材料的焊接性与焊接质量

1、材料的焊接性与焊接质量姓名：班级：装备0902学号：1. 金属材料的焊接性21.1 金属焊接性的含义21.2 焊接性一般包括两个方面21.2.1 接合性能21.2.2 使用性能21.3 常见金属的焊接性评定方法21.3.1 碳当量法31.3.2 冷裂纹敏感系数法31.3.3 利用物理性能分析31.3.4 利用化学性能分析31.3.5 利用合金相图分析31.3.6 利用42. 影响金属焊接性的因素42.1 材料因素42.2 工艺因素42.3 结构因素42.4 使用条件43. 常用金属材料的焊接53.1 碳素钢和低合金结构钢的焊接53.1.1 碳素钢的焊接53.1.2 低合金结构钢的焊接63.2

2、不锈钢的焊接63.2.1 奥氏体不锈钢的焊接性63.2.2 奥氏体不锈钢的焊接工艺63.3 铸铁的补焊73.3.1 铸铁的焊接性73.3.2 铸铁补焊方法及工艺73.3.3 手工电弧焊补焊的方法83.4 非铁金属的焊接83.4.1 铜及铜合金的焊接83.4.2 铝及铝合金的焊接93.4.3 焊接方法94. 关于焊接质量104.1 焊接质量区分104.1.1 焊接品的质量区分104.1.2 焊接质量要求114.1.3 焊接前质量要求114.1.4 焊接后焊接等级和要求125. 材料的焊接性对焊接质量的影响145.1 焊接性对焊接质量的影响145.2 焊接材料对焊接质量的影响146.如何提高焊接质

3、量156.1 提高焊接质量的措施156.1.1 设计措施156.1.2 工艺措施166.1.3 降低局部刚性法166.1.4锤击焊缝166.2 如何稳定焊接质量166.3 焊接参数和工艺因素对焊接质量的影响171材料的焊接性与焊接质量摘要这就可能带来两种后果：一是某些金属材料焊接后在焊缝和热影响区产生裂纹、气孔、夹渣等一系列的宏观缺陷，破坏了金属材料的连续性和完整性，直接影响到焊接接头的强度和气密性；而是金属材料焊接后，可能使它们的某些使用性能，如低温韧性、高温强度、耐腐蚀性能等下降。为了使金属材料在一定的工艺条件下，形成具有一定使用性能的焊接接头，这就不仅要求我们要了解材料本身的性能，而且还

4、要了解金属材料焊接后性能的变化，也就要研究金属的焊接性问题。关键词焊接性，焊接材料，焊接质量1. 金属材料的焊接性1.1 金属焊接性的含义金属材料是设备制造中最常用的工程材料，它除了具备良好的强度、韧性之外，往往还具有在高温、低温以及腐蚀介质中工作的能力。但是，在焊接条件下，金属的性能，主要是焊接接头的性能会发生某些变化。 由于焊接是在短短的时间内，焊缝金属和热影响区经历了加热、冷却、融化、结晶、化学反应、相变和应力作用等一系列物理、化学的复杂过程。而此过程中，又是在焊接接头这一很小区域范围内，在温度分布和化学成分都处于极不平衡的特定条件下进行的。这就可能带来两种后果：一是某些金属材料焊接后在

5、焊缝和热影响区产生裂纹、气孔、夹渣等一系列的宏观缺陷，破坏了金属材料的连续性和完整性，直接影响到焊接接头的强度和气密性；而是金属材料焊接后，可能使它们的某些使用性能，如低温韧性、高温强度、耐腐蚀性能等下降。为了使金属材料在一定的工艺条件下，形成具有一定使用性能的焊接接头，这就不仅要求我们要了解材料本身的性能，而且还要了解金属材料焊接后性能的变化，也就要研究金属的焊接性问题。 什么是金属的焊接性呢？国标GB3375焊接名词术语解释为：“金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两方面的内容：其一是结合性能，即在一定工艺条件下，一定的金属形成焊接缺

6、陷的敏感性；其二是使用性能，即在一定焊接工艺条件下，一定金属的焊接接头对使用要求的适应性。”说得更通俗些，焊接性就是指金属材料“好焊不好焊”以及焊成的焊接接头“好用不好用”。1.2 焊接性一般包括两个方面1.2.1 接合性能主要指在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是接头对产生裂纹的敏感性；1.2.2 使用性能在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等）。焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映，了解及评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺的重要依据。1.3 常见金属的焊

7、接性评定方法1.3.1 碳当量法钢是焊接结构中最常用的金属材料，因而评定钢的焊接性显得尤为重要。由于钢的裂纹倾向与其化学成分有密切关系，因此，可以根据钢的化学成分评定其焊接性的好坏。通常将影响最大的碳作为基础元素，把其它合金元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数，碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量，用符号wCE表示，它是评定钢的焊接性的一个参考指标。国际焊接学会推荐的碳钢和低合金结构钢的碳当量计算公式为14式中，各元素的质量分数都取其成分范围的上限。钢材强度级别碳当量界限工艺措施5000.46不需要预热6000.52焊前预热757007000.52焊前预热100

8、8000.62焊前预热150表1.1 金属强度和碳当量确定预热温度碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。一般认为，<0.4%时，钢的淬硬和冷裂倾向不大,焊接性良好；=0.4%0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向逐渐增加,焊接性较差,焊接时需要采取一定的预热、缓冷等工艺措施，以防止产生裂纹；>0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。碳当量公式仅用于对材料焊接性的粗略估算，在实际生产中，应通过直接试验，模拟实际情况下的结构、应力状况和施焊条件，在试件上焊接，观察试件的开裂情况，并配合必要的接头使用性能试验进行评定。1.3.2 冷裂纹敏感系数法 冷裂纹敏感系

