★焊接工艺方法总结

第一篇：焊接工艺方法总结

焊接工艺方法总结

 焊接电源极性类

1.微束等离子弧焊应采用具有垂直陡降外特性的电源。

2.焊机型号ZXG-200中的Z表示弧焊整流器，X表示下降特性，G表示硅整流器，200表示额定焊接电流。

3.手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊应该采用具有陡降形状的电源外特性。

4.手工氩弧焊焊接铝及铝合金时时常采用交流电源。

 焊接检验

1.宏观断口分析，截取试样的加工方法有:铣、刨、锯。不能用气割。

2.钛与钛合金焊接产生的气孔主要是：氢气孔。

3.当气孔尺寸在0.5mm以下时，可以不计点数。

4.角焊缝的计算高度为焊接缝内接角形的高。

5.拉伸试样的抗拉强度应等于或高于产品图样的定值，试样才算合格。

6.气密性检验时，往往是在焊缝外表面涂肥皂水进行。

7.根据试验的要求，冲击试验试样的缺口可开在焊缝、热影响区、熔合线上。

8.消氢处理是在焊后立即将焊件加热到250-350摄氏度范围内，保温2-6小时后空冷。

9.焊接的无损检验通常包括：射线探伤、磁粉检验、渗透检验、超声波探伤和涡流探伤。

10.检查气孔、夹渣等立体缺陷最好的方法是射线探伤。

 二氧化碳气体保护焊-CO2焊-二保焊

1.CO2气体保护焊最常用的焊丝是H08Mn2SiA。

2.CO2气体保护焊时焊丝伸出长度一般为焊丝直径的10倍，且不超过15mm。

3.CO2气体保护焊的生产率比手弧焊高2.5-4倍。

4.CO2气体保护焊加氧气的比例是20%-25%

5.CO2气体保护焊用的最多 的脱氧剂是硅、锰。

6.CO2气体保护焊焊接回路串联电感可以改善电弧燃烧不稳定，飞溅大的问题。

7.CO2气体保护焊用的二氧化碳气体纯度不得低于99.5%

8.CO2气体保护焊用的二氧化碳气体的含水量及含氮量不应超过0.1%

 各种材料的焊接工艺、手法及注意事项

1.为了减少珠光体耐热钢与低合金钢焊接冷裂纹；可采取：焊前严格控制氢的来源，焊前预热，焊后缓冷。有点说法是采用小线能量进行焊接是不正确的。

2.焊接不锈复合钢板应采用三种不同的焊条来焊同一条焊缝。

3.焊接奥氏体不锈钢和铝合金时，应特别注意不能采用小的焊接速度。

4.Q235-A钢与16Mn钢焊接时，应选用E50系列焊条。

5.使用酸性焊条焊接薄板时，为了防止烧穿，可采用直流反接法。

6.用焊条电弧焊焊接Q235钢时，可选用型号为E4303的焊条；埋弧焊时可选用低锰或无锰的焊丝配高锰高氟型焊剂；CO2气体保护焊时，可选用H08Mn2Si型焊丝。

7.焊接18MnMoNb钢材用的焊条是E7015-D2；焊接装配点固前应局部预热到150~200°C

8.焊接16Mn钢用E5015焊条。

9.氩弧焊焊接珠光体耐热钢不需预热。

10.氩气与氧气混合焊接不锈钢时，氧气含量为1%~2%

11.采用超低碳焊丝焊接奥氏体不锈钢的目的是防止产生晶间腐蚀。

12.防止焊缝出现白口的具体措施是降低冷却速度和增加石墨化元素。

 焊工重要知识点汇总

1.搭接接头主要用于非受压部件与受压壳体的连接。

2.B类接头的工作应力是A类接头工作应力的1/2倍。

3.同一种材料，当进行单面焊时，其弯曲合格角度要比双面焊小。

4．焊缝的计算高度为焊接缝内接角形的高。

5．拉伸试样的抗拉强度应等于或高于产品图样的定值，试样才算合格。

6．散热法不适用于焊接淬硬性高的材料。

7．TS202是一种专门供水下焊接一般结构钢用的焊条，它能在海水和淡水中焊接，药皮有防水涂层。对低合金结构钢焊缝金属的性能最有害的脆化元素是：S、P、O、N、H等，这些元素必须严格控制。

8．口角度越大，则熔合比越小。

9．电弧电压主要影响焊缝的熔宽。

10.焊接烟尘中的主要成分是：金属氧化物、氟化物、有害气体。

11.用碱性焊条焊接时，焊接区周围的气体是氧化碳CO2和CO。

12.开坡口的目的是为了保证焊透。

13.钢的含碳量大于0.6%时属于比较难焊的焊接材料

14.不锈钢产生晶间腐蚀的危险温度是450~850°C

 焊后处理

1.需要进行消除焊后残余应力的焊件，焊后应进行高温回火.2.焊件高温回火时产生的裂纹叫在热裂纹。

3.将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火。

4.为了消除合金铸锭及铸件在结晶过程中形成的枝晶偏析，应采用扩散退火。

5.工件出现硬度偏高这种退火缺陷时，补救办法是：调整加热温度和冷却参数，重新进行一次退火。

6.退火后硬度偏高，多数是因为冷却过快。

7.对于过共析钢消除要消除严重的网状二次渗碳体，以利于球化退火，则必须进行正火。

8.中温回火的温度是350°C—500°C

9.中温回火的组织是回火屈式体。

10.淬火钢回火温度超过300°C时，硬度降低。

11.化学热处理的基本过程是：分解、吸收和扩散。

12.后热是焊后立即将焊件加热到250~350°C

13.对于厚壁容器，加热和冷却的速度应控制在50~150°C每小时

14.常用的普低钢焊后热处理的温度一般在600~650°C

15.珠光体耐热钢焊后热处理的方式是高温回火。

第二篇：焊接方法的工艺分析

摘 要

表面美观以及使用可能性多样化且耐腐蚀性能好的不锈钢材料近年来得到了广泛使用，而不锈钢薄板相比与其他材料的优点也得到了广泛的使用，因为对于钢板来言，主要的连接技术就是进行焊接，但在薄板（即板厚≤3mm）焊接过程中，由于电流过大，或焊接停留时间过长等原因都会导致焊件出现不同程度的缺陷，比如裂纹、夹渣、气孔、未焊透等，甚至会造成对焊件变形的不可挽回伤害。本论文则阐述下不锈钢薄板焊接的一些行之有效的方法以及一些初浅的见解。

关键词：不锈钢薄板

氩弧焊接

焊接缺陷

I

1.不锈钢薄板焊接性及焊接方法分析

不锈钢在我国的使用量正逐年增加，不锈钢的使用量由2000年的165万吨增加到2012年的561.4万吨。而在不锈钢的使用中以薄板为主，大概能占到使用总量的一半。不锈钢的焊接是产品生产的一个重要工序，焊接质量的好坏直接决定产品的质量。

1.1 工艺焊接性

工艺焊接性是指在一定焊接工艺下，能否获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面内容：

①焊合性能：在一定焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性。②使用性能：在一定焊接工艺条件下，一定的金属焊接接头对使用要求的适应性。

对于熔化焊来说，焊接过程一般要经历传热和冶金反应。因此，工艺焊接性又分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。热焊接性是指在焊接热过程条件下，对焊接热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度。它是评定被焊金属对热得敏感性，主要与被焊材质及焊接工艺条件有关。冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。焊接性是说明材料对焊接加工的适应性，是指在一定得焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式下，能否获得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头能否在使用条件下可靠运行。焊接性的具体内容可分为工艺焊接性和使用焊接性。

在不锈钢焊接领域，由于其种类繁多因而其焊接性也不尽相同，必须根据不同的钢种来确定其焊接性，选用合适的焊接参数显得尤为重要！

1.2 焊接工件的烧穿和变形

不锈钢薄板的焊接由于其自身拘束度小、导热系数小，线膨胀系数较大，当焊接温度变化较快时，则产生的热应力大，最容易出现就是过热烧穿和焊接变形缺陷。

1.2.1 产生原因

不锈钢薄板板壁导热速度快，电流过高或停留时间过长都会造成温度过热从而形成烧穿。而且不锈钢薄板的拘束度较小，在焊接过程中受到局部加热、冷却作用，形成了不均匀的加热、冷却，焊件会产生不均匀的应力和应变，焊缝的纵向缩短对薄板边缘的压力超过一定值时，即会产生较严重的波浪式变形，影响工件的外形质量。

1.2.2 解决办法

解决不锈钢薄板焊接时产生的过烧烧穿、变形的主要措施有：

①严格控制焊接接头上的热输入量，选择合适的焊接方法和焊接电流、电弧电压、焊接速度。

②装配尺寸力求精确，接口间隙尽量小。间隙稍大容易烧穿，或形成较大的焊瘤。

③必须采用精装夹具，夹紧力平衡均匀。

④焊接不锈钢薄板关键在于严格控制焊接接头上的线能量，力求在能完成焊接的前提下尽量减小热量输入，从而减小热影响区，避免上述缺陷的出现。

1.3 焊接方法分析

目前的不锈钢的焊接采用的主要焊接方法均为成熟的焊接工艺，如钨极氩弧焊、焊条电弧焊、埋弧自动焊等。

①钨极氩弧焊采用的保护气体为氩气，焊接时它既不与金属起化学反应，也不溶解与液态金属中，故可以避免焊缝中金属元素的烧损和由此带来的其它焊接缺陷，同时因其密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果好。该焊接方法由于热源和填充焊丝是分别控制的，热量调节方便，使输入焊缝的焊接线能量更容易控制，故适合于各种位置的焊接，也容易实现单面焊双面成型。

②焊条电弧焊由于操作灵活、方便，焊接设备简单、易于移动，设备费用比其它电弧焊方法低，因而得到了广泛的应用。该焊接方法与熔化极气体保护焊、埋弧自动焊等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系数低，并且每焊接完一条焊道均需要清理熔渣，而坡口内的清渣是比较繁琐的。

③熔化极惰性气体保护焊，由于采用氩气或在氩气中添加了少量的O2作为保护气体，因而其电弧稳定，熔滴细小且过渡稳定，飞溅很小。该焊接方法的电流密度高、母材熔深深，因而其焊丝的熔化速度和焊缝的熔敷速度高，焊接生产效率高，尤其适于中等厚度和大厚度结构的焊接。该焊接设备比较复杂，设备成本较高通过以上分析，考虑焊接成形和焊接成本。

