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青岛华世洁环保科技有限公司青岛华世洁环保科技有限公司 20112011年第一期焊工培训年第一期焊工培训 第一章第一章 焊接基本知识焊接基本知识 一、焊接的概念及分类一、焊接的概念及分类 焊接就是通过加热或加压，或者两者并用，并焊接就是通过加热或加压，或者两者并用，并 且用或不用填充材料使焊件达到结合的一种加工且用或不用填充材料使焊件达到结合的一种加工 方法方法。 按造焊接过程中金属所处的状态不同，可以把按造焊接过程中金属所处的状态不同，可以把 焊接方法分为焊接方法分为熔焊、压焊、钎焊三类熔焊、压焊、钎焊三类。 1 1、熔焊，熔焊是在焊接过程中将焊接接头加、熔焊，熔焊是在焊接过程中将焊接接头加 热至熔化状态，不加压力完成的焊接方法。我们热至熔化状态，不加压力完成的焊接方法。我们 常用的焊条电弧焊、常用的焊条电弧焊、COCO 2 2 气体保护焊、氩弧焊、埋气体保护焊、氩弧焊、埋 弧焊、气焊等都属于这种焊接方法。弧焊、气焊等都属于这种焊接方法。 2 2、压焊，压焊是在焊接过程中必须对焊件施、压焊，压焊是在焊接过程中必须对焊件施 加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。 电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等都属于这种焊接方法电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等都属于这种焊接方法 。 3 3、钎焊，钎焊是采用比母材熔点低的金属材、钎焊，钎焊是采用比母材熔点低的金属材 料作钎料将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点，料作钎料将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点， 低于母材的熔化温度，利用液态钎料润湿母材填低于母材的熔化温度，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充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方 法。常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊等。法。常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊等。 二、焊接电弧二、焊接电弧 1 1、电弧的组成、电弧的组成 由焊接电源供给的，具有一定电压的两极间，由焊接电源供给的，具有一定电压的两极间， 在气体介质中，产生强烈而持久的放电现象称为在气体介质中，产生强烈而持久的放电现象称为 焊接电弧。焊接电弧。焊接电弧由阴极区、阳极区、弧柱区焊接电弧由阴极区、阳极区、弧柱区 三个部分组成三个部分组成。如下图：。如下图： 焊接电弧的三个区域弧柱区温度最高（约为 6000K）、阳极区次之（约为4200K）、阴极区温度 最低（约为3500K） 注：1K=1 +273.15 不同焊接方法，阳极区和阴极区温度也不尽相 同，各种焊接方法阴极区与阳极区温度比较如下表 ： 工艺方法焊条电弧焊钨极氩弧焊熔化极氩弧焊 CO2气体保护焊 埋弧焊 温度比较 阳极温度阴极温度阴极温度阳极温度 2、焊接时的极性和应用 用直流电源焊接时焊件接电源正极，工件接电 源负极称为正接；焊件接电源负极，工件接电源正 极称为反接。交流电源不存在正反接。 焊接时极性的选用 直流弧焊时，为获得较大的熔深，可采用正接 ，这是因为电弧的阳极区温度较高，在焊接薄板时 ，为防止烧穿，可采用反接。当采用低氢型（碱性 ）焊条时，为保证电弧稳定性必须采用反接。 3、焊接电弧的偏吹 在焊接过程中，因气流的干扰、磁场的作用或 焊条偏心的影响，会出现电弧中心偏离电极轴线的 现象。这就是所谓的电弧偏吹。电弧偏吹不仅是焊 接发生困难，甚至息弧。对焊接质量也将带来较大 影响。产生偏吹的主要原因如下： 1）焊条偏心度过大 2）电弧周围气流的干扰 3）磁偏吹 使用直流焊机焊接时，因受到焊接 回路产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹，称为 电弧的磁偏吹。造成磁偏吹的主要原因如下： （1）接地线位置不当引起的偏吹 （2）铁磁物质引起的偏吹 （3）焊条和焊件位置不对称引起的磁偏吹 当磁偏吹存在时，焊接电流越大，磁偏吹现象 就越严重。电弧的吃偏吹现象只有在使用直流焊机 时才会产生，对于交流电源而言，一般不会产生明 显的磁偏吹现象。 减少或防止电弧偏吹的方法 （1）焊接时，在条件允许的情况下尽量使用 交流电源焊接。 （2）露天操作时，如有大风则必须用挡板遮 挡，对电弧进行保护。在管子焊接时，必须将管口 堵住，防止气流对电弧的干扰。 （3）在焊缝两端各加一小块附加钢板（引弧 板和引出板），是电弧两侧磁力线分布均匀并减少 热对流的影响，以克服电弧的偏吹。 （4）采用短弧焊接 （5）在操作时适当调整焊条角度，是焊条偏吹 的方向转向熔池，这种方法在实际工作中应用的较 广泛。 （6）适当改变焊件接地线部位，尽可能使电弧 周围磁力线分布均匀，如在焊件两端均接地线。 （7）尽量采用小电流焊接对克服磁偏吹也有一 定作用。 三、焊接参数三、焊接参数 焊接参数是指为保证焊接质量而选定的诸物理焊接参数是指为保证焊接质量而选定的诸物理 量的总称。焊条电弧焊的焊接参数主要是指焊条量的总称。焊条电弧焊的焊接参数主要是指焊条 直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度等。而电直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度等。而电 弧电压和焊接速度在焊条电弧焊中不作原则规定弧电压和焊接速度在焊条电弧焊中不作原则规定 ，可根据具体情况灵活掌握。，可根据具体情况灵活掌握。 1）焊条直径 为了提高生产效率，尽可能选用 较大直径的焊条 ，但是焊条直径过大，未焊透或焊 缝成型不良，因此要正确选用焊条直径，焊条直径 可根据以下情况选用 （1）焊件厚度 厚度较大的焊条可选用较大 直径的焊条，反之焊接薄件应选用较小直径的焊条 。 （2）焊缝位置 焊接平焊焊缝时焊条直径规 格可比其他位置大一些，而立、仰、横焊所选焊条 直径应小一些，这是为了造成较小的熔池，减少熔 化金属的下淌。 （3）焊接层数 进行多层焊接时，为防止根 部未焊透对多层焊的第一层焊道应采用直径较小的 焊条进行焊接，以后各层可根据焊件厚度选用较大 直径的焊条。 2）焊接电流 增大焊接电流可以提高生产效率 ，但焊接电流过大易造成焊缝咬边烧穿等缺陷，同 事金属组织也会因过热而发生变化；而焊接电流过 小也易造成夹渣、未焊透等缺陷，降低焊接接头的 力学性能，所以应适当选择焊接电流，焊接时决定 焊接电流的因素很多，但主要是焊条直径和焊接位 置。 （1）焊接电流和焊条直径的关系 焊接电流和焊条直径的关系可以根据下面的 公式来确定 I=Kd 式中 I焊接电流/A d焊条直径/mm K经验系数 焊条直径d与经验系数K的关系见下表 根据以上公式所求得的电流只是一个大概数值，在 实际生产中还要考虑其他一些因数的影响，如一般 在使用碱性焊条时，焊接电流要比酸性焊条小一些 。 （2）焊接电流和焊缝位置的关系 在焊接平焊焊缝时，由于运条和控制熔池中 熔化金属都比较容易，因此可选择较大的焊接电流 进行焊接，其他焊接位置时，为了避免熔化金属从 熔池中流出，要使熔池尽可能小一些所以焊接电流 要比平焊是小一些。 在实际工作中，可根据经验从焊条熔化状况、 飞溅和焊缝成形等方面来选择合适的电流。 3）电弧电压 电弧电压由电弧长度来决定， 焊条直径d/mm122446 经验系数K253030404050 在焊接时力求是用短弧。 4）在能够将保证焊缝质量前提下尽量提高焊 接速度，以提高生产效率。 3）电弧电压 当其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽 度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减少，这是 因为电弧电压增加意味着电弧范围的增加，因此 电弧摆动范围扩大而导致焊缝宽度增加。其次， 弧长增加后，电弧的热量损失加大，所以用来熔 化母材和焊丝的热量减少，相应焊缝厚度和余高 就略有减小。 4）焊接速度 焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影 响。当焊接速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都 大为下降，这是因为焊接速度增加时，焊缝中单 位时间内输入的热量减少了。 从焊接生产过程中，应综合考虑生产效率、焊接 质量等因素，对以上四个工艺参数进行综合考虑 、选用。 四、焊接接头的种类及接头型式四、焊接接头的种类及接头型式 焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不 同，其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式 有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头。 (一)对接接头 两件表面构成大于或等于135，小于或等于 180夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构 中它是采用最多的一种接头型式。如图1所示。 (二)角接接头 两焊件端面间构成大于30、小于135夹角的接头 ，叫做角接接头，见下图。这种接头受力状况不 太好，常用于不重要的结构中。 图图：角接接头头 (a)I形坡口；(b)带钝边单边 V形坡口 (三)T形接头 一焊件的端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的 接头，叫做T形接头，见下图。 