车间焊工培训(最终版).ppt

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1、2011年不锈钢车间焊工培训,培训讲师：张东杰 于长喜 任春辉,介绍,培训项目简介 培训要求及重点,培训项目简介,根据车间培训要求，此次焊工培训针对本车间的焊接类型进行相关的焊接理论及实操培训。 焊工培训的理论以焊工中级教材为基础，针对奥氏体不锈钢焊接进行加强理论的学习。 理论培训时间为一天，实操时间为三天，理论及实操考试一天。,课程大纲,焊接材料 焊接设备 奥氏体不锈钢焊接 焊后检验 总结,焊接材料,1.电焊条 2.焊剂 3.保护气体 4.焊丝 5.钨极,焊接材料电焊条,1.电焊条 焊接冶金原理 焊条药皮组成及作用：焊条是由焊芯和药皮组成的。 组成：稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀

2、渣剂、粘结剂、增塑剂。 药皮类型及特点 类型：钛铁矿型、钛钙型、高纤维钾型、高钛钙型、铁粉钛型、低氢钠型、低氢钾型、铁粉低氢型。 焊接冶金反应 焊接冶金反应就是在焊接过程中，通过冶金反应方法来消除焊缝金属中的有害杂质，从而保正焊缝金属的各种性能。有：脱氧、脱硫、脱磷。,焊接材料电焊条,2、低合金钢焊条 焊条型号表示方法： 例： E4303 字母“E“ 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Mpa。 第三位数字表示焊条的焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置焊接，“2”表示焊条只适用于平焊及平角焊。 第三位数字和第四位数字组合时，表示焊接电流种类及药皮类型。 数字后缀字

3、母为熔敷金属的化学成分分类。,焊接材料电焊条,3、不锈钢焊条 例： E 308L-15 字母“E”表示焊条。 字母“E”后面的数字表示熔敷金属化 学成分分类代号。 数字后的字母“L”表示碳含量较低，“H”表示碳含量较高，“R”表示硫、磷、硅含量较低。 短划“-”后面的两位数字表示焊条药皮类型、焊接位置及焊接电流种类。,焊接材料焊剂,定义：焊接时，能熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护并进行复杂的冶金反应的颗粒状物质叫焊剂。 1、焊剂的分类 按生产工艺分类 可分为：熔炼焊剂（HJ)、粘结焊剂和烧结焊剂(SJ)。 按焊剂中添加的脱氧剂、合金剂分类可分为：中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂。 按化学成份分

4、类：高锰焊剂和中锰焊剂等。,焊接材料焊剂,焊剂的牌号解释 见书 91页 例如： HJ431 字母“HJ”表示熔炼焊剂。 “4”表示高锰 “3”表示高硅低氟 “1”焊剂牌号编号为1,焊接材料保护气体,1.氩气（惰性气体） （1）氩气（Ar）是一种无色、无味的单原子气体相对原子质量为39.95。氩气的质量约为空气的1.4倍，因为氩气比空气重，使用时，不易漂浮散失，因此能在熔池上方形成一层较好的覆盖层，有利于保护作用。 （2）按我国现行规定，氩气纯度应达到99.99%，才完全合乎焊接铝、钛等活泼金属的要求。,焊接材料保护气体,（3）氩气的储运 氩气可在-184的温度下以液态形式存储和运送，但焊接时氩

5、气大多装入钢瓶中。供焊工使用。 氩气瓶是一种钢之圆柱形高压容器，其外表涂成银灰色并注有深绿色“氩”字标志字样。目前，我国常用氩气瓶的容积为33L、40L、44L，瓶中最高工作压力为15MPa。 氩气瓶在使用中应直立放置，严禁敲击、碰撞等，不得用电磁起重搬运机搬运，防止日光暴晒。装运时应戴好瓶帽，以免损坏接口螺纹。,焊接材料保护气体,2.二氧化碳（氧化性气体） （1）二氧化碳的性质 二氧化碳（CO2）是一种无色、无味的多原子气体。 CO2在标准情况下，相对密度为空气的1.5倍。因为它比空气重，因此能在熔池上方形成一层比较好的保护层，防止空气进入熔池。 （2）对二氧化碳纯度的要求 焊接用的CO2气

6、体必须有比较高的纯度，一般要求不低于99.5%。气体压力越低，气体中水分含量越高，在使用这样的CO2气体焊接时，焊缝中就容易出现气孔。所以，要求瓶内压力不低于0.98MPa。,焊接材料保护气体,（3）二氧化碳的储运 焊接用CO2气体是采用瓶装的液态CO2气化而来的。使用液态CO2很经济、方便。容量为40L的标准钢瓶可灌入25kg的液态CO2，占面积的80%。 CO2气瓶也是钢质圆柱形高压容器，其外表涂成铝白色，并标有黑色“液态二氧化碳”字样。CO2气瓶使用时应直立放置，严禁敲击、碰撞等。气瓶出厂时应戴好瓶帽。,焊接材料焊丝,焊丝可分为实心焊丝和药芯焊丝。 焊丝的牌号解释 见书 95页 H 08

