常 用 焊 接 術(shù) 語

1、常 用 焊 接 術(shù) 語在實際應(yīng)用過程中，經(jīng)常會碰到一些與焊接相關(guān)的術(shù)語，行話。先總結(jié)如下：正極性 指直流焊接時，被焊物接（）極，焊條、焊絲接（）極反極性 與正極性直流電弧焊或電弧切割時，焊件與焊接電源輸出端正、負(fù)極的接法稱為極性。極性分正極性和反極性兩種。焊件接電源輸出端的正極，電極接電源輸出端的負(fù)極的接法為正極性（常表示為DCSP）。反之，焊件接電源輸出端的負(fù)極，電極接電源輸出端的正極的接法為反極性（常表示為DCRP）。歐美常常用另外一種表示方法，將DCSP稱為DCEN，而將DCRP稱為DCEP。焊接電流 為向焊接提供足夠的熱量而流過的電流電弧電壓 指電弧部的電壓，與電弧長大致成比例地增加，

2、一般電壓表所示電壓值包括電弧電壓及焊絲伸出部，焊接電纜部的電壓下降值?；￠L 弧部長度弧坑 在焊縫終點產(chǎn)生的凹坑氣孔 熔敷金屬里有氣產(chǎn)生空洞飛濺 焊接時未形成熔融金屬而飛出來的金屬小顆粒焊渣 焊后覆蓋在焊縫表面上的固態(tài)熔渣熔渣 包覆在熔融金屬表面的玻璃質(zhì)非金屬物咬邊 由于焊縫兩端的母材過燒，致使熔融金屬未能填滿，形成槽狀凹坑。熔深 母材熔化部的最深位與母材表面之間的距離熔池 因焊弧熱而熔化成池狀的母材部分熔化速度 單位時間里熔敷金屬的重量熔敷率 有效附著在焊接部的金屬重量占熔融焊條、焊絲重量的比例未熔合 對焊底部的熔深不良部，或第一層等里面未融合部余高 鼓出母材表面的部分或角焊末端連接線以上部分

3、的熔敷金屬坡口角度 母材邊緣加工面的角度預(yù)熱 為防止急熱，焊接前先對母材預(yù)熱（ 如火焰加熱）后熱 為防止急冷進行焊后加熱（如火焰加熱）平焊 從接頭上面焊接橫焊 從接頭一側(cè)開始焊接立焊 沿接頭由上而下或由下而上焊接仰焊 從接頭下面焊接墊板 為防止熔融金屬落下，在焊接接頭下面放上金屬、石棉等支撐物。夾渣 夾渣是非金屬固體物質(zhì)殘留于焊縫金屬中的現(xiàn)象，夾雜物出現(xiàn)在熔焊過程中焊劑 焊接時，能夠熔化形成熔渣和氣體，對熔化金屬起保護和冶金處理 作用的一種物質(zhì)。碳弧氣刨 使用石磨棒或碳棒與工件間產(chǎn)生的電弧將金屬熔化，并用壓縮空氣將其吹掉，實現(xiàn)在金屬表面上加工溝槽的方法保護氣體 焊接過程中用于保護金屬熔滴、熔池

4、及焊縫區(qū)的氣體，它使高溫金屬免受外界氣體的侵害焊接夾具 為保證焊件尺寸，提高裝配精度和效率，防止焊接變形所采用的夾具焊接工作臺 為焊接小型焊件而設(shè)置的工作臺焊接操作機 將焊接機頭或焊槍送到并保持在待焊位置，或以選定的焊接速度沿規(guī)定的軌跡移動焊劑的裝置焊接變位機 將焊件回轉(zhuǎn)或傾斜，使接頭處于水平或船行位置的裝置焊接滾輪架 借助焊件與主動滾輪間的摩擦力來帶動圓筒形（或圓錐形）焊件旋轉(zhuǎn)的裝置焊縫的專業(yè)術(shù)語：基 礎(chǔ) 知 識一、焊接管道受力及質(zhì)量因素管道作為物料輸送的一種特種設(shè)備，在石油化工生產(chǎn)裝置中管道的安裝工作量約占整個工作量的1/2，占據(jù)著很重要的位置；管道在遠(yuǎn)距離輸送和電站、鍋爐、船舶等動力裝置

5、方面也是至關(guān)重要的。改革開放以來，隨著鋼結(jié)構(gòu)工程的迅速發(fā)展，管道普遍用于建筑工程中，作為梁、柱、桁架、網(wǎng)架、塔架等承重構(gòu)件，管道還作為支架，滿足管道承重、限位、防振。管道幾乎遍及國民經(jīng)濟建設(shè)的各行各業(yè)。下面介紹一些焊接管道受力及質(zhì)量因素的基礎(chǔ)知識。1焊接管道接頭類別和受力基本概念鍋爐及壓力容器的結(jié)構(gòu)形式各種各樣，有塔、換熱器、儲罐、管道和鍋爐筒體等。大多數(shù)是各種圓錐形封頭、接管和管接頭等組成。也就是這些受壓部件最基本的形狀是圓柱體，其焊接接縫分成A、B、C、D四類，鍋爐及壓力容器焊接接頭形式分類示意見圖1。 A類接頭 是筒體縱縫的對接接頭。為什么把縱縫列為A類接頭呢？因為其所受的工件應(yīng)力比B類

6、接頭高一倍，也就是說筒體縱縫應(yīng)力是環(huán)繞應(yīng)力的一倍。在壓力容器爆破試驗中，裂口一般均在縱縫上。有時聽到媒體報道某水管爆裂、某油管爆裂，問題多半發(fā)生在縱縫。 B類接頭 如筒體環(huán)縫等。A類接頭和B類接頭都是鍋爐、壓力容器、壓力管道中的重要焊道。 C類接頭 為角接頭。如法蘭與管道，管子與管板等角焊縫。對于高壓容器焊縫要求全焊透。作為管道按圖紙設(shè)計要求而定。 D類接頭 主管道與支管、與人孔管接的相貫焊縫，處于應(yīng)力集中部位，彈性應(yīng)力集中系數(shù)大致在1.52.5范圍內(nèi)，焊縫在較高應(yīng)力狀態(tài)下工作。同時，焊接時剛性拘束較大，容易產(chǎn)生缺陷。因此D類接頭是鍋爐、壓力容器、壓力管道中的重要焊縫。2影響管道焊接的質(zhì)量因素

7、由國內(nèi)外發(fā)生的管道破壞事故的分析結(jié)果可知，其破壞形式為脆性破裂（即破裂前一般沒有明顯的塑性變形），破裂通常由低周疲勞、應(yīng)力腐蝕和蠕變等原因所引起。這些破壞事故與結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接質(zhì)量、探傷技術(shù)和操作有很大關(guān)系。一般來說，多數(shù)結(jié)構(gòu)的破斷，往往集中于應(yīng)力、局部應(yīng)力和拉伸殘余應(yīng)力較高的焊接接頭區(qū)的缺陷外，其原因如下。 焊接缺陷，特別是未焊透。例如某圓柱形管道鋼梁，現(xiàn)場裝焊時人無法進去雙面焊，只得在管子內(nèi)襯墊板單面焊。以下三種情況均無法全焊透：不開坡口，手工電弧焊縫無法達到要求；雖然開了坡口，但不到位，角度太小、太淺，無法熔透；坡口符合要求，但根部間隙太小，無法熔透。表面質(zhì)量很好，實際上50%深度是虛焊。