2.钨极氩弧焊

钨极氩弧焊对于不锈钢薄板是一个合理的焊接方法选择，而对于1～3mm的不锈钢薄板，主要采用钨极氩弧焊。

2.1 钨极氩弧焊的特点

氩弧焊焊应用了脉冲电弧，它具有热输入低、热量集中、热影响区小、焊接变形小、热输入均匀，能较好地控制线能量；保护气流具有冷却作用，可降低熔池表面温度，提高熔池表面张力；便于操作，容易观察熔池状态，焊缝致密机械性能好表面成形美观。目前钨极氩弧焊焊广泛应用于各行业，尤其是在不锈钢薄板的焊接中应用较广。

2.2 技术要领

①引弧、定位焊。引弧形式有非接触式和接触式短路引弧2种。前者电极不与工件接触，既适于直流也适于交流焊接；后者仅适于直流焊接。采用短路方法引弧，不应在焊件上直接起弧，因易产生夹钨或与工件粘接，电弧也不能立即稳定，电弧容易击穿母材，所以应采用引弧板。在引弧点旁放一块紫铜板，先在其上引弧，待钨极头加热至一定温度后再移至待焊部位。在实际生产中，钨极氩弧焊焊常用引弧器引弧，在高频电流或高压脉冲电流的作用下，使氩气电离而引然电弧。定位焊时，焊丝应比常用焊丝细，因点焊时温度低、冷却快，电弧停留时间较长，故容易烧穿。进行点固定位焊时，应把焊丝放在点焊部位，电弧稳定后再移到焊丝处，待焊丝熔化并与两侧母材熔合后迅速停弧。

②正常焊接。用普通钨极氩弧焊焊进行薄板焊接时，电流均取小值，当电流小于20A时，易产生电弧漂移，阴极斑点温度很高，会使焊接区域产生发热烧损和发射电子条件变差，致使阴极斑点不断跳动，很难维持正常焊接。而采用脉冲钨极氩弧焊焊时，峰值电流可使电弧稳定，指向性好，易使母材熔化成形，并循环交替，确保焊接过程的顺利进行，能得到性能良好、外观漂亮、形成熔池互相搭接的焊缝。

2.3 钨极氩弧焊焊接优势

①焊缝表面光洁无需二次加工。②速度快变形小。

③电弧可见，焊缝易对中，可全位置焊接。

④焊缝牢固不低原材料的性能。

3.氩弧焊焊接工艺参数选择

为了达到较好的焊接质量，焊接工艺参数必须合理的进行选择。

3.1 焊接电流及钨极直径选择

经过多次试验证明，在钨极直径为1.6mm，焊接电流大于60A时，易使熔池过烧，甚至因试板局部对接间隙过大而生烧穿缺陷。若产生烧穿缺陷，一则难以补焊，二则即使采用手工氩弧焊补焊效果好，也会产生较大波浪变形：当焊接电流小于50A时，背面易产生未焊透缺陷，达不到单面焊双面成形的效果。因此焊接电流选择50-60A较为合适。

3.2 氩气流量及喷嘴直径

据资料介绍，在一定条件下使用钨极氩弧焊焊接时，氩气流量和喷嘴直径有一个较好的匹配范围，此时氩气保护效果最好，也就是当喷嘴直径一定时，氩气保护流量过低，气流挺度差，排除周围空气的能力低，保护效果不好；氩气流量过大，容易造成紊流，使外界空气卷入，同样降低保护效果。试验证明，当喷嘴直径为10mm，氩气流量为8-10L/Min时，氩气保护效果较好。此外，背面保护气体的流量也心须合适，流量过小，起不到保护效果;流量过大，不仅造成气体浪费，而且可能造成背面焊缝上凹，实际焊接时背面保护气体流量选择4-6L/mm。

3.3 焊接速度

焊接过程中，在焊接电流一定条件下，焊接速度与焊接热输入成反比。当焊接速度过大时，焊接热输入小，易产生未焊透。咬边等缺陷，达不到单面焊双面的效果;当焊接速度过小时，焊接热输入大，会造成焊接熔池过烧。甚至烧穿。因此，焊接速度必须有一个合适的范围，试验得知，当焊接电流为50-60A，焊接速度0.60-0.65m/min较为理想。

4.焊接质量影响原因分析

不锈钢焊接由于设备、材料、工艺手段、操作方法不同，所得到的焊接质量千

差万别。现就钨极氩弧焊，在焊接304不锈钢薄板中影响其焊接质量的一些主要原因分析及解决办法供大家参考。

4.1 焊接质量评价术语以及含义

①焊缝牢固度：主要看工件正反二面材料是否完全熔接，抗拉抗折能力。

②焊缝平面度：指的是焊缝及热影响区实际平面与基准平面间隙值，间隙越大工件变形量就越大，平面度就越差，反之就平面度就好。

③焊缝直线度：指的是工件拼缝中心线与实际焊缝中心线偏差值。偏差越大直线度越差。

④焊缝高度和宽度：指的是焊接后最高厚度减材料厚度和焊缝截面中基材被熔化最长的长度。

⑤焊缝颜色：最好的是银白色，金黄色，蓝色为良好，红灰色为一般，灰色不良，而黑色则为最差。

⑥焊缝均匀性：指的是一定焊接长度中焊缝高度、焊缝直线度、焊缝宽度最大值和最小值的差值，差值越小均匀性越好。

⑦起弧和收弧点质量： 起弧和收弧点的面表质量，以不咬边不熔蚀材料边部为最好。以少咬边不熔蚀材料边部为次之。咬边又熔蚀材料边部为差。

⑧焊接裂纹：热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹的统称。

⑨焊接尺寸精度： 指的是工件设计尺寸、角度，与实际尺寸和角度的偏差，偏差越大精度越低。反之则高。

4.2 影响质量原因分析

对于焊接质量评价中的各种工艺参数的实际控制方法。

4.2.1 焊缝牢固度

与焊接电流、焊接速度、钨棒与工件位置高度及角度、工件拼缝间隙等因素有关。厚度为0.8mm，电流一般控制在75~110A，焊接速度一般为700~1000mm/min，钨棒针尖与工件距离为2.7~3.0mm，焊枪角度一般与工件垂直向焊接方向后倾15~20度。焊丝的送丝角度与工件平面成10~15度，并与焊接方向线重合。焊丝直径选用0.55mm，焊接后效果较好。

4.2.2 焊缝平面度

①首先控制好焊接电流和电压、焊接速度、焊缝宽度。

②控制好变形，工件焊接尺寸才有保证。可采取尽可能减少工件发热量、发热面积。

较合适夹具压紧压平。③尽可能快速冷却装置。

④焊缝长度大于120mm，拼接时考虑焊缝的收缩率。0.8mm厚材料收缩率大概为0.08%~0.15%。（用小电流焊接使工件变形相应减小；调平压板增加了与工件传导面积；加大夹紧力使工件变形量减到最小；压板用紫铜制作下支梁镶紫铜并通冷却水增加热传导速度。）焊缝直线度的控制与工件焊接质量有直接关系，自动焊上控制容易，手工氩弧焊完全取决于操作者熟练程度，与焊接牢固性等有关。为较好控制焊缝直线度，仅可能采用自动焊接。对于焊缝的收缩率，在工件拼接时起始点不能留间隙，结束处按焊缝长度结合材料厚度收缩率留出一定间隙。材料厚度不同收缩率不同，一般是材料越厚收缩率越大。

4.2.3 焊缝直线度的控制

在实际中焊缝直线度对外观影响很大，手工操作时主要取决于工人的熟练程度，采用自动焊接能很好控制焊缝直线度。

4.2.4 焊缝高度和宽度的控制

①对加丝焊接来说与送丝速度、焊丝直径、电流大小、工件之间的间隙大小、焊接速度有关，在相对不变的前提下主要有以下特性：焊缝高度与送丝速度成正比、与焊丝直径成正比、与焊接电流成反比、与工件间隙成反比、与焊接速度成反比。

②对不加丝焊接来说与电流大小、工件之间的间隙大小、焊接速度有关，在相对不变的前提下主要有以下特性：与焊接电流成反比、与工件间隙成反比、与焊接速度成反比。

焊缝宽度与焊接电流成正比、与焊接速度成反比。合理控制上述过程能得到理想的焊缝高度和宽度。

4.2.5 焊缝均匀性控制

焊缝均匀性的控制与工件焊接质量有直接关系，自动焊上控制容易，手工氩弧焊完全取决于操作者熟练程度，与焊接牢固、美观、平面度等有关。为较好控制焊缝均匀性，仅可能采用自动焊接。

4.2.6 焊缝颜色

焊缝颜色可直接反影出焊接过程中的气体保护状态、冷却状况、焊接电流、焊接速度等调节的合理性。为达到较好的焊缝颜色，一般采用下列办法：

①较好气体保护。一般内嘴直径在5~20mm之间，气体流量为5~25L/min。气体流量过小，气流挺度差、排开空气能力差，影响保护效果。流量过大，则造成紊流、卷入空气使保护效果显著下降。喷嘴直径过大，不但影响观察焊缝，而且使气流流速过低，造成挺度不足保护效果下降。施工时应注意环境风速对保护作用的影响，当风速超过规定值时，会造成保护气体紊乱，这时应适当增加气体流量克服风速对其影响。

②使工件有较好的热传导，提高冷却速度，增加冷却效果.。比如用紫铜做夹紧工装夹在焊缝相近处、在工装上通冷却水等等。

③在保证焊接牢固度前提下，仅可能采用小电流减小热量产生。

④合适的焊接速度，速度过快工件温度还很高时已移出气体保护范围这样颜色会不好，速度过慢时在单位时间内对工件的热量会增多工件变色会严重。

⑤保护气体延时关闭。

4.2.7 起弧与收弧的控制

由于设由于设备和操作技能方面的局限性，往往起弧与收弧处缺陷较多。可以采用下列手段加以解决：

①减小起弧和收弧电流，减慢电流提升速度，这样能有效防止咬边、熔蚀等缺陷。

②在工件上增加一定长度的引弧板和收弧板，完成焊接后去除。③起弧时提高送丝速度等。

4.2.8 裂纹

在304不锈钢焊接中大多产生的是热裂纹，最直接的原因为材料中有害元素S、P、C、Si、Mn影响较为突出，解决办法有限制有害元素含量，焊缝中加入细化晶粒元素。工艺上可采用引弧板和收弧板将弧坑移出工件外，可以避免弧坑裂纹在工件上产生。

4.2.9 焊件的尺寸包括长度尺寸和角度

焊缝在冷却后都具有收缩性，焊缝距离越长收缩越大，板料越厚收缩越大，当

然还有电流大小对它的影响，焊接速度、冷却速度等诸多因素。为保证工件焊接后达到设计尺寸要求，可以采用给焊接拼缝一定的间隙（间隙形状如等腰三角形），当然起弧处是不能有间隙的。以0.8mm厚304不锈钢板（用数控直缝焊机焊接且用夹具压紧）为例，它的收缩值为0.8mm厚材料收缩率为0.08%~0.15%，在没加夹紧装置时收缩更大，对角焊接时的角度误差也如此。

