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第二章 焊接基本知识2.1 承压类特种设备常用的焊接方法2.0.1 焊接的定义和特点1. 定义：通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，是工件达到 结合的一种方法GB/T3375-94《焊接术语》金属焊接：通过适当手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生 原子（或分子）间的结合而连接成一体的连接方法2. 焊接的优点（1） 节省材料，减轻结构重量，经济性好（2） 简化加工与装配工序，生产周期短，生产效率高（3） 接头强度高，密封性好（4） 结构设计的灵活性大，可实现材料的优化组合（5） 利用拼焊可大大突破铸造和锻压的能力（6） 焊接工艺容易实现机械化和自动化3. 焊接的缺点（1） 容易产生较大的焊接变形和残余应力（2） 容易产生焊接缺陷（3） 焊接接头与母材存在较大的组织不均匀，由此引起的性能不均匀4） 焊接环境对人体有一定的危害， 强光、高温、有毒气体等2.0.2 焊接方法分类基本焊接方法|—熔化焊一~—压力焊钎輝r—电弧焊一 ——气焊—电渣焊 —电子束焊——激光焊——手工电弧焊—埋弧焊——气体保护焊 一等离子弧焊1、熔焊 接头处局部熔化，然后再冷却结晶成一体的方法。

2. 压焊 利用摩擦、扩散和加压等物理作用，克服两个表面的不平度，除去氧 化膜及污染物，使两个连接表面的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下 实现的连接成为固相焊接，由于固相焊接时通常加压，因此称压焊3. 钎焊：采用熔点比较低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热至高于钎料 熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料润湿母材，填充接头间 隙，并与母材相互扩散连接焊件的方法，称为钎焊软钎焊 <450°C钎料（铅、锡合金为主）——强度较低硬钎焊 > 450C钎料（铜、银、镍合金为主）-强度较高 锅炉压力容器主要采用熔化焊焊接占制造工作量的 30%以上焊接质量影响锅炉压力容器的产品质量和安全可靠性2.1.1 手工电弧焊：是通过高温下熔化金属与熔渣间的冶金反应，还原并净化焊 缝金属，从而得到优质的焊缝其特点是：设备简单、便于操作、适用于室内外 各种位置的焊接1. 手工电弧焊的特点⑴、定义：手工电弧焊是利用电弧放电时产生的热量熔化焊条和焊件，从而获 得牢固接头的焊接过程⑵、焊接电弧的组成⑶、优点：工艺灵活，适应性强，特别适于锅炉压力容器内件、接管、补强、支 座等部位焊接及球罐和绕带容器焊接。

⑷、缺点：劳动强度大、生产效率低、依赖于工人的技术水平2. 手工电弧焊设备⑴、交流电焊机：20V交流电变为低电压，大电流的电源 电焊机⑵、旋转直流电焊机： 交流电使电动机旋转，带动发电机电枢旋转发出直流电 供焊接使用⑶、硅整流直流电焊机：将工频交流电整流为直流电的手工电焊设备⑷、锅炉压力容器焊接：采用低氢型焊条，直流反接（焊条接正极，工件接负极）3. 手工电弧焊焊条1）焊芯：作为电极产生电弧、作为熔化金属，形成焊缝2）、牌号：① 一律用汉语拼音的 H 开头② 后面紧跟钢号③末尾---A高级优质焊丝硫磷含量W0.030%---E特级焊条钢硫磷含量W0.020%---C特级焊条钢硫磷含量W0.015%3）药皮作用：① 、提高电弧燃烧的稳定性② 、防止空气对熔化金属的不良作用③ 、保证焊缝金属的脱氧作用④ 、加入合金元素提高焊缝金属的机械性能⑤ 、提咼焊接生产率（4）焊条的种类①、碱性焊条（熔渣碱度＞1.5）：含有CaC03、CaF2、CaSiO3、MgC03等碱性 氧化物渣流动性好，抗裂性能好，冲击韧性较高广泛用于锅炉压力容器制造 对锈、油水敏感，易产生焊接缺陷一般只用直流焊接②、酸性焊条（熔渣碱度＜1.5）：少量有机物。

工艺性能好，成型美观，对锈、油水敏感度小，抗排气能力强焊缝抗裂性差，焊缝力学性能较低，一般用于结构 焊接5)焊条的编号碳钢、低介金钢焊条型号表示方法如下：E X X -一——低合金钢焊条的后壊字母，衣小对熔敷金属成分要求——衷示药皮类型、电源种类和施焊位置—表示熔敷金属抗拉强度的最小值—表小焊斎表示焊条例如：衣示熔敷金属成分代号 表不焊条药皮为铁粉低氢型， 町采用交流或直流反接焊接 表示焊条适用于全位置焊接 表示熔敷金属抗拉强度的最小值4. 手工电弧焊的焊接规范(1) 焊条直径：一般用3-5mm直径焊条，工件厚度大于12mm，可用4-6mm直径 焊条，但必须用直径小于3.2 mm的焊条打底 2)电弧电压：电弧长电压高，熔化宽度大一般 20-25 伏( 3)焊接电流：焊接电流取决于焊条直径和焊缝位置电流大易出现咬边、烧 穿等，焊接电流小，容易出现未焊透、夹渣4) 焊接速度： 通常不超过 10m/h(5) 焊接层数 一般是工件厚度与焊条直径比值的整数倍5. 手工电弧焊的焊接位置及特点(1)平焊:水平位置的焊接a)尬一单层炸*方一爹层坤J 多层多逍烬（2）立焊：立焊是焊接在垂直乎面上垂直方向的焊缝。