8、 責(zé)任性不強，素質(zhì)不高。工廠內(nèi)有這么一條規(guī)章制度，也是一條工藝紀(jì)律。即施工前對上道工序?qū)嵭袡z驗，若不合格，必須返修且合格后才能進行下道工序。如果發(fā)現(xiàn)坡口間隙不合格，不能擅自焊接。若這樣做，可以避免事故。 雖然最終焊接接頭質(zhì)量可以用射線探傷，把住質(zhì)量關(guān)，探傷儀是科學(xué)的、不會作假，可是探傷的部位是人選的，值得指出的是，往往因疏忽大意，探傷時的誤探和漏探是十分有害的，誤探導(dǎo)致不必要的返修，影響焊接接頭的性能；漏檢則意味著可能使超標(biāo)缺陷留存于焊接接頭中，成為導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的潛在危險因素。產(chǎn)品質(zhì)量檢驗隊伍中，有一大批忠于職守、認(rèn)真負(fù)責(zé)、大公無私的優(yōu)秀人員，在焊縫的重要部位劃出要探測檢查的標(biāo)記，嚴(yán)格把關(guān)。但

9、也有個別的人事先摸透了檢測人員的意圖，知道某部位要探測，該部位焊接特別好，一次拍片合格率很高?？墒?，其他未探測部位是否有隱患呢？所以，除了對探傷設(shè)備及靈敏度和可靠性重視外，還必須加強對檢驗探傷人員培訓(xùn)，以便從探傷把關(guān)，控制和確保壓力管道的制造質(zhì)量。 把握住主體和附件的質(zhì)量關(guān)系。壓力容器（含壓力管道）的焊縫固然重要，可是附件的焊縫也不能疏忽，有時往往從附件引發(fā)到主體的損壞。有批液氮鋼瓶，主焊縫焊得很好，全部達到要求。業(yè)主提出為了平時滾動方便，要在筒體上焊兩道扁鋼，以便套上橡膠圈。扁鋼是附件，可是由于扁鐵箍的接頭沒有焊牢，僅焊了一些點焊。在日常滾動運行時（由于充氣時筒體膨脹，無負(fù)載時筒體收縮），該

10、扁鋼的裂縫引發(fā)到筒體上出現(xiàn)裂縫。聯(lián)想到有些內(nèi)部襯墊板的筒體，墊板接頭沒焊牢，也出現(xiàn)類似問題?？梢姼郊目p缺陷會引發(fā)到主體上去，這是必須引起注意的。缺陷的存在、性能的下降、應(yīng)力水平的提高是焊接接頭區(qū)成為結(jié)構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)的三大要素。因此從一條焊縫接頭的質(zhì)量反映了壓力容器、壓力管道的制造質(zhì)量，并直接影響到結(jié)構(gòu)的使用安全性。影響管道焊接質(zhì)量的因素很多，將在以后有關(guān)章節(jié)介紹。二、鋼材金相組織鋼材性能取決于化學(xué)成分和鋼材組織。焊縫同樣如此，焊縫質(zhì)量可以外觀檢查，用射線無損探測，可用試樣進行力學(xué)性能試驗。但是要了解其內(nèi)部組織，只有經(jīng)過取樣、打磨、拋光、腐蝕顯示之后，在金相顯微鏡下觀察到金相組織。為什么要觀察焊

11、縫金相組織？若要獲得優(yōu)良的焊縫，首先要遵守工藝，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，控制輸入的熱量（俗稱線能量）。線能量太高會使焊縫過熱，出現(xiàn)過熱組織，晶粒粗大，對焊縫力學(xué)性能不利。所以要觀察焊縫金相組織。主要有以下八種組織。 鐵素體 用符號F表示，其特點是強度和硬度低，但塑性和韌性很好。含鐵素體多的鋼（如低碳鋼）就具有軟面韌性好的特點。 滲碳體 是碳和鐵的化合物（分子式Fe3C2），其性能與鐵素體相反，硬而脆。隨著鋼中含碳量增加，滲碳體含量也增加，硬度、強度增加，塑性、韌性下降。 珠光體 是鐵素體、滲碳體二者組成的機械混合物，用符號P表示，其性能介于鐵素體和滲碳體之間，其硬度和強度比鐵素體高。但是因為珠光體中

12、的滲碳體要比鐵素體少得多，所以珠光體脆性并不高。在高位顯微鏡下可以清楚地看到珠光體中的片狀鐵素體與滲碳體一層層地交替分布，隨著片層密度增大、層間距減小，珠光體硬度和強度增高，但塑性和韌性下降，總的評價是，其力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高、硬度適中，有一定的塑性。 奧氏體 用符號A表示，其強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，無磁性。 馬氏體 用符號M表示，有很高的強度和硬度，很脆，塑性很差，延展性很低，幾乎不能承受沖擊載荷。馬氏體加熱后容易分解為其他組織。 貝氏體 是鐵素體和滲碳體的機械混合物，介于珠光體和馬氏體之間的一種組織，用符號B表示。根據(jù)形成溫度不同分為：粒狀貝氏體、上貝氏體

13、（B上）和下貝氏體（B下）。粒狀貝氏體強度較低，但上仍較好的韌性；B上韌性最差，B下既具有較高的強度，又具有良好的韌性。 魏氏組織 是一種過熱組織，由彼此交叉約60的鐵素體針片嵌入鋼的基體而成的顯微組織。碳鋼過熱，晶粒長大后，高溫下晶粒粗大的奧氏體以一定的速度冷卻時很容易形成魏氏組織，粗大魏氏組織使鋼材（或焊縫）塑性、韌性下降，脆性增加。 萊氏體 大于727的萊氏體稱為高溫萊氏體；小于727的萊氏體稱為低溫萊氏體，萊氏體性能與滲碳體相似，硬度很高，塑性很差。三、影響焊縫金屬的雜質(zhì)和氣體1. 硫硫是焊縫中有害元素之一，它與鐵生成低熔點的硫化鐵（FeS）。焊接時FeS會導(dǎo)致焊縫熱裂和熱影響區(qū)出現(xiàn)液

14、化裂紋，使焊接性能變壞，降低沖擊韌性和耐蝕性，促使產(chǎn)生偏析。同時，硫以薄膜形式存在于晶界，使鋼的塑性和韌性下降。熔液中的Mn、MnO、CaO具有一定的脫硫作用，與硫反應(yīng)后，生成MnS、CaS都進入熔渣中。由于MnO、CaO均屬堿性氧化物，在堿性熔渣中含量較多。所以堿性熔渣脫硫能力比酸性熔渣強。因此，焊接含硫偏高的鋼材，采用堿性焊條具有抗裂作用。2磷磷也是焊縫中尚存的有害元素之一，它會增加鋼的冷脆性，惡化鋼的焊接性能，大幅度降低焊縫金屬的沖擊韌性。焊接奧氏體類鋼或焊縫中含碳量較高時，磷會促使焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋。由于堿性熔渣中含有CaO，所以脫磷效果比酸性熔渣好，當(dāng)然最好的辦法是在母材及焊接材料中