5.结论

本文主要阐述了使用钨极氩弧焊对不锈钢薄板焊接的一些行之有效的方法以及一些初浅的见解。钨极氩弧焊接热量集中、热影响区域小、变形小、特别适合不锈钢薄板的焊接。同时焊接过程中要选择合理的工艺参数，如采用合适的焊接电流、焊接速度，钨极长度，焊接角度以及对焊接工件进行与拼装台的紧密结合等技术方法，则可以得到焊缝颜色和焊接质量较好以及焊接后变形较小的焊缝。

参考文献

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第三篇：焊接方法及工艺要点

6．焊接方法及工艺

6.1 焊条电弧焊 6.1.1 填充材料

知识点：焊条选择原则

重点内容：①碳钢与低合金钢：等强原则，即选用熔敷金属强度级别与母材相同或相近的焊条，同时综合考虑焊缝的塑性，韧性。异种钢焊接按强度等级较低的钢种选择焊条。焊接性能差，工作条件苛刻时，应选碱性焊条。

②不锈钢：等成分原则，即选用熔敷金属化学成分与母材相同或相近的焊条，同时含碳量不应高于母材。焊接抗裂性较差的马氏体不锈钢或单纯奥氏体不锈钢时，应选用碱性不锈钢焊条。焊接异种钢通常采用高于合金成分较高一侧的高含量焊条。

③耐热钢：按等成分和相近力学性能原则，同时考虑接头的等强原则。异种钢焊接按合金元素含量级别较低的选择焊条。若有热处理的按级别高的选择。6.1.2 焊条电弧焊操作技术

知识点1：板对接单面焊双面成形。

重点内容：①平焊：焊条常选φ3.2,焊接电流100-110A，焊条与焊接方向夹角30°-50°，与两侧工件夹角为90°，引弧从间隙小一端定位焊处引弧，更换焊条或停焊时，焊条下压使熔孔稍大些，收弧过渡两滴金属，供背面焊缝饱满。收弧处理不当，易产生弧坑，其危害：①减少焊缝局部面积而削弱强度；②引起应力集中；③弧坑处含氢量较高，易产生裂纹。防止弧坑：应进行收弧处理，保证焊缝的连续外形，维持正常的熔池温度，逐渐填满弧坑后熄弧。填充层、盖面层焊接，在离焊缝端头10mm左右引弧，压低电弧施焊，作锯齿形横向运条，在坡口两侧稍作停留，保持坡口两侧温度均衡，且能填满金属防止咬边。②横焊：焊条与焊接方向夹角75°~80°，焊条与下面母材夹角也为75°~80°，焊条应选小直径和较小的电流，以短路过渡形式进行焊接。由于焊条的倾斜以及上下坡口角度影响，造成上下坡口的受热不均匀。上坡口受热较好，下坡口受热较差。同时金属因受重力作用下坠，极易造成下坡口熔合不良，甚至冷接。因此应先击穿小坡口面，使下坡口面击穿熔孔在前，上坡口面击穿熔孔在后。当熔渣超前时，要采用拔渣运条法。

③立焊：焊条向下倾斜60°-80°与两边成90°，采用小直径焊条，电流比平焊小10-15%，短弧操作，常采用挑弧焊接来控制熔池温度。合理的运条方式也是保证立焊质量的手段，常用锯齿形，月牙形法。更换焊条要快，采用热接法。

④仰焊：焊接时一定要注意保持正确的操作姿势，焊接点不要处于人的正上方，应为上方偏前，且焊缝偏向操作人员的右侧，焊条夹角与立焊相同，采用小直径焊条，小电流焊接，短弧焊接，当熔池温度过高时，可以将电弧稍稍抬起，使熔池温度降低，起头和接头在预热过程中很容易出现熔渣和金属液在一起和熔渣越前现象，这时应将焊条与上板的夹角减小，以增大电弧吹力，千万不能灭弧。

知识点2：管板焊接操作技术

重点内容：①非熔透式管板焊接（原称插入式）

通常焊二层。第一层用φ2.5mm的焊条进行定位焊，然后在定位焊缝的对面起焊，电流为50-100A，焊条与平板夹角40°~50°，盖面层用直径φ3.2mm的焊条，焊条与平板夹角50°~60°，焊条采用月牙形摆动，以保证焊脚尺寸，要注意的是不应用大直径的焊条焊一层。角接头往往承受内压，一层焊完往往内部存在缺陷，工作时会发生渗气，渗水，渗油。

②全熔透式管板（原称骑座式）水平固定焊接。打底焊可以采用连弧焊，也可以采用灭弧焊。但必须用左右两个半圈进行焊接。一般用钟点法标记，右半圈焊接时，在时钟4时处到6时处之间引弧。在6时至7时处的焊缝尽量薄一些以利于左半圈连接平整。在6时~5时处近似仰焊，焊条尽量往上顶，防焊瘤，在5时~2时处近似立焊，焊条向工件内面送相对浅一些，2~12时处近似平焊，焊条端部偏向底板一侧，并作短弧运条。左半圈焊接时，先将左半圈的焊缝始末处的焊道清理干净，在8点处引弧快速到6点处预热，压低电弧施焊，右半圈除了方向不同，其它与左半圈相同，更换焊条要快。填充焊与打底基本相同，只是运条摆动稍大一点，盖面焊只是焊条摆动到管与板侧时要稍作停留，且在板侧停留时间长一些，以防咬边，注意在12点处收弧，一般做几次挑弧运作，将熔池填满收弧。

知识点3：管对接操作技术

重点内容：管对接垂直固定焊接

打底焊时，焊条与下母材成70°~80°，与焊接方向的切线成60°~75°。打底焊的接头尽量采用热接法，焊接封闭接头前，先将始焊端处理成缓坡形，然后再焊，当焊到缓坡的前沿时，电弧压低向坡口根部送进，然后焊过缓坡与正式焊缝重叠10mm灭弧。盖面焊一般上下两道，先焊下面一道，后焊上面一道。焊前要清理好打底焊时的熔渣，焊下面焊道时，电弧对准打底焊道的下沿，稍加横向摆动，使熔池下沿超出坡口下棱边，并使熔化金属覆盖在打底焊道的一半以上。焊上面焊道时，要对准打底焊道的上沿，保证覆盖下面焊道的一半左右，使熔池上沿略超出上坡口。6.2 埋弧焊 6.2.1 埋弧焊工艺

知识点1：埋弧焊焊接材料

重点内容：①焊丝焊剂的选配原则

应根据母材力学性能和化学成分，坡口形式、板厚、工艺条件、结构尺寸等选定。焊接低碳钢和低合金钢一般选用H08A、H08MnA，配高锰高硅型焊剂，也可以选H08MnA、H10Mn的焊丝，配低锰无锰焊剂，低合金高强钢焊丝，配中锰中硅焊剂，也可以选烧结剂。焊接不锈钢应选择与母材成分相近的焊丝，配焊剂时，耐热钢、低温钢、耐蚀钢选用碱性的中低硅型焊剂，其它选用碱性较高的熔炼焊剂，以降低合金元素的烧损及渗透较多的合金元素。低碳钢或低合金钢与不锈钢焊接都采用高铬镍焊丝。

②焊丝焊剂的准备

焊丝的主要作用是填充金属，也向焊缝过渡合金元素参与冶金反应。焊丝应按标准检查、验收和复验方可使用。焊剂使用前要烘干，酸性焊剂150℃-200℃×2h，碱性焊剂烘干200℃-350℃×2h，烧结剂300℃-400℃×2h，焊剂的颗粒度越大，电流也可大一些。①当焊剂颗粒度一定时，如果增大电流，会使电弧不稳，焊缝表面及边缘凹凸不平。②焊剂堆积过厚，电弧受焊剂层的压迫使焊缝变粗糙出现压痕，影响气体送出。③堆积不足时，焊缝区覆盖不严，漏光飞溅，焊缝成形不良。④焊剂粒度不一致，甚至出现块状，产生成形不规则。这就是为什么焊缝表面高低不平，宽窄不一，产生气孔的原因。

知识点2：焊缝形状系数

重要内容：焊缝宽度与焊缝熔深度之比，称为焊缝成形系数。成形系数值小表明焊缝深而窄，内部易产生气孔、夹渣。同时熔池结晶时的柱状晶从焊缝两侧向中心生长，低熔点杂质不易浮出而集聚在结晶交界面上形成脆弱结合面，在焊焊应力作用下产生结晶裂纹。因此焊缝形状系数推荐1.3-2之间。

知识点3：焊接参数对焊缝形状尺寸的影响

重要内容：①焊接电流增大时，电弧对熔池金属排出作用增强，熔池深度增加，由于电弧的电磁收缩效应增强，使电弧游动减弱，故对焊缝宽度影响不大。随着电流增加，熔深增加，焊缝熔化量增大，而焊缝宽度不变时就会影响熔池中气体和夹杂物的浮出产生缺陷。②电弧电压是根据焊接电流确定，波动范围有限，影响相对较小。但电弧电压过高，对焊缝易形成“蘑菇”形，内部易产生缺陷，电弧电压降低，焊缝宽度减小，变得高而窄。焊接速度增大，焊缝熔宽明显减小，熔深略有增加，若速度增加到40m/h以上时，线能量显著减小，会引起未焊透，未熔合，咬边及成形不良等缺陷。若过低易形成易裂的蘑菇形焊缝。③焊丝伸曲长度、焊丝伸曲长度增加、焊丝熔化速度增加，结果使熔深减小，焊缝余高增大。6.2.2埋弧焊技术 知识点1：焊前准备

重要内容：一般板厚小于14可不开坡口，14-22可开V形坡口，板厚22可开双面V形坡口。坡口表面不得有氧化皮、锈蚀油脂、水分等。装配防止错边、间隙不当。定位焊应焊在第一层焊缝背面，长度30mm以上。焊丝要对中，偏离中心线易造成未焊透，若是接头板厚不对等时，可适当向厚板侧偏移，为保证焊缝与母材侧壁的良好熔合，焊丝距母材侧壁距离约等于焊丝直径，纵缝两端要加引弧板和熄弧板。

知识点2：对接直缝两面焊

重要内容：板厚大于16mm时开Y形坡口，钝边6~8mm，正面焊接熔透板厚的40%~50%，反面熔透板厚60%-70%，如板厚20mm选焊丝直径φ5mm，正面焊接电流850~900，电弧电压36~38，焊速42cm/min，反面焊接电流900~1000，电弧电压38~40，焊速40cm/min，在无法使用衬垫进行埋弧焊时，可采用手工焊封底，应保证封底厚度大于6mm。

