置和线能量要求等因素来选择焊接电流和焊条直径。焊接电流过大，容易烧穿、咬边和飞溅增大，同时焊条易发红使药皮脱落，保护性能下降；焊接电流太小容易产生夹渣和未焊透。焊条电弧焊焊条直径选择及相应的焊接电流范围见表/ : ;。横、立、仰焊时所用的电流应比表/ : ; 中的数值小$+左右。对开坡口工件双面自动焊的规范

25、选择可见表/ : $+。* 9 1 第四章焊接新工艺新技术表! # 焊条电弧焊焊条直径选择及相应的焊接电流范围钢件厚度$ % &( ) * ! + ( , + - # + &) &) + &( &, + ). / ). 焊条直径$ % &, ) * * + ! ! ! + ( ( ( + , , + &. 焊接电流$ 0 )( + !. !. + ,( ,( + &. &. + &,. &,. + )&. &,. + )(. ). + )1. ),. + *. *). + !. 表! &. 开坡口工件双面自动焊规范选择埋弧自动焊工件厚度2% 坡口形式焊丝直径2% 焊缝顺序焊接电流20 电弧电压

26、23 焊接速度2 （%24） &! &, &- ) ( 正-*. + -(. *, + *- )( ( 反,. + ,). *, + *- !( ( 正-*. + -(. *, + *- ). ( 反,. + ,). *, + *- !( ( 正-*. + -(. *, + *- ). ( 反,. + ,). *, + *- !( , 正&.(. + &(. *- + !. &- ( 反,. + ,). *, + *- !( )! *. , 正&. *- + !. )! ( 反-. *, + *- )- , 正&. + &. *, + !. &- ( 反#. + &. *, + *- ). （

27、三）焊后加热和消氢处理焊后立即将焊件保温或加热&(. + )(.5的范围内使之缓冷的工艺措施称为焊后加热，简称后热。后热可以减缓焊缝和热影响区的冷却速度，起到与预热相似的作用。对于冷裂纹倾向性大的低合金高强度钢和厚度较大的焊接结构等，有一种专门的后热处理，称为消氢处理。消氢处理即在焊后立即将焊件加热到)(. + *(.5温度范围，保温) + ,4 后空冷。消氢处理的主要目的是使焊缝（或热影响区）金属中的扩散氢加速逸出，大大降低焊缝和热影响区中的含氢量，防止产生冷裂纹。消氢处理的温度较低，不能起, 1 - 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术到松弛焊接应力的作用。对于工艺中要求焊后立即进行热处理的

28、焊件，因为热处理过程中可以达到除氢的目的，故无需后热。但是，焊后如不能立即热处理，而焊件又必须及时除氢时，则需要及时后热作消氢处理，否则焊件有可能在热处理前的放置期产生裂纹。这是由于氢在钢材中的溶解度随着温度的下降而迅速降低，如果焊后很快冷却到!#以下，氢来不及从焊缝中逸出，这样就在经过一段时间（几小时、几天甚至更长的时间）以后，由于氢扩散后在热影响区（或焊缝金属）中的聚集，产生极大的压力，导致产生危害较大的延迟裂纹。例如，有一台大型高压容器，焊后探伤检查合格，但因焊后未及时热处理，又未进行消氢处理，结果在放置期间内产生了延迟裂纹。当容器热处理后进行水压试验时，试验压力未达到设计工作压力，容器

29、就发生了严重的脆断事故，使整台容器报废。由于消氢处理加热温度较高，消氢效果更好。但是消氢处理需消耗较多的能量，故在实际生产中，只是在焊接氢致裂纹特别敏感的厚壁焊缝中才加以应用。局部后热的加热也应与预热一样，在坡口两侧$% & ! 范围内保持一个均热带。调质钢要防止局部超过回火温度。（四）焊后热处理焊后热处理是将焊件整体或局部加热到一定的温度，并保温一段时间，然后炉冷或空冷的一种热处理工艺。通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力，软化淬硬部位，促使氢的逸出，改善焊缝和热影响区的组织和性能，提高接头的塑性和韧性，稳定结构的尺寸等。常见的焊后热处理方法有消除应力退火、正火、正火加回火、淬火加回火（调质处理）等。由于消除应力是焊后热处理的最主要的作用， 所以习惯上也将消除应力退火称为焊后处理。焊后热处理可分为整体热处理和局部热处理。整体热处理即将焊件置于加热炉中整体加热处理。可以获得比较满意的处