15、限制硫、磷的含量。3焊接區(qū)內(nèi)的氣體（1） 氣體的來源焊接過程中，焊接區(qū)內(nèi)充滿大量氣體，主要有CO、CO2、H2等。由于焊條、焊絲、工件潮濕，有油污、鐵銹，受熱后產(chǎn)生氣體以及空氣侵入熔池。采用低氫型焊條施焊時，焊縫含氫量比較低，用CO2氣體保護焊時，含氫量最低。氫使焊縫塑性嚴(yán)重下降，是產(chǎn)生氣孔的根源，也會導(dǎo)致延遲裂紋的產(chǎn)生，還會在拉伸試樣斷面上出現(xiàn)白點。減少焊縫金屬含氫量常用的措施有： 消除焊件和焊絲表面上的鐵銹、雜質(zhì)和油污； 對焊絲、焊劑、焊條進行烘焙，保持干燥； 在焊條藥皮和焊劑中加入適量的氟石（CaF2）、硅砂（SiO2），具有較好的去氫效果； 采用低氫型焊條、超低氫型焊條和堿性焊劑； 在

16、焊接低合金鋼對接焊縫時，為防止焊接時吸入空氣及潮濕，可在背面先用手工焊封底，正面用碳刨刨槽焊接，再反身將原先的封底焊刨去，正式封底焊，這樣可防止底部吸入空氣，效果很好。（2） 氧氣氧氣主要來源于空氣、藥皮和焊劑中的氧化物、水分及焊接材料表面的氧化物。焊縫金屬中含氧量增加，焊縫強度、硬度和塑性會明顯下降，出現(xiàn)熱脆、冷脆和時效硬化，并在焊縫中形成氣孔。在焊接材料中加入脫氧劑，以鐵合金的形式加入到藥皮中去，如錳鐵、硅鐵等。埋弧焊常采用合金焊絲，如H08MnA、H10MnSi等，脫氧效果較好。所以用堿性焊條施焊，其含氧量較低，塑性、韌性相應(yīng)提高。因此，堿性焊條常用來焊接低合金鋼及重要結(jié)構(gòu)。（3） 氮氣

17、氮氣主要來自焊接區(qū)周圍的空氣。氮是提高焊縫金屬強度、降度塑性和韌性的元素，也是導(dǎo)致焊縫中產(chǎn)生氣孔的原因之一。四、鋼材的焊接性碳鋼的焊接性（又可焊性）主要取決于含碳量，隨著含碳量增加，焊接性逐漸變差。把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量，稱為該鋼材的碳當(dāng)量?？勺鳛樵u定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。碳鋼中的元素除C外，主要是Mn和Si，其含量增加，焊接性變差，但其作用不如碳強烈。國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量公式，適用于含碳量不小于0.18%的低合金高強度鋼（b400700MPa），公式為Mn CrMoV NiCuCeqC（）6 5 15碳當(dāng)量值只能在一定范圍內(nèi)概括地、相對地評價鋼材的焊

18、接性。因為碳當(dāng)量只表達了鋼材的化學(xué)成分對焊接性的影響，其他如焊件的剛性、焊接時冷卻速度、焊接熱循環(huán)中的最高加熱溫度和高溫停留時間等參數(shù)均會影響可焊性。例如同一化學(xué)成分的鋼材，焊接過程中由于冷卻速度不同，可以得到不同的焊縫組織。冷卻速度快，易產(chǎn)生淬硬組織，焊接性就會變差，當(dāng)鋼材碳當(dāng)量值相等時，不能看成焊接性完全相同。必要時可按下列公式計算出冷裂紋敏感系數(shù)Pcm代替碳當(dāng)量，來衡量鋼材的可焊性。此公式適用于含C0.070.22、含Mn0.41.4、b400900MPa的低合金高強度鋼，計算公式為Si MnCuCr Ni Mo VPcmC5B（）30 20 60 15 10此公式為日本依藤（ITO）公

19、式。根據(jù)經(jīng)驗，Ceq0.6，淬硬傾向大，較難焊接，焊前需認(rèn)真預(yù)熱，并嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)。常用材料的碳當(dāng)量Ceq見表1（供參考）。五、焊縫余高與應(yīng)力集中1. 對接焊縫余高鋼結(jié)構(gòu)焊縫外形尺寸（TB/T7949-1999）4.1條中規(guī)定：焊縫外形應(yīng)均勻，焊道與焊道及焊道與基本金屬之間應(yīng)平滑過渡，焊縫余高H列入表2中；殼管式換熱器壓力容器（GB150-1998）以及球罐（GB12337-1998）中關(guān)于對接縫余高H也列入表2中，以便對照。焊縫余高C，過去稱為增強量，易誤解為是增強焊縫的，高了對強度有利。其實過分高了，物極必反，反而對強度不利，這是因為會產(chǎn)生應(yīng)力集中，如圖2所示，引入應(yīng)力集中概念。原來

20、長方形板是連續(xù)的，平均應(yīng)力bF/(B)，板邊開了缺口，產(chǎn)生了應(yīng)力集中，局部峰值應(yīng)力為max，集中系數(shù)KTmax/m。焊接接頭中產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因如下。 工藝缺陷中，如氣孔、夾渣、裂紋、未焊透（以裂紋及未焊透引起應(yīng)力集中最嚴(yán)重）； 不合理的焊縫外形，余高C太高，使角增加，焊縫外形不光滑，余高與母材相交處突變，角太小，以及角焊縫余高太高，焊趾太大。 不合理的接頭設(shè)計，接頭截面突變，采用襯墊板的對接接頭不合理，易造成應(yīng)力集中。對接接頭應(yīng)力集中，主要取決于C、及。從表2中DBJ 08-21695對應(yīng)的示意圖進行分析，10mm，當(dāng)C4mm，0.5時，KT2.4，3.0時，KT1.5；當(dāng)C2mm，0.5時

21、，KT1.8，3.0時，KT1.3。由此可見，C減小，增加，則應(yīng)力集中系數(shù)KT降低；越小，KT越大，對強度越不利。現(xiàn)在焊縫增強量改稱余高，要改變過去那種增強量越高越好的觀念。把過多的熔敷金屬（焊條）堆積在焊縫上，浪費材料，造成變形，極不經(jīng)濟，因此，要嚴(yán)格控制焊縫余高。為了焊縫強度，減少應(yīng)力集中，必須注意余高與母材合理過渡（降低C，加大）。2. T形接頭焊縫余高圖3(b)結(jié)構(gòu)開坡口并焊透，大大降低T形接頭、十字接頭、角接接頭應(yīng)力集中。其焊趾尺寸不小于t/4，熔敷金屬量為不開坡口的67.5。設(shè)計有疲勞驗算要求的吊車梁或類似構(gòu)件的腹板與上述結(jié)構(gòu)連接焊縫的焊趾尺寸et/2，熔敷金屬量為不開坡口的75%

22、焊趾尺寸允許偏差為04mm。如圖3(b)所示的結(jié)構(gòu)，可以降低應(yīng)力集中，提高焊縫強度，又可節(jié)約人力物力，降低成本，提高經(jīng)濟效益。六、引弧板、引出板和包角焊（1）引弧板和引出板引弧時由于電弧對母材的加熱不足，應(yīng)在操作上防止產(chǎn)生熔合不良、弧坑裂紋、氣孔和夾渣等缺陷的發(fā)生，并不得在非焊接區(qū)域的母材上引弧和防止電弧擊痕。當(dāng)電弧因故中斷或到焊縫終端時，應(yīng)防止產(chǎn)生弧坑及發(fā)生弧坑裂紋，見圖4。壓力管道和壓力容器的薄弱環(huán)節(jié)是縱縫（其受力是端縫一倍），縱縫的薄弱環(huán)節(jié)是兩端（即引弧端和熄弧端）。為了保證焊接質(zhì)量，在對接焊的引弧端和熄弧端，必須安裝與母材相同材料的引弧板和引出板，其坡口形式和板厚原則上應(yīng)與母材相同。引