7、 Mn2 Si A 字母“H”表示焊丝。 “08”表示含碳量为0.08% “Mn2”表示含Mn量约为2% “Si”表示含Si量约1% “A”表示优质品，S.P含Si量 0.03%,焊接材料钨极,钨极是钨极氩弧焊的电极材料，对电弧的稳定性和焊接质量有很大的影响。通常要求钨极具有电流容量大、施焊损耗小、引弧和稳弧性好特性。这主要取决于钨极的电子发射能力大小。 1.钨极的种类 钨极有纯钨极、钍钨极、铈钨极、锆钨极、和镧钨极五种。 我国现在尽量使用铈钨极。,焊接材料钨极,2.钨极的牌号和规格 （1）牌号 目前我国对钨极的牌号没有统一的规定，但根据其化学成分的平均含量来定牌号是比较流行的一种方法。 W

8、Ce 20 字母 “W”表示钨极。 “Ce”表示铈 “20”表示氧化铈含量为2%,设备的准备,一:埋弧焊机 埋弧焊（submerged arc welding）是利用在焊剂层下燃烧的电弧进行焊接的方法。埋弧焊分为自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种。它适于大量生产的焊接，广泛用于焊接各种碳钢、低合金钢和合金钢，也用于不锈钢和镍合金的焊接和表面堆焊。,埋弧焊（UP；12）,埋弧焊原理,不可见电弧在熔化的电极与工件之间或两个熔化电极之间燃烧，电弧和焊接区域由焊剂覆盖，焊接熔池由焊剂所形成的渣保护，而不受大气侵入。,埋弧焊,（2）埋弧焊机的组成 埋弧焊机主要是由弧焊电源、控制系统、焊接机头三大部分组成。 1

9、）埋弧焊机用焊接电源 埋弧焊接电源有直流电源和交流电源两大类。交流电源以正弦波输出，其特点是结构简单，成本低；矩形波交流电源，其结构复杂，只在特殊场合下使用。直流电源电弧稳定，特性控制容易，焊接质量高，应用越来越广。 外特性是弧焊电源重要特性之一。根据埋弧焊设备的控制方式，送丝控制形式和工艺要求的不同，外特性形状有陡降、缓降、水平等不同形式。,埋弧焊,优点： 1）熔敷速度高，生产效率高； 2）焊接质量好，容易实现机械化、自动化； 3）无辐射和噪音，是一种安全、绿色的焊接方法。 缺点： 1）受焊接位置限制，常用于平焊和平角焊位置的焊接，不适合焊小、薄件； 2）不便观察，需要焊缝自动跟踪装置，对装

10、配精度要求高； 3）设备一次性投资大。,埋弧焊的分类,1）按电源种类：直流和交流 2）按电极数目：单丝和多丝 3）按电极形状：丝极和带极 4）按送丝方法：等速送丝和变速送丝 5）按行走方式：小车式、龙门式、悬臂式 6）按自动化程度：半自动、机械化、自动 7）按用途：通用型和专用型,埋弧焊,埋弧焊,埋弧焊,埋弧焊,埋弧焊,钨极氩弧焊,1.钨极氩弧焊机的组成 （1）钨极氩弧焊机可分为手工焊和自动焊两种，基本组成包括焊接 电源及控制系统、引弧和稳弧装置、焊枪、气路系统、水路系统；自动焊机还应有焊枪行走机构或工件行走或转动机构、自动送丝机构等。 （2）氩弧焊电源 钨极氩弧焊电源可分为直流电源、直流脉冲

11、电源和交流电源。 电源的外特性均为陡降的外特性。,钨极氩弧焊,二氧化碳气体保护焊,1.二氧化碳气体保护焊机 半自动二氧化碳气体保护焊机是由电源、送丝机构、控制系统、焊枪及气路系统构成；自动二氧化碳气体保护焊机还包括焊枪行走或工件行走及转动机构。,二氧化碳气体保护焊,1、焊接电源 二氧化碳焊接电源均为直流电源，有抽头式硅整流电源、晶闸管式电源、晶体管式电源和逆变式电源等。 2、控制系统 控制系统包括焊接工艺参数系统和程序控制系统。工艺参数的控制主要有焊接输出电流和电压的调节、送丝速度的调节、小车行走速度的调节及气体流量的调节。,二氧化碳气体保护焊,3、送丝系统 丝系统是由送丝机、送丝软管、焊丝盘

12、等组成。 送丝机有电动机、减速器、校直轮组成；二氧化碳气体保护焊的送丝机有三种形式：推丝式、拉丝式、推拉丝式。 4、焊枪 二氧化碳气体保护焊焊枪的作用是导电、导气和导丝；按送丝方式可分为推丝式和拉丝式焊枪，按冷却方式又可分为空气冷却和用内循环水冷却焊枪。 5、供气系统 二氧化碳气体保护焊的供气系统是由气瓶、预热器、干燥器、减压阀、流量计、电磁阀组成。 1）二氧化碳气瓶 气瓶表面涂铝白色，并有“液态二氧化碳”字样，瓶内储存的是液态二氧化碳，新灌气的的瓶压约为5MPa。 2）预热器 装于气瓶的出口处，作用是防止二氧化碳从液态变为气态时，由于吸热反应瓶阀与减压器冻结。预热器的电压根据焊接设备不同其供

