焊工技术资料

焊接技术矿山焊接技术资料选编宜昌宝石山矿业焊工学习资料2010412曾毅整理第一章焊接基础焊接是用加热或加压，或加热又加压的方法，在使用或不使用填充金属的情况下，使两块金属连接在一起的一种加工工艺方法。焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，随着科学技术的发展，焊接技术越来越受到各行各业的密切关注，广泛应用于机构、冶金、电力、锅炉和压力容器。建筑、桥梁、船舶、汽车、电子、航空航天、军工和军事装备等生产部门。焊接的分类方法很多，若按焊接过程中金属所处的状态不同，可把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，每一类又包括许多焊接方法。熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至融化状态而不加压力完成的焊接方法。如气焊、手工电弧焊等。压焊是在焊接过程中，对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。如电阻焊、摩擦焊等。钎焊是在焊接过程中，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但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，充填接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。如软钎焊（加热温度在450度以下锡焊）硬钎焊（加热温度在450度以上铜焊）。其中手工电弧焊是目前应用最普遍的，也是其他种类焊接方法的基础。一焊接种类及特点焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。一、什么是钎焊钎焊是如何分类的钎焊的接头形式有何特点钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。根据钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。（1）软钎焊软钎焊的钎料熔点低于450C，接头强度较低小于70MPA。（2）硬钎焊硬钎焊的钎料熔点高于450C，接头强度较高大于200MPA。钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此，钎焊一般采用搭接接头和套件镶接，以弥补钎焊强度的不足。二、电弧焊的分类有哪些，有什么优点利用电弧作为热源的熔焊方法，称为电弧焊。可分为手工电弧焊、埋弧自动焊和气体保护焊等三种。手工自动焊的最大优点是设备简单，应用灵活、方便，适用面广，可焊接各种焊接位置和直缝、环缝及各种曲线焊缝。尤其适用于操作不变的场合和短小焊缝的焊接；埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量好、劳动条件好等特点；气体保护焊具有保护效果好、电弧稳定、热量集中等特点。三、焊条电弧焊时，低碳钢焊接接头的组成、各区域金属的组织与性能有何特点（1）焊接接头由焊缝金属和热影响区组成。1）焊缝金属焊接加热时，焊缝处的温度在液相线以上，母材与填充金属形成共同熔池，冷凝后成为铸态组织。在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶，形成柱状晶组织。由于焊条芯及药皮在焊接过程中具有合金化作用，焊缝金属的化学成分往往优于母材，只要焊条和焊接工艺参数选择合理，焊缝金属的强度一般不低于母材强度。2）热影响区在焊接过程中，焊缝两侧金属因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域。（2）低碳钢的热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。1）熔合区位于焊缝与基本金属之间，部分金属焙化部分未熔，也称半熔化区。加热温度约为14901530C，此区成分及组织极不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆性破坏的发源地。2）过热区紧靠着熔合区，加热温度约为11001490C。由于温度大大超过AC3，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，使塑性大大降低，冲击韧性值下降2575左右。3）正火区加热温度约为8501100C，属于正常的正火加热温度范围。冷却后得到均匀细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材。4）部分相变区加热温度约为727850C。只有部分组织发生转变，冷却后组织不均匀，力学性能较差。