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焊接知识库

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一、焊接缺陷的分类:

焊接缺陷可分为外部缺陷和内部缺陷两种

外部缺陷分为:

1.外观形状和尺寸不符合要求;2.表面裂纹;3.表面气孔;4.咬边;5.凹陷;6.满溢;7.焊瘤;8.弧坑;9.电弧擦伤;10.明冷缩孔;11.烧穿;12.过烧。

内部缺陷分为:

1.焊接裂纹:a.冷裂纹;b.层状撕裂;c.热裂纹;d.再热裂纹;2.气孔;3.夹渣;4.未焊透;5.未熔合;6.夹钨;7.夹珠。

二、外部缺陷产生原因、危害及防止措施

表现:外表面形状高低不平,焊缝成形不良,焊波粗劣,焊缝宽度不均匀,焊缝余高过高或过低,角焊缝焊脚单边或下凹过大,母材错边,接头的变形和翘曲超过了产品的允许范围等。

危害:焊缝成形不美观,影响到焊材与母材的结合,削弱焊接接头的强度性能,使接头的应力产生偏向和不均匀分布,造成应力集中,影响焊接结构的安全使用。

产生原因:焊件坡口角度不对,装配间隙不匀,点固焊时未对正,焊接电流过大或过小,运条速度过快或过慢,焊条的角度选择不合适或改变不当,埋弧焊焊接工艺选择不正确等。

防止措施:选择合适的坡口角度,按标准要求点焊组装焊件,并保持间隙均匀,编制合理的焊接工艺流程,控制变形和翘曲,正确选用焊接电流,合适地掌握焊接速度,采用恰当的运条手法和角度,随时注意适应焊件的坡口变化,以保证焊缝外观成形均匀一致。

三、内部缺陷产生原因、危害及防止措施

1、焊接裂纹
表现: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面形成的新界面所产生的缝隙,具有尖锐的缺口和大小的长宽比特征。按形态可分为:纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹、热影响区再热裂纹等。
危害:裂纹是所有,是所有的焊接缺陷里危害最严重的一种。它的存在是导致焊接结构失效的最直接的因素,特别是在锅炉压力容器的焊接接头中,因为它的存在可能导致一场场灾难性的事故的发生,裂纹最大的一个特征是具有扩展性,在一定的工作条件下会不断的“生长”,直至断裂。
(1)冷裂纹:
冷裂纹是焊接头冷却到较低温度下(对于钢来说是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有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带,裂纹有时沿晶界扩展,也有时穿晶扩展。这是由于焊接接头的金相组织和应力状态及氢的含量决定的。(如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等)
产生机理:钢产生冷裂纹的倾向主要决定于钢的淬硬倾向,焊接接头的含氢量及其分布,以及接头所承受的拘束应力状态。
产生原因:
a.钢种原淬硬倾向主要取决于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件等。钢的淬硬倾向越大,越易产生冷裂纹。
b.氢的作用,氢是引起超高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一,并且有延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高,则裂纹的敏感性越。
c.焊接接头的应力状态:高强度钢焊接时产生延迟裂纹的倾向不仅取决于钢的淬硬倾向和氢的作用,还决定于焊接接头的应力状态。焊接时主要存在的应力有:不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力、金属相变时产生的组织应力、结构自身拘束条件等。
d.焊接工艺的影响:线能量过大会引起近缝区晶粒粗大,降低接头的抗裂性能;线能量过小,还会使热影响区淬硬,也不利于氢的逸出而增大冷裂倾向。焊前预热和焊后热处理的温度不合适,多层焊的焊层熔深不合适等。
防止措施:
a.选择合适的焊接材料:如优质的低氢焊接材料和低氢的焊接方法。对重要的焊接结构,应采用超低氢、高韧性的焊接材料,焊条、焊剂使用前应按规定烘干。
b.焊前仔细清除坡口周围基体金属表面和焊丝上的水、油、锈等污物,减少氢的来源,以降低焊缝中扩散氢的含量。
c.采用低匹配的焊缝或“软层焊接”的方法,对防止冷裂纹也是有效的。
d.避免强力组装、防止错边、角变形等引起的附加应力,对称布置焊缝,避免焊缝密集,尽量采用对称的坡口形式并力求填充金属减少量,防止焊缝缺陷的产生。
e.焊前预热和焊后缓冷,这不仅可以改善焊接接头的金相组织,降低热影响区的硬度和脆性,而且可以加速焊缝中的氢向外扩散,此外还可以起到减小焊接残余应力的作用。
f.选择合适的焊接规范。焊接速度太快,则冷却速度相应的也快,易形成淬硬组织,若焊接速度太慢,又会导致热影响区变宽,造成晶粒粗大。选择合理的装配工艺和焊接顺序以及多层焊的焊层熔深。
(2)层状撕裂:
大型厚壁结构在焊接过程中会沿钢板的厚度方向产生较大的Z向拉伸应力,如果钢中的较多的夹层,就会沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹,称为层状撕裂。
产生原因:金属材料的中含有较多的非金属夹杂物,Z向拘束应力大,热影响区的脆化等。
防止措施:选用具有抗层状撕裂能力的钢材,在接头设计和焊接施工中采取措施降低Z向应力和应力集中。
(3)热裂纹:
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。沿奥氏体晶界开裂,裂纹多贯穿于焊缝表面,断口被氧化,呈氧化色。常有结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹等。
产生原因:
a.焊缝的化学元素的影响,主要是硫、磷的影响,易在钢中形成低熔点共晶体,是一种脆硬组织,在应力的作用下引起结晶裂纹。其中的硫、磷等杂质可能来自材料本身,也有可能来自焊接材料中,也有可能来自焊接接头的表面。
b.凝固结晶组织形态也是形成热裂纹的一种重要因素。晶粒越粗大,柱状晶的方向越明显,则产生结晶裂纹的倾向就越大。也就是焊接线能量越大越易形成热裂纹。
c.力学因素对热裂纹的影响:焊件的刚性很大,工艺因素不当,装配工艺不当以及焊接缺陷等都会导致应力集中而加大焊缝的热应力,在结晶时形成热裂纹。
防止措施:
a.控制焊缝金属的化学成分,严格控制硫、磷的含量,适当提高含锰量,以改善焊缝组织,减少偏析,控制低熔点共晶体的产生。
b.控制焊缝截面形状,宽深比要稍大些,以避免焊缝中心的偏析。
c.对于刚性大的焊件,应选择合适的焊接规范,合理的焊接次序和方向,以减少焊接应力。
d.除奥氏体钢等材料外,对于刚性大的焊件,采取焊前预热和焊后缓冷的办法,是防止产生热裂纹的有效措施。
e.采用碱性焊条,甚至提高焊条或焊剂的碱度,以降低焊缝中的杂质含量,改善偏析程度。
 (4)再热裂纹:
对于某些含有沉淀强化元素(如Cr、Mo、V、Nb等)的高强度钢和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化的高温合金及某些奥氏体不锈钢等)焊接后并无裂纹发生,但在热处理过程中析出沉淀硬化相导致热影响区粗晶区或焊缝区产生的裂纹。有些焊接结构即使焊后消除应力热处理过程中不产生裂纹,而在500~600℃的温度下长期运行中也会产生裂纹。这些裂纹统称为再热裂纹。
产生原因:
在热处理温度下,由于应力的松驰产生附加变形,同时在热影响区的粗晶区析出沉淀硬化相(钼、铬、钒等的碳化物)造成回火强化,当塑性不足以适应附加变形时,就会产生再热裂纹。
防止措施:
a.控制基体金属的化学成分(如钼、钒、铬的含量),使再热裂纹的敏感性减小。
b.工艺方面改善粗晶区的组织,减少马氏体组织,保证接头具有一定的韧性。
c.焊接接头:减少应力集中并降低残余应力,在保证强度条件下,尽量选用屈服强度低的焊接材料。
2、气孔:
焊接时,因熔池中的气泡在凝固时未能逸出,而在焊缝金属内部(或表面)所形成的空穴,称为气孔。
危害:气孔会减小焊缝的有效截面积,降低焊缝的机械性能,损坏了焊缝的致密性,特别是直径不大,深度很深的圆柱形长气孔(俗称针孔)危害极大,严重者直接造成泄漏。
产生原因:
a.焊条或焊剂受潮,或者未按要求烘干。焊条药皮开裂、脱落、变质。
b.基本金属和焊条钢芯的含碳量过高。焊条药皮的脱氧能力差。
c.焊件表面及坡口有水、油、锈等污物存在,这些污物在电弧高温作用下,分解出来的一氧化碳、氢和水蒸气等,进入熔池后往往形成一氧化碳气孔和氢气孔。
d.焊接电流偏低或焊接速度过快,熔池存在的时间短,以致于气体来不及从熔池金属中逸出。
e.电弧长度过长,使熔池失去了气体的保护,空气很容易侵入熔池,焊接电流过大,焊条发红,药皮脱落,而失去了保护作用,电弧偏吹,运条手法不稳等。
f.埋弧焊时,使用过高的电弧电压,网络电压波动过大。
防止措施:
a.焊前一定要将焊条或焊剂按规定的温度和时间进行烘干,并做到随用随取,或取出后放在焊条保温桶中随用随取;
b.应选取药皮不得开裂、脱落、变质、偏心,含碳量低,脱氧能力强的焊条。焊丝表面应清洁,无油无锈。
c.认真清理坡口及两侧,去除氧化物,油脂,水分等。
d.当用碱性焊条施焊时,应保持较低的电弧长度,外界风大时应采取防风措施。
e.选择合适的焊接规范,缩短灭弧停歇时间。灭弧后,当熔池尚未全部凝固时,就及时再引弧给送熔滴,击穿焊接。
f.运条角度要适当,操作应熟练,不要将熔渣拖离熔池。
3.夹渣:
焊接后残留在焊缝内部的非金属夹杂物,称为夹渣。立焊和仰焊比平焊容易产生夹渣。
危害:减少焊缝的有效截面积,降低了焊缝的机械性能。
产生原因:
a.焊接过程中,由于焊工工作欠认真,仔细,焊件过缘、焊层之间、焊道之间的熔渣未除干净就继续施焊,特别是碱性焊条,若熔渣未除干净,更易产生夹渣。
b.由于焊条药皮受潮,药皮开裂或变质,药皮成块脱落进入熔池,又未能充分熔化或反应不完全,使熔渣不能浮出熔池表面,造成夹渣。
c.焊接时,焊接电流太小,熔化金属和熔渣所得到的热量不足,流动性差,再加上这时熔化金属凝固速度快,使得熔渣来不及浮出。
d.焊接时,焊条角度和运条方法不恰当,熔渣和铁水分辨不清,把熔渣和熔化金属混杂在一起。焊缝熔宽忽宽忽窄,熔宽与熔深之比过小,咬边过深及焊层形状不良等都夹渣。
e.坡口设计、加工不当也导致焊缝夹渣。
f.基体金属和焊接材料的化学成分不当。如当熔池中含氧、氮、硫较多时,其产物(氧化物、氮化物、硫化物等)在熔化金属凝固时,因速度较快来不及浮出,就会残留在焊缝中形成夹渣。
防止措施:
a.认真清除锈皮和焊层间的熔渣,将凸凹不平处铲平,然后才能进行下一遍焊接。
b.选用具有良好工艺性能的焊条,选择合适的焊接电流,能改善熔渣上浮的条件,有利于防止夹渣的产生。遇到焊条药皮成块脱落时,必须停止焊接,查明原因并更换焊条。
c.选择适当的运条角度,操作应熟练,使熔渣和液态金属良好地分离。
4、未焊透:
焊接时接头根部未完全熔透的现象。对接焊缝也指焊缝未达到设计要求的现象。
危害:明显地减小了焊缝的有效截面积,降低了焊接接头的机械性能,由于未焊透处存在缺口及“末端尖劈”,会造成严重的应力集中现象,故在承载后,极易在此处引起裂纹。
产生原因:
a.坡口角度小,钝边过大,装配间隙小或错边,所选用的焊条直径过大,使熔敷金属送不到根部。
b.焊接电流太小,焊接速度太快,由于电弧穿透力降低使得熔池变浅而造成。
c.由于操作不当,使熔敷金属未能送到预定位置,或由于电弧的磁偏吹使热能散失,该地方电弧作用不到,或者单面焊双面成形的击穿焊由于电弧燃烧时间短或坡口根部未能形成一定尺寸的熔孔而造成未焊透。
防止措施:
a.选择合适的坡口角度,装配间隙及钝边尺寸,并防止错边。
b.选择合适的焊接电流,焊条直径,运条角度应适当。如果焊条药皮厚度不均产生偏弧时,应及时更换。
c.掌握正确的焊接操作方法,对手工电弧焊的运条和氩弧焊焊丝的送进应稳、准确。熟练地击穿,尺寸适宜的熔孔,应把熔敷金属送至坡口根部。
5、未熔合:
熔焊时,焊道与母材之间或焊道之间未能完全熔化熔化结合在一起的部分,称为未熔合。也称为“假焊”常见的未熔合部位有三处;坡口边缘未熔合、焊缝金属层间未熔合。
危害:是一种比较危险的焊接缺陷,焊缝出现间断和突变部位,使得焊接接头的强度大大降低。未熔合部位还存在尖劈间隙,承载后应力集中严重,极易由此处产生裂纹。
产生原因:
a.电流不稳定,电弧偏吹,使得偏离部位(如母材或上一道焊层)所得到的热能不足以熔化基体金属或上道焊层的熔敷金属。
b.在坡口或上一层焊缝的表面有油、锈等脏物,或存在熔渣及氧化物,阻碍了金属的熔合。
c.焊接电流过大,焊条熔化过快、坡口母材金属或前一层焊缝金属未能充分熔化,熔敷金属却已复盖上去了,造成“假焊”。
d.在横焊时,由于上侧坡口金属熔化后产生下坠,影响下侧坡口面金属的加热熔化,造成“冷接”。
e.横焊操作时在上、下坡口面击穿顺序不对,未能先击穿下坡口后击穿上坡口,或者在上、下坡口面上击穿孔位置未能错开一定距离,使上坡口熔化金属下坠产生粘接,造成未熔合。
防止措施:
a.焊条或焊炬的倾斜角度要适当,并注意观察坡口两侧母材金属的熔化情况。
b.选用稍大的焊接电流或火焰能率,以使基体金属或前一道焊层金属充分熔化。
c.当焊条偏弧时,应及时调整焊条角度,或更换焊条,使电弧始终对准熔池。
d.对坡口表面和前一层焊道的表面,应认真进行清理,使之露出金属光泽后再施焊。
e.横焊操作时,掌握好上、下坡口面的击穿顺序和保持适宜的熔孔位置和尺寸大小。气焊和氩弧焊时,焊丝的送进就熟练地从熔孔上坡口拖到下坡口。
6、咬边:
在焊缝金属与基体金属交界处,沿焊趾的母材部位,金属被电弧烧熔后形成的凹槽,称为咬边。
危害:咬边减少了基本金属的有效截面,直接削弱了焊接接头的强度,在咬边外,容易引起应力集中,承载后可能在此处产生裂纹。
产生原因:
a.焊接电流过大,电弧过长,运条角度不适当等。焊缝部位不平等。
b.运条时,电弧在焊缝两侧停顿时间短,液态金属未能填满熔池。横焊时在上坡口面停顿的时间过长,,以及运条、操作不正确也会造成咬边。
c.埋弧焊时主要是焊接电流过大,焊接速度过快,焊丝角度不当造成的
防止措施:
a.选择适宜的焊接电流,运条角度,进行短弧操作。
b.焊条摆动至坡口边缘,稍作稳弧停顿,操作应熟练、平稳。
c.埋弧焊的焊接工艺参数要选择适当。
7、夹钨:
在手工钨极氩弧焊时,由于钨极强烈发热,钨极端部熔化、蒸发,或因钨极与焊件接触,使钨过渡到了焊缝中。
危害:焊缝的机械性能,特别是韧性和塑性下降。
防止措施:选用直径大小适宜的钨极,并配合适当的电流,使氩气可靠地保护钨极端部,以防止钨极烧损,采用短弧操作,并应及时修磨钨极端部。
8、夹珠:
如果焊接规范不合理,或焊工操作不当,会有金属飞溅物或孤立的单个金属熔滴飞出熔池,落到其它已经冷却但尚未焊完的焊道上,这些飞溅物和熔滴不可能与已冷却的焊道自行熔合。而只是粘附在原焊缝表面,而且,这些金属飞溅物和熔滴的表面上,也可能还复盖有熔渣,如果在焊接下一层焊道就会被夹入焊缝中,形成“夹珠”。
防止措施:选择合适的焊接规范,提高焊工的焊接技术水平,严格执行焊接操作规程。在每一层焊道施焊前,仔细地清理原焊缝表面的熔渣、熔滴和飞溅物等杂物。适当加大焊接电流,减慢焊接速度,可使粘附在原焊缝表面的飞溅、熔滴等物熔化。
9、凹陷:
焊道中心部的金属低于焊道边缘和母材表面的现象称为凹陷。
危害:减小了基本金属的有效截面,造成焊接接头处所受的应力不均匀,直接削弱了焊接接头的强度,并有应力集中倾向。
产生原因:
a. 装配间隙过大,钝边偏小,熔池体积较大,液态金属因自重产生下坠。
b.焊条直径或焊接电流偏大,灭弧慢或连弧焊接使熔池温度增高,冷却慢,导致熔池金属重力增加而使表面张力减小。
c.运条角度不当,减弱了电弧对熔池金属的压力或焊条未运送到坡口根部。
防止措施:
a.在进行单面焊双面成形焊接时,要选择合适的坡口钝边、角度、间隙。操作要熟练、准确。
b.严格控制击穿的电弧加热时间及运条 角度,熔孔大小要适当,采用短弧施焊。
10、满溢:
熔焊金属流淌而出敷盖在焊道两侧的母材金属上,称为满溢。
危害:满溢的焊接接头,在焊缝金属与未熔母材金属的交界处,存在一个犹如人工预制的裂口,承载后应力集中现象十分严重,极易扩展成裂纹。
产生原因:主要是坡口边缘的污物没有清除干净,焊接电流过大,焊条金属熔化了,而母材金属还没有充分熔化,也容易产生满溢。
防止措施:采用合适的焊接 规范施焊,焊前要清理干净坡口及附近的表面。
 