13、电电压有36V、110V、220V等，功率为100150W。 3）干燥器 用于吸收二氧化碳气中的水分，提纯二氧化碳气。 4）减压器和流量计 常用的二氧化碳减压器、流量计、预热器合为一体，其型号为CT30、194CR。 5）电磁气阀 用来控制二氧化碳气的接通与关闭，是焊机中必备器件，常用型号有DF-2/3，Q2D等。,奥氏体不锈钢的焊接,1.奥氏体不锈钢焊接的特性 2.奥氏体不锈钢的焊接,奥氏体不锈钢的焊接性,1.奥氏体不锈钢的分类 (1)不锈钢的分类 不锈钢有两种分类法。一种是按合金元素的特点，划分为铬不锈钢（以铬作为主要合金元素）和铬镍不锈钢（以铬和镍作为主要合金元素）。另一种是按正火状态下

14、钢的组织状态，划分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体-铁素体型不锈钢等。,奥氏体不锈钢的焊接性,1)马氏体不锈钢 这类钢的铬质量分数较高(13%l7%)，碳的质量分数也较高(0.1%1.1%)。属于此类钢的有1Cr13. 2Cr13. 3Cr13 4Cr13等，其中以2Cr13应用最广。此类钢具有淬硬性。在温度不超过30度时，在耐腐蚀介质中有良好的耐腐蚀性；对淡水、海水、蒸汽、空气亦有足够的耐腐蚀性；在热处理（如调质）后有很好的力学性能。此类钢多用制造力学性能要求较高、耐腐蚀性要求相对较低的零件例如汽轮机叶片、医疗器等。,奥氏体不锈钢的焊接性,铁素体不锈钢 这类钢的铬的质量分数

15、高(13%30%)，碳的质量分数较低（低于0.15%）。此类钢的耐酸能力强，有很好的抗氧化能力，强度低，塑性好，主要用于制作化工设备中的容器、管道等，广泛用于硝酸、氮肥工业中。属于此类钢的有00Cr12、1Cr17、 1Cr17Mo、00Cr27Mo、00Cr30M02等，常用1Cr17。,奥氏体不锈钢的焊接性,奥氏体不锈钢 奥氏体不锈钢是目前工业上应用最广的不锈钢。它以铬、镍为主要合金元素。它有更优良的耐腐蚀性；强度较低，而塑性、韧性极好；焊接性能良好。主要用作化工容器、设备和零件等。奥氏体不锈钢化学成分类型有Cr18% - Ni9%（通常称18 -8不锈钢），Cr18% - Ni12%，C

16、r23% - Ni13%，Cr25% - Ni20%等几种。属于奥氏体不锈钢有0Cr18Ni9, 00Cr19Ni10, 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni10Ti, 0Cr18Ni11Nb, 1Cr18Ni12等。常用有1Cr18Ni9Ti，Cr25Ni20等。,奥氏体不锈钢的焊接性,2.不锈钢的性能 不锈钢的物理性能与焊接有关的物理性能主要有： 不锈钢的热导率低于碳钢，尤其是奥氏体不锈钢的热导率，约为碳钢的13。 不锈钢的电阻率高，尤其是奥氏体不锈钢的电阻率，约为碳钢的5倍。 奥氏体不锈钢的线膨胀系数比碳钢约大50%，马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的线膨胀系数大体上与碳

17、钢相等。 奥氏体不锈钢的密度大于碳钢，马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的密度稍小于碳钢。 奥氏体不锈钢没有磁性，马氏体不锈钢和铁素体不锈钢有磁性。,奥氏体不锈钢的焊接性,不锈钢的耐腐蚀性能 金属受腐蚀介质的化学及电化学作用而损坏的现象称为腐蚀。不锈钢的腐蚀形式有均匀腐蚀（整体腐蚀）、晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等。 均匀腐蚀接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象，称均匀腐蚀，也称整体腐蚀，它是一种表面腐蚀。不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，它的均匀腐蚀量并不大。 晶间腐蚀 在腐蚀介质作用下，起源于金属表面的晶界，沿晶粒边界深入金属内部，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

18、合力丧失，强度几乎完全消失，受到应力作用时，即会沿晶界断裂，是不锈钢最危险的一种破坏形式。,奥氏体不锈钢的焊接性,a产生晶间腐蚀的机理是它晶粒边界的铬的质量分数降至12%以下，即在晶间形成铬的质量分数小于12%的贫铬区，因此晶间在腐蚀介质作用下发生腐蚀。产生晶间贫铬的原因是奥氏体不锈钢加热到450850c温度范围时，晶粒中过饱和固溶的碳（碳在奥氏体中的溶解度约为0.02%0.03%）向晶粒边界扩散比铬的扩散快，扩散到晶界的碳与晶界的铬化合，形成Cr23C6，使晶界铬的质量分数大大减小，变成铬的质量分数小于12%的贫铬区。加热温度小于450时，不会产生晶间腐蚀，因为温度低，不会形成Cr23 C6

19、化合物；加热温度大于850时，也不会产生晶间腐蚀，因为温度大于850时，晶粒内铬的扩散速度增强，有足够的铬扩散到晶界与碳化合，晶界不会形成贫铬。所以加热温度450850是晶间腐蚀的“危险温度区”，或称“敏化温度区”，其中以650为最危险。,奥氏体不锈钢的焊接性,b防止晶间腐蚀的主要措施 ： a)采用超低碳不锈钢 b)采用双相组织 c)添加稳定剂 d)进行固溶处理 e)进行均匀化处理,奥氏体不锈钢的焊接性,点腐蚀 也叫点蚀。它是指在不锈钢表面产生的尺寸约小于1.0 mm的穿孔性或蚀坑性的宏观腐蚀。点蚀的形成主要是由于不锈钢表面钝化膜周部破坏引起的。 缝隙腐蚀 这是金属构件缝隙处发生的斑点状或溃疡