四、什么是电阻焊电阻焊分为哪几种类型、分别用于何种场合电阻焊是利用电流通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热，将焊件加热至塑性或局部熔化状态，再施加压力形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为点焊、缝焊和对焊3种形式。（1）点焊将焊件压紧在两个柱状电极之间，通电加热，使焊件在接触处熔化形成熔核，然后断电，并在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。点焊适用于焊接4MM以下的薄板搭接和钢筋，广泛用于汽车、飞机、电子、仪表和日常生活用品的生产。（2）缝焊缝焊与点焊相似，所不同的是用旋转的盘状电极代替柱状电极。叠合的工件在圆盘间受压通电，并随圆盘的转动而送进，形成连续焊缝。缝焊适宜于焊接厚度在3MM以下的薄板搭接，主要应用于生产密封性容器和管道等。（3）对焊根据焊接工艺过程不同，对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。1）电阻对焊焊接过程是先施加顶锻压力1015MPA，使工件接头紧密接触，通电加热至塑性状态，然后施加顶锻压力3050MPA，同时断电，使焊件接触处在压力下产生塑性变形而焊合。电阻对焊操作简便，接头外形光滑，但对焊件端面加工和清理要求较高，否则会造成接触面加热不均匀，产生氧化物夹杂、焊不透等缺陷，影响焊接质量。因此，电阻对焊一般只用于焊接直径小于20MM、截面简单和受力不大的工件。2）闪光对焊焊接过程是先通电，再使两焊件轻微接触，由于焊件表面不平，使接触点通过的电流密度很大，金属迅速熔化、气化、爆破，飞溅出火花，造成闪光现象。继续移动焊件，产生新的接触点，闪光现象不断发生，待两焊件端面全部熔化时，迅速加压，随即断电并继续加压，使焊件焊合。闪光对焊的接头质量好，对接头表面的焊前清理要求不高。常用于焊接受力较大的重要工件。闪光对焊不仅能焊接同种金属，也能焊接铝钢、铝铜等异种金属，可以焊接001MM的金属丝，也可以焊接直径500MM的管子及截面为20000MM2的板材。五、激光焊的基本原理是什么有何特点及用途激光焊利用聚焦的激光束作为能源轰击工件所产生的热量进行焊接。激光焊具有如下特点1）激光束能量密度大，加热过程极短，焊点小，热影响区窄，焊接变形小，焊件尺寸精度高；2）可以焊接常规焊接方法难以焊接的材料，如焊接钨、鉬、钽、锆等难熔金属；3）可以在空气中焊接有色金属，而不需外加保护气体；4）激光焊设备较复杂，成本高。激光焊可以焊接低合金高强度钢、不锈钢及铜、镍、钛合金等；异种金属以及非金属材料如陶瓷、有机玻璃等；目前主要用于电子仪表、航空、航天、原子核反应堆等领域。六、电子束焊的基本原理是什么有何特点及用途电子束焊利用在真空中利用聚焦的高速电子束轰击焊接表面，使之瞬间熔化并形成焊接接头。电子束焊具有以下特点1能量密度大，电子穿透力强2）焊接速度快，热影响取消，焊接变形小；3）真空保护好，焊缝质量高，特别适用于活波金属的焊接。电子束焊用于焊接低合金钢、有色金属、难熔金属、复合材料、异种材料等，薄板、厚板均可。特别适用于焊接厚件及要求变形很小的焊件、真空中使用器件、精密微型器件等。二焊接方法熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。三焊接工艺焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接（正交接）和角接等。对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。塑料焊接，采用加热和加压或其他方法使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法。第二章手工电弧焊技术手工电弧焊（焊条电弧焊）是用手工操纵焊条进行焊接的一种方法。实现手工电弧焊的能量是利用气体介质中的放电过程产生的能量。一手工电弧焊概述手工电弧焊简称手工焊。它利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化，从而获得牢固的焊接接头。焊接过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及熔渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域，以防止大气对熔化金属的有害污染。焊条芯棒也在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，构成焊缝的填充金属。有时也可通过焊条药皮掺合金属粉末，向焊缝提供附加填充金属。手工电弧焊与其他电弧焊方法相比，具有下列特点。1操作灵活手工电弧焊之所以成为应用最广泛的连接金属的焊接方法，其主要原因是它的灵活性。手工电弧焊不论在焊接车间内，还是在野外施工现场均可采用。由于设备简单、移动方便、电缆长、焊把轻巧等特点，手工电弧焊既适用于平焊、立焊、仰焊等各种空间位置的焊接，又适用于对接、搭接、角接、T形接头等各种接头型式构件的焊接。