23、弧板和引出板的長度：手工電弧焊及氣體保護焊為2560mm，半自動焊為4060mm，埋弧自動焊為50100mm，熔化嘴電渣焊為100mm以上。引出板焊接后，當(dāng)筒體在壓力機上或輥床上校正之后，一般可用氣割方法將其割去，氣割時在距母材35mm處進行，然后用砂輪打磨平整。嚴(yán)禁用錘擊落，以防在焊縫端部產(chǎn)生裂紋。（2）包角焊當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件上時，轉(zhuǎn)角處宜連續(xù)包角焊，起落弧點不宜在端部或棱角處，應(yīng)距焊縫端10mm以上，弧坑應(yīng)填滿，見圖5。七、焊接熱效率、熱循環(huán)、線能量、預(yù)熱溫度和層間溫度1. 焊接熱效率焊接過程中，由電極（焊條、焊絲、鎢極）與工件間產(chǎn)生強烈氣體放電，形成電弧，溫度可達6000，是比較理想

24、的焊接熱源。由熱源所產(chǎn)生的熱量并沒有全部被利用，而有一部分熱量損失于周圍介質(zhì)和飛濺中。被利用的熱占發(fā)出熱的百分比就是熱效率。它是一個常數(shù)，主要取決于焊接方法、焊接工藝、極性、焊接速度以及焊接位置等。各種焊接方法的熱效率見表3。2. 焊接熱循環(huán)在焊接熱源作用下，焊件某點的溫度是隨著時間而不斷變化的，這種隨時間變化的過程稱為該點的焊接熱循環(huán)。當(dāng)熱源靠近該點時，溫度立即升高，直至達到最大值，熱源離去，溫度降低。整個過程可以用一條曲線表示，此曲線稱為熱循環(huán)曲線，見圖6。距焊縫越近的各點溫度越高，距焊縫越遠(yuǎn)的各點，溫度越低。焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)是加熱速度、加熱所達到的最高溫度、在組織轉(zhuǎn)變溫度以上停留的時

25、間和冷卻速度。加熱到1100以上區(qū)域的寬度或在1100以上停留時間t，即使停留時間不長，也會產(chǎn)生嚴(yán)重的晶粒粗大，焊縫性能變壞。t越長，過熱區(qū)域越寬，晶粒粗化越嚴(yán)重，金屬塑性和韌性就越差。當(dāng)鋼材具有淬硬傾向時，冷卻速度太快可能形成淬硬組織，極易出現(xiàn)焊接裂紋。從t8/5可反映出此情況，有時還常用650時的冷卻速度650或800300的冷卻時間t8/3來衡量。應(yīng)當(dāng)注意的是熔合線附近加熱到1350時，該區(qū)域的冷卻過程中約540左右時的瞬時冷卻速度，或者800500時的冷卻時間tP8/5對焊接接頭性能影響最大，因為此溫度是相變最激烈的溫度范圍。影響焊接熱循環(huán)的因素有：焊接規(guī)范、預(yù)熱溫度、層間溫度、工件厚

26、度、接頭形式、材料本身的導(dǎo)熱性。3. 焊接線能量熔焊時，熱源輸給焊縫單位長度上的能量，稱為焊接線能量。電弧焊時的焊接規(guī)范，如電流、電壓和焊接速度等對焊接熱循環(huán)有很大影響。電流I與電壓U的乘積就是電弧功率。例如，一個220A、24V的電弧，其功率W5280W，當(dāng)其他條件不變時，電弧功率越大，加熱范圍越大。在同樣大的電弧功率下，焊接速度不同，熱循環(huán)過程也不同，焊接速度快，加熱時間短，冷卻得快；焊接速度慢，則相反。為了綜合考慮焊接規(guī)范參數(shù)對熱循環(huán)的影響，就引入“線能量q”這一概念。線能量是輸入焊縫單位長度內(nèi)的焊接熱量。IUq 式中 q線能量，J/mm；I焊接電流，A；U電弧電壓，V；焊接速度，mm/

27、s。例如4mm焊條，I180A，U24V，2.2mm/s時，線能量q2160J/nn。線能量q與IU成正比，與成反比。不銹鋼焊接一定要采用小電流快速焊，保持在最低值，可以提高接頭的耐蝕性。線能量增大時，熱影響區(qū)寬度增大，1100以上停留時間）增加，800500的冷卻時間延長，650時的冷卻速度減慢。表4列出了線能量和預(yù)熱溫度對焊接熱循環(huán)參數(shù)的影響。表5列出了三種焊接方法線能量q的比較。從表4可以看出，線能量從2000J/mm增加到3840J/mm時，在1100以上停留時間從5s增加到16.5s，而650時的冷卻速度從14/s下降到4.4/s。從表5可以看出，埋弧自動焊q最大，手工電弧焊q最小。

28、生產(chǎn)中根據(jù)鋼材成分、工件的技術(shù)要求，在保證焊縫成形良好的前提下，適當(dāng)選擇焊接方法，調(diào)節(jié)焊接規(guī)范，以合適的線能量焊接，可以獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。線能量過大會使焊接接頭過熱，晶粒粗大，對接頭塑性和韌性不利。對于低溫鋼和強度等級較高的低合金鋼，更應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量，才能保證焊接接頭性能。經(jīng)驗表明，碳當(dāng)量Ceq0.4%的低合金鋼，焊接線能量就應(yīng)加以控制。4. 預(yù)熱溫度預(yù)熱的主要目的是為了降低焊縫和熱影響區(qū)的冷卻速度，減小淬硬傾向，防止冷裂紋。合理預(yù)熱還可以改善焊接接頭的塑性，減少焊后殘余應(yīng)力。從實踐中得出的經(jīng)驗，下列焊件或環(huán)境下需要對焊件進行預(yù)熱： 焊接強度級別較高的焊件； 焊接有淬硬傾向的鋼材； 焊

29、接導(dǎo)熱性特別好的材料； 剛性大較大、厚度較大的焊件； 當(dāng)焊接區(qū)域周圍環(huán)境溫度低于0時； 設(shè)計圖紙技術(shù)要求中特別注明的焊件。預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)材質(zhì)結(jié)構(gòu)點而定。鋼結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī)范中規(guī)定：焊件厚度50mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼，36mm的低合金結(jié)構(gòu)鋼，施焊前應(yīng)進行預(yù)熱，焊后應(yīng)進行后熱，預(yù)熱溫度控制在100150，預(yù)熱區(qū)域為焊道兩側(cè)，每側(cè)寬度應(yīng)大于2且不小于100mm，為板厚。環(huán)境溫度低于0時，預(yù)熱、后熱溫度應(yīng)根據(jù)工藝試驗確定。結(jié)合某些工廠的生產(chǎn)實踐，關(guān)于16Mn鋼低溫焊接預(yù)熱溫度的規(guī)范見表6。16Mn鋼出現(xiàn)裂紋的可能性還與接頭形式、結(jié)構(gòu)剛性等因素密切相關(guān)，T形接頭散熱最快，淬硬傾向最大；對接接頭散熱最緩；十字接

