Q235-A钢焊接工艺研究.doc

安徽机电职业技术学院毕业设计说明书课题名称Q235-A钢焊接工艺研究系 （部） 机械工程系 专 业 焊接技术及自动化 班 级 姓 名 学 号 指导教师 2010 2011学年第一学期指导教师评语等级签名日期毕 业 设 计 任 务 书专业： 班级： 学生：一：设计题目：Q235-A钢焊接工艺研究二：设计内容：1、Q235-A钢板焊接试验方案设计；2、绘制焊接工艺卡片；3、Q235-A焊接工艺评定试验设计；4、论证Q235-A最佳焊接试验方案5、编写设计说明书；6、试验结果论证三：原始资料：Q235-A钢板，焊接材料，焊接设备四：完成日期： 2010 年 2 月 3 日指导教师： 2010年11月8日签发Q235-A钢焊接工艺研究摘要 随着焊接技术的推广q235a钢作为一种低碳钢已被广泛应用本设计是通过焊接试验来测试q235a钢焊接的工艺性能制定焊接试验方案、焊接工艺卡、工艺说明书及结果。目 录第一章 绪论5 第二章Q235钢的材料特性及应用范围72.1 Q235-A的介绍2.2 Q235-A的力学性能2.3 Q235-A的化学成分第三章 Q235-A钢的焊接性试验及方法93.1 Q235-A钢的焊接试验方法3.2 Q235-A钢的焊接试验材料3.3 焊条电弧焊的工艺分析3.4 Q235-A钢的焊接工艺试验3.5 焊条电弧焊+埋弧焊焊接工艺试验第四章 Q235-A钢的焊接工艺卡的编制17第五章 焊接中容易出现的问题及预防措施19第六章 结束语23参考文献24 第一章 绪论焊接技术发明至今已有百余年的历史，工业生产中的大量重要产品，如航空、航天及核能工业中产品的生产制造都离不开焊接技术。当前，新兴工业的发展迫使焊接技术不断前进，如微电子工业的发展促进了微型连接工艺和设备的发展；陶瓷材料和复合材料的发展促进了真空钎焊、真空扩散焊、喷涂以及粘接工艺的发展。 焊接技术将随着科学技术的进步而不断发展。作为一名焊接技术专业的大学生，本人将以自己的了解为基础来介绍对Q235A的焊接工艺研究。下面先了解一下焊接技术发展的简单情形，焊接技术是上世纪末发展起来的一种连接方法，由于它具有许多优越性，所以在近几十年间得到了快速的发展，目前焊接已经广泛应用在许多行业和领域，目前，在工业发达国家，焊接用钢量已占总用钢量一半左右，焊接用钢量占工业用钢量的比例已经成为一个国家工业发展水平的重要标志。中国在2004年焊接用量就已经突破了1亿吨，成为世界最大的焊接大国。现今，在我国许多行业的制造工厂，如造船厂、锅炉厂、车辆厂、矿山机械厂、石化机械厂、起重机厂等都有专有的焊接生产车间，负责本企业的焊接制造工作。随着社会的进步和经济的发展，人们一方面要推出新技术和新的焊接形式来满足生产发展的需要，另一方面焊接也向着大型化、高参数和高寿命的方向发展。如500kt级油轮长达382m、宽68m、高72m。许多焊接产品不仅尺寸大，而且工作条件苛刻，常处于高温、高压、低温、深冷、高速、腐蚀、易燃、易爆、有毒的环境中，有的是几种条件共存，又都要求长期运行，一旦出现故障和事故，后果是不堪设想的，这就对焊接技术提出了更高的要求。焊接技术将随着科学技术的进步而不断发展，主要体现在以下几个方面1 能源方面 目前，焊接热源已非常丰富，如火焰、电弧、电阻、超声、摩擦、等离于、电子束、激光束、微波等等，但焊接热源的研究与开发并未终止，使它更为有效、方便、经济适用。 2 计算机在焊接中的应用 弧焊设备微机控制系统，可对焊接电流、焊接速度、弧长等多项参数进行分析和控制，对焊接操作程序和参数变化等作出显示和数据保留，从而给出焊接质量的确切信息。目前以计算机为核心建立的各种控制系统包括焊接顺序控制系统、PID调节系统、最佳控制及自适应控制系统等。这些系统均在电弧焊、压焊和钎焊等不同的焊接方法中得到应用。计算机软件技术在焊接中的应用越来越得到人们的重视。 3 焊接机器人和智能化 焊接机器人是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化新方式，焊接机器人的主要优点是：稳定和提高焊接质量，保证焊接产品的均一性；提高生产率，一天可24小时连续生产；可在有害环境下长期工作，改善了工人劳动条件；降低了对工人操作技术要求；可实现小批量产品焊接自动化；为焊接柔性生产线提供了技术基础。为提高焊接过程的自动化程度，除了控制电弧对焊缝的自动跟踪外，还应实时控制焊接质量，为此需要在焊接过程中检测焊接坡口的状况，如熔宽、熔深和背面 。 