图图： T形接头头 （四）搭接接头 两焊件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见下图。 图图： 搭接接头头 (a)I形坡口， (b)圆孔内塞焊； (c)长孔内角焊 搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为 不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，如上 图。 I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的 钢板，其重叠部分2(1+2) 。这种接头用于不重要 的结构中。 当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强 度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长 孔内角焊的接头型式。 （五）压力容器焊接接头种类划分及要求 容器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类 ，如下图所示。 a）圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层 纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头 、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管 与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。 b）壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管 连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头，均属B 类焊接接头,但已规定为A、C、D类的焊接接头除外 。 c）平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与 壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头 以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接 头。 d）接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接 头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B类的焊接 接头除外。 A、B类焊接接头对口错边量b(见图)应符合下表的规 定。锻焊容器B类焊接接头对口错边量b应不大于对 口处钢材厚度S的1/8，且不大于5 mm。 复合钢板的对口错边量b(见下图)不大于钢板复层厚 度的50%，且不大于2mm。 B类焊接接头以及圆筒与球形封头相连的A类焊接接 头，当两侧钢材厚度不等时，若薄板厚度不大于10 mm，两板厚度差超过3 mm。若薄板厚度大于10 mm ，两板厚度差大于薄板厚度的30%,或超过5 mm时， 均应按下图的要求单面或双面削薄厚板边缘，或按 同样要求采用堆焊方法将薄板边缘焊成斜面。 板材削薄示意图 五五、焊缝坡口的基本形式与尺寸、焊缝坡口的基本形式与尺寸 (一)坡口形式 根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形 、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形 、J形等各种坡口形式。 V形和Y形坡口的加工和施焊方便，但焊后容易 产生角变形。 双Y形坡口是在V形坡口的基础上发展的。当焊 件厚度增大时，采用双Y形代替V形坡口，在同样厚 度下，可减少焊缝金属量约1/2，并且可对称施焊， 焊后的残余变形较小。 U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下 比V形坡口小得多，但这种坡口的加工较复杂。 (二)坡口的几何尺寸 (1)坡口面 待焊件上的坡口表面叫坡口面。 (2)坡口面角度和坡口角度 待加工坡口的端面与坡 口面之间的夹角叫坡口面角度，两坡口面之间的夹角叫 坡口角度，见下图。 (3)根部间隙 焊前在接头根部之间预留的空隙叫根 部间隙，见下图。其作用在于打底焊时能保证根部焊透 。根部间隙又叫装配间隙。 (4)钝边 焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端 面直边部分叫钝边，见下图。钝边的作用是防止根部烧 穿。 (5)根部半径 在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根 部半径(见下图)。它的作用是增大坡口根部的空间，以 便焊透根部和减小坡口角度。 三、焊接位置种类三、焊接位置种类 焊接位置，即熔焊时，焊件接缝所处的空间位置 ，可用焊缝倾 角和焊缝转 角来表示。