11、焊瘤:
在焊接过程中,液态金属流淌到焊缝之外形成的金属瘤,称为焊瘤。
危害:影响了焊缝表面的美观,会造成应力集中现象,在焊瘤下面,常有未焊透缺陷存在,在焊瘤附近,容易造成表面夹渣,在管道内部的焊瘤,还会影响管内的有效截面积,甚至造成堵塞。
产生原因:
a.由于钝边薄,间隙大,击穿熔孔尺寸大。
b.由于焊接电流过大,击穿焊接时电弧燃烧、加热时间长,造成熔池温度增高。熔池体积增大中,液态金属因自身重力作用下坠而形成的焊瘤。
c.操作运条或送焊丝动作不熟练,焊条或焊丝与焊炬角度不适当。
d.焊接速度过慢。
防止措施:
a.选择适宜的钝边尺寸和装配间隙,控制熔孔大小并均匀一致。掌握电弧燃烧和熄灭的时间。
b.选择合理的焊接规范,击穿焊接电弧加热时间不可过长,操作应角度适当。
12、弧坑:
电弧焊时,由于断弧或收弧不当,在焊缝末端(熄弧)处,形成低于母材金属表面的凹坑,称为弧坑。
危害:焊缝该处的强度大削弱,易在弧坑处引发其它微裂纹、气孔等缺陷,该处易引起应力集中。
产生原因:熄弧时间过短,或焊接突然中断,薄板焊接时,焊接电流过大,埋弧焊时,没有分两步按下“停止”按钮。
防止措施:焊缝结尾应在收弧处作短时间停留或作几次环形运条,以便继续填加一定量的熔化金属。埋弧焊时,应分两次按“停止”按钮(先停止送丝,后切断电源),重要的结构应设置引弧板和熄弧板。
13、电弧擦伤:
电弧焊时,在坡口外母材上引弧或打弧产生的局部损伤(弧痕),称为电弧擦伤。
危害:电弧擦伤处,由于冷却速度快,容易造成表面脆化,可能成为引起焊件脆断的原因。
防止措施:要保证焊接二次线路完好,焊工操作应熟练准确。
14、明冷缩孔:
熔化金属在凝固过程中收缩而产生的孔穴,称为冷缩孔。
产生原因:施焊时灭弧快,由于母材金属的热传导作用,熔池中靠近坡口两侧熔化金属快速冷却、凝固,而熔池中部冷却较慢。从而产生一种“横向冷却收缩”现象。
防止措施:应注意在熄地不要太突然或太快,更换焊条时,要填满熔池然后灭弧,还可采用两点击穿法施焊,以防止冷却速度过快。
15、烧穿:
焊接过程中,在焊缝的某处或多处形成的穿孔称为烧穿。
产生原因:焊接电流过大,焊接速度过慢,坡口间隙过大,都可能产生烧穿。
防止措施:选择合适的焊接电流,选择合适的坡口角度和装配间隙。
16、过烧:
焊缝金属在焊接过程中受热时间过长,造成晶粒粗大,金属变脆,晶粒边界被激烈氧化,焊缝“发渣”,金属表面变黑并起氧化皮,这种现象称为过烧。
产生原因:焊接速度太慢,焊炬在某处的停留时间太长。焊工操作手法欠熟练。
 
 
焊接标准大全
 
焊接基础通用标准】
GB/T3375--94 焊接术语
Gb324--88 焊缝符号表示法
GB5185--85 金属焊接及钎焊方法在图样上的表 示代号
GB12212--90 技术制图焊缝符号的尺寸、比例及简化表示法
GB4656--84 技术制图金属结构件表示法
GB985--88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸
GB986--88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸
GB/T12467.1—1998 焊接质量要求 金属材料的熔化焊 第1部分:选择及使用指南
GB/Tl2468.2--1998 焊接质量保证 金属材料的熔化焊 第2部分:完整质量要求
GB/Tl2468.3--1998 焊接质量保证 金属材料的熔化焊 第3部分:一般质量要求
GB/Tl2468.4--1998 焊接质量保证 金属材料的熔化焊 第4部分:基本质量要求
GB/T12469--90 焊接质量保证 钢熔化焊接头的要求和缺陷分级
GBl0854--90 钢结构焊缝外形尺寸
GB/T16672—1996 焊缝----工作位置----倾角和转角的定义
 