可以说，凡是焊条能达到的任何位置的接头，均可采用手工电弧焊方法连接。特别对于复杂结构、不规则形状的构件以及单件、非定型钢结构制造，由于可以不用辅助工装、变位器、胎夹具等就可以焊接，手工电弧焊的优越性显得尤为突出。2待焊接头装配要求低由于焊接过程由焊工控制，可以适时调整电弧位置和运条手势，修正焊接规范，以保证跟踪接缝和均匀熔透。因此，对焊接接头的装配尺寸要求相对降低。3可焊金属材料广手工电弧焊广泛应用于低碳钢、低合金结构钢的焊接。选配相应的焊条，手工电弧焊也常用于不锈钢、耐热钢、低温钢等合金结构钢的焊接，用于铸铁、铜合金、镍合金材料的焊接，以及耐磨损、耐腐蚀、耐热等特殊使用要求的构件表面层堆焊。4熔敷速度低手工电弧焊和其他电弧焊方法（如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊等）相比，因为使用的焊接电流小、每焊完一根焊条后必须换焊条以及清渣而停止焊接等，熔敷速度低，生产率低。5依赖性强虽然焊接接头的力学性能可以通过选择与母材性能相当的焊条来满足，但焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能及现场发挥，甚至焊工施焊过程中的精神状态也会影响焊缝质量。二焊条电弧焊的基本原理与定义焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。1电弧由焊接电源供给的，在工件与焊条两极间产生强烈而持久的气体放电现象叫电弧电弧2电弧燃烧的必要条件气体电离及阴极电子发射。3焊条电弧焊的适用范围焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接工作的，可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。另外由于焊条电弧焊设备轻便，搬运灵活，所以说，焊条电弧焊可以在任何有电源的地方进行焊接作业。适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。焊条电弧焊的安全特点焊条电弧焊焊接设备的空载电压一般为50V90V，而人体所能承受的安全电压为30V45V，由此可见，手工电弧焊焊接设备，会对人造成生命危险，施焊时，必须穿戴好劳保用品。4电弧焊的分类电弧焊可分为手工电弧焊、半自动（电弧）焊、自动（电弧）焊。自动（电弧）焊通常是指埋弧自动焊在焊接部位覆有起保护作用的焊剂层，由填充金属制成的光焊丝插入焊剂层，与焊接金属产生电弧，电弧埋藏在焊剂层下，电弧产生的热量熔化焊丝、焊剂和母材金属形成焊缝，其焊接过程是自动化进行的。最普遍使用的是手工电弧焊。5基本工艺手工电弧焊的基本工艺如下A在焊接前清理焊接表面，以免影响电弧引燃和焊缝的质量。B准备好接头形式（坡口型式）。坡口的作用是使焊条、焊丝或焊炬（气焊时喷射乙炔氧气火焰的喷嘴）能直接伸入坡口底部以保证焊透，并有利于脱渣和便于焊条在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。坡口的形状和尺寸主要取决于被焊材料及其规格（主要是厚度）以及采取的焊接方法、焊缝形式等。在实际应用中常见的坡口型式有弯边接头适用于厚度3MM的薄件；平坡口适用于38MM的较薄件；V型坡口适用于厚度620MM的工件（单面焊接）；焊缝坡口型式示意图X型坡口适用于厚度1240MM的工件，并有对称型与不对称型X坡口之分（双面焊接）；U型坡口适用于厚度2050MM的工件（单面焊接）；双U型坡口适用于厚度3080MM的工件（双面焊接）。坡口角度通常取6070，采用钝边（也叫做根高）的目的是防止焊件烧穿，而间隙则是为了便于焊透。6主要参数电弧焊的焊接规范中最主要的参数有焊条种类（取决于母材的材料）、焊条直径（取决于焊件厚度、焊缝位置、焊接层数、焊接速度、焊接电流等）、焊接电流、焊接层数、焊接速度等。除了上述的普通电弧焊外，为了进一步提高焊接质量，还采用气体保护电弧焊例如利用氩气作为焊接区域保护气体的氩弧焊、利用二氧化碳作为焊接区域保护气体的二氧化碳保护焊等，其基本原理是在以电弧为热源进行焊接时，同时从喷枪的喷嘴中连续喷出保护气体把空气与焊接区域中的熔化金属隔离开来，以保护电弧和焊接熔池中的液态金属不受大气中的氧、氮、氢等污染，以达到提高焊接质量的目的。钨极氩弧焊以高熔点的金属钨棒作为焊接时产生电弧的一个电极，并处在氩气保护下的电弧焊，常用于不锈钢、高温合金等要求严格的焊接。等离子电弧焊这是由钨极氩弧焊发展起来的一种焊接方法，三手工电弧焊设备与工具手弧焊的主要设备有弧焊机，按其供给的焊接电流种类的不同可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。1交流弧焊机交流弧焊机供给焊接时的电流是交流电，是一种特殊的降压变压器，它具有结构简单、价格便宜、使用可靠、工作噪声小、维护方便等优点，所以焊接时常用交流弧焊机，它的主要缺点是焊接时电弧不够稳定。常用的弧焊机为BX1XXX型弧焊机。