30、頭介于兩者之間。從剛度比較，十字接頭剛性最大，故其裂紋傾向也最大；T形接頭、搭接接頭裂紋程度較輕，有時裂紋往往出現(xiàn)在頭道焊縫和焊根上，因此焊接大剛性、大厚度焊件時，頭道焊縫的焊接工藝很關(guān)鍵。同樣在低溫下焊接，氣候越潮濕，則出現(xiàn)裂縫的傾向性就越大。5. 層間溫度多層多道焊對改善焊接性能有著特殊作用，它不僅由于焊接線能量小可以改善焊接接頭的性能，而且由于后焊焊道對前一焊道及其熱影響區(qū)進行再加熱，使加熱區(qū)組織和性能發(fā)生相變重結(jié)晶，形成細(xì)小的等軸晶，使塑性和韌性得到改善。層間溫度是指多層多道焊時，當(dāng)焊接后道焊縫時，前道焊縫的最低溫度。對于要求預(yù)熱焊接的鋼材，層間溫度一般應(yīng)等于或略高于預(yù)熱溫度，若層間溫

31、度低于預(yù)熱溫度，應(yīng)重新進行預(yù)熱，控制層間溫度也是為了降低冷卻速度，并可促使擴散氫逸出焊接區(qū)，有利于防止產(chǎn)生裂紋。八、焊接接頭剖析人體是由無數(shù)細(xì)胞組成，健康的細(xì)胞保證了人體的健康。一項鋼結(jié)構(gòu)工程是由無數(shù)個焊接接頭組成，接頭質(zhì)量的好壞，關(guān)系到安全使用。焊接接頭既然如此重要，不妨將焊接接頭分析一下，逐個分析其利害關(guān)系。從圖7中可以看出，焊接接頭由四部分組成：焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)、熱應(yīng)變脆化區(qū)等。在焊接過程中，各區(qū)進行著不同的冶金過程，并分別經(jīng)常不同的熱循環(huán)和應(yīng)變循環(huán)的作用，各區(qū)的組織和性能有較大差異。1. 熔合區(qū)這種冶金過程比煉鋼爐復(fù)雜得多，熔合區(qū)旁邊是熔合線，是焊接接頭中母材熱影響區(qū)與焊縫的交界

32、部位，即焊縫輪廓線，此線是不規(guī)則的、呈鋸齒形曲線。熔合線附近，由于溫度高，母材晶粒發(fā)生嚴(yán)重長大，使焊縫金屬塑性下降，是力學(xué)性能最差的部位，熔合線組織與性能也不均勻。2. 焊接熱影響區(qū)的組織和性能一提起熱影響區(qū)，就知道這個區(qū)域是焊接接頭組織最薄弱的地方。實踐表明，焊縫質(zhì)量在相當(dāng)程度上決定于熱影響區(qū)。例如，焊縫破裂往往發(fā)生在熱影響區(qū)。壓力容器、壓力管道做爆破試驗時，一般在熱影響破損，當(dāng)然也有發(fā)生在焊縫中部，那是由于未焊透、夾渣等缺陷引起。下面從三種材料分析研究熱影響區(qū)狀態(tài)，如圖8和圖9。（1）不淬火鋼和易淬火鋼 過熱區(qū) 低碳鋼為11001490，該區(qū)鐵素體和珠光體全部轉(zhuǎn)化為奧氏體，晶粒開始急劇長大

33、，長大程度與過熱溫度及高溫停留時間有關(guān)，停留時間越長、晶粒越粗大，出現(xiàn)粗大的魏氏組織，使該區(qū)的塑性和韌性大大降低。 正火區(qū) 低碳鋼為9001100，又稱細(xì)晶粒區(qū)或相變結(jié)晶區(qū)，該區(qū)晶粒細(xì)小均勻，具有較高強度、塑性和韌性，是焊接接頭中綜合力學(xué)性能最好的區(qū)域。 部分相變區(qū) 低碳鋼為750900，又稱不完全重結(jié)晶區(qū)。由于組織和晶粒大小極不均勻，故該區(qū)力學(xué)性能也不很好，強度有所下降。 再結(jié)晶區(qū) 碳鋼為450750，力學(xué)性能無明顯影響。 淬火區(qū) 相當(dāng)于不易淬火鋼的1過熱區(qū)、2正火區(qū)。此區(qū)域焊后出現(xiàn)淬火組織，故硬度、強度增高，塑性韌性下降。由于組織不均勻，易產(chǎn)生冷裂紋。 部分淬火區(qū) 該區(qū)的不完全淬火組織使塑

34、性和韌性下降。 回火區(qū) 母材焊前為退火狀態(tài)，則在Ac1溫度（給723）以下區(qū)域，一般不發(fā)生組織變化而保持原始狀態(tài)；若母材焊前可淬火狀態(tài)或淬火加低溫回火狀態(tài)，則在低于Ac1的不同溫度和停留時間下將獲得不同的回火組織。（2）不銹鋼熱影響區(qū)劃分 過熱區(qū) 加熱溫度在TksTs（11001500）之間，該區(qū)域中母材仍為奧氏體或鐵素體（因加熱和急劇冷卻時奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼均不發(fā)生相變）。若溫度大于Tks，奧氏體或鐵素鐵晶粒急劇長大，溫度越高，停留時間越長，晶粒越粗大，使該區(qū)塑性和韌性下降。 相脆化區(qū) 普通純度鐵素體不銹鋼母材或焊縫中Cr21%時，若在520820長期加熱會出現(xiàn)一種又硬又脆的FenC

35、rm，HV高達8001000，稱為相，割斷了晶間的聯(lián)系，使該區(qū)的塑性和韌性嚴(yán)重降低，而且抗晶間腐蝕性能也有所下降。 敏化區(qū) 加熱溫度在850450之間，在該溫度停留一定時間（如在700750，只需停留十幾秒后），奧氏體不銹鋼中碳和鉻在晶粒邊界處形成碳化鉻（Cr23C8），使晶粒邊界處奧氏體局部貧鉻，奧氏體不銹鋼喪失抗晶間腐蝕能力。 475脆性區(qū) 加熱溫度600400，在該溫度停留一定時間后，鐵素體不銹鋼的硬度顯著增高，沖擊韌性嚴(yán)重下降，一般稱為475脆性。有些奧氏體不銹鋼在一定條件下，也會產(chǎn)生475脆性，如焊縫中當(dāng)鐵素體含量較高時，若在350500區(qū)間停留數(shù)十或數(shù)百小時，易出現(xiàn)475脆性。3.