20、形宏观蚀坑，常发生在垫圈、螺钉连接、铆接、焊接搭接接头等接缝处。 应力腐蚀 这是指在静拉伸应力和电化学腐蚀介质共同作用下，因阳极溶解过程引起的腐蚀断裂。奥氏体不锈钢制设备经常由冷却水、蒸汽、空气中的积水引起应力腐蚀断裂。,奥氏体不锈钢的焊接性,温度50以上，结构中缝隙以及流动性不良等引起介质浓缩的部位均易发生应力腐蚀断裂。应力腐蚀在拉应力作用下才能产生，在压应力下不会产生。引起应力腐蚀的应力有加工中产生的内应力和构件工作应力，其中最主要的是焊接残余应力。消除残余应力是防止应力腐蚀最有效措施之一。 统计资料表明，20世纪50年代以前，晶间腐蚀破坏是铬镍奥氏体不锈钢焊接工程中的主要问题。20世纪6

21、0年代以来，不锈钢设备应力腐蚀断裂事故不断发生，已成为重要的工程问题。在腐蚀破坏事故中，铬镍奥氏体不锈钢的应力腐蚀占湿态腐蚀事例的50%，点蚀（孔隙）和缝隙腐蚀合占20%，晶间腐蚀、均匀腐蚀和腐蚀疲劳（腐蚀介质和疲劳应力引起的腐蚀）三种均只各占约10%左右。,奥氏体不锈钢的焊接性,2奥氏体不锈钢的焊接性 奥氏体不锈钢塑性和韧性很好，具有良好的焊接性，焊接时一般不需要采取特殊的焊接工艺措施。如果焊接材料选用不当或焊接工艺不合理时，会产生降低焊接接头抗晶间腐蚀能力和热裂纹等问题。 (1)焊接接头的抗腐蚀性 奥氏体不锈钢焊接容易造成降低焊接接头抗晶间腐蚀和应力腐蚀能力。 1)晶间腐蚀 焊接时，奥氏体

22、不锈钢母材类型和所用的焊接材料与工艺不同，可能产生焊缝的晶间腐蚀、熔合区和过热区的“刀蚀”和热影响区中的敏化温度区的晶间腐蚀。,奥氏体不锈钢的焊接性,2)应力腐蚀 根据不锈钢设备与制件的应力腐蚀断裂事例和试验研究，可以认为：在一定静拉伸应力和在一定温度条件下的特定电化学介质共同作用下，现有的不锈钢均有产生应力腐蚀的可能。应力腐蚀最大特点之一是腐蚀介质与材料的组合上有选择性。容易引起奥氏体不锈钢应力腐蚀主要是盐酸和氯化物含有氧离子的介质，还有硫酸、硝酸、氢氧化物（碱）等介质。应力主要是焊接残余应力。因此，防止应力腐蚀主要是消除焊接残余应力的焊后热处理；以及焊接工艺上采取措施减小残余应力。例如，避

23、免十字交叉焊缝，Y形坡口改为X形坡口；适当减小坡口角度；采用短焊道焊；采用小线能量；适当的焊后锤击等。,奥氏体不锈钢的焊接性,(2)热裂纹 奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生热裂纹。奥氏体不锈钢焊接时产生热裂纹的原因：一 是单相奥氏体焊缝易形成方向性强的柱状晶组织，硫、磷、镍、碳等元素形成的低熔点共晶 杂质偏析比较严重，形成晶间液态夹层；不锈钢的液相线与固相线距离较大，结晶时间较长，也使低熔点杂质偏析比较严重；二是不锈钢导热系数小、线膨胀系数大，导致焊接应力比较大（一般是焊缝和热影响区受拉应力）。,奥氏体不锈钢的焊接性,防止热裂纹的措施： 严格限制焊缝中硫、磷等杂质元素的质量分数，以减少低熔点共晶

24、杂质。 选用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体和少量铁素体的双相组织，以细化晶粒，打乱柱状晶方向，减小偏析严重程度。铁素体的质量分数控制在3%8%（5%左右）。过多的铁素体会使焊缝变脆。对于镍的质量分数大于15%的奥氏体不锈钢不能采用奥氏体和铁素体双相组织来防止热裂纹。因为铁素体在高温(650)下长期使用，会析出。相，使焊缝脆化。可采用奥氏体和碳化物的双相组织焊缝，亦有较高的抗热裂能力。 选用碱性焊条和焊剂，以降低焊缝中的杂质含量，改善偏析程度。 控制焊接电流和电弧电压大小，适当提高焊缝形状系数；采用多层多道焊，避免中心线偏析，可防止中心线裂纹。 采用小线能量，小电流快速不摆动焊，可减小焊接应力