【焊接材料标准】
——焊条
GB/T5117--1995 碳钢焊条
GB/T5118--1995 低合金钢焊条
GB/T983—1995 不锈钢焊条
GB984--85 堆焊焊条
GB/T3670--1995 铜及铜合金焊条
GB3669--83 铝及铝合金焊条
GBl0044--88 铸铁焊条及焊丝
GB/T13814—92 镍及镍合金焊条
GB895--86 船用395焊条技术条件
JB/T6964—93 特细碳钢焊条
JB/T8423—96 电焊条焊接工艺性能评定方法
GB3429--82 碳素焊条钢盘条
JB/DQ7388--88 堆焊焊条产品质量分等
JB/DQ7389--88 铸铁焊条产品质量分等
JB/DQ7390--88 碳钢、低合金钢、不锈钢焊条产品质量分等
JB/T3223--96 焊接材料质量管理规程
——焊丝
GB/T14957—94 熔化焊用钢丝
GB/T14958--94 气体保护焊用钢丝
GB/T8110--95 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝
GBl0045--88 碳钢药芯焊丝
GB9460--83 铜及铜合金焊丝
GBl0858--89 铝及铝合金焊丝
GB4242--84 焊接用不锈钢丝
GB/T15620--1995 镍及镍合金焊丝
JB/DQ7387--88 铜及铜合金焊丝产品质量分等
——焊剂
GB5293--85 碳素钢埋弧焊用焊剂
GBl2470--90 低合金钢埋弧焊焊剂 
——钎料、钎剂 
GB/T6208--1995 钎料型号表示方法
GBl0859---89 镍基钎料
GBl0046--88 银基钎料
GB/T6418--93 铜基钎料
GB/T13815--92 铝基钎料
GB/T13679--92 锰基钎料
JB/T6045--92 硬钎焊用钎剂
GB4906--85 电子器件用金、银及其合金钎焊料
GB3131--88 锡铅焊料
GB8012--87 铸造锡铅焊料 
 
【焊接用气体】
GB6052--85 工业液体二氧化碳
GB4842--84 氩气
GB4844--84 氮气
GB7445--87 氢气
GB3863--83 工业用气态氧
GB3864--83 工业用气态氮
GB6819--86 溶解乙炔
GBlll74--89 液化石油气
GBl0624--89 高纯氩
GBl0665--89 电石
 
【其它】 
 
GB12174--90 碳弧气刨用碳棒
 
【焊接质量试验及检验标准】
——钢材试验
GBl954--80 镍铬奥氏体不锈钢铁素体含量测定方法
GB6803--86 铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法
G132971--82 碳素钢和低合金钢断口试验方法 
——焊接性试验
GB4675.1--84 焊接性试验斜Y型坡口焊接裂纹试验方法
GB4675.2—84 焊接性试验搭接接头(CTS)焊接裂纹试验方法
GB4675.3--84 焊接性试验T型接头焊接裂纹试验方法
GB4675.4--84 焊接性试验压板对接(FISCO)焊接裂纹试验方法
GB4675.5—84 焊接热影响区最高硬度试验方法
GB9447--88 焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法
GB/T13817--92 对接接头刚性拘束焊接裂纹试验方法
GB2358--80 裂纹张开位移(COD)试验方法
GB7032--86 T型角焊接头弯曲试验方法
GB9446--88 焊接用插销冷裂纹试验方法
GB4909.12—85 裸电线试验方法镀层可焊性试验焊球法
GB2424.17--82 电工电子产品基本环境试验规程锡焊导则
GB4074.26—83 漆包线试验方法焊锡试验
JB/ZQ3690 钢板可焊性试验方法
SJl798--81 印制板可焊性测试方法
——力学性能试验 中国
GB2649--89 焊接接头机械性能试验取样方法
GB2650--89 焊接接头冲击试验方法
GB2651—89 焊接接头拉伸试验方法
GB2652—89 焊缝及熔敷金属拉伸试验方法
GB2653--89 焊接接头弯曲及压扁试验方法
GB2654--89 焊接接头及堆焊金属硬度试验方法
GB2655--89 焊接接头应变时敏感性试验方法
GB2656--81 焊接接头和焊缝金属的疲劳试验方法 
——焊接材料试验
GB3731--83 涂料焊条效率、金属回收率和熔敷系数的测定
GB/T3965--1995 熔敷金属中扩散氢测定方法 
——焊接检验
GB/T12604.1--90 无损检测术语 超声检测
GB/T12604.2--90 无损检测术语 射线检测
GB/T12604.3--90 无损检测术语 渗透检测
GB/T12604.4--90 无损检测术语 声发射检测
GB/T12604.5--90 无损检测术语 磁粉检测
GB/T12604.6--90 无损检测术语 涡流检测
GB5618--85 线型象质计
GB3323--87 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级
GB/T12605--90 钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级
GB/T14693--93 焊缝无损检测符号
GBll343--89 接触式超声斜射探伤方法
GBll345--89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级
GBll344--89 接触式超声波脉冲回波法测厚
GB2970--82 中厚钢板超声波探伤方法
JBll52--81 锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤
GB/T15830—1995 钢制管道对接环缝超声波探伤方法和检验结果的分级
GB827--80 船体焊缝超声波探伤
GBl0866--89 锅炉受压元件焊接接头金相和断口检验方法
GBll809---89 核燃料棒焊缝金相检验
JB/T9215--1999 控制射线照相图像质量的方法
JB/T9216--1999 控制渗透探伤材料质量的方法 
JB/T9217--1999 射线照相探伤方法
JB/T9218--1999 渗透探伤方法
JB3965--85 钢制压力容器磁粉探伤
EJ187--80 磁粉探伤标准
JB/T6061--92 焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕的分级
JB/T6062--92 焊缝渗透检验方法和缺陷迹痕的分缀
EJl86---80 着色探伤标准
JB/ZQ3692 焊接熔透量的钻孔检验方法
JB/ZQ3693 钢焊缝内部缺陷的破断试验方法
GBll373--89 热喷涂涂层厚度的无损检测方法
EJ188--80 焊缝真空盒检漏操作规程
JBl612--82 锅炉水压试验技术条件
GB9251--88 气瓶水压试验方法
GB9252--88 气瓶疲劳试验方法
GBl2135---89 气瓶定期检查站技术条件
GBl2137--89 气瓶密封性试验方法
GBll639--89 溶解乙炔气瓶多孔填料技术指标测定方法
GB7446--87 氢气检验方法
GB4843--84 氩气检验方法
GB4845--84 氮气检验方法
JB4730—94 压力容器无损检测
DL/T820-2002 管道焊接接头超声波检验技术规程
DL/T821-2002 钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程
DL/T541-94 钢熔化焊角焊缝射线照相方法和质量分级
JB4744—2000 钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验 
——焊接质量
GB6416--86 影响钢熔化焊接头质量的技术因素
GB6417--86 金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明
TJl2.1--81 建筑机械焊接质量规定
JB/T6043--92 金属电阻焊接接头缺陷分类
JB/ZQ3679 焊接部位的质量
JB/ZQ3680 焊缝外观质量
JB/TQ330--83 通风机焊接质量检验
GB999--82 船体焊缝表面质量检验方法 
A-4 焊接方法及工艺标准
GBl2219--90 钢筋气压焊
GBll373--89 热喷涂金属件表面预处理通则
JB/Z261--86 钨极惰性气体保护焊工艺方法
JB/Z286--87 二氧化碳气体保护焊 工艺规程
JB/ZQ3687 手工电弧焊的焊接规范
SDZ019--85 焊接通用技术条件
J134251—86 摩擦焊通用技术条件
ZBJ59002.1--88 热切割 方法和分类
ZBJ59002.2--88 热切割术语和定义
ZBJ59002.3--88 热切割气割质量和尺寸偏差
ZBJ59002.4—88 热切割等离子弧切割质量和尺寸偏差
ZBJ59002.5--88 热切割气割表面质量样板
JB/ZQ3688 钢板的自动切割
ZBK540339--90 汽轮机铸钢件补焊技术条件
NJ431—86 灰铸铁件缺陷焊补技术条件
GBll630--89 三级铸钢锚链补焊技术条件
GB/Z66--87 铜极金属极电弧焊
JB/TQ368—84 泵用铸钢件焊补
JB/TQ369---84 泵用铸铁件焊补
HB/Z5l34--79 结构钢和不锈钢熔焊工艺
JB/T6963—93 钢制件熔化焊工艺评定
JB4708--2000 钢制压力容器焊接工艺评定
JB4709—2000 钢制压力容器焊接规程
DL/T752-2001 火力发电厂异种钢焊接技术规程
DL/T819-2002 火力发电厂焊接热处理技术规程
DL/T868-2004 焊接工艺评定规程
DL/T869—2004 火力发电厂焊接技术规程
 
【焊接设备标准 中国】
GB2900-22--85 电工名词术语电焊机
GB8118--87 电弧焊机通用技术条件
GB8366--87 电阻焊机通用技术条件
GBl0249--88 电焊机型号编制方法
GBl0977--89 摩擦焊机
GB/T13164--91 埋弧焊机
ZBJ64001--87 TIG焊焊炬技术条件
ZBJ64003--87 弧焊整流器
ZBJ64004188 MIG/MAG弧焊机
ZBJ64005--88 电阻焊机控制器通用技术条件
ZBJ64006--88 弧焊变压器
ZBJ64008--88 电阻焊机变压器通用技术条件
ZBJ64009--88 钨极惰性气体保护弧焊机(TIG焊机)技术条件
ZBJ64016--89 MIG/MAG焊枪技术条件
ZBJ64021—89 送丝装置技术条件
ZBJ64022--89 引弧装置技术条件
ZBJ64023--89 固定式点凸焊机
JB5249--91 移动式点焊机
JB5250--91 缝焊机
ZBJ33002--90 焊接变位机
ZBJ33003--90 焊接滚轮架
JB5251--91 固定式对焊机
JB685--92 直流弧焊发电机
JB/DQ5593.1—90 电焊机产品质量分等总则
JB/DQ5593.2--90 电焊机产品质量分等 弧焊变压器.
JB/DQ5593.3--90 电焊机产品质量分等 便携式弧焊变压器
JB/DQ5593.4--90 电焊机产品质量分等 弧焊整流器
JB/DQ5593.5--90 电焊机产品质量分等MIG/MAG弧焊机
JB/DQ5593.6--90 电焊机产品质量分等TIG焊机
JB/DQ5593.7--90 电焊机产品质量分等 原动机弧焊发电机组
JB/DQ5593.8--90 电焊机产品质量分等TIG焊焊炬
JB/DQ5593.9--90 电焊机产品质量分等 电焊机冷却用风机
JB/DQ5593.10-90 电焊机产品质量分等MIG/MAG焊焊枪
JB/DQ5593.11-90 电焊机产品质量分等 电阻焊机控制器
JB/DQ5593.12-90 电焊机产品质量分等 摩擦焊机
JB/Z152--81 电焊机系列型谱
JB2751--80 等离子弧切割机
JBJ33001—87 小车式火焰切割机
JBl0860--89 快速割嘴
GB5110--85 射吸式割炬
JB/T5102--91 坐标式气割机
JB5101--91 气割机用割炬
JB6104--92 摇臂仿形气割机
GB5107--85 焊接和气割用软管接头
 
【焊接安全与卫生标准】
GB9448—88 焊接与切割安全
GBl0235--88 弧焊变压器防触电装置
GB8197--87 防护屏安全要求
GBl2011--89 绝缘皮鞋
 
【焊工培训与考试标准】
GB6419--86 潜水焊工考试规则
JJl2.2--87 焊工技术考试规程
EJ/Z3--78 焊工培训及考试规程
DL/T679--1999 焊工技术考核规程
JB/TQ338--84 通风机电焊工考核标准
GB/T15169--94 钢熔化焊手焊工资格考试方法
SDZ009--84 手工电弧焊及埋弧焊焊工考试规则
JBll52--88 机械部焊工技术等级标准
 
 
焊接常见的缺陷形式及改进措施
 
一.常用的焊接方法
1.电阻焊:点焊、凸焊.
点焊又分为双面点焊、单面点焊、多点点焊
适用在t≤6mm的低碳钢、低合金钢板上.
t≤4mm的铝板上.
优点:焊接质量好,生产效率高,生产成本低,操作简单.
2.电弧焊
CO2焊(M1G):具有生产效率高,能耗少,成本低,抗锈能力强.
Ar焊(T1G) : 1)熔深浅,熔整速度小,生产率低.
2)生产成本比手弧,埋弧焊, CO2焊成本均高,且有夹钨缺陷.
3)具有焊接质量较好的优点,可焊接有色金属如铝,镁等合金金属.
 