4 提高焊接生产率 提高焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力。提高生产率的途径有二个方面：其一,是提高焊接熔敷率。手弧焊中的铁粉焊、重力焊、躺焊等工艺；埋弧焊中的多丝焊、热丝焊均属此类，其效果显著。其二,是减少坡口截面及熔敷金属量，为解决这两个问题，世界各国开发出多种不同方案，因而出现了种类多样的窄间隙焊接法。电子束焊、激光束焊及等离子弧焊时，可采用对接接头，且不用开波口，因此是理想的窄间隙焊接法，这是它们受到广泛重视的重要原因之一。第二章 Q235钢的材料特性及应用范围2.1 Q235-A的介绍普通碳素结构钢普板 是一种钢材的材质。Q代表的是这种材质的屈服度，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量用用建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专 业用钢使用。Q235A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等2.2 Q235-A的力学性能2.3.1 Q235-A钢的组织性能分析 抗拉强度 b (MPa)：375460 屈服强度 s (MPa)：16时:235; 1640时:225; 4060时: 215; 60100 时: 205; 100150 时: 195; 150时: 185 伸长率 5 ()：16时:26;1640时:25;4060时:24;60100时:23;100150时:22;150时:21 试样尺寸：试样厚度(直径)热处理规范及金相组织： 热处理规范：热轧。 金相组织：铁素体+珠光体。 交货状态：一般以热轧（包括控轧）状态交货。根据需方要求，经双方协议，也可以正火处理状态交货.执行标准：外部标准为：GB/T709-2006热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差，内部标准为：GB/T3274-2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带Q235-A的冷弯试验列表序号检验项目取样个数取样方法试验方法1化学分析1GB222GB233.1-233.5GB233.8-233.12GB233.18-233.19GB233.23-233.24GB233.31-233.32GB233.362拉伸1GB2975GB228、GB63973冷弯1GB2975GB2324常温冲压3GB2975GB21605低温冲压3GB2975GB41592.3 Q235的化学成分：碳 C ：0.140.22 硅 Si：0.30 锰 Mn：0.300.65 硫 S ：0.050 磷 P ：0.045 铬 Cr：允许残余含量0.030 镍 Ni：允许残余含量0.030 铜 Cu：允许残余含量0.030 注：脱氧方法:F、b、Z第三章 Q235-A钢的焊接试验及方法3.1 Q235-A钢的焊接试验方法为了更好更全面的掌握Q235-A的焊接性，我们主要从以下几个方面进行试验：3.1.1 冲击韧性测试韧性是材料在塑性应变和断裂全过程中吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合表现。20世纪80年代后期，工程技术人员和专家开始重点关注焊接热影响区出现的脆化问题。热影响区脆化问题主要有粗晶区脆化、临界热影响区脆化、多层焊时临界热影响区脆化、过临界粗晶热影响区脆化、亚临界粗晶热影响区脆化等。焊接热影响区中韧性的恶化时由于在高热输入焊接下晶粒粗化和小面积的低韧性区域造成的。本试验重点考察热影响区中的临界热影响区脆化、粗晶区脆化、过临界粗晶热影响区脆化、多层焊时临界热影响区脆化的韧性问题。依照GB/T2291994金属夏比缺口冲击试验方法，将冲击试样加工至最终尺寸10mm10mm55mm，采用JB30B冲击试验机，进行常温下夏比V型缺口冲击试验。要求对热影响区中的临界热影响区脆化、粗晶区脆化、过临界粗晶热影响区脆化、多层焊时临界热影响区脆化四区的冲击能量进行测试。3.1.2 接头的硬度测试 硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是反映金属材料综合力学性能的一个重要指标，可作为评定其冶金性能的参考。由于维氏硬度试验时可任意选择力而不影响所测的硬度值，金刚石压头又使得该方法适用于任何硬度的材料，因此，在这里进行维氏硬度测试。