有平焊、横焊 、立焊和仰焊位置等。 焊缝倾 角，即焊缝轴线 与水平面之间的夹角，见 下图 各种焊焊接位置 (a)平焊 (b)横焊 (c)立焊 (d)仰焊 (e)平角焊 (f)仰角焊 (1)平焊位置 焊缝倾角0，焊缝转角90的焊接位置 ，见上图(a)。 (2)横焊位置 焊缝倾角0，180；焊缝转角0，180 的对接位置，见上图(b)。 (3)立焊位置 焊缝倾角90(立向上)，270(立向下)的焊 接位置，见上图(c)。 (4)仰焊位置 对接焊缝倾角0，180；转角270的焊 接位置，如上图(d)。 此外，对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置。 (5)平角焊位置 角焊缝倾角0，180；转角45，135 的角焊位置，见上图(e)。 (6)仰角焊位置 倾角0，180；转角225，315的角焊 位置，见上图(f)。 在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行 的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字 形和角接接头处于平焊位置进行的焊接称为船形焊。 水平固定管的焊接，由于在管子360的焊接中，有仰 焊、立焊、平焊，所以称全位置焊接。当焊件接缝置 于倾斜位置(除平、横、立、仰焊位置以外)时进行的焊 接称为倾斜焊。 四、焊缝形式及形状尺寸四、焊缝形式及形状尺寸 （一）焊缝形式 焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式： (1) 按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞 焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种： 1)对接焊缝：在焊件的坡口面间或一零件的坡口 面与另一零件表面间焊接的焊缝， 2)角焊缝：沿两直交或近直交零件的交线所焊接 的焊缝。 3)端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝。 4)塞焊缝：两零件相叠，其中一块开圆孔，在圆 孔中焊接两板所形成的焊缝，只在孔内焊角焊缝者不 称塞焊。 5)槽焊缝：两板相叠，其中一块开长孔，在长孔 中焊接两板的焊缝，只焊角焊缝者不称槽焊。 (2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝 、横焊缝及仰焊缝四种形式。 (3)按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式 。 断续焊缝又分为交错式和并列式两种(如下图)，焊缝 尺寸除注明焊脚K外，还注明断续焊缝中每一段焊缝 的长度l和间距e，并以符号“Z”表示交错式焊缝。 断续续角焊缝焊缝 (a)交错式 (b)并列式 （二）焊缝的形状尺寸 焊缝的形状用一系列几何尺寸来表示，不同形式 的焊缝，其形状参数也不一样。 1焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊 趾之间的距离叫焊缝宽度，如下图 图图：焊缝宽焊缝宽 度 2余高 超出母材表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的 最大高度叫余高，见下图。在静载下它有一定的加强 作用，所以它又叫加强高。但在动载或交变载荷下， 它非但不起加强作用，反而因焊趾处应力集中易于促 使脆断。所以余高不能低于母材但也不能过高。 图图118 余高 A、B 类接头焊缝的余高。el、e2，按下表和下图 的规定。 焊缝的余高 焊缝的余高 3熔深 在焊接接头横载面上，母材或前道焊缝熔化的深 度叫熔深，见下图。 熔深 (a)对接接头熔深 (b)搭接接头熔深 (c)T形接头熔深 4焊缝厚度 在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离 ，叫焊缝厚度，见下图。 焊缝计算厚度是设计焊缝时使用的焊缝厚度。对接焊 缝焊透尺寸等于焊件的厚度；角焊缝时等于在角焊缝 横截内画出的最大直角等腰三角形中，从直角的顶点 到斜边的垂线长度，习惯上也称喉厚，见下图。 焊缝焊缝 厚度及焊焊脚 (a)凸形角焊缝 (b)凹形角焊缝 5焊脚 角焊缝的横截面中，从一个直角面上的焊趾到另 一个直角面表面的最小距离，叫做焊脚。在角焊缝的 横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度 叫焊脚尺寸，见上图。 6焊缝成形系数 熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度(B)与焊缝计算 厚度(H)的比值(BH)，叫焊缝成形系数，见下图 。该系数值小，则表示焊缝窄而深，这样的焊缝中容 易产生气孔和裂纹，所以焊缝成形系数应该保持一定 的数值，例如埋弧自动焊的焊缝成形系数要大于1.3 。 图：焊缝焊缝 成形系数的计计算 7熔合比 是指熔焊时，被熔化的母材在焊道金属中所占的百 分比。 