 
 
二.缺陷形式及原因分析
电弧焊缺陷形式及改进措施
名 称
特 征
产 生 原 因
改 进 措 施
焊接变形
外形及尺寸改变
1)焊前准备不好.
2)焊接夹具不好.
3)操作技术.
1)焊接夹具.
2)调整焊接方法及顺序.
咬边
母材与焊缝交界处产生凹陷.
1)焊接速度不当.
2)影响焊接位置.
1)调整焊速.
2)空间位置保证好.
焊漏和烧穿
液体金属从反面漏出或焊缝上形成穿孔.
1)坡口和间隙过大.
2)电流过大和慢速过大.
坡口和间隙应小于1mm,薄板间隙小于0.5㎜ (板厚1~1.5)
气孔
焊缝表面和内部存在近似圆孔形或筒形的空穴.
1)   工件上有水或吸湿性的杂质.
2)   焊接电流过小,气孔不及逸出,焊速过快,电弧过长,气体保护失败.
1)   清理工件.
2)   保持电弧稳定并保持焊接规范.
未焊透
母材与母材,母材与焊缝金属未形成熔核.
1)焊接速度太快,焊接电流太小.
2)坡口,间隙不合适    .
1)   保持工件的间隙,板厚≥2 mm的材料进行CO2保护焊,要有坡口或一定的间隙.
2)   调整焊接规范.
夹杂
焊缝中存在有与母材或焊丝材质不同的物体.
1)   焊缝附近有其它物质混入.
2)   电极搅入焊接熔池或电极烧损过快而熔入熔池.
1)清理工件表面.
2)选择适当的钨极.
裂纹
焊接过程中或焊后,在焊接区域热影响区所出现的金属局部分裂,裂口呈暗色或光亮的氧化色,有穿通形和非穿通性的.
1)焊接规范.
2)焊接材质.
3)焊接焊缝的内应力大.
4)其他缺陷引起.
1)焊接过程中控制焊接参数.
2)操作技术的控制.
3)合理的消除应力方法.
 
 
 
 
 
电阻焊缺陷形式及改进措施
 
名      称
原     因
改 进 措 施
焊点压痕形状不正确.
电极工作面形状不正确,磨损不均匀.
修整电极,使之符合焊接要求.
电极压痕过大及过热
1)电极压力大,电流大.
2)焊接及保持时间长.
调整压力,调整电流及焊接时间.
飞溅
局部烧穿或熔化金属强烈外部飞溅.
1)焊件或电极表面不干净.
2)电极压力严重不足.
3)接触面形状不正确.
1)清理焊件与电极表面的污染物质.
2)加大电极压力.
3)按焊接要求修整电极.
内部飞溅
1)电流过大,压力不足.
2)焊件   斜.
3)对于钢来讲,搭接边过小.
调整压力及电流保持焊件及电极的一致性.
未焊透或焊点核心小
1)工件表面清理不好接触不良.
2)接触过大,电流过小.
3)电极压力大.
4)焊有色金属时搭接边缘太小,焊点布置不合理.
1)清理工件.
2)保证电极的形状.
3)调整焊接规范.
4)合理设计铝合金焊点间距及距搭接边缘距离.
焊点核心分布不对称
电极接触面形状的面积大小选择不好.
保证电极头的形状.
裂纹及缩孔
1)电流脉冲时间短,压力不足.
2)表面清理不良,锻压迟缓.
1)   调整焊接时间及保持时间.
2)   按要求清理工件,并在规定时间内焊接工件.
 
 
 
 
焊接基本知识
 

第一节  焊接基础

 
一、焊接的实质
焊接是指两个或两个以上的零件(同种或异种材料),通过局部加热或加压达到原子间的结合,造成永久性连接的工艺过程。
具体措施:
(1)加压——用以破坏结合面上的氧化模或其它吸附层,并是接触面发生塑性变形,以扩大接触面。在变形足够时,也可直接形成原子间结合,得到牢固接头。
(2)加热——对连接处进行局部加热,使之达到塑性或熔化状态,激励并加强原子的能量,从而通过扩散、结晶和再结晶的形成与发展,以获得牢固接头。
二、焊接方法分类
一般都根据热源的性质、形成接头的状态及是否采用加压来划分。
1、熔化焊
熔化焊是将焊件接头加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等。
2、压焊
压焊是通过对焊件施加压力(加热或不加热)来完成焊接的方法。它包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、高频焊和电阻焊等。
3、钎焊
钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,在加热温度高于钎料低于母材熔点的情况下,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙,并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。它包括硬钎焊、软钎焊等。
三、焊接的特点
1、节约金属材料,产品密封性好
2、以小拼大,化复杂为简单
3、便于制造双金属结构
缺点是焊缝处的力学性能有所降低,个别焊接方法的焊接质量检验仍有困难。
四、焊接的应用
1、制造金属结构
2、制造金属零件或毛坯
3、连接电器导线
 
 
第二节  熔化焊
 
 
熔化焊是利用电弧产生的热量使连接处金属局部熔化而实现连接的焊接方法。
一、焊条电弧焊
1、焊接电弧
电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。
1)电弧的形成
(1)焊条与工件接触短路
短路时,电流密集的个别接触点被电阻热Q=I2Rt所加热,极小的气隙的电场强度很高。结果:①少量电子逸出。②个别接触点被加热、熔化,甚至蒸发、汽化。③出现很多低电离电位的金属蒸汽。
(2)提起焊条保持恰当距离
在热激发和强电场作用下,负极发射电子并作高速定向运动,撞击中性分子和原子使之激发或电离。
结果:气隙间的气体迅速电离,在撞击、激发和正负带电粒子复合中,其能量转换,发出光和热。
2)电弧的构造与温度分布
电弧由三部分构成,即阴极区(一般为焊条端面的白亮斑点)、阳极区(工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区)和弧柱区(为两电极间空气隙)。
3、电弧稳定燃烧的条件
(1)应有符合焊接电弧电特性要求的电源
(2)做好清理工作,选用合适药皮的焊条。
(3)防止偏吹。
 
 
4、电极的极性
在焊接中,采用直流电焊机时,有正接和反接两种方法。而大量使用的是交流电弧焊设备,电极的极性频繁交变,不存在极性问题,
(1)正接——焊件接电源正极,焊条接负极。一般焊接作业均采用正接法。
(2)反接——焊件接电源负极,焊条接正极。一般焊接薄板时,为了防止烧穿,采用反接法进行焊接作业。
2、焊条电弧焊的焊接过程
1)焊接过程
2)焊条电弧焊加热特点
(1)加热温度高,而且使局部加热。焊缝附近金属受热极不均匀,可能造成工件变形、产生残余应力以及组织转变与性能变化的不均匀。
(2)加热速度快(1500度/秒),温度分布不均匀,可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。
(3)热源是移动的,加热和冷却的区域不断变化。
3、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。
 
1  电焊条
1.1  焊条的组成及作用
涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极叫电焊条,简称焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。
通常焊条引弧端有倒角,药皮被除去一部分,露出焊芯端头。有的焊条引弧端涂有黑色引弧剂,引弧更容易。
不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色,以便识别焊条型号。在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。
1.1.1焊芯
焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。
1.1.1.1焊芯的作用
作电极产生电弧。
焊芯熔化后成为填充金属,与熔化了的母材混合形成焊缝。
1.1.1.2.焊芯的分类及牌号  根据GB1300-7《焊接用钢丝》标准规定,专门用于制造焊芯和焊丝的钢材,可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。焊条钢牌号一律用汉语拼音字母H做字首,其后紧跟钢号,表示方法与优质碳素结构钢、合金钢相同。
若钢号末尾注有高字(或用字母A表示),为高级优质焊条钢,含硫、磷量较低。若末尾注有“特”字(或用字母E表示),为特级焊条钢,含硫、磷均小于0.03%。
H1Cr19NiTi——铬镍钛不锈钢焊条钢。
常用焊芯的牌号、代号及其化学成分见GB1300-7《焊接用钢丝》附录1-1。
1.1.2药皮
涂敷在焊芯表面的有效成分叫药皮。它由几种或几十种成分组成。
药皮的作用如下:
1稳弧作用  焊条药皮中含有稳弧物质,可保证电弧容易引燃和燃烧稳定。
2保护作用  药皮熔化时产生气体和熔渣,可隔离空气,保护熔融金额。熔渣冷却后,在焊缝表面形成渣壳,可防止焊缝表面金属不被氧化并减慢焊缝的冷却速度,有利于熔池中气体逸出,减少产生气孔的可能性,并改善焊缝成形。
3冶金作用  药皮中加有脱氧剂和合金剂,通过熔渣与熔化金属的化学反应,可减少氧、硫、磷等有害杂质,使焊缝金属获得符合要求的力学性能。
4渗合金  药皮中加有铁合金,这些合金元素熔化后过渡到熔池中,可提高焊缝金属中合金元素的含量,从而改善焊缝金属的性能,通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属,如在碳钢上堆焊不锈钢、高速钢等。
5改善焊接工艺性能  通过调整药皮成分,可改变药皮的熔点和凝固温度,使焊条末端形成套筒,产生定向气流,有利于熔滴向熔池过渡,可适应全位置焊接需要。
 
1.2 焊条的种类、型号及规格
1.2.1焊条的种类及型号
根据焊条的用途可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铝及铝含金焊条、铜及铜合金焊条,铸铁焊条等,这里只介绍焊钢用的焊条。
1.2.1.1碳钢焊条  根据GB5177-85《碳钢焊条》标准规定,这类焊条的型号,根据熔敷金属的抗拉强度,药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分。型号编制方法如下:
 
E       X1X2     X3X4
 
                             表示药皮类型及电流种类见表1-2-3,1-2-4。
                             表示焊接位置,详见表1-2-2。
                             表示熔敷金属的最低抗拉强度单位为kgf/mm2
                             表示焊条。
碳钢焊条包括E43和E50两个系列,分别详见表1-2-3、1-2-4。
 
表1-2-2焊接位置(X3)的意义
X3
0或者说
2
4
焊条使用位置
全位置焊
平焊
向下立焊
平、立、横、仰
船形焊
 
例1
E      43       1          5
 
                               表示焊条药皮低氢钠型,并可采用直流反接焊接
                               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(420MPa)
                               表示焊条。
 
表1-2-3  E43系列焊条的性能
焊条型号
药皮类型
焊接位置
电流种类
E4300
特殊型
平、立、仰、横
交流或直流正、反接
E4301
钛铁矿型
E4303
钛钙型
E4310
高纤维钠型
直流反接
E4311
高纤维钾型
交流或直流反接
E4312
高钛钠型
交流或直流正接
E4313
高钛钾型
交流或直流正、反接
E4315
低氢钠型
直流反接
E4315
低氢钾型
交流或直流反接
E4320
氧化铁型
船形焊
交流或直流正接
E4322
交流或直流正、反接
E4323
铁粉钛钙型
平、船形焊
交流或直流正、反接
E4324
铁粉钛型
E4327
铁粉氧化铁型
交流或直流正接
E4328
铁粉低氢型
交流或直流反接
①平角焊又叫船形焊,下同。
例2
E      43       0         3
 
                               表示氧化钛钙型药皮,焊接电流为交流或直流
                               表示焊条适用于全位置
                               表示熔敷金属抗拉强度的最小值
                               表示焊条。
1.2.1.2低合金钢焊条  根据GB5118-85《低合金钢焊条》规定,这类焊条根据熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分型号,具体表示方法如下
 E   XX    X   X  —  XX  —  X……X
 