试验设备：小负荷的维氏硬度仪HVA10A型试验条件：载荷10kg，加载持续时间15s，测试焊接接头热影响区中的临界热影响区、粗晶区、过临界粗晶热影响区、多层焊时临界热影响区的硬度。3.1.3 试样的拉伸试验 在工业生产中，拉伸试验是应用最广泛的材料力学性能试验的方法之一。试验时在标准光滑圆柱试样的两端缓慢地施加载荷，使试样的 工作部分受轴向拉力的作用沿轴向拉长，使它不断产生变形，直至把试样拉断为止。通过拉伸试验可以测定出材料的基本力学性能。3.2 Q235-A钢的焊接试验材料3.2.1 Q235-A焊接试验用板材 Q235-A钢属于碳素结构钢，其塑性好，有一定的强度，用于制造受力不大的零件。本设计选用的母材是Q235-A，板厚12mm，手工电弧焊用焊条J507，气体保护焊用焊丝牌号为ER50-6。3.2.2 焊条电弧焊原理、特点及应用用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法称焊条电弧焊（缩写SMAW， ISO代号为111）。它是利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和焊件溶化，从而获得牢固的焊接接头，原理如图焊条电弧焊的原理图焊条电弧焊具有设备简单、操作方便、适应性强，对焊接接头的装配要求低，能在空间任何位置焊接，但对焊工技术要求高、劳动条件差、生产效率低、焊接质量依赖程度高等特点。3.3 焊条电弧焊的工艺分析3.3.1 焊前准备 用气割或碳弧气刨加工坡口时，应保证加工质量，防止其表面凹凸不平，不合格的予以修磨，坡口表面不得有裂纹、夹渣、分层等缺陷，否则予以去除或修补。清除坡口及两侧10-20mm范围内的油污、铁锈、氧化物等赃物，焊条应按照规定的温度烘干，入炉和出炉的温度不应过高，以防药皮脆裂。焊接接头形式、坡口和焊缝（1）接头形式 焊接接头常用的接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头和T型接头。选择焊接接头形式主要根据产品的结构，并综合考虑受力条件、加工成本等因素。本设计采用对接形式，它是焊接结构中最常见的接头形式。（2）坡口准备 试验采用单面焊双面成型技术，坡口形式采用V型坡口。焊条电弧焊坡口角度60,单边坡口角度均为30;埋弧焊横焊坡口角度60,焊根间隙3.0-3.5，钝边高度1.0-1.5mm。国家标准GB/T9851988对此作了详细的规定。（3）焊前预热Q235-A属于普通碳素钢，焊接前无需进行预热。（4）焊材烘干Q235-A用的焊材必须进行烘干（试验过程中对真空包装的焊条也要进行烘干）以降低扩散氢水平，防止产生冷裂纹并避免产生成片的分散气孔。根据试验结果，烘干时间一般为2501h，试焊时焊条应置于焊条保温桶内。（5）焊接设备焊条电弧焊是采用奥太ZX7-400S逆变焊机，气体保护焊是采用奥太NBC-400。（6）试件剩磁的处理试件采用直流焊接时会产生磁偏吹，原则上采用交流焊机，但用交流电源焊接时，电弧的稳定性差，而且由于试件比较小，所以采用直流电源焊接，并且要控制试件的磁性，接线时采用反接。3.3.2 焊接过程中技术要求（1）层温及线能量Q235-A的晶粒尺寸对韧性有很大的影响，晶粒越细，韧性越好，所以焊接时要用小的线能量进行焊接，要控制层间温度，不宜过高，防止金属过热引起韧性下降的现象。再者，焊接线能量越大，稀释率（母材金属在焊接金属中所占的百分比）越大，焊缝中C、Si、Mn质量分数越低，致使焊接金属强度下降。（2）运条方式为减小线能量，焊接过程中运条尽量以直拉、微摆的连弧焊接方式进行焊接。（3）焊接层数及道数为控制热输入，焊接层数及道数设计示意图如下图所示焊条电弧焊焊缝的层数图3.4 Q235-A钢的焊接工艺试验 3.4.1 焊条电弧焊焊接工艺试验 （1）焊接工艺参数及选择 焊条电弧焊的焊接工艺参数包括;焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否，直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。 焊条直径 焊条直径是指焊芯的直径。它是保证焊接质量和效率的重要因素。焊条直径的选择一般根据焊件的厚度选择，还应考虑接头形式、施焊位置和焊接层数，对于重要的焊接结构还要考虑焊接热输入的要求，一般情况，焊条直径与焊件厚度之间的参考数据见下表。