知识点3：对接环缝焊接

重要内容：圆筒体环焊缝常采用非对称坡口形式，一般内坡口小外坡口大，将主要工作量放在外环缝上，内环缝主要起封底作用。内环缝焊丝偏离中心线呈上坡口，外环缝焊车处于筒体顶部，焊丝偏离圆筒中心线呈下坡口焊。要注意焊丝偏移量与筒体直径焊接速度、焊接电流大小的关系，如φ1500~2000筒体偏移量在35，过小焊缝余高过大，偏移量过大则焊缝可能不饱满，甚至填不满。6.3手工钨极氩弧焊

知识点1 手工钨极氩弧焊焊接参数

重要内容：手工钨极氩弧焊焊接参数有：焊接电流、电弧电压、钨极直径、氩气流量、喷嘴直径、焊丝直径、焊接速度等。①焊接电流

根据工件厚度、材质、接头形式、焊接位置等因素选择。焊接电流过大，容易引起烧穿或焊缝下陷、咬边等缺陷，还引起钨极烧损并产生夹钨，电流过小，电弧燃烧不稳定。电流种类与极性，低碳钢和低合金钢、不锈钢均直流正极。

②电弧电压

电弧电压决定于电弧长度，也与钨极尖端的角度有关，端部越尖，电压越高，电流也越大，影响气体保护效果，导致焊缝氧化、焊透不均等缺陷，因此在保证良好的视线下短弧操作。在焊接薄板和小电流时，可用小直径钨极，并将其磨成尖锐角约20°，这样电弧易引燃而且稳定，大电流时要求钨极末端磨成钝锥角（大于90°），这样电弧斑点稳定，弧柱的扩散减小加热集中，焊缝成形均匀。

③氩气流量和喷嘴直径

应考虑焊接电流、弧长、钨极伸出长度，焊接速度以及接头形式等因素。氩气流量过低，气体挺速差，排除周围空气的能力弱，保护效果不好，相反流量过大，容易变成紊流使空气卷入，降低保护效果。一般情况下电流101～150，喷嘴孔径4~9.5mm，氩气流量4-7L/min。

④钨极伸出长度

喷嘴与工作距离越大，气体保护效果越差，但太近会影响焊工视线，并容易使钨极与熔池接触产生夹钨，一般在8~12mm之间，同理钨极伸出长度一般为5~10mm。

知识点2 手工钨极氩弧焊焊接工艺 重要内容：

①氩气保护

要求氩气中的氧、氮、氢和水份少，氧和氮使焊缝金属氧化和氮化，使其变脆并烧损合金元素。不锈钢和耐热钢焊接直流正极性时，氩的纯度为99.7%。

②工艺因素

喷嘴至工件的距离越近，保护效果越可靠，并可提高抗外界气流扰动和侧向风的能力，焊接速度过快或无规则，干扰了保护气流，侧向风较大时，必须采取防风措施。

③焊前清理

a.严格清除焊丝和坡口及坡口表面20mm范围内油脂、水分、氧化膜；b.用钢丝轮或磨削、抛光将坡口及两侧的氧化膜、铁锈等清除；c.用汽油或丙酮等有机溶剂清洗去油脂。

④焊丝的选择 打底焊多选用Φ2~Φ2.5焊丝，焊丝长度以500~1000mm为准，焊丝使用前需清理表面的油脂、锈蚀及氧化物，不锈钢最好用化学清洗。

⑤定位焊 焊接时应与正式焊接的焊丝和工艺相同，定位焊缝长度10~15mm,高度2~3mm,定位焊应保证焊透、无缺陷，两端应加工成斜坡形，以利接头。

知识点2 操作要领

主要内容：焊接时为了避免钨极烧损，甚至造成钨污染，通常采用非接触引弧，即高频震荡或高频脉冲引弧，为保证焊接质量，应加引弧板，以防止钨极从冷态突然升到高温，引起端部爆裂，飞溅落入熔池造成夹钨。焊接接头时，填放动作要轻、稳，不要扰乱氩气保护，焊丝可随焊枪同步稍作慢横向摆动，以增加焊缝宽度，切忌与钨极碰撞，否则造成使钨极污染，加速其烧损，并会引起夹钨。焊丝熔滴一般应在熔池底部（约1/3处）给送，而不能在钨极下方或电弧柱中滴入，否则容易碰撞钨极，还会影响焊缝成形。为了便于观察，钨极伸出喷嘴端2~3mm,钨极距熔池表面距离保持2~4mm,收弧时，当焊机配有电流自动衰减功能时，可采用电流衰减收弧法，按动电流衰减按钮焊接，电流逐渐减小，直至金属不熔化，该方法收弧无弧坑，无缩孔。若没有此装置，收弧时，焊接速度适当减慢，增加焊丝填充量，填充熔池随后将电弧移至坡口边缘上，快速熄灭，但要延迟送气3~5秒，保护高温熔池不被氧化。焊接接头形式及焊接符号

7.1 焊接接头形式和坡口 知识点1 焊接接头形式

主要内容：焊接接头形式有四种即对接接头、角接接头、T形接头、搭接接头。（1）对接接头

两焊件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，称为对接接头。连接对接接头的焊缝形式可以是对接焊缝，也可以是角焊缝或对接和角接的组合焊缝，但以对接焊缝居多。对接接头的坡口形式主要有Ⅰ形坡口、V形、U形X形（双面V形）坡口等。常见对接接头形式如下图。

对接接头从力学角度分析是比较理想的接头形式，它的受力状况较好，应力集中较小；能承受较大的静载荷或动载荷，接头效率高。是焊接结构和锅炉压力容器受压元件应用最多的接头形式。为保证焊接质量，减少焊接变形和焊接材料的消耗，需要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。一般钢板厚度在6mm以下，可开Ⅰ形坡口（即不开坡口，但重要结构厚度3mm时，就应开坡口）；厚度6~26mm时，采用Ⅴ形或Y形（带钝边Ⅴ形）坡口；厚度12~60mm时，采用X形（双面Ⅴ形）坡口或双面Y形坡口，它可比单面V形或Y形坡口减少填充金属量近一半左右，焊后变形也较小。U形或双面U形坡口的填充金属量更少，焊后变形更小，但加工困难。

T形接头

一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头，为T形接头。连接T形接头的焊缝形式有角焊缝、对接焊缝和组合焊缝。坡口形式为单边V形、I形、K形、U形及带钝边J形坡口等。T形接头形式如下图。

T形接头由于焊缝向母材过渡较急剧，接头在外力作用下内部应力分布极不均匀，特别是角焊缝，其根部和过渡处都有很大的应力集中。因此这种接头承受荷载尤其是动荷载的能力较低。对于重要的T形接头必须开坡口并焊透，或采用深熔焊接，方可大大降低应力集中。

（3）角接接头

两焊件端部构成大于30°、小于135°夹角的接头，为角接接头。其焊缝形式有对接焊缝、角焊缝，坡口形式有I形、Y形、单边Y形及K形坡口（双面单边V形坡口）。角接接头如下所示。

（4）搭接接头

搭接接头是指两焊件部分重叠在一起所构成的接头，如下图所示。其焊缝形式有角焊缝、塞焊缝，坡口形式有I形坡口、塞焊坡口。这种接头的强度较低，尤其是疲劳强度，只用于不重要的结构。不开坡口的搭接接头一般用于厚12mm以下钢板，其重叠部分长度由设计决定（通常L>2（δ1+δ2）。当重叠钢板面积较大时，为保证强度可分别选用圆形内塞焊或长孔内角焊的形式。塞焊点间距和长度L可由设计确定。

知识点2 焊接坡口

主要内容：1坡口的选择

为了满足焊接工艺的需要，并保证接头的质量，焊件需用机械、火焰或电弧等方法加工出坡口，及开坡口。坡口的形式主要取决于焊接方法、焊接位置、工件的厚度、熔透要求及经济合理性等因素。选择坡口应注意如下问题：

焊接材料的消耗量；可焊到性；坡口加工条件；焊接变形等。

同厚度的工件，采用双面V形或Y形坡口比V形或Y形坡口可节省较多的焊接材料，电能和工时。选择适当的坡口形式，配合合理的工艺，还可有效地减小焊接变形。

焊条电弧焊为了保证焊透，通常板厚大于6mm开坡口，开V形坡口常带钝边，钝边的作用就是为了防止烧穿。

2坡口的加工

坡口的加工方法可根据工件尺寸、形状及加工条件选择，一般有以下几种方法：

剪边 I形坡口可在剪板机上剪切加工，然后用刨边机进行细加工。刨边 用刨床或刨边机加工坡口，有时也可采用铣削加工。车削 用车床或车管机加工坡口，适于加工管子的坡口。

热切割 用气体火焰或等离子弧手工切割或自动切割机加工坡口。可切割出V形或Y形、双面Y形坡口，如球罐的球壳板坡口加工。

碳弧气刨 主要用于清理焊根时的开坡口，效率较高，但劳动条件较差。铲削或磨削 用手工或风动工具铲削或使用砂轮机（或角向磨光机）磨削加工坡口，此法效率较低。多用于缺陷返修时的开坡口。

坡口的加工质量，如平整度、直线度及尺寸均匀性等对于焊缝质量有很大的影响。焊接接头性能

8.1 焊接时的冶金反应

知识点1 焊接过程的冶金反应

重点内容 ：焊条的熔点约1200℃，在加热到100℃水开蒸发，200~400℃结晶水汽蒸发，温度再上升，药皮中的有机物分解燃烧，生成CO、CO2、H2等气体，药皮中的高价氧化物和盐也发生分解析出CO2、O2气体。这些气体与熔化金属发生作用，焊条的熔滴平均温度1800~2400℃之间，这一阶段，气体的分解和熔解，金属的蒸发，金属及其合金的氧化和还原，焊缝金属过渡等反应，随着金属的凝固和气体析出，熔渣浮出完成焊接过程。