                                         表示熔敷金属的合金元素,用元素符号表示
                                         表示熔敷金属化学成分分类代号,见表1-2-6
                                         表示药皮类型见表1-2-5
                                         表示焊条适用位置见表1-2-2
表示熔敷金属抗拉强度的最小值kgf/mm2
                                         表示焊条
 
表1-2-4  E50系列焊条的性
焊条型号
药皮类型
焊接位置
电流种类
E5001
钛铁矿型
平、立、仰、横
交流或直流正、反接
E5002
钛钙型
E5010
高纤维素钠型
直流反接
E5011
高纤维素钾型
交流或直接反接
E5014
铁粉钛型
交流或直流正、反接
E5015
低氢钠型
直流反接
E5016
低氢钾型
交流或直流反接
E5018
铁粉低氢型
E5024
铁粉钛型
平、船形焊
交接或直流
E5027
铁粉氧化铁型
交汉或直流正接
E5028
铁粉低氢型
交流或直流反接
E5048
平、立、仰、立向下
 
根据熔敷金属抗拉强度,低合金钢焊条分为50、55、60、70、75、85六个系列,每个系列的焊条药皮类型见表1-2-5。
 
表1-2-5  低合金钢焊条的药皮类型及适用焊接位置
焊条型号
药皮类型
焊接位置
电流种类
E50系列——熔敷金属бb≥490MPa(50kgf/mm2)
E5010-x
高纤维素钢型
平、立、横、仰
直流反接
E5011-x
高纤维素钾型
交流或直流反接
E5015-x
低氢钠型
直流反接
E5016-x
低氢钾型
交流或直流反接
E5018-x
铁粉低氢型
E5020-x
高氧化铁型
船形焊
交流或直流正接
交流或直流正、反接
E5027-x
铁粉氧化铁型
船形焊
交流或直流正接
交流或直流正反接
E55系列——熔敷金属бb≥540MPa(55kgf/mm2)
E5500-x
特殊型
平、立、横、仰
交流或直流正、反接
E5503-x
钛钙型
E5510-x
高纤维素钠型
直流反接
E5511-x
高纤维素钾型
交流或直流反接
E5513-x
高钛钾型
交流或直流正、反接
E5515-x
低氢钠型
直流反接
E5516-x
低氢钾型
交流或直流反接
E5518-x
铁粉低氢型
E60系列——熔敷金属бb≥590MPa(60kgf/mm2)
E6000-x
特殊型
平、立、横、仰
交流或直流正、反接
E6010-x
高纤维素钠型
直流反接
E6011-x
高纤维素钾型
交流或直流反接
E6013-x
高钛钾型
交流或直流正、反接
E6015-x
低氢钠型
直流反接
E6016-x
低氢钾型
交流或直流反接
E6018-x
铁粉低氢型
,
E70系列——熔敷金属бb≥690MPa(70kgf/mm2)
E7010-x
高纤维素钠型
平、立、横、仰
直流反接
E7011-x
高纤维素钾型
交流或直流反接
E7013-x
高钛钾型
交流或直流正、反接
E7015-x
低氢钠型
直流反接
E7016-x
低氢钾型
交流或直流反接
E7018-x
铁粉低氢型
E75系列——熔敷金属бb≥740MPa(75kgf/mm2)
E7515-x
低氢钠型
平、立、横、仰
直流反接
E7516-x
低氢钾型
交流或直流反接
E7518-x
铁粉低氢型
E85系列——熔敷金属бb≥840MPa(85kgf/mm2)
E8515-x
低氢钠型
平、立、横、仰
直流反接
E8516-x
低氢钾型
交流或直流反接
E8518-x
铁粉低氢型
注:焊条型号后缀字母代表熔敷金属化学成分分类号A1,B1,B2等。下同(见表1-2-6)
 
 
 
1.2.1.3不锈钢焊条  这类焊条用于焊接含铬量大于4%,含镍量小于50%的耐蚀钢或耐热钢。
根据GB983-85《不锈钢焊条》标准规定,这类焊条的型号根据熔敷金属的化学成分,力学性能、药皮类型和焊接电流种类划分。焊条型号编制方法如下:
 E   XX XX XXX…X XX
 

                                         表示药皮类型与焊接电流
                                         表示熔敷金属中其它合金元素及含量
                                         表示熔敷金属中镍的含量%
                                         表示熔敷金属中铬的含量%
                                         表示熔敷金属含碳量见表1-2-7
                                         表示焊条
 
 
表1-2-7熔敷金属含碳量代号
代号
00
0
1
2
3
熔敷金属含碳量%
≤0.04
≤0.10
≤0.15
≤0.20
≤0.45
 E    1  23 13  —Mo2  15
 

                                         表示焊条为碱性药皮,适用于反接焊接
                                         表示熔敷金属中含钼量的近似值为2%
                                         表示熔敷金属中含镍量的近似值为13%
                                         表示熔敷金属中含铬量的近似值为23%
                                         表示熔敷金属含碳量≤.15%
                                         表示焊条
1.2.1.4堆焊焊条  这类焊条用于金属表面层的堆焊,熔敷金属在常温或高温下,具有一定程度的耐磨、耐蚀性能,使堆焊表面具有特殊性能。GB984-85规定焊条型号根据熔敷金属化学成分及药皮类型分类,编制方法如下:
 ED  X    X…X   —   XX   —  X X
 

                                            表示药皮类型及电流种类见表1-2-10
                                            表示焊条适用位置
                                         细分的型号用A1,A2……B1,B2表示,见表1-2-9
                                           堆焊焊条的型号和化学成分见表1-2-9
                                         表示见表1-2-8
                                         表示堆焊焊条
 
1.2.2酸性焊条与碱性焊条
尽管药皮有多种类型,但根据药皮熔化后熔渣特性,只能分成酸性焊条与碱性焊条两类。这两类焊条的工艺性能,操作注意事项和焊缝质量有较大的差异,因此必须熟悉它们的特点。
1.2.2.1酸性焊条  酸性焊条熔渣的主要成分是酸性氧化物(如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等),其它在焊接过程中容易放出含氧物质,以及药皮里的有机物,分解时产生保护气体。因此烘干温度不能超过250℃。
这类焊条氧化性较强,容易使合金元素氧化,同时电弧中的氢离子容易和氧离子结合生成氢氧根离子,可防止氢气孔,因此这类焊条对铁锈不敏感。
酸性渣不能有效地清除熔池中的硫、磷等杂质,因此焊缝金属产生偏板的可能性较大,出现热裂纹的倾向较高,焊缝金属的冲击韧度较低。
酸性焊条突出的优点是价格较低,焊接工艺性较好,容易引弧,电弧稳定,飞溅小,对弧长不敏感,对油锈不敏感,对焊前准备要求低,而且焊缝成形好,广泛用于一般结构。
这类焊条的典型牌号产品有:结422、热202、热307等。
1.2.2.2碱性焊条  碱性焊条熔渣的主要成分是碱性氧化物(如大理石、萤石等)和铁合金,焊接时大理石分解,产生二氧化碳气体。
这类焊条的氧化性弱,对油、水、铁锈等很敏感。如果焊前工件焊接区没有清理干净,或焊条未完全烘干,容易产生气孔。但焊缝金属中合金元素较多,硫、磷等杂质较少,因此焊缝的力学性能,特别是冲击韧度较好,故这类焊条主要用于焊接重要结构。
碱性焊条突出的缺点是价格稍贵,工艺性能差,引弧困难,电弧稳定性差,飞溅较大,必须采用短弧焊,焊缝外形稍差,鱼磷纹较粗。
必须说明一点,对同一序列的焊条,无论是酸性焊条,还是碱性焊条,它们的熔敷金属的力学性能都能满足使用要求,只是酸性焊条熔敷金属的塑性和韧性稍差,因此至今还广泛地应用。
为了更好地掌握酸性焊条与碱性焊条的特点,将这两类焊条的特性对比列于表1-2-12。
表1-2-12酸性焊条与碱性焊条的对比
酸性焊条
碱性焊条
① 对水、钛锈产生气孔的敏感性不大,焊条在使用前经150~200℃烘焙1h
② 电弧稳定,可用交流或直流施焊
 
 
 
③ 焊接电流较大
④ 可长弧操作
⑤ 合金元素过渡效果差
⑥ 熔深较浅,焊缝成形较好
⑦ 熔渣呈玻璃状,脱渣较方便
⑧ 焊缝的常、低温冲击韧度一般
⑨ 焊缝的抗裂性能较差
⑩ 焊缝的含氢量高、影响塑性
⑪ 焊接时烟尘较少
① 对水、铁锈产生气孔的敏感性较大,要求焊条在使用前经300~350℃烘焙1~2h
② 由于药皮中含有氟化物恶化电弧稳定性,须用直流反接施焊,只有当药波中加入稳弧剂后,才可用交流两用施焊
③ 焊接电流较同规格的酸性焊条约小10%左右
④ 须短弧操作,否则易引起气孔
⑤ 合金元素过渡效果好
⑥ 熔深稍深,焊缝成形尚好容易堆高
⑦ 熔渣呈结晶状,脱渣不及酸性焊条好
⑧ 焊缝的常、低温冲击韧度较高
⑨ 焊缝的抗裂性能好
⑩ 焊缝的含氢量低
⑪ 焊接时烟尘稍多
 
1.3  焊条的选用原则
焊条的种类很多,应用范围不同,正确选用焊条,对焊接质量、劳动生产率和产品成本都有影响,为了正确地选用焊条,可参考以下几个基本原则。
1.3.1等强度原则
对于承受静载或一般载荷的工件或结构,通常选用抗拉强度与母材相等的焊条,这就是等强度原则。
例如焊接20,Q235等低碳钢或抗拉强度在400MPa左右的钢就可以选用E43系列焊条。而焊16Mn,16Mng等抗拉强度在500MPa范围的钢,选用E50系列焊条就行了。
有的人认为选用抗拉强度高的焊条焊接抗拉强度低的材料好,这个观念是错误的,通常抗拉强度高的钢材的塑性指标都较差,单纯追求焊缝金属的抗拉强度,降低了它的塑性,往往不一定有利。
1.3.2等同性原则
焊接在特殊环境下工作的工件或结构,如要求耐磨、耐腐蚀、在高温或低温下具有较高的力学性能,则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似的焊条,这就是等同性原则。
如焊接不锈钢时,应选用不锈钢焊条;焊接耐热钢时应选用耐热钢焊条。
1.3.3等条件原则
根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择最多。例如焊接需承受动载或冲击载茶的工件,应选用熔敷金属冲击韧度较高的低氢型碱性焊条。反之,焊一般结构时,应选用酸性焊条。
虽然选用焊条时还应考虑工地供电情况,工地设备条件,经济性及焊接效率等,但这都是比较次要的问题,应根据实际情况决定。
 