表3-1 焊条直径与焊件厚度之间的关系焊件厚度(mm)234561213焊条直径（mm）23.232.44546焊接电流的选择 选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊件直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置和层数等因素综合考虑。焊接电流选择不当易造成未焊透、夹渣或咬边、焊穿金属飞溅等。对于一定的直径的焊条有一个合适的电流范围，可参考下表表3-2 焊接电流和焊条直径放入关系焊条直径（mm）1.62.02.53.2456焊接电流（A）254040655080100130160210200250260300在相同焊条直径的条件下，平焊的电流可大一些，其它的位置焊接电流应小一些。相同条件下，碱性焊条的焊接电流比酸性焊条小10%左右。电弧电压与焊接速度 焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定：电弧越长，电弧电压越大；电弧越短，电弧电压越小。在焊接过程中应尽量使用短弧焊接。 （2）试验基本情况与焊接工艺参数，可参考下表表3-3 焊条电弧焊的焊接工艺参数焊层名焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度（cm/min）线能量（KJ/cm）根焊90-9519-256.5-7.513.4-17.7填充95-10519-2512-187.6-10.0盖面90-10019-2510-158.7-11.4（3）焊接接头力学性能测试结果试件经无损检测后，参照ASME、IX、国内JB4708标准要求切割试件进行试验，接头拉伸、弯曲和冲击试验结果如下表所示表3-5 拉伸试验试件编号试件宽度（mm）试件厚度（mm）横截面积（mm）断裂载荷（KN）抗拉强度（MPa）断裂部位及特征HP014012450热影响区HP024012445热影响区表3-6 弯曲试验试件编号试件类型试件厚度（mm）弯心直径（mm）弯曲角度（）试验结果HP01-1面弯1226180合格背弯1226180合格HP01-2面弯1226180合格背弯1226180合格 表3-7 冲击试验试件编号V型缺口位置冲击吸收功单值平均值Q235-A-01焊缝中心熔合区729068886992719370877090Q235-A-02焊缝中心熔合区738670906789728768887088 从以上三表中可以看出，上述焊材对应的焊接接头的强度性能、弯曲性能、冲击韧性能均较好。3.5 气体保护焊焊接工艺试验3.6 二氧化碳气体保护焊是利用CO2气作为保护气体的一种熔化极气体保护的焊接方法: 1.使用二氧化碳气体保护焊,可以减少飞溅:它是利用二氧化碳气体热物理性能的特殊性，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。 2.二氧化碳气体保护焊,可以降低成本,提高焊接质量:由于CO2气比空气重,因此从喷嘴中喷出的CO2气可以在电弧区形成有效的保护层,防止空气进入熔池,特别是空气中氧等有害物质的影响.熔化电极(焊丝)通过送丝滚轮不断的送进,与工件之间产生电弧,在电弧热的作用下,熔化焊丝和工件形成熔池,随着焊枪的移动,熔池凝固形成焊缝,再加上二氧化碳保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷质量焊接接头。这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。原理如图熔化极气体保护焊的工作原理图3.5.1 焊条电弧焊+二氧化碳气体保护焊焊接工艺参数焊条电弧焊采用同上面一样型号奥太焊机，二氧化碳气体焊采用奥太NBC-400焊机，就坡口形式、焊接电流、电弧电压、焊接速度等工艺参数，在试验后要根据GB1501998钢制压力容器等相关标准进行检验。3.5.2 焊前准备 用气割或碳弧气刨加工坡口时，应保证加工质量，防止其表面凹凸不平，不合格的予以修磨，坡口表面不得有裂纹、夹渣、分层等缺陷，否则予以去除或修补。清除坡口及两侧20-30mm范围内的油污、铁锈、氧化物等赃物，焊条应按照规定的温度烘干，入炉和出炉的温度不应过高，以防药皮脆裂。3.5.3 焊接接头形式、坡口和焊缝（1）坡口形式采用V型坡口，坡口角度60,焊根间隙3.0-3.5，钝边高度1.0-1.5mm。先用手工电弧焊进行打底，然后用二氧化碳气体保护焊进行填充和盖面，焊后用碳弧气刨进行反面清根，最后在进行一次二氧化碳气体保护焊。（2）接头形式本试件采用对接形式（3）焊前预热Q235-A属于普通碳素钢，焊接前无需进行预热。