36、 熱應(yīng)變脆化區(qū)由于焊接熱應(yīng)變作用而發(fā)生脆化的區(qū)域稱為熱應(yīng)變脆化區(qū)。形成的原因及條件是，對于低碳鋼、低合金高強度鋼和低合金低溫鋼，當(dāng)鋼中含有較高的氮時，在焊接熱循環(huán)和焊接應(yīng)變循環(huán)作用下，焊接接頭某些區(qū)域會出現(xiàn)熱應(yīng)變脆化現(xiàn)象。熱應(yīng)變脆化區(qū)的溫度范圍約在600200之間，250是最敏感溫度。脆化的程度與溫度及在該溫度下的熱應(yīng)變量有關(guān)，熱應(yīng)變量越大，脆化程度也越大。熱應(yīng)變脆化區(qū)的塑性和韌性顯著下降，這是焊接接頭另一薄弱地帶，必須引起注意。綜上所述，可以得出一條結(jié)論，焊接接頭區(qū)是焊接結(jié)構(gòu)中的一個薄弱環(huán)節(jié)，其原因是：組織和性能存在著很大的不均勻性，產(chǎn)生了不利的粗大組織（粗大魏氏組織、粗大奧氏體、粗大鐵素體

37、、粗大馬氏體），析出不利的組織帶和脆性相，使接頭性能大大下降，焊縫中容易產(chǎn)生焊接缺陷。九、焊縫金屬的結(jié)晶組織焊接熔池從液相向固相的轉(zhuǎn)變的過程稱為焊接熔池的一次結(jié)晶，焊接熔池凝固以后，焊縫金屬從高溫冷卻到室溫時還會產(chǎn)生固態(tài)相變和不同的組織，稱為焊縫金屬的二次結(jié)晶。焊縫組織不但與化學(xué)成分有關(guān)，還與上述二次結(jié)晶有關(guān)。1. 特點焊接熔池體積小，周圍的冷金屬包圍著它，冷卻速度快（4100/s），溫差大，熔池中心液體金屬處于過熱狀態(tài)（平均溫度2300），碳鋼和普通低合金鋼的熔池平均溫度為1770100，因此熔池中心和邊緣存在著很大溫差；焊接時，焊條在熔池運動且有吹力，使熔池發(fā)生強烈攪拌，在運動狀態(tài)下熔池結(jié)

38、晶。2. 特征（1）柱狀晶通常先在熔池邊緣熔合區(qū)母材的晶粒上以柱狀形狀向焊接熔池中心生長，直到在熔池中心相互阻礙時停止，這種柱狀形態(tài)的晶體為柱狀晶。（2）晶核熔池中的液體金屬，在一定條件下，凝固時會產(chǎn)生晶核。（3）等軸晶由于晶體沿各個方向長大的速度接近，長大的晶體稱為等軸晶。當(dāng)然焊縫中常見的是：內(nèi)部微觀形態(tài)有脆狀晶、脆狀樹枝晶和樹枝晶，有時也會出現(xiàn)等軸晶。（4）偏析熔池液體在以下三種條件下結(jié)晶。 在不平衡且冷卻速度很快條件下進行。 由于結(jié)晶有先后之分，造成成分不均勻。 由于碳、合金元素及硫磷雜質(zhì)組織“熔質(zhì)元素”，先結(jié)晶的中心部分含熔質(zhì)元素較低，后結(jié)晶的固相表面含熔質(zhì)元素較高，因此產(chǎn)生了所謂的偏

39、析現(xiàn)象。焊縫中偏析分為顯微偏析、宏觀偏析和層狀偏析三種。熔池表面沸騰使熔質(zhì)翻動、熔池中溫差引起對流、磁力作用引起攪拌，從而使柱狀晶在長大向前推移的同時把熔質(zhì)元素逼向熔池中心，濃度不斷增加，凝固時產(chǎn)生很高程度偏析，這種在焊縫中心線產(chǎn)生的偏析稱為宏觀偏析。在凝固過程中，晶體長大速率呈周期性變化，導(dǎo)致化學(xué)成分不均勻性，產(chǎn)生了分層組織，稱為層狀偏析。偏析嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量，是導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋、夾雜和氣孔的主要原因之一。3. 焊縫金屬二次結(jié)晶組織焊縫金屬化學(xué)成分、焊接工藝和熱處理工藝不同，焊縫金屬二次結(jié)晶組織各不相同，二次結(jié)晶組織類型和特征直接關(guān)系到焊縫金屬性能。焊縫晶粒度對性能的影響見圖10，焊縫組織及特征

40、見表7。表7 焊縫組織及特征組織名稱 特 征低碳鋼的焊縫組織 （1）含碳量很低，組織為粗大的柱狀鐵素體加少量珠光體，若在高溫時間停留過長，鐵素體還具有魏氏組織特征（2）多層多道焊，部分柱狀晶消失，形成細(xì)小的等軸晶粒，組織為細(xì)小的鐵素體加少量珠光體鉬和鉻鉬耐熱鋼的焊縫組織 （1）含Cu5% 的耐熱鋼，焊前預(yù)熱、焊后緩冷得到珠光體和部分淬硬組織，高溫回火后可得到完全的珠光體組織（2）含Cu為5% 9% 的耐熱鋼，當(dāng)焊料成分與母材相近時，焊前預(yù)熱、焊后緩冷，焊縫為貝氏組織，也可能出現(xiàn)馬氏體組織；高溫回火后可得到回火萊氏體組織。當(dāng)采用奧氏體不銹鋼焊接材料時，焊縫組織成為奧氏體低溫鋼焊縫組織 （1）無鎳

41、鉻或含鎳鐵素體型低溫鋼焊縫組織為鐵素體加少量珠光體（2）含Ni為90% 低碳馬氏體型低溫鋼，當(dāng)焊條成分與母材相近時，焊縫組織在回火后為含鎳鐵素體和含碳奧氏體；當(dāng)采用含鎳合金焊料時，焊縫組織主要為奧氏體不銹鋼焊縫組織 （1）奧氏體型不銹鋼焊縫組織，一般為奧氏體加少量鐵素體（2）鐵素體型不銹鋼焊縫組織，其組織與焊接材料有關(guān)，焊料成分與母材相近時為鐵素體，當(dāng)采用CuNi奧氏體焊料時為奧氏體（3）馬氏體型不銹鋼焊縫組織，當(dāng)焊接材料與母材相近時，焊態(tài)及回火后的組織分別為馬氏體和回火馬氏體；當(dāng)采用CuNi奧氏體焊條時為奧氏體從強度看，馬氏體比其他組織強度高，貝氏體次之，鐵素體珠光體再次之，鐵素體和奧氏體較

42、低。從塑性和韌性看，奧氏體比其他組織好，鐵素體珠光體次之，粒狀貝氏體具有較好的韌性，下貝氏體有良好的韌性，上貝氏體韌性最差。高碳馬氏體硬而脆，幾乎沒有韌性。低碳馬氏體具有相當(dāng)?shù)膹姸群土己玫乃苄浴㈨g性相結(jié)合的特點。從抗裂性看，鐵素體珠光體組織和奧氏體抗裂性較高；奧氏體少量鐵素體雙相組織雙單相奧氏體更具有好的抗裂性。貝氏體馬氏體對冷裂紋敏感性最大。十、焊接變形和焊接應(yīng)力焊接變形和焊接應(yīng)力都是熔焊產(chǎn)生的副作用，會給焊接結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能帶來負(fù)面影響，如何在焊接中防止焊接變形和焊接應(yīng)力已成為焊接技術(shù)工作者悉心關(guān)注的問題。1. 焊接變形焊接是在高溫狀態(tài)下進行的，焊接時熔池溫度高達1700多攝氏度，構(gòu)件受熱是

43、局部的、不均勻的，焊縫區(qū)域受熱后要膨脹，但是焊縫四周的金屬又處于冷的狀態(tài)，阻止受熱金屬的膨脹，使受熱金屬（焊縫金屬）產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力。同時，金屬在高溫時，其屈服點s很低（當(dāng)溫度為700，其屈服點僅為原來的10%左右），當(dāng)熱金屬內(nèi)的壓縮應(yīng)力超過屈服點s后，）焊縫內(nèi)的熱金屬就會造成塑性壓縮文治武功，此種塑性壓縮文治武功是不可逆的。隨著加熱金屬的冷卻，壓縮應(yīng)力隨之減小、消失；進一步冷卻，加熱區(qū)段開始增長反方向的應(yīng)力（拉伸應(yīng)力）。但由于周圍冷金屬的阻止，使得熱金屬（焊縫）不能得到充分的收縮，因而又使其內(nèi)部呈現(xiàn)拉伸應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)變形。從上述分析可以看出，焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生，是焊縫區(qū)域受熱不均勻和焊縫周圍