各种接头、坡口和焊缝的形式见下表。 各种坡口、接头及焊缝形式 n n 焊缝代号的定义：把在图样上用技术制图方焊缝代号的定义：把在图样上用技术制图方 法表示的焊缝基本形式和尺寸采用一些符号法表示的焊缝基本形式和尺寸采用一些符号 来表示的方法。来表示的方法。 n n 焊缝代号可以表示出：焊缝代号可以表示出： n n 1 1）所焊焊缝的位置；）所焊焊缝的位置； n n 2 2）焊缝横截面形状（坡口形状）及坡口尺寸）焊缝横截面形状（坡口形状）及坡口尺寸 ； n n 3 3）焊缝表面形状特征；）焊缝表面形状特征； n n 4 4）焊缝某些特征或其他要求。）焊缝某些特征或其他要求。 五、焊接符号五、焊接符号 1 1焊缝符号的组成焊缝符号的组成 n n 焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时 可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸及数据可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸及数据 。 n n （1 1）基本符号）基本符号 表示焊缝端面（坡口）形状的符表示焊缝端面（坡口）形状的符 号，见表号，见表1 11 1。 表1-1 基本符号 焊缝名称焊缝横截面形状符号 I形焊缝 焊缝名称焊缝横截面形状符号 V形焊缝 带钝边 V形焊缝 单边V 形焊缝 焊缝名称焊缝横截面形状符号 钝边单边 V形焊缝 带钝边 U形焊缝 封底焊缝 焊缝名称焊缝横截面形状符号 角焊缝 塞焊缝 或槽焊缝 喇叭形焊缝 焊缝名称焊缝横截面形状符号 点焊缝 缝焊焊缝 （2 2）辅助符号）辅助符号 n n 表示焊缝表面形状特征的符号，如表表示焊缝表面形状特征的符号，如表1 12 2所所 示。示。 n n 当不需要确切说明焊缝的表面形状时，可当不需要确切说明焊缝的表面形状时，可 以不用辅助符号。以不用辅助符号。 表1-2 辅辅助符号 名 称焊缝辅助形式符 号说 明 平面 符号 表示焊缝 表面平齐 凹面 符号 表示焊缝 表面凹陷 凸面 符号 表示焊缝 表面凸出 （3 3）补充符号）补充符号 n n 为了补充说明焊缝某些特征而采用的符号为了补充说明焊缝某些特征而采用的符号 ，如表，如表1-31-3所示所示。 n n 表表1-3 1-3 补充符号补充符号 名称形式符号说明 带垫板符 号 表示焊缝底部有 垫板 三面焊缝 符号 表示三面焊缝和 开口方向 名称形式符号说明 周围焊缝符 号 表示环绕工件周围 焊缝 现场符号 表示在现场或工地 上进行焊接 尾部符号 指引线尾部符号可 参照GB/T5185 1999标注焊接方 法 （4 4）焊缝尺寸符号）焊缝尺寸符号 n n 用来代表焊缝的尺寸要求，表用来代表焊缝的尺寸要求，表1-41-4所示为常用的焊所示为常用的焊 缝尺寸符号。缝尺寸符号。 n n 当需要注明尺寸要求时才标注当需要注明尺寸要求时才标注。 n n 表表1-4 1-4 焊缝尺寸符号焊缝尺寸符号 名称符号示意图标注示例 工件厚度 坡口角度 坡口深度 根部间隙 钝边高度 p 名称符号示意图标注示例 焊缝段数 焊缝长度 焊缝间隙 焊角尺寸 n l e K 熔核直径d 相同焊缝 数量符号 N 图图1-1 1-1 焊缝尺寸符号焊缝尺寸符号 及数据的标准位置及数据的标准位置 n n 图图1-11-1所所示为焊缝尺寸符号及数据的标注位示为焊缝尺寸符号及数据的标注位 置。置。 （5 5）指引线）指引线 n n 由箭头线和基准线组成，由箭头线和基准线组成， n n 箭头指向焊缝处，箭头指向焊缝处， n n 基准线由两条互相平等的细实线和虚线组基准线由两条互相平等的细实线和虚线组 成，如图成，如图1-21-2所所示。示。 n n 当需要说明焊接方法时，可以在基准线末当需要说明焊接方法时，可以在基准线末 端增加尾部符号。端增加尾部符号。 图图1-2 1-2 指引线的画法指引线的画法 表表1-5 1-5 焊接方法表示代号焊接方法表示代号 焊接方法代号焊接方法代号 电弧焊1电阻焊2 焊条电弧焊111点焊21 埋弧焊12缝焊22 熔化极惰性气 体保护焊 131闪光焊24 焊接方法代号焊接方法代号 钨极惰性气体 保护(MIG) 141气焊3 熔化极非惰性气 体保护焊(MAG) 135 氧乙炔焊311 非惰性气体保护 药芯焊丝电弧焊 136 氧丙烷焊12 压焊4 其他焊接方 法 7 超声波焊41激光焊751 摩擦焊42电子束焊76 2 2识别焊缝代号的基本方法识别焊缝代号的基本方法 n n 1 1）根据箭头的指引方向了解焊缝在焊件上）根据箭头的指引方向了解焊缝在焊件上 的位置。的位置。 n n 2 2）看图样上焊件的结构形式（即组焊焊件）看图样上焊件的结构形式（即组焊焊件 的相对位置）识别出接头形式。的相对位置）识别出接头形式。 n n 3 3）通过基本符号可以识别焊缝形式（即坡）通过基本符号可以识别焊缝形式（即坡 口形式），口形式）， n n 基本符号上下标有坡口角度及对装间隙基本符号上下标有坡口角度及对装间隙 n n 4 4）通过基准线的尾部标注可以了解