知识点2 N、H、O对金属的作用

重点内容 ：N与Fe、Ti、Mn、Si、Cr既溶解又形成稳定的氮化物，N在Fe中的溶解度随温度的升高而增大，在2200℃达到最大值，当液态铁凝固时，过饱和的氮以气泡形式向外逸出，当熔池金属结晶速度超过气泡速度就会形成气孔，与此同时N以过饱和的形式存在于固溶体中，还有部分以针状物析出分布于晶界和晶内，使焊缝的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，N还是促使焊缝金属时效脆化的元素。焊缝中N处于不稳定状态，随着时间延长，过饱和的氮将逐渐析出，形成稳定针状物，使焊缝塑性、韧性进一步下降，硬度升高。H在300~700℃时容易被液态金属吸收，一部分在熔池凝固过程中逸出，有相当多的H来不及逸出而残留在焊缝中。氢导致金属变脆，导致钢塑性显著下降，还有一部分N形成气孔在焊缝中。氧在焊缝中同样使塑性、韧性明显下降。焊接区O的来源，主要是大气和焊条药皮，焊剂及焊丝表面上的铁锈和水分等。

知识点3 焊缝的硫与磷

重点内容 硫通常以FeS形式存在在液态铁中可无限互溶，而在室温仅为0.015%左右，因此熔池结晶时产生偏析，以低熔点共晶物的形式呈片状或链状分布于晶界，引起热脆性，甚至产生结晶裂纹，还会降低冲击韧性和耐腐蚀性。合金钢，尤其是高Ni合金钢焊接，硫与镍形成熔点更低的共晶体产生结晶裂纹倾向更大。磷在钢中以Fe2P和Fe3P形式存在，磷化铁常分布在晶界，减弱了晶粒间的结合力，它本身硬而脆，增加钢的冷脆性，使脆性转变温度升高，焊接奥氏体钢和低合金焊缝含磷高时，引起结晶裂纹。8.2 焊缝的性能

焊件经焊接后所形成的结合部分称焊缝。知识点1 焊接熔池结晶特征

重点内容 焊接时，熔池从高温到常温经过二次组织转变，即从液态转变为固态，另一次是高温焊缝冷却到室温时，发生组织转变，宏观观察焊缝金属断面发现，焊缝的晶体形态主要是柱状晶和少量等轴晶，如用显微镜进行微观分析，焊接熔池结晶组织有几种：脆状晶，脆状树枝晶，树枝晶，等轴晶。粗大的柱状晶不仅降低焊缝的强度，而且降低塑性、韧性。树枝晶比脆状晶产生的裂纹倾向大，而粗大的树枝晶比细小的树枝晶裂纹倾向还大。焊缝中的化学成分是不均匀的，这主要是因为熔池结晶时，冷却速度很快，已凝固的化学成分来不及扩散，造成合金元素分布不均匀。熔合区是焊接接头中的一个薄弱地带，该区存在严重的化学成分不均匀，同时存在物理不均匀性，异种金属焊接时更为突出。

知识点2 焊缝金属的固态相变

重要内容 ①低碳钢焊缝组织 主要是铁素体与少量珠光体，相同化学成分的焊缝金属冷却速度越大，珠光体含量越多，组织细化，硬度越高。

②低合金钢焊缝组织 主要是铁素体、珠光体外，还有贝氏体、马氏体，其中片状马氏体硬度很高，而且很脆。8.3 热影响区的性能

知识点1 热影响区的组织分布

热影响区是焊接过程中，材料因受热而发生金相组织和力学性能变化区域。重要内容①热影响区加热温度高约1350℃，加热速度快，高温停留时间短，焊条电弧焊约4-20S,埋弧焊30~100S,自然条件冷却，局部加热等特点，因此不同点经历不同的热循环，得到不同组织。

②低碳钢及不易淬火的低合金钢的热影响区组织 ⑴熔合区介于焊缝中间，组织有较大不均匀性，⑵过热区在1100℃以上到固相线以下，金属处于过热状态，奥氏体晶粒发生严重长大，冷却后点到粗大组织，该区的韧性很低，刚性较大的结构常产生脆化或裂纹。⑶正火区，该区域发生重结晶，铁素体和珠光体全体转为奥氏体，然后冷却到常温，变到细小的铁素体和珠光体，其塑性、韧性都比较高，⑷不完全重结晶区，只有一部分发生相变重结晶，故性能有所下降。

知识点2 热影响区的性能

重要内容 热影响区硬化了，主要是在熔合区，主要表现有粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化、氢脆化和石墨脆化。这种脆化导致脆性转变温度提高、韧性下降。热影响区的强度塑性也是不均匀的，粗晶区硬度、强度高于母材，塑性低于母材，因此热影响区的熔合区和过热区的金属晶粒严重长大，导致该区塑性韧性严重下降，成为焊接接头的薄弱环节。8.4影响焊接接头性能的因素及其控制 知识点1 焊接材料的影响

重要内容 焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）向熔池中加入细化晶粒的合金元素，如Mo，V、Ti、Nb等进行变质处理。低碳钢和低合金钢向焊缝加Mn、Si,一方面充分脱氧，还可固溶强化提高焊缝强度，耐热钢、不锈钢选择焊接材料的化学成分与母材基本一致。

知识点2 线能量和焊接参数的影响

重要内容 焊接线能量直接影响焊热循环，线能量的确定，主要却决于过热区的脆化和冷裂两个因素。焊接含碳量低的热轧钢及含碳量偏下限的16Mn钢，由它的淬硬倾向较小，采用小线能量的冷裂倾向不太大。对焊接强度级别在392~441Mpa的15MnV钢时，为避免沉淀相溶入及晶粒长大二引起脆化，线能量的选择应偏小些。对含碳量和合金元素高的490Mpa级正火钢18MnMoNb钢时, 淬硬倾向增大，线能量减小时的过热区的冲击韧性反而降低，易导致延迟裂纹，故线能量应偏大些。在焊接速度一定时，焊接电流较小时，易变到脆状晶。电流增大时，变到脆状树枝晶，电流继续增大，会得到粗大的脆状树枝晶组织，直接影响焊缝性能。

知识点3 焊后热处理的影响

重要内容 焊后热处理是改善焊接接头的有效工艺措施，尤其有益于提高热影响区的塑性和韧性。焊后热处理的主要作用是消除焊接残余应力，提高抗腐蚀能力，淬火区的回火软化，消除焊缝中的氢，防止产生延迟裂纹，提高冲击韧性、强度和蠕变强度，提高结构尺寸的稳定性。特种设备常用金属材料的焊接

知识点1 低碳钢焊接

重要内容 锅炉压力容器受压元件常用的低碳钢有Q235A、Q235B、20#、20R。这些材料焊接性良好。焊条电弧焊时，当板厚增大，刚性增大，焊缝裂纹倾向也增大，因此宜采用碱性焊条，埋弧焊可用H08A配合高锰高硅低氟焊剂HJ430。

知识点2 低合金高强钢焊接

重要内容 ①锅炉压力容器低合金高强钢有16Mn、16MnR、Q345R、16MnHP、15MnVR此类钢的强度级别在294~392Mpa区间多为热轧钢，只有当板厚>25mm时为正火钢，正火后的强度略有下降，但塑性韧性有所提高，且降低了脆性转变温度。对于强度级别较高15MnVR、18MnMoNbR的高强钢，由于加入了合金元素，增加了材料淬硬倾向，有些元素还形成了低熔点化合物，使焊缝出现各种不利的组织。在扩散氢及热应变循环的共同作用下，还会产生裂纹或引起粗晶脆化。

②低合金高强钢焊接的主要问题有热裂纹、冷裂纹、再热裂纹，其中冷裂纹是重中之重，从材料本身考虑，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。随着钢的强度级别提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大。在冷却速度较大时，热影响区会出现贝氏体和大量马氏体，尤其是粗大的孪晶马氏体，其缺口敏感性增加，严重脆化，在焊接应力下产生冷裂纹。此外还会由于扩散氢的富集在淬硬脆化区引起显微裂纹。裂纹尖端形成三向应力区，并再行诱导氢扩散富集，使裂纹扩展为宏观裂纹即延迟裂纹。因此低合金高强钢焊接，应根据母材碳及合金元素含量、板厚、接头形式、结构特点，合理选择线能量，采用碱性低氢型焊条和碱度较高的焊剂，且焊材严格烘干。根据环境温度，拘束条件确定预热温度，厚度超过一定范围要采取焊后热处理，以降低热影响区硬度，提高塑性、韧性、消除应力和扩散氢的影响。

③15MnVNR钢的焊接 此钢淬硬倾向并不严重，焊接接头的硬度不超过350HV，热影响区不会发生回火软化，过热区稍有脆化，随着线能量的增大，其冲击韧性逐渐下降，因此采用较小的线能量。当板厚大于25mm时，应预热150℃以上。焊条电弧焊选用J607，也可选用J557Mo，埋弧焊选用H08MnMoA焊丝，配合HJ350。

知识点3 珠光体耐热钢的焊接

重要内容 珠光体耐热钢常用钢号有12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等，此类钢有较好的高温抗氧化性和热强性。12CrMo钢含碳量较低，焊接性较好，厚度大于10mm时应预热150℃以上，焊条电弧焊时应选R207。埋弧焊选H08CrMoA焊丝，配合HJ350。

知识点4 不锈钢的焊接

重要内容 常用的不锈钢有0Cr19Ni9、0Cr13、Cr17等。奥氏体不锈钢焊接主要问题是：焊接接头的晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、焊缝热裂纹、液化裂纹、接头的脆化等。焊接前后，钢材表面应进行酸性和钝化处理，焊前尽量用等离子切割，封头成形如用热压，应进行耐腐蚀性变化检验。奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，焊接变形也较大，焊接时应选择能量集中的焊接方法并采用较小的线能量，进行快速焊接。马氏体不锈钢焊接的主要问题是冷裂纹和脆化的问题，拘束度越大，越容易引起冷裂纹。焊接时应采取预热措施，预热温度150~400℃，焊后还应进行热处理，以获取符合要求的综合力学性能。焊接变形及其控制

知识点1 焊接变形的种类 重要内容 有焊接变形就产生焊接应力，即焊接构件由焊接产生的内应力。焊接变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、错边变形、扭曲变形。

知识点2 影响焊接变形的因素

重要内容 焊接位置不对称时易引起弯曲变形，焊接接头重心与焊缝截面重心不重合易引起角变形。结构刚性，结构截面积越大则拉伸变形越小。装配，焊接顺序，一般对称布置焊缝，最好由偶数的焊工对称同时焊接，这样可以使变形相互抵消。焊接线能量越大，产生的热塑性变形也越大，变形也增加。焊缝尺寸越大，变形越大，单面坡口比双面坡口变形大。1m以上的焊缝，直通焊变形量大，从中心向两端焊和逐段退焊可减小变形，从中心向两端退焊变形最小。

知识点3 防止变形的措施

重要内容 在设计上选择合理焊缝尺寸和坡口形式，合理安排焊缝位置。在工艺上，采取预留余量法，反变形法，选择合理的装配焊接顺序，合理选择焊接方法和焊接参数，锤击法等。焊接缺陷