（4）焊材烘干Q235-A用的焊材必须进行烘干（试验过程中对真空包装的焊条也要进行烘干）以降低扩散氢水平，防止产生冷裂纹并避免产生成片的分散气孔。根据试验结果，烘干时间一般为2501h，试焊时焊条应置于焊条保温桶内。（5）试件剩磁的处理试件采用直流焊接时会产生磁偏吹，原则上采用交流焊机，但用交流电源焊接时，电弧的稳定性差，而且由于试件比较小，所以采用直流电源焊接，并且要控制试件的磁性，接线时采用反接。（6）焊接环境焊接环境温度在1520，环境湿度在45%50%RH，环境风速小于0.2m/s。3.5.4 Q235-A钢焊接工艺试验（1） 焊接工艺参数及选择 气体保护焊工艺参数分为主要参数和次要参数。主要参数就是指那些直接影响焊缝质量和生产效率的参数，它们是焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝成分、电流的种类及极性和预热温度等。对焊接质量产生有限或无多大影响的参数均称为次要参数。表3-10 气体保护焊焊接工艺参数的选择焊接层名焊条或焊丝直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度（m/h）根焊3.2859019251719填充焊1.225030017242530盖面焊1.215025017242832（2）焊接接头力学性能测试试件经无损检测后，参照ASME、IX、国内JB4708标准要求切割试件进行试验，接头拉伸、弯曲和冲击试验结果如下表所示表3-11 拉伸试验试件编号试件宽度（mm）试件厚度（mm）横截面积（mm）断裂载荷（KN）抗拉强度（MPa）断裂部位及特征HP014012450热影响区HP024012445热影响区表3-12 弯曲试验试件编号试件类型试件厚度（mm）弯心直径（mm）弯曲角度（）试验结果HP01-1面弯1226180合格背弯1226180合格HP01-2面弯1226180合格背弯1226180合格 表3-13 冲击试验试件编号V型缺口位置冲击吸收功单值平均值Q235-A-01焊缝中心熔合区729068886992719370877090Q235-A-02焊缝中心熔合区738670906789728768887088由于二氧化碳气体保护焊焊的电弧热效率较高，焊缝及热影响区的冷却速度较慢，并且热影响区的范围较大，Q235-A在焊接时不需要进行预热，在这种情况下酒会改变金属的组织，影响金属的结构、强度、塑性、韧性等性能。3.6 本章小结 根据焊接性试验结果，针对12mm厚的Q235-A钢的试样进行了焊条电弧焊和焊条电弧焊+二氧化碳气体保护焊焊焊接工艺试验，得出以下结论： （1）Q235-A钢的焊接选用上述焊材是可行的。 （2）焊接过程中焊条电弧焊根焊时应控制焊接线能量在20KJ/cm以下，填充盖面焊时焊条电弧焊或气体保护焊焊应控制焊接线能量在10KJ/cm左右。 （3）对于焊条电弧焊，焊接过程中焊条的摆动幅度不要过大，应以直拉和微摆的方式进行，以减少热输入。 （4）采用大西洋、大桥等焊条进行焊接时，焊条进行3501h烘干，焊接过程中控制层间温度，层间温度在100以下，焊接接头的强度、韧性、弯曲性能较好。第四章 Q235-A钢的焊接工艺卡的编制焊接工艺卡片单位名称 安徽机电职业技术学院 焊接工艺指导书编号 日期 2011-1-05 焊接工艺评定报告编号 焊接方法 手工电弧焊 机械化程度（手工、半自动、自动） 手工 焊接接头：平位置对接 简图：（接头形式、破口形式与尺寸、焊层、焊道布置及顺序）坡口形式： V型坡口 衬垫（材料及规格）： 无 其他： 母材：Q235-A类别号 组别号 -1 与类别号 组别号 -1 相焊及标准号 GB/T3274 钢 号 Q235-A 与标准号 GB/T3274 钢 号 Q235-A 相 焊厚度范围： 母材：对接焊缝10-12mm 角焊缝 管子直径、壁厚范围：对接焊缝 角焊缝 焊缝金属厚度范围：对接焊缝 1016 角焊缝 其他 耐蚀堆焊金属化学成分（%）CSiMnPSCrNiMoVTiNb焊接材料：焊条焊材类别碳钢焊条焊材标准JBT4709-2007填充金属尺寸焊材型号CHE507焊材牌号（钢号）J507其他其他：焊接位置：对接焊缝的位置平位置 焊接方向：（向上、向下） 角焊缝位置 焊接方向：（向上、向下） 焊后热处理:温度范围（） 保温时间（h） 预热： 预热温度（）（允许最低值） 层间温度（）（允许最高值） 保持预热时间 加热方式 气体： 气体种类 混合比 流量（L/min）保 护 气 尾部保护气 背面保护气 电特性 电流种类： 直流 极性： 反极性 焊接电流范围（A）：100130 电弧电压（V）：2023 （按所焊位置和厚度，分别列出电流电压范围，记入下表）焊道焊层焊接方法填充材料焊接电流电弧电压（V）焊接速度（A）线能量（KJ/cm）第五章 焊接中容易出现的问题及预防措施1、层状撕裂层状撕裂产生的根本原因是钢中存在夹杂物。