25、。 填满弧坑，可防止弧坑裂纹。 (3)焊接接头的脆化 奥氏体不锈钢的焊缝在高加热一段时间后，常会出现冲击韧度下降的现象，称为脆化。,奥氏体不锈钢的焊接性,二、奥氏体不锈钢的焊接 1奥氏体不锈钢焊接工艺特点 (1)采用小线能量，小电流快速焊 (2)要快速冷却 (3)不进行预热和后热工艺 (4)不锈钢焊后热处理 (5)采用适当的焊后处理 1)表面抛光不锈钢焊件表面 2)表面钝化处理钝化处理 表面清理和修补 酸洗 钝化,焊后检查,第一节 焊接缺陷分析 一、焊接缺陷 焊接过程中在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象称为焊接缺陷。 1焊接缺陷的种类 焊接缺陷的种类很多，但是，按其在焊缝中的

26、位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷两大类。 (1)外部缺陷 外部缺陷位于焊缝外表面，用肉眼或低倍放大镜就可以看到。如焊缝尺寸不符合要求、咬边、弧坑、表面气孔和表面裂纹等。 (2)内部缺陷 内部缺陷位于焊缝的内部，这类缺陷可用破坏性试验或无损探伤方法来发现。如未焊透、未熔合、夹渣、内部气孔和内部裂纹等。 外部缺陷在第三章中已作了叙述，这里将主要讲述内部缺陷。,焊后检查,2焊接缺陷的危害 焊接缺陷的存在对于锅炉压力容器以及焊接结构来说是很危险的，它直接影响着构件的安全运行和使用寿命，严重的会导致结构的脆性破坏。 (1)开裂 在焊接接头中，凡是结构截面有突然变化的部位，其应力的分布就特别不均匀，在某

27、点的应力值可能比平均应力值大许多倍，这种现象称为应力集中。在焊缝中存在的焊接缺陷是产生应力集中的主要原因。如焊缝中的咬边、未焊透、气孔、夹渣、裂纹等不仅减小了焊缝有效承载截面积，削弱焊缝的强度，更严重的是在焊缝或焊缝附近造成缺口，由此而产生很大的应力集中。当应力值超过缺陷前端部位金属材料的断裂强度时，材料就开裂，接着新开裂的端部又产生应力集中，使原缺陷不断扩展，直至产品破裂。 (2)脆断 另外根据国内外大量脆断事故的分析发现，脆断总是从焊接接头中的缺陷开始。这是一种很危险的破坏形式。因为脆性断裂是一种低应力断裂，是结构在没有塑性变形情况下产生的快速突发性断裂，其危害性很大。防止结构脆断的重要措

28、施之一是尽量避免和控制焊接缺陷。 根据破坏事故的现场分析表明，焊接缺陷中危害最大的是裂纹、未焊透、未熔合、咬边等。,焊后检查,3焊接缺陷产生的原因及防止措施 (1)裂纹 在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。它是一种危害性最大的缺陷。除了降低接头强度外，还因裂纹末端存在尖锐的缺口而引起严重的应力集中，成为结构断裂破坏的起源。焊缝结构中不允许存在裂纹。根据产生裂纹的温度及原因，焊接裂纹可分为热裂纹、冷裂纹及再热裂纹等。,焊后检查,1)热裂纹 在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相

29、线附近的高温区时产生的裂纹属于热裂纹。 热裂纹产生的原因 由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质。在开始冷却结晶时，晶粒刚开始生成。液态金属比较多，流动性比较好，可以在晶粒间自由流动，而由拉应力造成的晶粒间的间隙都能被液态金属所填满。所以不会产生热裂纹。当温度继续下降，柱状晶体继续生成。由于低熔点共晶的熔点低往往是最后结晶，在柱状晶中以液态间层存在。在一定条件下，当焊接应力足够大时，会将液态间层拉开或在其凝固后不久被拉断而形成裂纹。此外，如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质，则在加热温度超过其熔点的热影响区，这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层。在一定条件

30、下，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开而形成所谓热影响区液化裂纹。 因此，热裂纹可看成是拉应力和低熔点共晶两者联合作用而形成的，增大任何一个方面的作用，都可能促使在焊缝中形成热裂纹。,焊后检查,（2）热裂纹的特征 热裂纹多贯穿在焊缝表面，并且断口被氧化，呈氧化色。一般热裂纹宽度约0.050.5 mm，末端略呈圆形。热裂纹经常发生在焊缝中，有时也出现在热影响区。焊缝中的纵向热裂纹一般发生在焊道中心，与焊缝长度方向平行；横向热裂纹一般沿柱状晶界发生，并与母材的晶粒间界相连，与焊缝长度方向垂直，如图所示。根部裂纹发生在焊缝根部，如图所示。弧坑裂纹大多发生在弧坑中心的等轴晶区，有纵、横和星状几种类型，如

31、图所示。热影响区中的热裂纹有横向也有纵向的，但都沿晶界发生。如图所示。热裂纹的微观特征一般是沿晶界开裂，故又称晶间裂纹。,焊后检查,热裂纹的防止措施 热裂纹的产生与冶金因素和力学因素有关，故防止热裂纹主要从这两方面来考虑： a限制钢材和焊材中的硫、磷等元素质量分数 如焊丝中的硫、磷的质量分数一般应小于0.03%0.04%，焊接低碳钢和低合金钢用的焊丝，碳的质量分数一般不得超过0 .12%。焊接高合金钢时要求硫、磷的质量分数必须限制在0.03%以下。 b改善熔池金属的一次结晶细化晶粒可以提高焊缝金属的抗裂性。广泛采用的办法是向焊缝中加入细化晶粒的元素，如钛、铝、锆、硼或稀土金属铈等，进行变质处理