知识点1 焊接缺陷的分类

重要内容 裂纹分为微观裂纹、纵向裂纹、横向裂纹、放射裂纹、弧坑裂纹。孔穴包括气孔、球形气孔、均布气孔、局部密集气孔、链状气孔、条形气孔、长形气孔、表面气孔、缩孔、弧坑缩孔。固体夹杂，包括夹渣、焊剂和溶剂夹渣、氧化物夹杂、皱褶、金属夹杂等。未焊透（焊接时，根部未完全熔透的现象，对接焊缝指焊缝深度未达到设计要求的现象）和未熔合（未熔合产生原因：①线能量太小；②电弧偏吹；③气焊火焰坡口加热不均匀；④打底焊时电弧燃烧时间短）。形状缺陷包括咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、下塌、局部下塌，焊缝形状不良、焊瘤、错边、角度偏差、下垂烧穿、未焊透、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、根部收缩、焊缝接头不良。电弧擦伤、飞溅、钨飞溅、表面撕裂、磨痕、凿痕、打磨过量、定位缺陷等。

11.2 焊接缺陷形成及防止 知识点1 热裂纹

重要内容 热裂纹是焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。这种裂纹的特征是沿奥氏体晶界开裂，裂纹多贯穿于焊缝表面，裂纹宽度0.05~0.5mm，比冷裂纹大几十倍，热裂纹多产生于焊缝，也出现于热影响区。焊接低碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢都有可能产生热裂纹。

知识点2 冷裂纹

重要内容 冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度（Ms温度以下）时产生的焊接裂纹。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区，或者有物理化学不均匀的氢聚集地带。裂纹有时沿晶界扩展，也有时穿晶扩展。冷裂纹可以焊后立即出现，也有经过几小时，几天才出现。冷裂纹主要发生在高、中碳钢、低中合金高强钢的焊接热影响区。冷裂纹产生主要决定于钢种的淬硬倾向、氢的作用和焊接接头的应力状态。因此，高强钢焊接时，产生冷裂纹的机理在于钢种淬硬之后受氢的侵袭和诱发，使之脆化，在拘束应力的作用下产生了裂纹。防止冷裂纹的措施有：选用良好力学性能、抗裂性能，并含S、N、P等杂质少的材料，选用优质的低氢焊条，清理工作破口，焊丝表面铁锈，油脂和水分，适当加入Ti、Nb、V等合金元素，提高焊缝的塑性和韧性，采取进行焊前预热和焊后热处理工艺，避免强力组装，防止错边、角变形引起的附加应力。

知识点2 夹渣和气孔 重要内容 夹渣是焊接熔渣残留在焊缝中的缺陷。立焊和仰焊容易产生夹渣。夹渣产生的原因是：坡口角度或焊接电流过小，熔渣粘度大，操作不当使熔渣和熔化金属不能很好分离，焊条药皮整块脱落又未熔化，或者清渣不彻底等。焊接过程中，熔池金属中的气体在金属冷却以前未能来得及逸出而残留下来在焊缝金属内部和表面所形成的空穴称为气孔。气孔主要是H2和CO气孔，防止气孔的措施有焊条和焊剂按规定要求烘干，焊条焊皮无油无锈，选择含碳量低，脱氧能力强的焊条。认真清理坡口及两侧，去除氧化物、油脂、水分等，短弧操作，风速、雨雪环境应有防护措施等。

气孔产生的原因：①焊条和焊剂受潮；②焊芯或焊丝生锈，表面油水；③电流偏小，熔池存在时间短，不利于气孔逸出；④保护气体含水分。11.3 焊接缺陷的返修 知识点 焊接缺陷的返修

重要内容 锅炉压力容器及其重要结构的焊缝表面存在的裂纹、气孔、深度大于0.5mm的咬边，内部缺陷超过标准规定的缺陷，力学性能，耐腐蚀性能等达不到要求的均应返修，按照新《容规》规定，焊缝的返修应由合格的焊工担任，返修工艺措施应经过焊接责任工程师审批同意，同一部位的返修次数不宜超过2次。返修操作的要领：①返修时在高拘束条件下进行的，容易产生金属晶粒粗大、硬化，降低接头性能，甚至引起裂纹，故力求一次合格；②因有经验的持证焊工操作；③清除缺陷时，每侧不应超过板厚的2/3；如此时还有缺陷，则应将该侧补焊后再从背面找缺陷，再补焊；④采用碳弧气刨应防止夹碳、粘渣、铜斑等缺陷，否则应磨掉，并消除渗碳层、氧化皮等；⑤返修部位表面，应修磨与原焊缝表面一致，圆滑过渡，以减少应力集中；⑥修补后应按原规定进行检测。焊接检验与质量管理 12.1 焊接检验 知识点1 外观检验

重要内容 外观检验时由肉眼或5~10倍放大镜检查焊缝表面质量，主要检查焊缝几何尺寸、咬边、弧坑、表面裂纹、错边量、角变形等缺陷。

在压力容器主要受压元件焊缝表面不得存在裂纹、气孔、夹渣及弧坑等缺陷，并不得保留熔渣和飞溅物。

知识点2 无损检测

重要内容 常用无损检测的方法有射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）等。

知识点3 焊接接头的化学成分和性能鉴定

重要内容 ①化学成分分析 主要用于检查焊缝或堆焊层的化学成分，以分析和间接判断其性能；

②金相检验 主要用来检验焊缝及热影响区的组织，晶粒度以及各类夹杂物、缺陷等，并可间接评定焊接工艺的正确性，及其接头的性能。常用金相宏观检验；

③力学性能试验 力学性能试验主要包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、疲劳试验等；

④耐压试验 分为气压试验与水压试验。水压试验是为检验焊缝的密封及结构整体强度，并检验结构在设计压力下安全运行的能力。水压试验检查无渗漏，无可见变形，试验过程中无异常响声为合格。12.2 质量管理

知识点 焊接质量控制

重要内容 ①焊工管理 焊接锅炉压力容器、压力管道的焊工，应按《特种设备焊接操作人员考试细则》考试合格，并取得合格证。持证焊工只能承担考试合格范围内的焊接工作。焊工合格证有效期四年。焊工的日常管理包括培训、考试、建立焊工档案、进行业绩考核、登记质量事故等；

②焊接材料 焊材管理主要包括：焊材订货采购控制、焊材入库验收与复验、焊材一级库存保管，二级库的烘干、发放和回收等；

③焊接工艺评定与焊接作业指导书

④焊缝返修 对焊接检测出的超标缺陷，必须进行返修。返修应制定详细的返修方案，并经焊接责任工程师审核同意，返修应由有资格的技术熟练焊工担任，同一部位的返修不宜超过2次，并作焊接返修记录。

第四篇：焊接工艺指导书

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湖北鄂东长江公路大桥 A、D 匝道 钢箱梁制作与安装 焊接工艺指导书

中国十五冶金建设有限公司 湖北鄂东长江大桥项目经理部 湖北鄂东长江大桥项目经理部 二 OO 九年五月

目

一、编制依据

二、焊接质保体系程序

三、焊接工艺规程 录

目前进场焊接 焊接设备技术参数及操作细

四、目前进场 焊接 设备技术参数及操作细 则 附件： 附件：

1、焊接人员证件复印件、2、焊接工艺评定报告、编制依据

本质保资料按《公路桥涵施工技术规范》 本质保资料按《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000、施工技术规范、《铁路钢桥制造规范》TB10212-98、低合金高强度结构钢》 铁路钢桥制造规范》、低合金高强度结构钢》 《 GB/T1591-94、《 金 属 材 料 室温拉伸试验方法》

GB/T228-2002、金 属 材 料 夏 比 摆 锤 冲 击 试 验 方 法 》 《 GB/T229-2006、金属材料 弯曲试验方法》、《 弯曲试验方法》 GB232-1999、承、《 压设备无损检测第二部分:射线检测》 《钢 压设备无损检测第二部分 射线检测》JB/T4763.2-2005、钢 射线检测、《 焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-89 等 编制。编制。焊接质保体系程序

1、优化生产管理体系和质量保证体系的人员组成，建立健全责任制。建立了以项目经理为组长、项目总工程师为副组长、项目经理部各部 门负责人、各施工主任、技术负责人为主要成员的质量管理领导小组，建立健全岗位责任制，完善质量监督控制网络，实行全面质量管理，使焊接的每个环节都得到控制。

2、宣传教育，改变人们对质量的陈旧观念，提高质量意识。加强了 宣传教育力度，严格执行质量管理制度，实行科学管理，召开多种形 式的评比会、现场会、分析会、宣传会。在项目施工中做到“三工教 育”（工前教育、工中指导、工后讲评）；“三不交接”（无自检记录不 交接、无施工记录不交接、无专职质检员签字不交接）；

3、增加自检与抽检频率。对每道切割切口严格把关，保证自检频率。由项目总工组织项目经理部工程部和质检部对施工队伍的原材料、机 械设备、人员数量质量、焊接工艺方法、关键工序和焊接质量进行抽 检。

4、建立健全对各岗位人员在岗及责任落实情况的检查制度，即上级 对下级检查，监理对承包人的检查等。建立健全项目经理、项目副经理、总工程师、项目经理部各部门 及负责人、施工技术负责人、检测员的岗位责任制，加强岗位责任制 的落实工作的检查，项目经理部检查各部、各施工队的质量保证体系，施工队检查各施工组乃至各序操作人的质量保证体系。

6、加强工地检测的管理，确保仪器设备符合规定、检测操作符合标

准、检测结果数据可信。配备齐全的检测、测量仪器设备。仪器设备均经过国家计量部门 标定。操作人员熟悉检测规程、操作步骤和注意事项，并对所使用的 仪器设备性能完全了解，操作过程中检测人员应在规定范围操作，保 证检测数据真实可信，严禁伪造修改数据。

7、完善科技文件的管理制度，所有科技文件、科技材料及时归档，确保所提交的科技文件、材料（质量保证资料）全面、真实、完整。建立健全完善的资料管理体系和资料流程，按照流程和分类对质量保 证资料进行上报、收集、整理、归档，上述过程，由工程部、质检部 组织人员对质量保证资料的全面性、真实性、完整性、及时性进行检 查。焊 接 工 艺 规 程