44、金屬的約束所致，而熱膨脹過程中出現(xiàn)的塑性壓縮變形，便是冷卻中產(chǎn)生殘余變形的根源。在鋼板上面縱向堆焊一條焊縫，此焊縫長為L，寬為B。把堆上去的焊縫看成是加在鋼板上的熱能，將焊縫的投影面積看成是一分離的板條BL。板條受熱后，假定四周沒有冷金屬的約束，板條勢必膨脹，膨脹長度L，膨脹寬度B。但是實際上板條BL不是分離的，四周會受到冷金屬的約束而無法膨脹，所以板條是縮短了長度L、寬度B。板條的縮短是由于產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力0，且0s所致。因而板條產(chǎn)生塑性變形（縮短）。當(dāng)焊接完畢，溫度降低時，0亦下降，板條要收縮，但是由于四周冷金屬的阻止，使得板條無法得到充分的縮短，因而產(chǎn)生了殘余應(yīng)力（拉應(yīng)力）。板條內(nèi)的拉應(yīng)力

45、使四周的冷金屬造成壓縮，四周的板受到壓縮柏，在平面內(nèi)將出現(xiàn)波形。對于厚度在8mm以下的板，因為它的臨界應(yīng)力比屈服點低得多，因此當(dāng)焊縫收縮時，焊縫內(nèi)呈現(xiàn)的殘余拉應(yīng)力（即四周冷金屬所受到的壓應(yīng)力）會超過臨界應(yīng)力，因而板易喪失穩(wěn)定性而出現(xiàn)波浪形，在板邊會產(chǎn)生皺折，見圖11。假如在板的邊緣堆焊，且板是狹長的，則存在板內(nèi)的拉應(yīng)力會使板條呈現(xiàn)彎曲變形。又因為焊縫是堆焊于鋼板的上面，板的受熱在厚度上分布是不均勻的，因此板要以焊縫處為轉(zhuǎn)折點而產(chǎn)生角變形。角變形與板厚有關(guān)，厚板比薄板的角變形小，這是因為厚板的抗彎模數(shù)大，塑性變形小。角變形又與焊趾的大小有關(guān)，加大焊趾容易造成角變形。因此，從防止變形的觀點出發(fā)，在

46、保證焊縫強度的條件下，連續(xù)的角焊縫比間斷的角焊縫變形要小。總之，焊接會引起結(jié)構(gòu)的縱向和橫向收縮變形、角變形、波浪形及構(gòu)件邊緣的皺折等，并能引起結(jié)構(gòu)的總體變形。2. 影響焊接變形的因素影響焊接變形的因素如下。 焊接規(guī)范，變形大小主要受焊接規(guī)范的影響，采用大電流和降低焊接速度都會使線能量增大。 焊縫尺寸，主要取決于板厚及設(shè)計的強度要求。 焊接工藝，主要取決于焊接方向、焊接程序和焊道層數(shù)等。 焊接結(jié)構(gòu)和剛性及采取的邊界約束措施。鋼板對接，板厚10mm時采取對稱X形坡口比較有利于防止角變形。但是角變形程度與焊接程序有關(guān)，對于某一側(cè)，先焊該側(cè)便先產(chǎn)生角變形，這是由于每焊道焊后，焊件拘束度增加，故一側(cè)先焊

47、焊道阻住另一側(cè)后焊焊道的自由收縮變形。因此，只有對稱交替控制焊法，才能使兩側(cè)角變形抵消。鋼結(jié)構(gòu)焊接以后的變形規(guī)律，焊縫趨向于縮短。例如，兩根板制鋼管對接，接頭處出現(xiàn)凹陷變形（見圖12），要用加熱法將凹陷的接頭拉平是不可能的。大型筒體對接也是如此，越是用火在焊縫旁加熱矯正，越會增大變形傾向，惟一辦法在裝配以后，焊前采取防變形措施。3. 控制焊接變形的措施 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和焊縫布置及焊縫坡口 這對預(yù)防和減小焊接變形將起重要作用，焊縫盡可能對稱布置，焊縫不能太密集，焊縫不要布置在大開口處以及應(yīng)力集中的部位，壓力管道及壓力容器、封頭各種不相交的拼焊焊縫中心線間距離至少應(yīng)為封頭鋼材厚度的3倍，且不小于1

48、00mm。 合理焊接 控制焊縫余高、控制焊縫尺寸、采取合理的焊接程序能有效地減少焊接變形。例如厚板對接，采用多層多道焊，焊長焊縫時，直道變形最大；從中段向兩端施焊時變形則有所減小，從中段兩端逐段退焊時變形最小，采用逐段跳焊也可減少焊接變形。 剛性固定法 利用外加剛性拘束的方法可以減小焊件焊后變形，稱為剛性固定法。利用兩塊板拼焊對接，在焊前將它固定在鋼平臺上，借助鋼平臺的剛性，防止鋼板變形。又如一根管子，其一側(cè)要焊很多接管，焊縫不對稱，勢必使管子縱向彎曲，可以將兩板管子摁綁起來，抵消焊接變形。 反變形法 焊接H型鋼或T型鋼，預(yù)先將翼板壓彎一個角度，以抵消焊接后的角變形，又如兩塊鋼板對接，為防止角

49、變形，預(yù)先將焊縫處傳填高，將兩邊用重物壓牢或固定，這樣做可以減少角變形。4. 焊接應(yīng)力（1）產(chǎn)生焊接應(yīng)力的原因焊件受力不均或受熱不均而產(chǎn)生焊接應(yīng)力。常見的有：拘束應(yīng)力，在焊接過程中主要由于結(jié)構(gòu)本身或外加拘束作用而引起的應(yīng)力，有的采用剛性拘束法控制變形，變形是少了，可是焊接應(yīng)力卻大了；焊接殘余應(yīng)力，是焊接過程結(jié)束后，冷卻不均勻，留存于焊接結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力。（2）焊接應(yīng)力對使用的影響 使焊接接頭區(qū)域能承受的載荷下降，接頭強度降低。 焊接接頭處于低周疲勞載荷作用。由于存在較高的拉伸殘余應(yīng)力，若該區(qū)域處于結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位或結(jié)構(gòu)剛性拘束較大部位，或焊接缺陷較多部位，則拉伸殘余應(yīng)力的存在是十分危險的，使結(jié)構(gòu)使

50、用壽命下降，并易導(dǎo)致低應(yīng)力脆斷事故的發(fā)生。若該焊件接觸腐蝕介質(zhì)，由于拉伸殘余應(yīng)力可促使應(yīng)力腐蝕開裂，也可能引起低應(yīng)力脆斷。對于高溫容器一個特殊的性能是抗蠕變性能，即鋼材在高溫下受外力作用時，隨著時間的延長緩慢而連續(xù)地產(chǎn)生塑性變形現(xiàn)象，稱為蠕變。對于高溫下長期工作的鍋爐壓力容器所用鋼材應(yīng)具有良好的抗蠕變性能，以防止因蠕變而產(chǎn)生大量變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破裂和造成爆炸事故?？谷渥兪侨绱酥匾?，而殘余拉應(yīng)力有加速蠕變的作用，可見殘余應(yīng)力對高溫容器的危害性。（3）需要消除焊接殘余應(yīng)力的構(gòu)件 塑性較差的高強度鋼制成的結(jié)構(gòu)； 低溫下使用的結(jié)構(gòu)； 剛性拘束度大的厚壁容器； 存在較大體積拉伸殘余應(yīng)力的結(jié)構(gòu)； 焊接接頭中存