32、。 c控制焊接工艺参数适当提高焊缝成型系数。采用多层多道焊法，避免中心偏析，可防止中心线裂纹。奥氏体型不锈钢焊接时，应采用小热输入量，以缩短焊缝金属在高温区的停留时间。 d采用碱性焊条和焊剂由于碱性焊条和焊剂采用熔渣Ca0脱硫，且熔渣碱度大，加之钙与硫的亲和力大，脱硫后的产物CaS完全不溶解于液态金属中，所以脱硫效果好，抗热裂性好。生产中对于热裂纹倾向较大的钢材，一般都采用碱性焊条和焊剂进行焊接。 e采用适当的断弧方式断弧时采用收弧板或逐渐断弧，填满弧坑，以防止弧坑裂纹。 f降低焊接应力采取降低焊接应力的各种措施。,焊后检查,2)冷裂纹焊接接头冷却到较低温度（对于钢来说在MS温度线以下）时产生

33、的焊接裂纹属于冷裂纹。 冷裂纹和热裂纹不同，它是在焊接后较低的温度下产生的。冷裂纹可以在焊后立即出现， 有时要经过一段时间才出现。这种拖后一段时间才出现的冷裂纹称为延迟裂纹。它是冷裂纹中一种比较普遍的形态。延迟裂纹由于不是在焊后立即可以发现的，需要延迟一段时间，甚至在使用过程中才会出现。因此，它的危害性比起其他形态的裂纹更为严重。,焊后检查,冷裂纹产生的原因冷裂纹主要发生在中碳钢、高碳钢、低合金或中合金高强钢中。 促成冷裂纹的主要因素有三个方面：即钢中的淬硬倾向大；焊接接头受到的拘束应力；扩散氢的存在和浓集。这三个条件同时存在时，就容易产生冷裂纹。在许多情况下，氢是诱发冷裂纹的最活跃的因素。

34、冷裂纹的特征 冷裂纹的断裂表面没有氧化色彩，这表明冷裂纹与热裂纹不一样，它是在较低的温度下产生的（约为200300以下）。 冷裂纹多产生在热影响区或热影响区与焊缝交界的熔合线上，但也有可能产生在焊缝上。根据冷裂纹产生的部位，通常将冷裂纹分为三种（图63）。,焊后检查,a焊道下裂纹 一般情况下裂纹的方向与熔合线平行（也有时垂直于熔合线）。 b焊趾裂纹 这种裂纹起源于焊缝和母材的交界处，沿应力集中的焊趾处所形成。裂纹的方向经常与焊缝纵向平行。一般由焊趾的表面开始，向母材的深处延伸。 c焊根裂纹 主要发生在焊根附近沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹。,焊后检查,冷裂纹的防止措施 防止冷裂纹主要从降低

35、扩散氢含量、改善组织和降低焊接应力等几个方面来解决，具体措施有： a选用优质的低氢型焊条，可减少焊缝的氢。 b焊条和焊剂应严格按规定进行烘干，随用随取，严格清理焊丝和工件坡口两侧的油、锈、水分，控制环境湿度。 c改善焊缝金属的性能，加入某些合金元素以提高焊缝金属的塑性，例如使用新结507 MnV焊条，可提高焊缝金属的抗冷裂能力。此外，采用奥氏体组织的焊条焊接某些淬硬倾向较大的低合金高强度钢，可有效地避免冷裂纹的产生。 d.选择合理的焊接工艺。正确地选择焊接工艺参数、预热、缓冷、后热以及焊后热处 理等，以改善焊缝及熟影响区的组织，去氢和消除焊接应力。 e改善结构的应力状态，降低焊接应力等。,焊后

36、检查,3)再热裂纹 再热裂纹是焊后焊件在一定温度范围再次加热（消除应力热处理或其他加热过程）而产生的裂纹。再热裂纹又称为焊后热处理裂纹或消除应力回火裂纹。 再热裂纹产生的原因 再热裂纹一般发生在含铬、钼或钒等元素的高强度低合金钢的 热影响区中。这是由于这些元素一般是以晶间碳化物的状态存在于母材中，在焊接时焊缝热影响区中加热到1 200的部分，这些晶间碳化物便进入了固溶体中。而在焊后进行消除应力热处理的时候，一方面由于处于高温情况下材料的屈服点有所降低；另一方面，碳化物析出强化了晶粒内部，便使材料发生蠕变（主要集中在晶粒边界）。当这种变形超出了热影响区熔合线附近金属的塑性时，便产生了裂纹。,焊后

37、检查,再热裂纹防止措施 a控制基本金属及焊缝金属的化学成分，适当调整各种敏感元素（如铬、钼、钒等）的含量。 b选择抵抗再热裂纹能力高的焊接材料。 c.设计上改进接头形式，减小接头刚性和应力集中，焊后打磨焊缝至平滑过渡。 d合理选择清除应力回火温度，避免采用600这个对再热裂纹敏感的温度，适当减慢 回火时的加热速度，减小温差应力。,焊后检查,(2)气孔 焊接对，熔地中的气泡在凝固时未能及时逸出而残留下来所形成的空穴叫做气孔。气孔按形状分可分为球形气孔、条虫状气孔和针状气孔等。气孔的大小从显微尺寸到直径为几毫米的都有。按其分布有单个气孔、密集气孔、连续气孔等，如图6-4c、d所示。按其产生的部位有