其含义是B交流变压器；X1下降特性；XXX（330）基本规格（即额定电流为330安培）。其空载电压为6070伏。工作电压在2030伏左右，随焊接时电弧长度变化而波动，电弧长度增加，工作电压升高。它可以通过改变绕组接法及调节可动铁芯位置来改变焊接电流大小。2直流弧焊机直流弧焊机供给焊接时的电流为直流电。它具有电弧稳定、引弧容易、焊接质量较好的优点，但是直流弧焊发电机结构复杂、噪声大、成本高、维修困难。在焊接质量要求高或焊接2MM以下薄钢件、有色金属、铸铁和特殊钢件时，宜用直流弧焊机。3工具进行手弧焊时的工具有夹持焊条的焊钳；保护眼睛、皮肤免于灼伤的电弧手套和面罩；清除焊缝表面及渣壳的清渣锤和钢丝刷等。4辅助工具碳弧气刨碳弧气刨是指使用石磨棒或碳棒与工件间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加工沟槽的方法。碳弧气刨是使用碳棒或石墨棒作电极，与工件间产生电弧，将金属熔化，并用压缩空气将熔化金属吹除的一种表面加工沟槽的方法。在焊接生产中，主要用来刨槽（坡边）、消除焊缝缺陷和背面清根。碳弧气刨有下列特点（1）手工碳弧气刨时，灵活性很大，可进行全位置操作。可达性好，非常简便。（2）清除焊缝的缺陷时，在电弧下可清楚地观察到缺陷的形状和深度。（3）噪声小，效率高。用自动碳弧气刨时，具有较高的精度，减轻劳动强度。碳弧气刨的缺点是碳弧有烟雾、粉尘污染和弧光辐射，此外，操作不当容易引起槽道增碳。四电焊条的选用1、焊条选用的原则焊条的选用须在确保焊接结构安全、可靠使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考查后，有针对性地选用焊条、必要时还需进行焊接性试验。（1）同种钢材焊接时焊条选用要点1）考虑焊缝金属力学性能和化学成分对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。2）考虑焊接构件使用性能和工作条件对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊接件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。3）考虑焊接结构特点及受力条件对结构形状复杂、刚性大的厚大焊接件，由于焊接过程中产生很大的内应力、易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条。对受力不大、焊接部位难以清理干净的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，应选用适于全位置焊接的焊条。4）考虑施工条件和经济效益在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条。在狭小或通风条件差的场合，应选用酸性焊条或低尘焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应采用高效率焊条，如铁粉焊条、高效率重力焊条等，或选用底层焊条、立向下焊条之类专用焊条，以提高焊接生产率（2）异种钢焊接时焊条选用要点1）强度级别不同的碳钢低合金钢（或低合金钢低合金高强钢）一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被焊金属的最低或度，选用的焊条熔敷金属的强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹。应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。2）低合钢奥氏体不锈钢应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬、镍含量较高的、塑性、抗裂性较好的CR25NI13型奥氏体钢焊条，以避免因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹。但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。3）不锈钢复合钢板应考虑对基层、覆层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层（碳钢或低合金钢）的焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；覆层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条。关键是过渡层（即覆层与基层交界面）的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬、镍含量较高、塑性和抗裂性好的CR25NI13型奥氏体钢焊条。2、常用金属材料焊接时焊条的选用（1）碳钢焊条的选用碳钢是碳素结构与碳素工具钢的总称。我国碳钢产量约占全部钢材总产量的80以上，碳钢焊执着是被焊金属中量最大、覆盖面最广的一种。