51、在著難以控制和避免的微小裂紋的結(jié)構(gòu)； 有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞可能性的結(jié)構(gòu)； 對尺寸精度或密封性要求高的結(jié)構(gòu)； 對于焊后機械加工精度要求較高的結(jié)構(gòu)； 使用中對尺寸穩(wěn)定性要求高的結(jié)構(gòu)。（4）減少焊接應(yīng)力的措施 在焊接過程中，注重焊接程序，減少拘束，盡可能使焊件能自由收縮。 應(yīng)先焊結(jié)構(gòu)中收縮量最大的焊縫。因為先焊的焊縫收縮時受阻較小，故焊接應(yīng)力也較小。例如，結(jié)構(gòu)上既有對接焊縫，也有角接焊縫時，角接焊縫中既有連續(xù)焊又有間斷焊，應(yīng)先焊對接焊縫，后焊角接焊縫的連續(xù)焊，最后焊角接焊縫的間斷焊。 采用較小的焊接線能量和合理的焊接操作方法。例如采用小直徑焊條、多層多道焊、小電流快速不擺動焊替代大直徑焊條、單道焊、大

52、電流慢速擺動焊；采用小電流多層多道細(xì)絲埋弧自動焊替代大電流單道粗絲埋弧自動焊；采用焊接速度較快的氣體保護焊替代埋弧自動焊。 采用整體預(yù)熱法以達到減小焊接應(yīng)力的目的。 采取減少氫的措施及消氫處理。 焊后按工藝要求對工件進行后熱或焊后熱處理。采用不同的工藝程序，利用高溫時材料屈服強度下降和蠕變現(xiàn)象達到松弛焊接殘余應(yīng)力的目的。后熱處理也稱消氫處理，即在焊后立即將焊件加熱到250350溫度范圍保溫26h后空冷，主要使焊縫金屬中的擴散氫加速逸出，大大降低焊縫和熱影響區(qū)中的含氫量，防止產(chǎn)生冷裂縫。消氫處理加熱溫度較低不能起到松弛焊接應(yīng)力作用，對于焊后要進行熱處理的工件，不必消氫處理。但是，焊后若不能立即熱

53、處理又必須及時消氫處理，則必須及時消氫處理。例如，有一臺大型高壓容器，焊后未及時熱處理及消氫處理，在放置期間產(chǎn)生了延遲裂紋。當(dāng)容器熱處理后進行水壓試驗時，試驗壓力尚未達到設(shè)計壓力，容器發(fā)生了嚴(yán)重脆斷事故，使整臺容器報廢。十一、焊接裂紋及其他缺陷的防止1. 熱裂紋熱裂紋又稱高溫裂紋，經(jīng)常發(fā)生在焊縫中，有時也出現(xiàn)在熱影響區(qū)，其微觀特征一般沿晶界開裂，又稱晶間裂紋，當(dāng)裂紋貫穿表面與外界空氣相通時，沿?zé)崃鸭y折斷口的表面呈現(xiàn)氧化色彩（如藍灰色等），見圖13。（1）熱裂紋產(chǎn)生原因焊接熔池在結(jié)晶過程中存在偏析現(xiàn)象，析出物質(zhì)為低熔點共晶和雜物，在凝固后強度極低，當(dāng)焊接拉伸應(yīng)力足夠大時，形成裂紋。熱裂紋也可能出

54、現(xiàn)在熱影響區(qū)，主要發(fā)生在雜質(zhì)含量較高的鋼中，如單相奧氏體鋼、鎳合金、鋁合金、銅合金等焊縫中。（2）防止熱裂紋的方法嚴(yán)格控制焊縫金屬中CSP元素以及含銅量。C0.10%，S、P0.03%；預(yù)熱能減小焊接熔池的冷卻速度，降低焊接應(yīng)力；采用堿性焊條焊接，該焊條具有較高的抗裂能力；在收弧時采用引出板將弧坑移至焊件外。2. 冷裂紋和延遲裂紋鋼的焊接接頭冷卻到室溫后產(chǎn)生的焊接裂紋稱冷裂紋，在幾小時、幾天或十幾天才出現(xiàn)焊接冷裂紋，稱延遲裂紋，常稱氫致裂紋，見圖14。（1）冷裂紋的形態(tài)和特征焊縫和熱影響區(qū)均可出現(xiàn)冷裂紋，主要發(fā)生在低合金鋼、中合金鋼、中碳鋼、高碳鋼、鈦及鈦合金的焊接接頭中。焊道下裂紋、焊趾裂紋

55、、焊根裂紋為熱影響區(qū)縱裂紋。焊道下裂紋常平行于焊縫長度方向，并向熱影響區(qū)擴展，不一定貫穿表面；焊根裂紋產(chǎn)生在根附近或根部未焊透等缺口部位；焊趾裂紋和根部裂紋主要由于缺口導(dǎo)致應(yīng)力集中而發(fā)生。擴散氫的存在進一步促使裂紋發(fā)展。（2）冷裂紋產(chǎn)生的原因冷裂紋產(chǎn)生的原因是鋼種的淬硬傾向大、焊接接頭的含氫量高以及結(jié)構(gòu)的焊接應(yīng)力大。球罐開罐檢查發(fā)現(xiàn)裂紋（基本上屬于冷裂紋），這些裂紋出現(xiàn)在焊縫上、熔合線上、熱影響區(qū)，幾乎均發(fā)生在環(huán)焊縫上，內(nèi)側(cè)多于外側(cè)，表面多于內(nèi)部，具有延遲特點。某環(huán)罐檢查出525條裂紋，大環(huán)焊上365條（占70%）；某球罐一裂紋最長1600mm，深16mm。（3）防止冷裂紋的辦法 控制焊縫中的

56、含氫量 采用堿性低氫型焊條和焊劑，嚴(yán)格焙烘，仔細(xì)消除焊件、焊接材料上的油、銹、水。 預(yù)熱 減慢接頭冷卻速度，降低淬硬傾向。 消氫處理 有兩種辦法：焊后立即將工件加熱到260350，保溫26h；在600650加熱溫度內(nèi)進行熱處理。兩者均能促使氫逸出。3. 再熱裂紋焊件消除應(yīng)力熱處理或其他加熱過程中產(chǎn)生的裂紋稱為再熱裂紋。通常發(fā)生在熔合線附近的粗晶區(qū)中，從焊趾部位開始，向細(xì)晶粒區(qū)發(fā)展并停止。產(chǎn)生原因是在再加熱時，第一次加熱過程中過飽和固溶的碳化物再次析出，造成晶內(nèi)強化，使滑移應(yīng)變集中于原先奧氏體晶界，當(dāng)晶界的塑性應(yīng)變能力不足以承受松弛應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變時，就產(chǎn)生再熱裂紋。防止辦法是： 減小殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中，如提高預(yù)熱溫度，焊后緩冷，保持焊縫平滑過渡； 在滿足設(shè)計要求前提下，選擇高溫強度低于母材的焊縫，使應(yīng)力在焊縫中松弛，防止在熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。 合理地安排焊接順序，減少余高，避免咬邊