1、基本要求： 1.1 钢箱梁结构件的所有焊缝必须严格按照焊接工艺评定报告所制定 的焊接工艺执行。1.2 焊工应经过考试并取得合格证后方能从事焊接工作。焊工停焊时 间超过六个月，应重新考核。1.3 焊缝金属表面焊波均匀，无裂纹。不允许有沿边缘或角顶的未熔 合溢流、烧穿、未填满的火口和超出允许限度的气孔、夹渣咬肉等缺 陷。焊接后应等焊缝稍冷却后再敲去熔渣。1.4、所有对接焊缝均为I级焊缝，必须焊透，咬合部分不小于0.2 mm。腹板与面板及底板之间贴角焊缝，并开坡口焊透，焊缝标准为I级，支座处横隔板与面底板及腹板为贴角焊缝，必须焊透，焊缝标准为I 级焊缝。其它横隔板与腹板必须焊透，焊缝均为II级焊缝。1.5、所有 I、II 级焊缝都应进行外观检查，内部质量检验以超声波和

射线探伤为主。

2、焊接用材料： 2.1、所有水平对接焊缝用埋弧自动焊，焊丝用 H08MnA,规格： φ4。焊剂 HJ350。《熔化焊用钢丝》GB/T14957-94。2.2、腹板与顶板、底板，隔板与顶板、底板及加劲肋与各板的焊接 均采用 C02 气保焊，焊丝为 ER50-6,焊丝直径为φ1.2。执行标准《焊 丝选用指南》 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》。GB/T8110-1995。2.3 CO2 气体保护焊的气体纯度应大于 99.5%。

3、焊缝质量要求： 3.1 试板焊接后对焊缝进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤等缺陷，外观质量符合 TB10212-98 中表 4.7.11-1 的规定。3.2 焊缝无损检验 3.3 无损检验在焊接 24 小时后进行。3.4 对接焊缝及熔透角焊缝应符合 GB11345-89Ⅰ级标准； 顶板、底板、腹板的对接焊缝应符合 GB11345-89Ⅰ级标准，腹板与顶板、底 板坡口角焊缝应符合 GB11345-89Ⅰ级标准，横隔板与腹板间坡 口角焊缝应符合 JB/T6061-92Ⅱ级标准。3.5 接头力学性能试样的制取及试验 3.5.1 接头力学性能试验项目及试样数量按 TB10212-98 的规定执行，即： 试件型式 对接接头试件 验 试验项目 接头拉伸（拉板）试 1 试样数量（个）

焊缝金属拉伸试验 接头侧弯试验① 低温冲击试验② 接头硬度试验 熔透角焊缝、坡口角焊 缝、T 型接头试件 焊缝金属拉伸试验 接头硬度试验 1 1 6 1 1 1 注：①侧弯试验弯曲角度 α=180o。板厚≤16mm°时，d=2a，板厚 ＞16mm 时，d=3a。②低温冲击试验缺口开在焊缝中心及热影响区（熔合线外 1mm）处各 3 个。3.5.2 焊接接头力学性能的试样的制取和试验按照 GB2649～2655-89 执行。3.5.3 每一组试板进行一次宏观断面酸蚀试验，试验方法应符合《钢 的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法》（GB226）的规定。另外，通 过断面检查，还应满足以下要求： 1）等厚或不等厚板对接焊缝，必须全熔透。2）熔透角焊缝必须全熔透。3）坡口角焊缝的熔深达到设计要求。

4、工艺要求 4.1、钢箱梁零部件制作的切割、焊接设备其使用性能必须满足要求。4.2、焊接时，不得使用生锈的焊丝和受潮结块的焊剂及熔烧过的渣 壳。4.3、焊丝在使用前应清除油污、铁锈，焊剂的粒度埋弧自动焊宜用 1.0～3.0mm，埋弧半自动焊宜用 0.5～1.5mm。4.4、为防止气孔和裂纹的产生，焊条使用前应按产品说明书规定的 烘焙时间和温度进行烘焙，低氢型焊条经烘焙后应放入保温桶内，随 用随取。4.5、施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区处理情况，当不符合 要求时应经修整合格后方可施焊。4.6 施焊前应对焊缝边缘 30～50mm 范围内的铁锈、油污、水分等杂 质进行清除和烘烤。4.7、对接接头、T 型接头、角接接头及对接焊缝及对接和角接配合焊 缝，应在焊缝两端设置引弧板和引出板，其材质和坡口形式应与焊件 相同，引弧和引出的焊缝长度：埋弧焊应为 80mm 以上，手工焊和气 保焊为 50mm 以上，焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板，并应磨平整，不得用锤击落。4.8、为防止起弧坑缺陷出现在应力集中的端部，角焊缝转角处宜连 续绕角施焊，起落弧点距焊缝端全部宜大于 10 mm。4.9、每层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查清除 缺陷后再焊。施焊时母材的非焊接部位严禁引弧。4.10、总体组装时，则先将各小构件焊接校正后再与底板和腹板焊接，对于底板、腹板之间焊接则需采用分段退焊法和合理的焊接顺序等措 施，防止焊接变形。有顶紧要求的肋板，应从顶紧端开始向另一端施 焊。4.11、定位焊缝所采用的焊接材料型号应与焊件材质相匹配，焊脚尺 寸不得大于设计焊脚尺寸的 1/

2、焊缝长度为 50～100 mm 并应在距 端部 30 mm 以上。4.12、焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，定出修补 工艺并经批准后方可处理。

4.13、焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查 焊缝外观质量，检查合格后应在两端明显部位打上焊工钢印。其内部 质量的检查应在焊后 24 小时进行。4.14、埋弧自动焊焊接中不应断弧，如有断弧则必须将停弧处刨成 1： 5 斜坡后在继续搭接 50 mm 施焊。4.15、埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不应小于 20mm，埋弧半自动焊不应 小于 10 mm，焊接后应稍冷却再敲去熔渣。

5、工艺要点： 5.1 本工程的接头形式 5.1.1 对接焊缝 a．板单元制造中对接焊缝 1）底板对接； 2）顶板对接； b．工地连接对接焊缝 1）节段间顶、底板横向对接焊缝； 2）边腹板、中腹板对接焊缝。3）边纵腹板肋板嵌补段对接焊缝； 4）底板及顶板 T 型肋嵌补段对接焊缝。5.1.2 熔透角焊缝 a．节段整体焊接中熔透角焊缝 1）顶板与腹板间熔透角焊缝； 2）底板与腹板间熔透角焊缝； 3）横隔板与腹板间熔透角焊缝； b 工地连接融透角焊缝 1)腹板与顶板及底板熔透角焊缝； 5.1.3 坡口角焊缝 a．节段整体焊接中坡口角焊缝 1）横隔板与顶板间坡口角焊缝。2）横隔板与底板间坡口角焊缝。3）挑梁与顶板、腹板及堵板角焊缝。5.1.4T 型角焊缝 a．板单元制造中 T 型角焊缝 1）T 型加劲肋角焊缝 b ．梁段整体焊接和梁段间焊接 T 型角焊缝 1）横隔板与底板间角焊缝； 2）T 型肋与底板间角焊缝； 3）T 型肋与底板角间焊缝； 4）腹板与纵向加劲板间角焊缝： 5）顶板与加劲板间间角焊缝： 6)支点处加劲板与底板间角焊缝： 7）支点处加劲板与腹板间角焊缝： 8）支点处加劲板与隔板间角焊缝 C 工地连接 T 型角焊缝 1）T 型肋嵌补段与顶板、底板角焊缝 2)腹板加劲肋嵌补段角焊缝 5.2 本工程拟采用的焊接方法 焊接方法 手工电弧焊 CO2 气体保 护焊（底）板的组合焊 埋弧自动焊平顶板、底板、适用位置平、横、立、仰 施焊部位 附属设施焊接 顶板、底板、对接缝组合焊的打底、平、横、立、仰 腹板对接、横隔板对接焊，腹板与顶 对接缝组合焊等

6、熔化焊缝缺陷返修： 6.1、焊缝表面缺陷超过相应的质量验收标准时，对气孔、夹渣、焊 瘤、余高过大等缺陷应用砂轮打磨、铲凿、钻等方法去除，必要时应 进行焊补；对焊缝尺寸不足、咬边、弧坑未填满等缺陷应进行焊补。6.2、经无损检测确定焊缝内部存在超标缺陷时，应进行返修，返修 应符合下列规定：

1、返修前应由施工企业编写返修方案；

2、应根据无损检测确定的缺陷位置、深度，用砂轮打磨或碳弧 气刨清除缺陷。

3、清除缺陷时应将刨槽加工成四侧边斜面角大于 10°的坡口，并应修整表面、磨除气刨渗碳层。

4、焊补时应在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑；多层焊的焊层 之间接头应错开，焊缝长度不小于 100mm。

5、返修部位应连续焊成。如中断焊接时，应采取后热、保温措 施，防止产生裂纹。再次焊接前宜用磁粉或渗透探伤方法检查，确认 无裂纹后方可继续补焊；

6、焊缝 正、反面各作为一个部位，同一部位返修不宜超过两次；

7、对两次返修后仍不合格的部位应重新制订返修方案，经工程 技负责人审批并报监理工程师认可后方可执行；

8、返修焊接应填报返修施工记录及返修前后的无损检测报告，作为工程验收及存档资料。6.3、碳弧气刨应符合下列规定：

1、碳弧气刨工必须经过培训合格后方可上岗操作；

2、如发现“夹碳”，应在夹碳边缘 5～10mm 处重新起刨，所刨 深度应比夹碳处深 2～3mm；发生“粘渣”时可用砂轮打磨。

7、钢箱梁焊接顺序： 7.1、焊缝标准和位置及焊角高度按设计焊接图纸进行焊接 7.2、根据以上质量要求，总体装配的焊接顺序为： 腹板与底板 板、顶板

8、焊接工艺 8.1、对接接头埋弧自动焊工艺参数见下表: 腹板与顶板 支点处加劲板 横隔板与腹板 装饰板 挑梁与腹 板厚

第五篇：焊接工艺规程

焊接工艺规程

一、材料介绍

1.Q345化学成分如下表（%）：

元素

C≤

Mn

Si≤

P≤

S≤

Al≥

V

Nb

Ti

含量

0.2

1.0-1.6

0.55

0.035

0.035

0.015

0.02-0.15

0.015-0.06

0.02-0.2

Q345C力学性能如下表（%）：

机械性能指标

伸长率（%）

试验温度0℃

抗拉强度MPa

屈服点MPa≥

数值

δ5≥22

J≥34

σb（470-650）

σs（324-259）

其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于

35-50mm时，σs≥295Mpa

2.Q345钢的焊接特点

2.1

碳当量(Ceq)的计算

Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

计算Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。

2.2

Q345钢在焊接时易出现的问题

2.2.1

热影响区的淬硬倾向

Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。

2.2.2

冷裂纹敏感性

Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。

二、焊接施工流程

坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根（碳弧气刨）→外口施焊

→里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（焊缝质量一级合格）

三、焊接工艺参数的选择

通过对Q345钢的焊接性分析，制定措施如下：

1.焊接材料的选用

由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015

（J507）型电焊条。

化学成分见下表（%）：

元素

C

Mn

Si

S

P

Cr

Mo

V

Ti

含量

0.071

1.11

0.53

0.009

0.016

0.02

0.01

0.01

0.01

力学性能见下表：

机械性能指标

σb（Mpa）

σs（Mpa）

δ5（%）

Ψ（%）

AkvJ-30℃

数值

440

540

164

114

2.坡口形式：（根据图纸和设备供货）

3.焊接方法：采用手工电弧焊（D）。

4.焊接电流：为了避免焊缝组织粗大，造成冲击韧性下降，必须采用小规范焊接。具体措施为：选用小直径焊条、窄焊道、薄焊层、多层多道的焊接工艺（焊接顺序如图一所示）。焊道的宽度不大于焊条的3倍，焊层厚度不大于5mm。第一层至第三层采用Ф3.2电焊条，焊接电流100-130A；第四层至第六层采用Ф4.0的电焊条，焊接电流120-180A。