钢在轧制过程中夹杂物被扎成片状，平行于钢板表面沿轧制方向分布。这种片状夹杂物的存在，大大消弱钢板在厚度方向的力学性能，特别是断面收缩率大大降低。 控制夹杂物，特别是硫化物 薄片状夹杂物相当于金属内部尖锐的缺口，是钢板的Z向力学性能大大降低，经实验证明，当钢中含硫量极低时，各个方向的塑性指标均有提高，层状撕裂敏感性随之降低。防止母材脆化 焊接中发生过热区粗晶脆化、应变时效脆化及氢脆等，母材层状撕裂的敏感性明显增加，在焊接过程中应采取预热、保温缓冷、控制层间温度等降低冷却速度。尽量采取双侧焊缝，避免单侧焊缝。这样可以缓和焊缝根部的应力分布并减小应力集中。2、未焊透、未熔合焊接时，接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透；在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象，称为未熔合。未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊缝会出现间断或突变，焊缝强度大大降低，甚至引起裂纹。因此，在船体的重要结构部分均不允许存在未焊透、未熔合的情况。未焊透和未熔合的产生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净，或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条手法不当，电弧偏在坡口一边等原因，都会造成边缘不熔合。防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干净；封底焊清根要彻底，运条摆动要适当，密切注意坡口两侧的熔合情况。正确选定坡口形式和装配间隙，认真清除坡口边缘两侧污物。选择合适的焊接电流，运条时随时注意调整焊条角度，使熔敷金属和母材之间充分均匀地加热和熔化，合为一体。3、夹渣夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；使用碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣。防止产生夹渣的措施是：正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。清除焊道上的杂质、污物，尤其是焊接坡口要保持清洁干燥。正确选用电焊条，根据钢板厚度、环境温度，选用适宜的焊接电流和坡口形式。4、气孔气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行焙烘，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快；埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。预防产生气孔的办法是：选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。埋弧焊时，应选用合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。施焊前将坡口表面两侧清理干净，铁锈是使焊缝金属产生气孔的原因之一，特别是当铁锈隐藏在焊件装配间隙内部时，所受影响更大。已装配好的焊件不易将内部铁锈除净，因此除锈洁净工作应在装配前进行。焊前应将电焊条按说明书中规定的温度和时间烘培，并应保温防潮。焊接电流要适中，碱性焊条应采用短弧焊接。5、咬边焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中，故在重要的结构或受动载荷结构中，一般是不允许咬边存在的，或到咬边深度有所限制。防止产生咬边的办法是：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。选择合适的焊接电流和焊接速度，电弧不应过长，选用正确的焊条角度和运条方法。6、焊接裂纹焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。