用于焊接的碳钢、含碳量不超过09。碳钢的焊接性与钢中含钢量多少密切相关，含碳量越高，钢的焊接性越差。几乎所有的焊接方法都可以用于碳钢结构的焊接，基中以手弧焊、埋弧焊和CO2气体保护焊应用最为广泛。碳钢焊条的焊缝强度通常小于540MPA（55KGF/MM2）,在我国的碳钢焊条国家标准GB/T511795中只有E43系列及E50系列的二种型号，即抗拉强度只有420MPA43KGF/MM2和490MPA50KGF/MM2两个强度级别。目前焊接中大量使用的是470MPA级以下的焊条。焊接低碳钢（碳少于025）时大多使用E43XX（J42X）系列的焊条，这一系列焊条有多种型号，产品牌号更多，可根据具体母材及使用条件、工作状况、焊件结构形状和钢板厚度加以选用。焊接中碳钢（C025060）和高碳钢（C）060）时，应选用杂质含量较低、且具有一定脱硫能力的碱性氢型焊条。在个别情况下，也可采用钛铁矿型或钛钙基焊条，但要有严格的工艺措施配合。中碳钢焊接，由于钢材含碳量较高，焊接裂纹倾向增大，可选用低氢型焊条或焊缝金属具有较高塑、韧性的焊条，而且大多数情况需要预热和缓冷处理。高碳钢焊接则必须采取严格的预热、后热措施，以防止产生焊接裂纹。高碳钢焊接时焊缝与母材性能完全相同比较困难，高碳钢的抗拉强度大多在675MPA69KGF/MM2，焊材的选用应视产品设计要求而定。强度要求高时，可用J707或J607焊条。强度要求不高时，可用J506或J507等焊条；或者分别选用与以上强度等级相当的低合金钢焊条。所有焊接材料都应当是低氢型的。（2）低合金高强钢焊条的选用低合金高强钢根据强度级别及热处理状态，可分为热轧及正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢等。低合金高强钢用的焊条对焊缝金属的性能有至关重要的影响。在我国的焊条国家标准中，含合金钢焊条标准（GB/511895）有从E50系列至E85系列等各种型号的焊条可供选择。代合金钢一般依钢材的强度等级来选用相应的焊条，同时还需要根据母材焊接性、焊接结构尺寸、坡口形状和受力情况等的影响，进行综合考虑。在冷却速度较大、使焊缝强度增高、焊接接头容易产生裂纹的不利的情况下，可选用比母材强度低一级的焊条。实际上在碳钢焊条标准中也有不和焊条可兼用于代合金钢焊接。为了满足低合金钢产品焊接的要求，提高焊条的抗裂性、焊缝金属韧性和焊接工艺性能，还研制出许多各具特色的低合金钢专用焊条可供选用，如超低氢焊条（JXXXH）、高韧性焊条（JXXXGR）、高韧性超低氢焊条（JXXXRH）以及耐吸潮焊条（JXXXLMA）等。焊接热轧及正火钢时，选择焊接材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、塑性和冲击韧性等力学性能与母材相匹配。不必考虑焊缝金属的化学成分与母材的一致性。焊接厚大构件时，为了防止出现焊接冷裂纹，可采用“低强匹配”原则，即选用焊缝金属强度低于母材强度的焊接。焊接强度过高，将导致焊缝金属塑、韧性及抗裂性能的降低。低碳调质钢产生冷裂纹的倾向较大，因此严格控制焊接材料中的氢是十分重要的，用于低碳调质钢的焊条应是低氢型或超低氢型焊条。中碳调质钢焊接为确保焊缝金属的塑、韧和强度，提高焊缝的抗裂性，应采用低碳合金系统，尽量降低焊缝金属的硫、磷杂质含量。对于需焊后热处理的构件，还应考虑焊缝金属合金成分应与母材相近。（3）耐热钢焊条的选用低合金耐热钢要在高温下长期工作，为了保证耐热钢的高温性能，须向钢中加入较多的合金元素（如CRMOVNB等）。在选择焊接材料时，首先要保证焊缝性能与母材匹配，具有必要的热强性，因此要求焊缝金属的化学成分应尽量与母材一致，如果焊缝与母材化学成分相关太大，高温长期使用后，接头区域某些元素发生扩散现象（如碳元素在熔合线附近的扩散），使接头高温性能下隆。耐热钢焊条一般可按钢种和构件的工作温温来选用。选配耐热钢焊材的原则是焊缝金属的合金成分和性能与母材相应指标一致，或应达到产品技术条件提出的最低性能指标。为了提高焊缝金属的抗热裂能力，焊缝中的碳含量应略低于母材的碳含量，一般应控制在007015之间。由于钢中碳和合金元素的共同作用，耐热钢焊接时极易形成液硬组织，焊接性较差。为此耐热钢一般焊前预热，焊后进行回火处理。近年来，在薄壁管焊接中普遍采用了氩弧焊打低，酸性焊条手弧焊盖面的工艺，大大提高了焊接质量。但这类焊条抗裂性次于低氢型焊条，在单独使用或用于厚壁管焊接时，应选择低氢型耐热钢焊条。（4）低温钢焊条的选用低温钢是在40度至196度的低温范围工作的低合金专用钢材。按化学成分划分，低温钢主要有含镍钢和无镍钢两类。国外一般使用含镍低温钢，如35NI、5NI钢和9NI钢等；我国多使用无镍低温钢。选择低温钢焊材首先应考虑接头使用温度、韧性要求及是否进行焊后热处理等，昼使焊缝金属的化学成分和力学性能（尤其是冲击韧性）与母材一致。经焊后热处理后，焊缝仍应具有较高的低温韧性。由于对焊缝金属的低温韧性提出了严格的要求，低温钢焊条药皮均采用低氢型。焊接时要求尽量采用小的焊接线能量，避免焊缝金属及近缝区形成粗晶组织而降低低温韧性。