38、内部气孔和外部气孔，如图6-4a、b所示。按焊缝中形成气孔的气体分为氢气孔、氮气孔及一氧化碳气孔。,焊后检查,1)气孔的形成 在焊接过程中，熔池周围充满着成分复杂的各种气体。这些气体主要来自于空气、药皮和焊剂的分解及它们燃烧的产物、焊件上的铁锈、油漆、油脂受热后产生的气体等。这些气体在高温时可以大量的溶解在液体金属中。温度越高，金属中溶解的气体也越多。但是，随着焊接过程中熔池金属温度的降低，气体在液体金属中的溶解急剧下降，因而一部分气体就要从液体金属中析出而形成气泡并上浮。如果这些气泡由于某种原因来不及逸出而残留在焊缝金属内就会形成气孔。,焊后检查,2)气孔产生的原因 一切能导致焊接过程中产生

39、大量气体的因素都是产生气孔的原因，主要有以下几方面： 焊条或焊剂受潮，未按规定要求进行烘干，保温处理。 焊条药皮变质、剥落，或因烘干温度过高而使药皮中部分成分变质失效。 焊芯锈蚀，焊丝或焊件表面有水、油、锈等。 过大的电流造成焊条药皮发红而失去保护效果。 电流偏低或焊速过快，熔池存在时间短，使气体来不及逸出。 电弧长度过长，使熔池失去保护，空气侵入熔池。 电弧偏吹，运条手法不稳等。,焊后检查,3)气孔的防止措施 焊前将焊条和焊接坡口及其两侧2030 mm范围内的焊件表面清理干净。 焊条和焊剂按规定进行烘干，不得使用药皮开裂、刹落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊 条。 选择合适的焊接工艺参数。 碱性焊

40、条施焊时应采用短弧。 若发现焊条偏心要及时调整焊条角度或更换焊条。 进行氩弧焊时，要使用符合标准要求的氩气。气焊时，要使用中性焰。外界有风时要 注意防风。,焊后检查,(3)夹渣 焊后残留在焊缝中的焊渣称为夹渣。如图6-5所示。夹渣的存在会降低焊缝的强度，通常在保证焊缝强度和致密性的条件下，允许有一定程度的夹渣存在。 1)产生夹渣的原因 焊件边缘及焊层、焊道之间清理不干净；焊接电流太小、焊接速度过快，使熔化金属凝固速度加快，熔渣来不及浮出；焊条角度和运条方法不当，熔渣和液体金属分不开，使熔渣混合于熔池内；坡口角度小，焊接工艺参数不当，使焊缝的成型系数过小；焊件及焊条的化学成分不当，杂质较多等。

41、2)防止措施 采用具有良好工艺性能的焊条；选择合适的焊接工艺参数；焊件坡口角度不宜过小；认真清除锈皮，多层多道焊时做好层间清理工作；注意熔渣流动方向，随时调整焊条角度和运条方法，使熔渣能顺利浮出。,焊后检查,(4)未焊透 它是指焊接时接头根部未完全熔透的现象， 对于对接接头焊缝也指焊缝深度未达到设计要 求的现象，如图6-6所示。根据未焊透产生部位，可分为根部未焊透、边缘未焊透、中间未焊透和层间未焊透等。 未焊透是一种比较严重的焊接缺陷，它使焊缝的强度降低，引起应力集中。因此在大部分结构中是不允许存在的。,焊后检查,1)产生未焊透的原因 焊接坡口的钝边过大时，坡口角度太小，装配间隙太小；焊接电流

42、过小，焊接速度太快，使熔深浅，边缘未充分熔化；焊条角度不正确，电弧偏吹，使电弧热量偏于焊件一侧；层间或母材边缘的铁锈或氧化皮及油污等未清理干净；焊接电流过大，使后半根焊条发红而造成熔化太快，造成焊件边缘尚未充分熔化，焊条的熔化金属已覆盖上去。 2)防止措施 正确选用坡口形式和保证装配间隙；正确选用焊接电流和焊接速度；认真操作，防止焊偏，注意调整焊条角度，使熔化金属与基本金属充分熔合。,焊后检查,(5)未熔合 熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分，对于电阻焊点焊指母材与母材之间未完全融化结合的部分，均称为未融合。 1)产生未熔合的原因 热输入量过小；焊条、焊丝或焊炬火焰偏于

43、坡口一 侧，或因焊条偏心、电弧偏吹使电弧偏于一侧，使母材或前一层焊缝金属未得到充分熔化就被填充金属敷盖而造成；坡口或前一层焊缝表面有油、锈等脏物或存在氧化物和熔渣等阻碍金属间的合；单面焊双面成型焊接时第一层的电弧燃烧时间短等。 2)防止措施 焊条和焊炬的角度要合适，运条摆动应适当，要注意观察坡口两侧熔化情况；选用稍大的焊接电流和火焰能率，焊速不宜过快，使热量增加足以熔化母材或前一层焊缝金属；焊接过程中发现焊条偏心。电弧偏吹应及时调整角度，使电弧对准熔池或及时更换焊条；认真清理坡口和焊缝上的脏物。,焊后检查,(6)夹钨 手工钨极氩孤焊中，由于某些原因使钨极进入到焊缝中的钨粒称为夹钨。 1)产主夹