由于这些杂质熔点低，结晶凝固最晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，或在凝固后不久被拉开，造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时，也易产生热裂纹。防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。冷裂纹产生的主要原因为：1)在焊接热循环的作用下，热影响区生成了淬硬组织；2)焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件；3)接头承受有较大的拘束应力。防止产生冷裂纹的措施有：1)选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；2)严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；3)仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源；4)根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数和线能量，如焊前预热、焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等；5)紧急后热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性；6)采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以减少焊接应力。防止措施：防止产生热裂纹应选用适宜的焊接材料，严格控制有害杂质碳、硫、磷的含量。严格控制焊缝截面形状，避免突高，扁平圆弧过渡，适当提高焊缝形状系数。确定合理的焊接工艺参数，一般6mm左右厚的板对接焊，焊接坡口各搭接23mm，焊缝宽度以12mm左右为宜，焊缝增强高12mm为宜，不应超过3mm。施焊后暂缓清除焊渣，减缓焊缝的冷却速度，以减小焊接应力。防止产生冷裂纹，重要结构应选用碱性焊条，焊条在施焊前一定要进行烘干处理，因为未经烘干的焊条内含水分较多，在高温电弧作用下会分解出大量的氢，从而增加焊缝中的氢含量；仔细清理焊道表面的油污锈迹，避免氢的侵入，使焊接金属中的气体能够充分逸出；选用合理的焊接工艺参数和施焊程序，以减小焊接应力。对淬火倾向大的钢材，应采取预热、缓冷或焊后热处理等措施。产生焊瘤的主要原因，一是操作不熟练和运条方法不当；二是电弧拉得过长、焊速太慢、溶池温度过高等。焊瘤在横、立、仰焊中最为常见，在平焊的焊缝背面有时也可产生。焊瘤使焊缝的实际尺寸发生偏差，尺寸变化较大处易引起应力集中，且焊瘤下面往往存在夹渣。尽量采用短弧焊接（弧长焊条直径），适当加快焊速使溶池温度不致过高，选择合适的焊接电流，保持正确的运条角度（与焊件夹角450为宜）。1 作好焊前准备焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的引弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、灵活、方可使用。工件应开Y形的坡口，钝边的尺寸一般选在0.51.0mm之间，坡口边缘20mm以内处用磨光机打磨，并将表面的铁锈、油污等清除干净，露出金属光泽。锅炉压力容器及重要结构的焊接一律采用碱性焊条，打底层焊接应选择直径3.2mm的焊条，中间层和盖面层可选用4mm的焊条，并对焊条进行400烘干，保温24h。使用时需要将焊条放在保温筒内，随用随取。焊条在炉外停留时间不得超过4h，且反复烘干次数不能多于三次，药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用。2 焊接操作1 选择合适的工艺参数焊条电弧焊的工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产中不可忽视的一个重要问题。焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验进行选择，保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。焊接过程中应尽量选择使用短弧焊接，立焊、仰焊时比平焊更短些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下滴，碱性