1.4 焊条的检验和保管
1.4.1焊条的检验
为确保产品质量,新进厂的焊条应进行下列检验。
1.4.1.1.外观检验  焊条药皮表面应细腻光滑,无气孔和机械损伤,药皮无偏心,焊芯无锈蚀现象,引弧端有倒角,引燃剂完好,夹持端牌号标志清晰。
1.4.1.2.药皮强度检验  将焊条平举至离钢板1m处,松开手让焊条自由落下,如药皮无脱落现象,则药皮强度合格。
1.4.1.3.工艺性检验  用待验焊条进行焊接试验,若引弧容易、电弧燃烧稳定、飞溅小、药皮熔化均匀、焊缝成形好、不产生气孔、裂纹、夹渣和咬边等缺陷,脱渣容易,则焊条的工艺性好。
1.4.1.4.理化检验  焊接重要产品用的焊条,应焊正式工艺试验试板,除进行外观检验外,还要对试板进行X光探伤,取样做金相试验,化学分析及力学性能试验,所有项目都合格时,焊条才合格。
当焊工对使用的焊条质量发生怀疑时,可以用下述方法鉴别焊条质量。
① 将几根焊条放在手掌上滚动,若焊条互相碰撞时发出清脆的金属声,则焊条药皮干燥可用;若发出低沉的沙沙声,则焊条药皮已受潮不能用。
② 将焊条在焊接回路中短路数秒钟,若焊条表面出汗、出现颗粒状斑点,则焊条已受潮不能用。
③ 焊芯上有锈痕,则焊条已受潮不能用。
④ 将厚药皮焊条缓慢弯成120°角,若涂料大块脱落或药皮表面无裂纹,都是受潮焊条。干燥的焊条在缓慢弯曲时,有小的脆裂声,继续弯至120°,药皮受拉面出现小裂口。
⑤ 焊接时药皮成块脱落,产生大量水蒸气或有爆裂现象,说明焊条已受潮。
已受潮的焊条,若药皮脱落,则应报放心。若酸性焊条受潮不严重,或焊芯上有轻微锈痕,焊接时基本上能保证质量,烘干后可以再用,但不能用来焊接重要结构。若碱性焊条焊芯上有锈痕,则不能正常使用。
1.4.2焊条的贮存、保管及烘干
按JB3323-83《焊条质量管理规程》规定,焊条的贮存、保管和使用前的烘干要求如下:
1.4.2.1.焊条必须存放在干燥、通风良好的室内仓库里。焊条贮存库内,不允许放置有害气体和腐蚀性介质,室内应保持整洁。
1.4.2.2.焊条应存放在架子上,架子离地面的距离应小于300mm,离墙壁距离不小于300mm,室内应放置去湿剂,严防焊条受潮。   
1.4.2.3.焊条堆放时应按种类、牌号、批次、规格,入库时间分类堆放,每垛应有明确的标志,避免混乱。发放焊条时应遵循先进先出的原则,避免焊条存放期太长。
1.4.2.4.焊条在供给使用单位以后,至少在六个月之内能保证继续使用。
1.4.2.5.特种焊条的贮存与保管制度,应比一般焊条严格。并将它们堆放在专用库房或指定区域内,受潮或包装损坏的焊条未经处理不准入库。
1.4.2.6.对于已受潮、药皮变色和焊芯有锈迹的焊条,须经烘干后进行质量评定。若各项性能指标都满足要求时,方可入库,否则不准入库。
1.4.2.7.一般焊条一次出库量不能超过两天的用量。已经出库的焊条,焊工必须保管好。
1.4.2.8.焊条贮存库内,应设置温度计和湿度计。低氢型焊条库内温度不低于5℃,空气相对湿度应低于60%。
1.4.2.9.存放期超过一年的焊条,发放前应重新做各种性能试验,符合要求时方可发放,否则不准发放。
 
 
2 锅炉压力容器常用钢材的焊接
2.1低碳钢的焊接
锅炉压力容器受压元件所使用的低碳钢主要有:Q235A、Q235B、10、20、20R、20g、20G等,锻件还有20、25;进口钢种有RST37-2、ST44、ST35.8、ST45(以上为德国钢)及SS41、SM41、SB42、STB42STS42、STP42(以上为日本钢)等。这些钢的含碳量都较低,一般不大于0.25%,因此焊接性良好,无淬硬倾向,无需特殊工艺措施,即可实现焊接。并且几乎能采用所有的各种焊接工艺方法进行焊接。
2.1.1低碳钢的焊接工艺特点
低碳钢焊件随板厚的增大,刚度增大,焊缝的裂纹倾向也增大,因此焊接刚度大的结构宜选用低氢碱性焊条,焊前预热或焊后消除应力热处理。预热和回火温度见表9-6。
Q235AF钢属于沸腾钢,因杂质含量较高,大厚度工件有可能产生热裂纹。某些锅炉钢,如20g、22g等,当碳和杂质含量偏于上限时,在线能量较大时由于近缝区在高温下停留时间长,可能在熔合线附近出现液化裂纹。因此应控制线能量、调整熔合比,防止裂纹的产生。
表9-6   常用低碳钢预热及回火温度
钢号
材料厚度/mm
预热温度/℃
回火温度/℃
Q235A、235AF、08、10、15、20
50~90
≥50
600~650
25、20g、22g、20G
>50~100
≥100
600~650
>100
≥150
600~650
2.1.2低碳钢焊接材料选择
低碳钢焊条电弧焊大多选用E43××系列焊条,主要是根据等强度的原则。常用低碳钢焊条选择见表9-7。
表9-7   常用低碳钢焊条选择
钢号
焊条型号及钢号
一般结构
锅炉压力容器重要结构
Q215、Q235A、10、15、20
E4313(J421)
E4303(J422)
E4316(J426)
E4315(J427)
Q235B、Q235C、20R、20G、20g、22g
E4316(J426)
E4315(J4277)
E4316(J426)
E4315(J427)
CO2气体保护焊可采用H08MnSi(GB/T14958-1994)和ER49-1(MG49-1)、ER49-G(MG49-G)、ER50-2、ER50-3(MG50-3)、ER50-4(MG50-4)、ER50-5、ER50-6(MG50-6)、ER50-7、ER50-G(MG50-F)焊丝,也可采用药芯焊丝如YJ501-1等。
埋弧焊可选用H08A或H08E焊丝配合高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433或HJ434;如果选用H08MnA或H10Mn2焊丝,则应配合无锰、低锰或中锰型焊剂。
电渣焊可选用H10Mn2、H08Mn2Si、H10MnSi焊丝,配合中猛高硅中氟熔炼焊剂。
用于锅炉受压元件的低碳钢,其壁厚大于30mm时,焊后应进行热处理;用于压力容器受压元件,当母材名义厚度大于34mm时焊后应进行处理(如焊前预热100℃以上,需热处理的名义厚度可大于38mm)以上消除焊接残余应力。
 