立焊时，由于焊条的熔 淌和熔池内金属容易下流所以操作较困难>A‘H” \ \ \ / \ UQ3开坡门对接立焊常用猗各种运条法3 —底层焊躍，止一-外层淬握a一小打牙形.小二角西跳弧运条（3）横焊 横焊是焊接在垂宣平面上水平方向的焊缝横焊时，熔化金属由于重力 作用，容易下流而产生咬口、焊瘤及未焊透等缺陷因此，应采用短电弧，小直 径的焊条以及适当的焊接电流利运条方法横焊时容易产生的缺陷3V形坡【1对接横焊口一多层烬融浮,b—运条方法口开坡口対接横焊各焊道焊条角屣的选择开坡口对接横焊时焊缝各层、道的排列顺序（4）仰焊仰焊时，必须保持最短的电弧长度，以使熔滴在很短的时间内，从焊条末 端过渡到熔池中去为减少焊接熔池的面况使焊缝容易成形，则焊条直径和焊接电流要比平焊 时小仰焊时所用的焊条宜径要视被口形状而定，一般为 3．2 或 4毫米若焊 条直径较大则熔池面积过大，容易造成熔化金属向下垂落的情况仰焊时焊条角度的选择1—月牙形运条.2—鶴齿形运条：3—弟一朋烬道,4—茹二乐焊道°2.1.2 埋弧自动焊焊丝 I 末端和焊件 7 之间产生电弧 2 后，电弧的辐射热使焊丝末端周围的 焊剂5 熔化，有部分被蒸发，焊剂蒸气将电弧周围的熔化焊剂——熔渣 4 排开， 形成一个封闭空间使电弧与外界空气陌绝，电弧在此空间内继续燃烧焊丝便不断 熔化，并以滴状落下，与焊件被熔化的液态金属混合形成焊接熔池3。

随着焊接 过程的进行电弧向前移动，焊接熔池也随之冷却而凝固，形成焊缝6比重较轻 的熔渣浮在熔池的表面，冷却后成为渣壳 8焊接方向图廿1埋弧焊时焊縫的形成过程1一焊釦2 —电弧！ 3—熔池金Sh 4 —熔渣, $—焊拊j E—焊缝；7—烬怡S-}&売^2-2 H动理弧焊的焊接过程1 —焊件I 2—怦剂,3-一焊剂漏斗】 焊丝｝ 5—那堆给这滚轮$ G—导 电嘴，】一烬选i 8—^?^埋弧自动焊的优点（1）生产率高 5-10 倍（2）焊缝质量好（3）节省焊接材料和电能（4）焊件变形小（5）改善了劳动条件 埋弧自动焊焊接规范（1）焊接电流当其他参数保持不变时，随着焊接电流的增加，熔池底部的液态金属被排出的作 用加强，电弧便直接加热熔池底部的未熔化金属，使熔深成正比增加2北安培歸安培300安培350安培心安培男警呀貰绘2.1.3 氩弧焊 氩弧焊是用惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法 氩弧焊的优缺点；1、优点:（1）适用焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良 （2）便于实现全位置自动化焊接3）焊接速度快，热影响区小，工件变形小（4）电弧稳定，飞溅少，焊缝致密，成型美观2、缺点：成本高，设备控制系统复杂，生产效率低，只能用于薄工件。

2.1.4 二氧气体保护焊；2.1.5 等离子焊;2.1.6 电渣焊: （略）2.2 焊接接头2.2.1 焊接接头的形式焊接接头的形式一般由被焊接金属件的相互结构和位置来决定的，通常的接头形1、对接接头 将两金属件置于同一平面或曲面内使其边缘相对，沿边缘直线或 曲线进行焊接的接头，称对接接头⑴、对接接头是最常见和最合理的接头形式，如筒体接头、封头拼接接头、封 头与筒体接头等⑵、对接接头处结构基本是连续的，应力分布也比较均匀接头余高过高或过低 都会引起应力集中⑶、对接接头余高一般不会超过3mm⑷、按每种接头的形式不同又有不同形式的坡口，焊接坡口形式指两金属连接处 预先被加工成 的结构形式，一般由焊接工艺决定，坡口的形式的选择要考虑以 下因素：① •保证焊透② .充填焊缝部位的金属要尽量少③ •便于施焊，改善劳动条件，对圆筒形构件尽量减少内焊接④ 、应尽量减少焊接变形量不开坡口" (6)甲形坡口 $ (c) X形坡口 1 (d)单U形坡口* )双U形坡口"2. 搭接接头：两块板料相叠，在端部或侧面角焊的接头，称为搭接接头，属于 角焊缝，结构并不连续，应力集中比较大常用于立式金属储罐的罐壁和罐底板 的焊接。

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6、焊接接头的薄弱部位不在焊缝，而在熔合区和热影响区7、焊缝余高并不能增加整个焊接接头的强度余高的存在导致结构不连续，产 生应力集中，使疲劳强度下降2.3 焊接应力与变形 焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降，焊缝中裂纹的产生与焊接应力有着密 切的关系，残余应力大的部位会发生应力腐蚀和疲劳裂纹2.3.1 焊接应力和变形的概念 我们所说的焊接应力和变形就是指焊接的残余内应力和焊接的残余变形1. 焊接应力的分类；（1）热应力（2）组织应力（3）瞬时应力（4）残余应力2. 焊接变形的分类 由于焊接接头型式不同，工件的厚度、焊缝的长度不同，焊缝会出现不同形式的 变形，大体可以分为：纵。