含镍低温钢除手弧焊外，主要采用氩弧焊进行焊接，采用与母材相同成分的焊丝、保护气体为AR或AR中加入2的O2或510的CO2以改善焊缝成形。（5）不锈钢焊条的选用根据室温组织、不锈钢可分类为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢及奥氏体铁素体双相钢四大类。奥氏体不锈钢以CR18NI18为代表的系列主要用于耐蚀条件，以CR25NI20为代表的系列主要用做耐高温场合。选择奥氏体不锈钢焊接材料时，首先要保斑点焊缝金属具有与母材一致的耐蚀性能，即焊缝金属主要化学成分要尽量接近母材，其次带应保证焊缝具有良好的抗裂性和综合力学性能。CR13系列以CR12为基的多元合金化的钢属马氏体不锈钢，这类钢具有较大的淬硬倾向，马氏体不锈钢焊接时出现的问题主要是冷裂纹及近缝区淬硬脆化。马氏体不锈钢焊接材料的选择有两条途径一是为了满足使用性能要求，保证焊缝金属与母材的化学成分一致，使焊后热处理后者者力学性能及使用性能（如耐蚀性）相接近，这时须彩和同质填充材料。；二是在无法采用预热或焊后热处理的情况下，为了防止裂纹，采用奥氏体型焊材，使焊缝成为奥氏体组织，这种情况下焊缝强度难以与母材匹配。含CR1728的高铬钢属铁素体不锈钢，主要用作热稳定钢。铁素体不锈钢在焊接加热和冷却过程中不发生相变，焊后即使快速冷却也不会产生淬硬组织。铁素体不锈钢焊接时出现的问题主要近缝区晶粒易于长大，形成粗大铁素体，热影响区韧性下降导致脆化。铁素体不锈钢焊接应选择杂质（C、N、S、P等）含量低的焊材，同时对焊缝进行合理的合金化，以便改善其焊接性和韧性。根据对焊接接头性能的要求，铁素体不锈钢焊接时采用的焊材可以是与母材成分相近的高铬铁焊条或焊丝，也可以是铬镍奥氏体焊条或焊丝。采用奥氏体焊材时焊接不预热，也不进行焊后热处理。（6）铸铁焊条的选用根据碳的存在形态，铸铁可分类为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁四种。铸铁的特点是碳与硫、磷杂质含量高，组织不均匀，塑性低，属于焊接性不良的材料。铸铁焊接时出现的主要问题，一是焊接接头区域易出现白口及淬硬组织，二是易出现裂纹。铸铁焊条（或焊补）大致分为冷焊、半热焊和热焊三种，焊材的选择分为同质焊缝和异质焊缝两类。目前国内可以提供数十种铸铁焊条，可根据铸铁焊条的特性，对焊补件的要求（如是否切削加工）、铸铁材料的性能以及焊补件的重要性等分别选用。对焊后要求灰口铸铁焊缝的，可选用Z208、Z248焊条，对焊缝表面需经加工的，可选用Z308、Z408、Z418、Z508焊条，其中Z308最易加工；对球墨铸铁和高强度铸铁，可选用Z258、Z408、Z418焊条，应指出，铸铁焊条是“三分材料、七分工艺”，除了合理选用焊材外，还必须根据工作要求采取适当的工艺措施，如预热分段焊、大（小）电流、瞬时点焊、锤击、后热等，才能取得满意的效果。（7）堆焊焊条的选用堆焊是用焊接方法在零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程，目的是使零件表面获得具有耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔敷金属。例如在普通碳素钢工件的磨损面上堆焊一层耐磨合金，不但可以降低成本，而且可以获得优异的综合性能。堆焊工艺在我国应用越来越广，堆焊合金达数十种，堆焊焊条已制定了较完整的产品系列，堆焊时必须根据堆焊工作及工作条件的不同要求选用合适的焊条。堆焊金属类型很多，反映出堆焊金属化学成分，显微组织及性能的很大差异。堆焊工件及工作条件十分复杂，堆焊时必须根据不同要求选用合适的焊条。不同的堆焊工作和堆焊焊条要采用不同的堆焊工艺，才能获得满意的堆焊效果，堆焊中最常碰到的问题是裂纺，防止开裂的方法主要是焊前预热、焊后缓冷，焊接过程中还可采用锤击等消除焊接应力。堆焊金属的硬度和化学成分，一般是指堆焊三层以上的堆焊金属而言。堆焊焊条的药皮类型一般是钛钙型、低氢型和石墨型三种。为了使堆焊金属具有良好的抗裂性及减少焊条中合金元素的烧损，大多数堆焊焊条采用低氢型药皮。（8）有色金属焊条的选用有色金属焊条主要指的是镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条和铝及铝合金焊条等。镍及镍合金焊条主要用于焊接镍及高镍合金，也可用于异种金属的焊接及堆焊，焊接接头的坡口尺寸及焊接工艺接近铬镍奥氏体不锈钢焊接工艺。镍及镍合金的导热性差，焊接时容易过热引起晶粒长大和热裂纹，而且焊接时气孔敏感性强。因此焊条中应含有适量的AI、TI、MN、MG等脱氧剂，焊接操作时应选用小电流、控制弧长、收弧时注意填满弧坑，保持较低的层间温度。铜及铜合金焊条用途较广，除了用紫铜焊条焊接紫铜外，目前采用较多的是青铜焊条焊接各种铜及铜合金、铜与钢等。同时，由于铜及铜合金具有良好的耐蚀性、耐磨性等，因此也常用于堆焊轴承等承受金属喑磨擦磨损的零件和耐腐蚀（例如耐海水腐蚀）的零件，此外，铜及铜合金焊条也可用来焊补铸铁。