5.预热温度：由于Q345钢的Ceq＞0.45%，在焊接前应进行预热，预热温度T0=100-150℃，层间温度Ti≤400℃。

6.焊后热处理参数：为了降低焊接残余应力，减小焊缝中的氢含量，改善焊缝的金属组织和性能，在焊后应对焊缝进行热处理。热处理温度为：600-640℃，恒温时间为2小时（板厚40mm时），升降温速度为125℃/h。

四、现场焊接顺序：

1.焊前预热

在翼缘板焊接前，首先对翼缘板进行预热，恒温30分钟后开始焊接。

焊接的预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控制，采用远红外履带式加热炉片，微电脑自动设定曲线和记录曲线，热电偶测量温度。预热时热电偶的测点距离坡口边缘15mm-20mm。

2.焊接

2.1

为了防止焊接变形，每个柱接头采用二人对称施焊，焊接方向由中间向两边施焊。在焊接里口时（里口为靠近腹板的坡口），第一层至第三层必须使用小规范操作，因为它的焊接是影响焊接变形的主要原因。在焊接一至三层结束后，背面进行清根。在使用碳弧气刨清根结束后，必须对焊缝进行机械打磨，清理焊缝表面渗碳，露出金属光泽，防止表层碳化严重造成裂纹。外口焊接应一次焊完，最后再焊接

里口的剩余部分。

2.2

当焊接第二层时，焊接方向应与第一层方向相反，以此类推。每层焊接接头应错开15-20mm。

2.3

两名焊工在焊接时的焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致。

2.4

在焊接中应从引弧板开始施焊，收弧板上结束。焊接完成后割掉并打磨干净。

3.焊后热处理：焊口焊接完成后应在12小时内进行热处理。如不能及时进行热处理应采取保温、缓冷措施。在进行热处理时，应采用两根热电偶测温，热电偶点焊在焊口的里外侧。

Q345钢的焊接温度曲线如下图

4.焊接检验

根据《钢结构工程施工及验收规范》的要求，焊口采用超声波探伤法进行检验，检验比例为100%。

五、现场技术管理

1.编制详细的焊接施工作业指导书。

2.全过程控制焊接工艺是确保质量的核心。

每个柱接头的焊接时，应有专人监控焊接工艺，如焊工不按作业指导书施工应立即终止焊接。在焊接过程中，热处理人员应全程监控层间温度，如超标应立即通知焊工暂停。

3.提高施工人员质量意识是贯彻焊接工艺的关键

在施工前，进行全员交底，并且开取施工工艺卡。交底中详细讲解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺的必要性和控制要点。

六、结论

按此焊接工艺措施施工，经过实际施工的验证，此焊接工艺措施不仅能在现场指导对Q345钢的焊接，而且能够保证焊接质量。

对Q345钢，是一种可焊性很好的钢材，采用埋弧焊丝H08MnA没有问题。只是焊剂，所用的SJ301属烧结焊剂，建议用熔炼焊剂HJ431完全满足质量要求，并且对焊剂的烘干要求也不是太高。q345钢板也就是热轧钢16Mn，这种钢的焊接性比较好，对焊接线能量的敏感性比正火钢以及调质钢等小，在选择焊接材料的时候除了要考虑强度匹配的问题，还要考虑熔合比和冷却速度以及热处理等方面因素。

q345钢板埋弧焊是采用H08MNA和H08A，要具体情况而定。当不开坡口对接焊时，由于母材溶入量较多，用普通的低碳钢焊丝H08A配合高硅高锰焊剂即能达到要求。如是大坡口对接焊时，由于母材熔入量减少，如再用H08A就使焊缝的强度偏低，因此要采用含Mn高的焊丝H08MNA或H10Mn2来补充焊缝中的含Mn量。另外不开坡口的角焊缝时，虽然母材的溶入量也不多，但是由于冷却速度比对接焊接时大，因此在焊接的时候还是采用低碳钢焊丝效果好些，如采用H08MNA或H10Mn2可能会引起焊缝强度偏高、塑性偏低的后果

焊接Q345R对应的焊丝为H10Mn2

+SJ101或者H10MnSi+HJ431

表7

低合金高强钢焊接材料的选用

钢 号

强度级别

（MPa）

手弧焊

埋 弧 焊

电 渣 焊

CO2焊焊丝

焊条

焊剂

焊丝

焊剂

焊丝

09Mn2

09Mn2Si

09MnV

294

E43

HJ430

HJ431

SJ301

H08A

H08MnA

H10MnSi

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

16Mn

16MnCu

14MnNb

343

E50

SJ501

薄板：H08A

H08MnA

HJ431

HJ360

H08MnMoA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

YJ502-1

YJ502-3

YJ506-4

HJ431

HJ430

中板开坡口对接

开I形坡口对接

SJ301

H08MnA

H10Mn2

HJ350

厚板深坡口

H10Mn2

H08MnMoA

15MnV

15MnVCu

16MnNb

392

E50

E55

HJ430

HJ431

开I形坡口对接

H08MnA

中板开坡口对接

H10Mn2

H10MnSi

HJ431

HJ360

H10MnMo

H08Mn2MoVA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

HJ250

厚板深坡口

HJ350

SJ101

H08MnMoA

15MnVN

15MnVNCu

15MnVTiRe

441

E55

E60

SJ431

H10Mn2

HJ431

HJ360

H10MnMo

H08Mn2MoVA

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

HJ350

HJ250

SJ101

H08MnMoA

H08Mn2MoA

18MnMoNb

14MnMoV

14MnMoVCu

490

E60

E70

HJ250

HJ350

SJ101

H08Mn2MoA

H08Mn2MoVA

H08Mn2NiMo

HJ431

HJ360

H10Mn2MoA

H10Mn2MoVA

H10Mn2NiMoA

H08Mn2SiMoA

16Mn钢的焊接工艺。

16Mn钢属于碳锰钢，碳当量为0.345%～0.491%，屈服点等于343MPa（强度级别属于343MPa级）。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。不同板厚及不同环境温度下16Mn钢的预热温度，见表8。

16Mn钢手弧焊时应选用

E50型焊条，如碱性焊条E5015、E5016，对于不重要的结构，也可选用酸性焊条E5003、E5001。对厚度小、坡口窄的焊件，可选用E4315、E4316焊条。

表8

焊接16Mn钢的预热温度

焊件厚度（mm）

不同气温下的预热温度计（℃）

16以上

16～24

25～40

40以上

不低于－10℃不预热，－10℃以下预热100～150℃

不低于－5℃不预热，－5℃以下预热100～150℃

不低于0℃不预热，0℃以下预热100～150℃

均预热100～150℃

16Mn钢埋弧焊时H08MnA焊丝配合焊剂HJ431（开I形坡口对接）或H10Mn2焊丝配合焊剂HJ431（中板开坡口对接），当需焊接厚板深坡口焊缝时，应选用H08MnMoA焊丝配合焊剂HJ431。

16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢，用于制造焊接结构的16Mn钢均为16MnR和16Mng钢。

低温用钢的焊接工艺。

工作温度等于或低于－20℃的低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢，其牌号及成分，见表9。对低温用钢的主要要求是应保证在使用温度下具有足够的塑性及抵抗脆性破坏的能力。

表9

低温容器用钢的牌号及成分

钢

号

化学成分（质量分数）（%）

C

Mn

Si

V

Ti

16MnDR

09MnTiCuREDR

09Mn2VDR

06MnNbDR

≤0.20

≤0.12

≤0.12

1.20～1.60

1.40～1.70

1.40～

0.20～0.60

≤0.40

0.20～0.05

0.04～0.10

0.03～0.08

≤0.07

1.70

1.20～1.60

0.17～0.37

钢

号

化学成分（质量分数）（%）

Cu

Nb

RE

S

P

≤

16MnDR

09MnTiCuREDR

09Mn2VDR

06MnNbDR

0.20～0.40

0.02～0.05

0.15(加入量)

0.035

0.035

0.035

0.030

0.035

0.035

0.035

0.030

低温用钢由于含碳量低,淬硬倾向和冷裂倾向小，所以焊接性良好。焊接时，为避免焊缝金属及热影响区形成粗晶组织而降低低温韧性，要求采用小的焊接线能量，焊接电流不宜过大，宜用快速多道焊以减轻焊道过热，并通过多层焊的重热作用细化晶粒，多道焊时要控制层间温度不得过高，如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于300℃。

焊接低温用钢的焊条，见表10。

表10

焊接低温用钢焊条

焊

条

牌

号

焊条型号

主

要

用

途

J506G

J507GR

W707

W707Ni

W907Ni

W107Ni

E5016G

E5015G

TW70-7Cu

E5515C1

E5515C2

TW10-7Cu

焊接－40℃工作的16MnDR

钢

焊接－70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe钢

焊接－70℃工作的低温钢及2.5%Ni钢

焊接－90℃工作的3.5%Ni钢

焊接－100℃工作的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni钢

低温用钢焊后可进行消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向。

3）埋弧焊焊接材料的选配：

钢材

焊剂型号，焊丝牌号

牌号

等级

Q235

A、B、C

F4A0——H08A

D

F4A2——H08A

Q345

A

F5004——H08A,F5004——H08MnA,F5004——H10Mn2

B

F5014——H08A,F5014——H08MnA,F5014——H10Mn2

F5011——H08A,F5011——H08MnA,F5011——H10Mn2

C

F5024——H08A,F5024——H08MnA,F5024——H10MnA

F5021——H08A,F5021——H08MnA,F5021——H10MnA

D

F5034——H08A,F5034——H08MnA,F5034——H10MnA

F5031——H08A,F5031——H08MnA,F5031——H10MnA

E

F5041