44、钨的原因 当焊接电流过大甚至于超过极限电流值或钨极直径太小时，使钨极强烈地发热、端部熔化；氩气保护不良引起钨极烧损；炽热的钨极触及熔池或焊丝而产生的飞溅等，均会引起焊缝夹钨。 2)防止措施 根据工件的厚度选择相应的焊接电流和钨极直径；使用符合标准要求纯度的氩气；施焊时，采用高频振荡器引弧，在不妨碍操作情况下，尽量采用短弧，以增强保护效果；操作要仔细，不使钨极触及熔池或焊丝产生飞溅；经常修磨钨极端部。,焊后检查,二、焊接缺陷的返修 焊接结构经过检验，当焊缝表面有裂纹、气孔，收尾处有大于0.5 mm深的弧坑，及深度大于0.5 mm的咬边等缺陷，焊缝内部有超过无损探伤标准规定的缺陷时，均需进行返修。

45、 1.焊接缺陷的清理 焊接缺陷进行返修前，必须对焊接缺陷进行彻底的清除。缺陷的清除可根据材质、板厚、缺陷所在部位及大小等情况，分别采用碳弧气刨、手工铲磨、机械加工或气害0等方法； 一般常用的是碳弧气刨和手工砂轮磨削。,焊后检查,2返修操作要点 (1)返修次数 焊缝返修是在产品刚性拘束较大的情况下进行的。返修次数增加，会使金属晶粒粗大、硬化、甚至引起裂纹等缺陷，并降低接头性能。因此，同一部位的焊缝返修次数不应超过两次，力求一次合格。 (2)返修工艺准备 按产品的技术要求，制定返修工艺且经验证合格；采用与产品焊接相同的焊接材料，由有经验、考试合格的焊工操作。 (3)清除焊缝缺陷 根据检验结果（如X

46、射线检验等）确定缺陷都位、性质、大小，然后清除去全部缺陷：清除缺陷时，应挖除原来焊缝热影响区中的过热区或保留一少部分原来焊缝金属，使补焊焊缝对原接头热影响区起到回火作用，避免存在重复过热的过热区。挖除缺陷时，每侧不应超过板厚的2/3，如已达到板厚的2/3仍有缺陷，或者没有发现缺陷，则应将该侧补焊好以后，再以背面挖找缺陷。 采用碳弧气刨清除缺陷时，应防止夹碳、粘渣、铜斑等缺陷。否则应用砂轮磨掉，并磨去渗碳层、氧化膜。对于屈服点大于450 MPa的高强度钢或珠光体耐热钢，以及壁厚大于、等于50 mm的压力容器，采用碳弧气刨时应进行预热，预热温度与该钢种焊接时的预热温度相同。,焊后检查,(4)补焊操

47、作 补焊工艺中不得采用单道焊，每层、每道焊缝的起始位置和收尾位置应错开，距离约4060 mm。为降低横焊盖面层焊缝熔合线及热影响区开裂的倾向，横焊缝盖面层焊缝应采用回火焊道法（尤其是球罐补焊）。补焊入孔接管、错边和角变形严重的焊缝或焊后不进行清除应力热处理的产品，可考虑采用逐层锤击（表面层除外）或跟踪回火法以释放应力、脱氢和改善焊缝组织。 手工补焊纵向焊缝，如焊缝长度超过Im，应以300400 mm为一段进行分段逆向焊接。 (5)补焊后修磨 返修部位的焊缝表面，应修磨使之与原焊缝基本一致，尽量做到圆滑过渡，以减少应力集中，提高抗裂性能。 (6)焊后热处理 要求焊后热处理的容器应在热处理前返修。

48、如果在热处理后还需返修时，返修后应再做热处理。 (7)注意事项 禁止在有水直接接触的情况下返修焊缝。,焊后检查,第二节焊接检验 学习目标：能够根据力学性能和X射线检验的结果评定焊接质量。 一、焊接检验方法分类 在整个焊接结构生产中，检验工作占有很重要的地位。焊接检验的目的在于发现焊接缺陷，检验焊接接头的性能，以确保产品的焊接质量和安全使用。焊接接头的质量直接影响着产品的安全使用，严重的缺陷可导致受压容器的爆炸，造成重大或灾难性事故。对焊接接头进行必要的检验是保证焊接质量的重要措施，通过各种检验可对缺陷做出客观的判断，才能对焊缝做出可靠的结论，看其是否符合所规定的技术要求和保证结构使用的安全可靠

49、。 焊接检验应包括焊前检验、焊接生产中的检验和成品检验。通常所指的焊接检验主要是针对成品检验来说的。 常用的焊接检验方法很多，主要可分为破坏性检验和非破坏性检验两大类，详细分类如图6-8所示。,焊后检查,见书259页,常用的国家标准焊缝尺寸符号(见书12、18页),国际标准焊接符号,示例1: ISO9606-1 111 P BW 1.2 B t09 PF ss nb 解释： 焊工考试：钢焊工考试 ISO9606-1 焊接方法：手工电弧焊 111 板： P 对接焊缝： BW 材料组别：1.2 1.2 填充材料：碱性药皮焊条 B 试件尺寸：板厚9 mm t09 焊接位置：立焊 PF 施焊形式：单面焊 ss 不加熔