2.2低合金高强度钢的焊接
锅炉压力容器广泛使用的低合金高强钢有12MnHP、12MnCrVHP、16MnHP、16Mn、16MnR、12Mng、16Mng、16MnRC、15MnVR、20MnMo、15MnVNR、14MnMoVT 18MnMoNbR等;进口钢种有德国的19Mn5、19Mn6、St52钢和日本的SPV36、SM53B、SM53C、SPV46等,这些钢种基本属于热轧及正火钢。
根据其强度级别,б在294~392MPa区间的为普通低合金钢,如16MnR、15MnVR、12Mng、19Mn5等,多为热轧钢,只有厚度超过一定界限时作正火处理。这种钢是在ω小于0.2%的基础上加入少量合金元素,通过合金元素的固溶强化作用来提高强度。热轧钢通常为铝镇静的铁素体加珠光体组织钢。特殊情况下,如厚板(б>25mm时)为改善其综合性能,提高其韧性进行900-920℃的正火处理,正火后强度略有下降,但塑性、韧性有所提高,并降低了脆性转变温度。
屈服点在392MPa以上的钢种,固溶强化的同时还利用沉淀强化作用,以保证这种钢经正火处理后碳化均匀弥散板出,从而提高强度又保证塑性和韧性。
屈服点为411MPa级的有15MnVNR、15MnVTiRE钢等。14MnMoVg、18MnMoNbR钢则属于490MPa级高强钢。
低合金高强钢由于加入了合金元素,增加了材料的淬硬倾向,有些元素还形成低熔点的化合物。因此同上于冶金因素及组织转变会使焊缝,尤其热影响区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。
2.2.1低合金高强钢焊接性的主要问题
1热裂纹
热轧及正火钢,一般含碳量都较低,而含锰量都较高。它们的Mn/S比都可达到要求,具有较好的抗热裂纹性能,正常情况下焊缝不分出现热裂纹。但当材料含碳量超过0.12%,S、P含量较高或因偏板使局部C、S含量偏高时,Mn/S就可能低于要求而出现热裂纹。在这种情况下,就要从工艺上设法减小熔合比,在焊接材料上采用低碳、低硫或高锰焊接材料,以降低焊缝中的含碳量、含硫量,防止热裂纹。
2冷裂纹
冷裂纹是低合金高强钢焊接性的主要问题。从材料本身考虑,淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。随着钢强度级别的提高,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组织。尤其当形成粗大的孪晶马氏体时其缺口敏感性增加,严重脆化,在焊接应力的作用下产生冷裂纹。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,使裂纹扩展成为宏观裂纹,这就是延迟裂纹。
3再热裂纹
某些含有较多碳化物形成元素(如Cr、Mo、V),并可产生沉淀硬化的低合金高强钢和热强钢厚板接头中,往往会在焊后消除应力热处理过程中沿热影响区产生再热裂纹;一些在高温下长期运行的压力容器等设备,也会在接头中出现再热裂纹。这种裂纹多起源于接头的应力集中区。为防止再热裂纹,应首先从材料方面考虑选用化学成分适合的钢种,其次是降低焊缝金属强度使之低于母材;制定正确合理的焊接工艺,控制焊接热输入量,防止粗晶脆化,及采取预热措施等。
对于再热裂纹敏感性较高的钢种,可在坡口侧壁预先堆焊低强度焊缝,以松驰应力。
4层状撕裂
在低合金高强钢厚板的T形接头或角接接头中,还会沿钢材的轧制方向产生层状撕裂。这主要与钢中含有片状硫化物与层状硅酸盐或大量成片地密集在同一平面内的氧化铝夹杂物有关,其中以片状硫化物最为严重。因此硫化物含量及Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感性的主要指标。
因此低合金高强多焊接,应根据母材碳及合金元素含量、板厚、接头形式、结构特点等,合理选择线能量,采用碱性低氢焊条和碱度较高的焊剂,且焊前要严格烘干。根据环境温度,拘束条件等确定预热温度,厚度超过一定范围还必须采取后热或焊后热处理措施,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。
2.2.2常用低合金高强钢的焊接
2.2.2.1  16Mn、16MnR钢的焊接
16Mn钢具有良好的综合加工工艺性能,经气割或碳弧气刨的坡口边缘1mm内出现淬硬(Hmax>350HV),但淬硬层在焊接时可完全熔掉。
16Mn钢的碳当量一般为0.35%~0.41%,其淬硬倾向和裂纹倾向比一般低碳钢稍大。在低温环境或厚度大、刚性结构焊接时,应采用稍强的焊接参数及较小的焊接速度、注意填满弧坑,并适当预热。
16MnR、16Mng属于343MPa级高强钢。板厚30mm以下可不预热,焊后不作热处理。但大于30~50mm时,采用焊条电弧焊应适当预热,预热100℃以上;埋弧焊板厚超过50mm,焊接前应预热100℃以上。
16MnR、16Mng和SPV36、SM50、19Mn5、16Mn、St52钢,焊条电弧焊可采用E5016(J506)、E5015(J507)焊条。
当厚度小或强度要求不高的承载构件焊接时,可选用E5003(J502)、E5001(J503)焊条。
埋弧焊可根据坡口形式、板厚及工艺条件选择焊接材料。不开坡口对接和角接接头,由于熔合比较高,可选用合金含量较低的H08A和H08MnA焊丝,配合HJ431焊剂。
厚度较大开坡口的对接接头或角接头应选用H10Mn2、H08MnA、H08MnMo或H10MnSi焊丝,配合HJ431;焊后需热处理的厚壁容器,应选用H08MnMoA焊丝,配合HJ431或HJ360。板厚大于70mm时应采用H10MnMo焊丝,配合HJ431。焊后正火处理,正火温度900~930℃。正火后进行超声波检测,合格后进行610~630℃回火。
焊条电弧焊或埋弧焊,板厚大于30mm时,焊后应消除应力热处理。焊前预热100℃以上,不消除应力热处理的厚度可放宽至34mm。热处理温度600~650℃,保温时间按3min/mm计。
2.2.2.2  15MnVR钢的焊接
钢中微量元素V与Mn一样起强化作用,可使б略高于16MnR钢,对焊接性无影响,其碳当量0.40%。当壳体名义厚度δ>30mm时,无论采用埋弧焊或焊条电弧焊均应预热100~150℃。预热焊时δ>32mm,不预热时δ>28mm,均应作消除应力热处理,热处理时的    加热温度为540~580℃,保温时间为3min./mm。
15MnVR及19Mn5、19Mn6、SPV46钢焊条电弧焊可选用E5515(J557)焊条。中、厚板也可选用E5015(J507)和E506(J506)焊条。
埋弧焊选用H08MnMo、H08Mn2Mo焊丝,配合HJ350或SJ301。当δ<20mm时,可采用I形坡口直边对接,焊丝选用H10Mn2或H08MnA,配合HJ350或SJ301。
电渣焊选用H10MnMo、H10Mn2Mo焊丝,配合HJ360、HJ431。焊后经920~960℃正火处理,并进行超声波检测合格后,进行540~580℃回火处理,保温时间可按3min/mm计。
2.2.2.3  15MnVNR钢的焊接
15MnVNR钢是在Mn固溶强化的基础上以V、N进行弥散强化的高强钢,其б可达411MPa,碳当量0.43%。焊接时其淬硬倾向并不严重,埋弧焊或焊条电弧焊接头的最大硬度不超过350HV。热影响区不会发生回火软化,过热区稍有脆化倾向,随着线能量的增大其冲击韧度逐渐下降,因此应采用较小的线能量。当δ≥25mm时,应预热150℃以上。焊条电弧焊选用E6016-D1(J606)、、E6015-D1(J607)、E6015-G(J607Ni、J607H)焊条,也可选用E5515-G(J557、J557Mo、J557MoV)、E5516-G(J556、J556RH)焊条。
埋弧焊选用H08MnMoA、H08Mn2MoA焊丝,配合HJ350或SJ101;氩弧焊选用H08Mn2Si焊丝。电弧焊δ>20mm时,焊后应进行540~580℃的回火,保温时间按3min/mm计。
电渣焊选用H10MnMoA、H10Mn2MoVA焊丝,配合HJ431或HJ360。焊后进行正火+回火处理,正火温度950℃,保温1h;回火温度540~580℃,保温2h。
2.2.2.4  18MnMoNbR钢的焊接
18MnMoNbR钢的б大于490MPa,钢中加入Mo和Nb可细化晶粒并形成弥散状态的碳化物(NbC、Mo2C),所以这种钢具有较好的中温性能,适用于制造石油、化工高压容器及锅炉。
这种钢可用气割下料,气割后不需刨边直接焊接。由于强度高,回弹性大,成形和矫圆时需加热,控制温度在900~1000℃之间,加工终止温度不应低于800℃。
钢的碳当量为0.55%,具有一定淬硬性,常温下(不预热)施焊热影响区最高硬度可达400HV以上,预热150℃可降至350HV以下。
焊条电弧焊选用E6015-D1(J607)、E6015-G(J607Ni、J607RH)焊条。定位焊或焊接工艺卡具都必须进行局部预热,并应认真烘干焊条及清理坡口,以免焊缝增氢引起延迟裂纹。电弧焊前应预热180~200℃。
埋弧焊选用H08Mn2MoA、H08Mn2MoVA焊丝,配合HJ250-HJ350或HJ101焊剂。多层焊时为避免过热,层间温度应控制在300℃以下。
电渣焊时宜选用H10Mn2NiMoA、H10Mn2MoA和H10Mn2MoVA焊丝,配合HJ360、HJ431。电渣焊可不预热,但应适当增加引弧板长度。
18MnMoNbR、18MnMoNbg钢具有延迟裂纹倾向,焊后应尽快热处理。焊条电弧焊和埋弧焊只回火处理;电渣焊应进行正火+回火处理,正火温度950~980℃。根据焊材合金系统不同,其回火温度不同,Mn-Mo系焊丝回火温度为600~650℃;Mn-Mo-V系焊丝为避免焊缝在600℃具有回火脆性,应取上限(650℃)的回火温度。
2.2.2.5  14MnMoVg钢的焊接
14MnMoVg钢,б>490MPa,正火+回火后的组织为索氏体+少量珠光体和铁素体。碳当量为0.50%有较明显的淬硬倾向,要适当预热和调整焊接线能量,以控制热影响区的冷却速度、防止冷裂纹。
当δ>20mm时,预热150℃以上,预热宽度不少于3倍板厚且钢板内外表面温度应均匀。层间温度不低于预热温度,便不宜过高,否则将降低接头强度和韧性,一般保持在150~200℃。
焊条电弧焊应选用D7015-G(J707),厚板可采用E6015-D1(J607)焊条,焊条经350-400℃烘干,恒温1~2h。
埋弧焊应选用H08Mn2MoA、H08Mn2MoVA、H08Mn2NiMo焊丝,配合HJ250、HJ350、SJ101。当板厚δ≥50mm时,焊后应及时进行消氢处理。
电渣焊时宜选用H10Mn2MoA、H10Mn2MoVA、H10Mn2NiMoA焊丝,配合HJ360、HJ431。焊后进行950~970℃的正火处理,正火后进行650~670℃的回火处理。
电弧焊时,任意厚度都应进行600~650℃的回火处理,保温时间按4min/mm计。由于14MnMoVg钢有一定的再热裂纹敏感性,所以热处理后应对焊缝进行超声波和磁粉检测。
2.2.2.6  13MnNiMoNbR钢的焊接
13MnNiMoNbR钢,б≥392MPa,昌中温厚壁压力容器用钢,具有较好的综合力学性能,可用于450℃以下。
火焰切割厚板(≥80mm),开始位置应预热100℃以上;电弧气割刨清根应将焊件预热150~200℃。
焊条电弧焊选用E6015(J607)、E6016(J606)焊条。焊条烘干350~400℃/2h。
焊条电弧焊板厚大于10mm时,应预热150~200℃,并保持层间温度不低于150℃,焊后作消氢处理;板厚大于90mm时,焊后立即进行350~400℃×2h的消氢处理。预热时δ>20mm的受压件,焊后必须作600~620℃的消除应力热处理。
埋弧焊可采用I形、V形或U形坡口。选用H08Mn2MoA焊丝,配合HJ350或SJ101焊剂。δ>20mm时预热至150~200℃,保持层间温度不低于150℃。消氢处理和焊后消除应力热处理与焊条电弧焊相同。
焊后应进行100%超声检测,并作25%射线检测抽查。
电渣焊选用H10Mn2NiMo和H10Mn2Mo焊丝,配合HJ360、HJ431。焊后正火处理温度920~940℃,保温时间1.5min/mm;回火处理温度630~650℃,保温时间2min/mm。焊缝进行100%超声波检测。
 
2.3珠光体耐热钢的焊接
珠光体耐热钢是以Cr-Mo为基的低合金钢,具有较好的高温抗氧化性和热强性,最热动力设备及中、高温高压容器的重要材料之一。常用的钢号有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、12Cr1MoV、20CrMo、2.25Cr1Mo等。
2.3.1 珠光体耐热钢的化学成分及焊接性
珠光体耐热钢的化学成分和合金的组织,是为满足常温力学性能和保证高温性能而设计的。高温,金属容易氧化和腐蚀,而长期受应力作用的同时还会发生“蠕变”。因此为提高钢的抗氧化性,通常加入Cr、Al、Si元素,从而可在钢的表面形成稳定致密的保护性氧化膜Cr2O3、Al2O3等,以防止氧对铁的继续氧化。为提高钢的热强性,加入Cr、Mo、W等元素可使铁素体基本固溶强化;加入V、Nb、Ti强碳化物形成元素,以形成合金碳化物(如V4C3、VC、NbC、TiC)沉淀强化;加入微量元素RE和B等起净化并填充晶界的作用,并可阻碍晶界的扩散变形,使晶界强化。
 
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焊接质量检验标准
1.目的
  通过正确定义焊接质量的检验标准,保证员工在焊接、检验过程中制造出合格的产品。
2.范围
  适用于焊接车间。
3.工作程序
焊接质量标准根据生产制造现场工艺实际情况,可采用边界样本目视化来清楚地分辨出焊接质量是否符合要求。
3.1电阻点焊焊点不合格质量的界定和CO2气体保护焊焊点、焊缝不合格质量的界定。
3.1.1以下8 种电阻焊点被认为是不可接受的,界定为不合格质量:
3.1.1.1虚焊(无熔核或者熔核的尺寸小于4mm)焊点,代号为L。
 
3.1.1.2沿着焊点周围有裂纹的焊点,代号为C。
3.1.1.3烧穿,代号为B。

缺陷B:烧穿
 

 

3.1.1.4边缘焊点(不包括钢板所有边缘部分的焊点),代号为E。

缺陷E:焊点E、F为边缘焊点,不可接受
 

3.1.1.5位置偏差的焊点(与标准焊点位置的距离超过10mm),代号P。
3.1.1.6钢板变形超过25度的焊点,代号为D。

缺陷D:钢板变形α大于25度的焊点D


3.1.1.7压痕过深的焊点(材料厚度减少50%),代号为I。

缺陷I:压痕过深焊点I,压痕深度≥板材厚度的1/2
 

3.1.1.8漏焊,代号为M。
3.1.2以下10种CO2气体保护焊焊点、焊缝被认为是不可接受的,界定为不合格质量:
3.1.2.2焊缝金属裂纹;
3.1.2.2夹杂(焊缝中夹杂着除母材和焊丝外的物质或氧化物);
3.1.2.3气孔(焊逢中产生气孔);
3.1.2.4咬边;

 
咬边:焊逢偏向一母材,与另一母材熔合过少,未能达到要求的力学连接性能

 
 
3.1.2.5未熔合;

 
未熔合:填充金属填充极少,导致焊缝与母材间未熔合

3.1.2.6未焊透;

 
未焊透:填充金属未能完全填充,导致焊缝与母材间未焊透

3.1.2.7熔透过大;

 
熔透过大:焊缝高度小于准备要求,严重的导致烧穿

3.1.2.8蛇形焊道;

蛇形焊道:焊缝弯曲,形状象蛇
 

 
 
3.1.2.9飞溅。

飞溅:焊接过程中焊丝飞到焊缝外粘在母材表面的物质
 

3.12.10飞溅,焊缝堆积过高,焊缝不连续

 
飞溅,焊缝堆积过高,焊缝不连续。

 
3.1.3以下4个凸点焊螺母的焊接质量是3个是可接受的,1个是不可接受的。
 
 

凸点焊螺母3个角与母才粘合,焊接质量合格
凸点焊螺母1个角与母才粘合,焊接质量不合格
凸点焊螺母2个角与母才粘合,焊接质量不合格
凸点焊螺母3个角与母才粘合,焊接质量合格
 


3.1.4以下凸点焊螺母加CO2保护焊是可接受的, 界定为合格质量。
 
 
 