铝及铝合金焊条焊接时熔化速度快，必须采用短弧快速焊接，操作较困难。铝及铝合金焊条主要用于纯铝、铸铝、铝锰合金和部分铝镁合金结构的焊接和焊补。纯铝焊条主要用来焊接对接头性能要求不高的铝及铝合金。铝硅焊条的焊缝有较高的抗热裂性能；铝锰焊条有较好的耐蚀性。五手工电弧焊焊接操作过程引弧、熔池保持、电弧行走以及收弧是电弧焊过程的四个基本操作环节。不同电弧焊方法，每一操作环节的实施亦有所区别。手工电弧焊的四个操作环节全部由焊工手动操作，电弧过程的稳定性及焊缝质量的好坏完全取决于焊工的技能。1引弧手工电弧焊引弧时，首先将焊条与工件短接，然后向上拉起焊条以引燃电弧，称为点拉式引弧；或者将焊条端部在坡口表面呈圆弧形轻轻划擦后提起焊条，以引燃电弧，叫做划擦式引弧。对大厚度焊件或某些低合金高强钢、合金钢等，采用划擦式引弧时必须在坡口内或者引弧板上进行，不允许在焊件表面引弧，以免擦伤焊件表面遗留焊接缺陷。2焊池保持及电弧行走焊接过程中，焊工一方面要仔细观察熔池状态，始终保持熔池尺寸（宽度）不变，不断调整焊条角度，控制弧长以保持熔池金属不致溢流；另一方面要保持电弧沿焊接方向的行走均匀一致。只有熔池大小和焊接电弧移动速度始终保持不变时，才能获得均匀一致的焊缝。3收弧焊接结束时，如果直接拉断电弧，将在焊件熄弧处形成弧坑，并产生气孔、裂纹等缺陷。为此，需采取下列措施予以防止1重要结构的焊缝终端加熄弧板，使电弧在熄弧板上运行一段距离后拉断。2如不采用熄弧板，则应设法填满弧坑。例如自动焊熄弧时，常伴随有电弧电流的衰减；手工焊时则使电弧在焊缝终端稍稍停留或者回焊一小段，以填满弧坑，然后才慢慢拉断电弧。六手工电弧焊金属材料焊接技术应用（一）碳钢焊接1低碳钢焊接低碳钢的化学成分和机械性能见表45。表45低碳钢的化学成分及机械性能化学成分（）机械性能钢号CSIMNPS屈服强度MPA抗拉强度MPA延伸率收缩率冲击值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（1）低碳钢的焊接特点低碳钢由于含碳量及合金元素低、强度不高、塑性好，具有优良的焊接性。几乎能用各种工艺方法进行焊接，不需要采用特殊工艺措施即可获得优质焊接接头。焊缝产生裂纹、气孔的倾向性小，只有当母材、焊接材料成分不合格，如硫、磷含量偏高时，焊缝中才可能产生热裂纹。低碳钢焊接通常不需要焊前预热，只是在环境温度较低或结构刚性过大时，才考虑预热措施。（2）焊条选择按照焊接接头与母材等强的原则，选用强度级别相当的焊条。几种常规低碳钢焊接的焊条选用见表，J422是钛钙型药皮的碳钢焊条。交直流两用，可进行全位置焊接。具有优良的焊接工艺性能及良好的力学性能；电弧稳定，飞溅小，脱渣易，再引弧容易；焊缝成型美观，焊波可宽、可窄、可薄、可厚，焊接轻松，效率高。表46低碳钢焊接的焊条选用焊条牌号钢号普通结构件重要结构件A3、A3F、08、10、15、20结421、结422、结423、结424、结425结426、结427、结506、结507A3R、25、20G、22G结426、结427结506、结507（3）焊接工艺要点焊前清除焊件表面铁锈、油污、水分等杂质，焊条必须烘干。角焊缝、对接多层焊的第一层焊缝及单道焊焊缝要避免深而窄的坡口形式，以防出现未焊透和夹渣缺陷；为了防止空气侵入焊接区而引起气孔，降低接头性能，宜尽量采用短弧焊；焊件的刚性增大，焊缝的裂纹倾向性也增大，因此焊接刚性大的结构件时，宜采取焊前预热和焊后清除应力热处理的措施，预热及回火温度见表47。表47低碳钢焊接时预热及回火温度钢号材料厚度MM预热温度和层间温度回火温度50A3、A3F、08、10、15、2050100100600650255060065025、20G、22G25100600650在环境温度低于10下焊接厚壁构件是地，应采用低氢碱性焊条，并对焊件进行预热。预热温度见表48。表48低温环境下低碳钢焊接时预热温度焊件壁厚（）环境温度梁柱、桁架管道、容器温度30以下301610015020以下173010015010以下355031401001500以下517041501001502中碳钢焊接中碳钢化学成分及机械性能见表49。表49中碳钢化学成分及机械性能化学成分（）机械性能钢号CSIMNSPCRNIBMPASMPA5MPA300270350170370500800040040025002550030021350320400170370500800040040025002554032020400370450170370500800040040025002558034019450420500170370500800040040025002561036016500470550170370500800040040025002564038014ZG3503204002004505008000500550028016ZG4504205202004505008000500558032012ZG5505206202004505008000500564038014（1）中碳钢的焊接特点中碳钢含碳量较高，焊接性比低碳钢差。