凸点焊螺母与母才被焊接金属完全填存熔合
 

 
1 范围
    本标准规定了焊接工艺的技术要求。
   
规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB 9448-1988     焊接与切割安全
3  焊工
3.1  焊工必须经专门的理论学习和实际操作培训,经考试合格和主管部门的同意,方可担任指定项目的焊接工作。
3.2  具有合格证书的焊工,一般每三年应重新考核一次。对中断焊接工作六个月以上者,必须重新考核。
3.3   焊工在施焊前应认真熟悉图纸和焊接工艺。
3.4   核查待焊焊缝坡口的装配质量和组对要求,对不符合装配质量和组对要求的焊缝应拒焊,并向有关部门反映。
3.5   进行焊缝质量的自检,做好自检记录、焊缝标记或焊缝跟踪记录等工作。
2 焊接设备
4.1  应根据焊接施工时需用的焊接电流和实际负载持续率,选用焊机。
4.2  每台焊接设备都应有接地装置,并可靠接地。
4.3  焊接设备应处于正常工作状态,安全可靠,仪表应检定合格。
3 焊接材料
5.1  焊接材料(焊条、焊丝等)应为进货验收合格品。对材质有怀疑时,应进行复验,合格后才能使用。
5.2  常规焊接材料的选用按附录A的规定。
5.3  焊前应根据焊条使用说明的规定对焊条进行烘干处理。
常用焊条推荐的烘干温度及时间见表1。
表1  焊条烘干温度及保温时间
焊条型号(牌号)
烘干温度(℃)
保温时间(h)
E347(A132),E308L(A002),E309(A302)
150~250
1~2
E4315(J427),E5015(J507),E5515-B2-V(R317)
350~400
1~2
5.4  烘干后的焊条应放入100~150℃的保温箱(筒)内,随用随取。低氢型焊条一般在常温下超过四小时应重新烘干。重新烘干次数不应超过三次。
4 焊前准备
6.1  坡口加工
6.1.1  材料为碳素钢和碳锰低合金钢(标准抗拉强度≤540MPa)的坡口可采用冷加工或热加工方法制备。
6.1.2  碳锰低合金钢(标准抗拉强度>540MPa)、铬钼低合金钢和高合金钢宜采用冷加工法。若采用热加工方法,对影响焊接质量的表面淬硬层,应用冷加工方法去除。
6.2  焊接坡口应符合图样规定。
6.3  焊接坡口应保持平整,不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。
6.4  焊前应将坡口表面及两侧的水、氧化物、油污、锈、熔渣等杂质清除干净。清理范围为:
       对接焊缝       坡口表面及两侧(距坡口边20mm宽度范围内);
       角焊缝         焊脚尺寸K + 10mm~20mm。
6.5  焊接环境
焊接环境只有在满足下列情况时才允许施焊。
    a) 风速:气体保护焊时≤2m/s,其它焊接方法≤10m/s;
    b) 相对湿度≤90%。
c) 焊件温度高于-10℃。
6.6  预热
6.6.1  预热按焊接工艺规程或焊接工艺卡的规定进行。 
常用钢号推荐的预热温度见附录A。
6.6.2 对碳钢和低合金钢,当焊件温度低于0℃时,应在始焊处100mm宽度范围内预热至15℃以上。
6.6.3  采取局部预热时,预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍,且不小于100mm。
6.6.4  不同钢号相焊时,按预热温度要求较高的钢号选取预热温度。
6.6.5  需要预热的焊件,在整个焊接过程中应不低于预热温度。
6.6.6  采用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时,应按6.6.1~6. 6.4的要求进行预热。
6.7  定位焊
6.7.1  定位焊使用的焊接材料应与施焊时采用的焊接材料牌号相同。
6.7.2  定位焊时,应在坡口内、引弧板上或待焊区内引弧,不允许在非焊接部位引弧,。
6.7.3  定位焊缝的厚度一般不应超过正式焊缝的1/2,通常为4mm~6mm。定位焊缝的长度一般为30mm~60mm,间距不超过400mm。冬季施工的低合金结构钢,其定位焊缝的厚度可增加至8mm,长度为80mm~100mm。如发现定位焊缝有夹渣、气孔和裂纹等缺陷,应将缺陷部分除尽后再补焊。当定位焊缝作为最终焊缝的一部分时,定位焊缝两端应便于接弧,否则应予修整。
6.7.4  对接焊缝错边量应符合表2的规定
表2 对接焊缝对口错边量的允许值                单位为毫米
对口处的名义厚度t
对口错边量
t≤12
≤1/4 t
12<t≤20
≤1/4 t
20<t≤40
≤5
40<t≤50
≤1/8 t
t>50
≤1/8 t,且不大于20
5 焊接
7.1  施焊的基本要求
7.1.1  焊工必须按图样、工艺文件、技术标准施焊。
7.1.2  施焊前应按焊接工艺卡的规定调整好焊接参数。不应在施焊产品上进行调整焊接参数。
7.1.3  对容易产生变形的焊接件,可以使用工装夹具,并采用合理的焊接顺序(如对称焊、跳焊、逐步退焊等)。。
7.1.4  对图纸所规定的重要的焊缝,应在焊缝两端设置尺寸合适的引弧板和引出板。在不能使用引弧板和引出板时,不得在引弧处和收弧处产生焊接缺陷。
7.1.5  工件尽可能置于平焊位置进行施焊。
7.1.6  在焊接过程中,应去除影响下一道焊缝施焊的任何缺陷。
7.1.7  电弧擦伤处的弧坑需经打磨,使其均匀过渡到母材表面,当打磨后的母材厚度小于规定值时,则需补焊。
7.1.8  接弧处应保证焊透和熔合。
7.1.9  施焊过程中按工艺文件规定控制层间温度。
7.1.10  每条焊缝应尽可能一次焊完。焊接中断时,应对冷裂纹敏感的焊件(如12Cr1MoV)应及时采取后热、缓冷等措施。重新施焊时,仍需按工艺文件规定进行预热。
7.1.11  采用锤击改善焊接质量时,第一层焊缝和盖面层焊缝不得锤击。
7.1.12  焊后应清除熔渣和焊接飞溅,并目测检查外观质量。必要时可做局部返修,但必须符合本标准第9章的规定。
7.2  手工电弧焊
    手工电弧焊除应满足7.1条的要求外还应符合以下规定。
7.2.1  多层焊缝的根部焊道可打底焊道及单道角焊缝的最小尺寸应足以防止产生裂纹。
7.2.2  坡口焊缝根部焊道或打底焊道允许最大厚度为6mm。
7.2.3  单道角焊缝和多层角焊缝根部焊道的允许最大焊脚尺寸为:
a) 平焊: 8mm
b) 横焊、仰焊:7mm
c) 立焊:10mm
7.2.4  坡口焊缝和角焊缝后续各层焊缝的允许最大厚度为:
a) 平焊:焊条直径 + 2mm
b) 立焊、横焊、仰焊:焊条直径 + 2mm
7.3  CO2气体保护焊和药芯焊丝电弧焊
    CO2气体保护焊和药芯焊丝电弧焊除应满足7.1条的要求外还应符合以下规定。
7.3.1  CO2气体保护焊和药芯焊丝电弧焊单道角焊缝允许的最大焊脚尺寸为:
a) 平焊、立焊: 10mm
b) 横焊:8mm
c) 仰焊:7mm
7.3.2  CO2气体保护焊和药芯焊丝电弧焊坡口焊缝除根部和盖面层外,其余焊层的厚度不大于6mm。
7.4  角焊缝要求
    图纸未作规定时,角焊缝焊脚尺寸按较薄板厚度的0.7倍选取。
6 焊件的矫形、后热及焊后消除应力处理
8.1  焊件的矫形
    低合金调质结构钢应采用机械方法进行矫形,其它材料宜采用机械方法进行矫形,当采用局部加热方法矫形时,其加热区温度应控制在800℃以下。
8.2  后热处理
8.2.1  焊接中断时,对冷裂敏感的焊件(如12Cr1MoV)应采取后热处理。
8.2.2  后热处理应在焊后立即时行,后热处理温度一般为200~350℃,保温1小时以上。
8.2.3  对焊后立即进行热处理的焊件可不作后热处理。
8.3  焊后消除热处理
8.3.1  焊后消除热处理应在外观检验合格和无损检测合格后进行。
8.3.2  焊后消除热处理的保温时间参见表3。
8.3.3  奥氏体高合金钢一般不进行焊后消除应力热处理。
8.3.4  焊后消除热处理可整体放在炉膛内进行加热处理或局部加热热处理。当局部加热时,加热带宽度至少为焊缝接头截面厚度的3倍。
8.3.5  焊后消除应力热处理工艺
8.3.5.1  焊件进炉时炉内温度应低于400℃。
8.3.5.2  在400℃以上升温时,最小加热速度为50℃/h。允许最大加热速度为:
220×25/δmax(℃/h),且不大于220℃/h
式中:δmax——最大板厚,mm。
8.3.5.3  焊件升温期间,加热区内任意长度为5000mm内的温差不应大于120℃。
8.3.5.4  升温和保温期间应控制加热区气氛,防止焊件表面过度氧化。
8.3.5.5  在400℃以上冷却时,最小冷却速度为50℃/h。允许最大冷却速度为:
275×25/δmax(℃/h),且不大于275℃/h
式中:δmax——最大板厚,mm。
8.3.5.6  焊件出炉时,炉温不应高于400℃,出炉后应在静止的空气中冷却。
7 返修
9.1  对不合格的焊接接头允许返修。焊缝产生裂纹,应进行质量分析,找出原因,订出措施后方可返修。
9.2  返修前需将缺陷清除干净,必要时采用表面探伤检验确定。
9.3  待补焊部位的施焊凹槽应宽度均匀、表面平整,且两端有一定坡度。
 
 
 
表3  常用钢号焊后消除应力热处理规范
钢号
需焊后热处理的厚度 δ(mm)
焊后热处理温度
(℃)
焊后消除应力最短保温时间(h)
Q235-A
20
>38
580~620
①厚度δ≤50mm时为δ/25,但最短时间不低于1/4
16Mn
>34
580~620
②厚度δ>50mm时为(150+δ)/100
12Cr1MoV
>6
710~750
①厚度δ≤125mm时为δ/25,但最短时间不低1/4;
②厚度δ>125m时为(375+δ)/100
9.4  如需预热,则预热温度应比焊接原焊缝时的预热温度适当提高。
9.5  返修焊缝质量要求应与原焊缝相同。
9.6  要求热处理的工件如在热处理后返修时,必须重作热处理。
8 安全生产
10.1  焊接作业应符合GB 9448的有关规定。
10.2  焊接操作人员必须接受安全卫生教育,掌握安全生产技术。
10.3  焊接人员必须穿戴必要的防护用具(工作服、焊工手套、绝缘鞋、工作帽、面罩等)。
10.4  焊工施工场所必须有防触电、火灾、中毒的安全措施,应注意通风,同时,为防止弧光、飞溅对人体的影响,应在挡板内焊接。

附 录 A
(规范性附录)
常用钢焊接时焊接材料选用及预热温度参考表
钢  号
焊  条
气体保护焊焊丝
预热要求
型  号
对应牌号
CO2
Ar
厚度(mm)
预热温度(℃)
Q235-A
20
E4303
E4315
J422
J427
E71T-1
ER50-6
__
≤30
≥15
30~38
≥50
38~64
≥100
>64
≥120
 
16Mn(Q345)
 
E5003
E5015
J502
J507
__
≤30
≥15
30~38
≥80
38~64
≥120
>64
≥150
12Cr1MoV
E5515-B2-V
R317
ER55-B2-MnV
__
>6
150~300
1Cr18Ni9Ti
E0-19-10Nb
A132
__
H0Cr20Ni10Ti
H0Cr21Ni10
__
__
00Cr19Ni11
或304L
E00-19-10
A002
__
H00Cr21Ni10
__
__
Q235-A
(或20)+16Mn
E4303
E4315
J422
J427
E71T-1
ER50-6
__
__
__
Q235(16Mn)+
1Cr18Ni9, Ti
E0-23-13
A302
__
__
__
__
 
 
 

           
 
 
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