中碳钢焊接的主要问题是焊接热影响区容易产生低塑性淬硬组织。这种淬硬倾向随着钢中含碳量增加而增大。当焊件刚性较大或焊接材料、焊接规范选择不当时，容易产生冷裂纹。多层焊的第一层焊缝，由于母材金属熔合到焊缝中的比例较高，使焊缝金属含碳量及硫、磷杂质含量增高，容易产生热裂纹。（2）焊接工艺要点在要求焊缝与母材等强度时，应选用强度级别相当的低氢碱性焊条焊接。在不要求强度相等时，可以选用强度级别低于母材的低氢碱性焊条，以提高焊缝的塑性和抗冷裂纹、热裂纹的能力。某些情况下，甚至可以选用非碱性低氢焊条（如结422、结423）进行焊接，只要控制预热温度和降低母材熔合比，也能获得合格的焊接接头。当工件不允许预热时，为了防止产生冷裂纹，也可以选用塑性优良的铬镍奥氏体不锈钢焊条。常用中碳钢焊接时的焊条选用见表50。表50中碳钢焊接的焊条选用焊条牌号钢号要求等强的构件不要求等强的构件塑性好的焊条35ZG35结506、结507、结556、结557结422、结423、结426、结42745ZG45结556、结557、结606、结607结422、结423、结426、结427结506、结50755ZG55结606、结607结422、结423、结426、结427结506、结507奥102、奥302、奥307、奥402及奥407等预热可以降低热影响区的淬硬倾向，防止产生冷裂纹，是中碳钢焊接行之有效的工艺措施。预热温度与焊接材料含碳量、焊件厚度、结构刚度及焊接规范等因素有关，预热及焊后回火温度见表51。表51中碳钢焊接的操作工艺钢号焊件厚度MM预热、层间温度清除应力回火温度焊条类别说明302550非低氢类焊条（1）局部预热时坡口两侧的加热600650低氢型100600650低氢型2550150600650非低氢类焊条3550100150600650低氢型45100200600650低氢型范围为150200MM（2）焊接过程中可以锤击焊缝金属，以减小残余应力为了减少母材金属熔入焊缝中的比例，焊接接头最好开U形或V型坡口。焊接时宜采用直流反极性及小规范参数。多层焊时，第一道焊缝易出现裂纹，应选用小直径焊条，小电流、低焊速。焊接过程中，宜采用锤击焊缝金属的方法，以减小焊件残余应力。焊后进行回火以消除应力，如果没有条件，则设法使焊件缓冷。3手工电弧焊焊接质量（一）焊缝缺陷焊缝缺陷根据其在焊缝中的位置，可分为内部缺陷和外部缺陷。外部缺陷位于焊缝的表面，用肉眼或低倍放大镜可以观察、检测出来。例如，焊缝尺寸偏差、焊瘤、咬边、弧坑及表面气孔、裂纹等。内部缺陷位于焊缝的内部，通常必须借助检测仪器或破坏性试验才能发现。例如，未焊透、内气孔、裂纹及夹渣等。手工电弧焊的焊缝常见缺陷见表41。（二）焊接质量检验焊接质量检验包括焊前检验、焊接过程的中间检验和焊后成品检验。质量检验应贯穿于焊接结构生产的全过程，而不能只放在焊后成品检验环节上。因为焊前检验能有效地预防焊接缺陷产生；中间检验能及时发现和尽量减少焊接缺陷的形成；而成品检验仅仅在于防止不合格产品出厂。表42和43列出了焊接检验的基本内容和常用的焊接检验方法。对于各种不同产品，并不要求表列检验项目和检验方法都用遍。而应根据产品类型、设计要求、结构形式、使用及工作条件等具体情况，在保证满足产品质量要求的前提下，按规程确定检验项目和检验方法。（三）焊接质量保证焊接结构生产中的质量保证不能仅仅看作是焊接工序、焊接技术部门或检验部门的职责。一个焊接结构要经历设计、材料供应、加工制造、成品包装、运输及安装施工等环节，缺少任何一道工序的质量保证，就不能保证最终产品质量。焊接结构的生产过程复杂，没有定量把握的因素很多，诸如设计、材料、工艺规范及人的因素（操作技能、个性、情绪）等均直接影响焊接质量。图14为典型焊接质量因果图，又叫鱼骨图。由图可见，焊接检验仅仅是其中一个环节，如果没有其他环节的质量保证，那么无损检测手段愈先进，则返修率、废品率就愈高。焊接结构生产中推行全面质量管理（TQC），已被国内外经验证明是实现产品质量保证行之有效的措施，其基本内容见表44。全面质量管理的一个基本方法是推行P、D、C、A循环，见图15。产品生产在第一个循环实施过程中，发现质量问题，应调查、分析焊接缺陷的成因，确定改进措施，再投入下一循环。如此循环往复，使产品质量不断提高。（二）不锈钢焊接不锈钢TIG焊要点及注意事项1采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极）2一般适合于6MM以下薄板的焊接，具有焊缝成型美观，焊接变形量小的特点3保护气体为氩气，纯度为9999。当焊接电流为50“150A时，氩气流量为8“10L/MIN，当电流为150“250A时，氩气流量为12“15L/MIN。4钨极从气体喷嘴突出的长度，以4“5MM为佳，在角焊等遮蔽性差的地方是2“3MM，在开槽深的地方是5“6MM，喷嘴至工作的距离一般不超过15MM。5为防止焊接气孔之出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。6焊接电弧长度，焊接普通钢时，以2“4MM为佳，而焊接不锈钢时，以1