9、数的其计算式为：式中冷裂纹敏感系数；h板厚；H100g焊缝金属扩散氢的含量(mL)。冷裂纹敏感系数越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。1.3.3 利用物理性能分析金属的熔点、导热系数、密度、线胀系数、热容量等因素、都对热循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响，从而影响焊接性。1.3.4 利用化学性能分析考虑焊缝金属被有害元素侵害的倾向性，如铝、钛合金与氧的亲和力较强，在焊接高温下极易氧化因而需要采取较可靠的保护方法，如：惰性气体保护焊，真空中焊接等，有时焊缝背面也需要保护。1.3.5 利用合金相图分析主要是分析热裂纹倾向。依照成分范围，查找相图，可以知道结晶范围，脆性温度区间的大小，是否

10、形成低熔点共晶物，形成何组织等。1.3.6 利用SHCCT图分析 SHCCT图：焊接连续冷却组织转变图，它反映了焊接热影响区从高温连续冷却时，热影响区显微组织和室温硬度与冷却速度的关系。利用热影响区SHCCT图可以方便地预测热影响区组织、性能和硬度变化，预测某种钢焊接热影响区的淬硬倾向和产生冷裂纹的可能性。同时也可以作为调整焊接热输入、改进焊接工艺的依据。2. 影响金属焊接性的因素 焊接性是金属材料的一种工艺性能，它既与材料本身的性质有关，又和工艺条件、结构因素和使用条件有关。2.1 材料因素母材本身的性能对其焊接起着决定性的作用。例如，铝的化学性质很活泼，容易氧化和烧损，所以铝的焊接比钢困难

11、的多。母材的性质除影响到焊缝外，还影响到热影响区。例如低碳钢的焊接性很好，它的热影响区组织对焊接线能量不敏感，可采用各种焊接方法；而中碳钢的焊接性较差，其热影响区组织对线能量敏感，过小的线能量可能造成热影响区的裂纹和淬硬脆化，过大的线能量又可能造成热影响区的过热脆化和软化，所以不仅要控制焊接线能量，还要采用预热，缓冷等其它工艺措施。2.2 工艺因素大量实践证明，同一种母材，在采用不同的焊接方法和工艺措施的条件下，其工艺焊接性会表现出极大的差别。焊接方法的影响来自两个方面，一是焊接热源的功率密度、加热最高温度、功率大小等，它们直接影响焊接热循环的各项参数，从而影响焊接接头的组织和性能；而是对熔池

12、的保护方式，如熔渣保护、气体保护、气渣联合保护或是真空中焊接等不同的保护条件必然影响焊接冶金过程并对焊接的质量和性能产生不同的效果。除焊接方法外，其它工艺措施，例如预热、缓冷、后热、坡口处理、焊接顺序等也对焊接性产生很大影响。尤其焊前预热和焊后热处理，对降低焊接残余应力、减缓冷却速度以防止热影响区淬硬脆化，避免焊接接头热裂纹或冷裂纹等都起到一定的作用。2.3 结构因素焊接接头的结构设计直接影响到它的刚度、拘束力的大小和方向，而这些又影响到焊接接头的各种裂纹倾向。尽量减小焊接接头的刚度，减小交叉焊缝，减小造成应力集中的各种因素是改善焊接性的重要措施之一。2.4 使用条件 焊接接头所承受的载荷性质

13、及工作温度的高低、工作介质的腐蚀性等均属于使用条件。使用条件苛刻程度也必然影响金属材料的焊接性要求。例如高温下承载的焊接接头要考虑发生蠕变的可能性；承受冲击载荷或在低温下工作的焊接接头，要考虑脆性断裂的可能性；在腐蚀介质中工作或经受交变载荷的焊接接头，要考虑应力腐蚀或疲劳破坏的可能性等等。这就是说，使用条件越是苛刻，对焊接接头质量要求就越高，金属的工艺焊接性就越不容易保证。综上所述，金属的焊接性与材料、工艺、结构、使用条件等因素有关。不能仅仅从材料本身的性能来评价，也很难有某项技术指标可以概括材料的焊接性，只有通过多方面的综合分析，才能评价金属材料的焊接性。3. 常用金属材料的焊接3.1 碳素

14、钢和低合金结构钢的焊接3.1.1 碳素钢的焊接 低碳钢的焊接 Q235、10、15、20等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。但由于施焊条件、结构形式不同，焊接时还需注意以下问题：（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。采用电弧焊时，焊接材料的选择参见表3-1。焊接方法焊接材料应用情况

15、手工电弧焊J421、J422、J423等一般结构J426、J427、J506、J507等承受动载荷、结构复杂或厚板重要结构埋弧焊H08 配HJ430、H08A 配HJ431一般结构H08MnA 配HJ431重要结构CO2气体保护焊H08Mn2SiA一般结构表3-1 低碳钢焊接材料的选择中碳钢的焊接 含碳量在0.25%0.60%之间的中碳钢，有一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件，或进行补焊。焊接方法：手工电弧焊。焊条选用：抗裂性好的低氢型焊条（如J426、J427、J506、J507等），焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊

16、条。对于补焊或不要求等强度的接头，可选择强度级别低、塑性好的焊条，以防止裂纹的产生。焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。高碳钢的焊接 高碳钢的含碳量大于0.60%，其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。3.1.2 低合金结构钢的焊接低合金结构钢按其屈服强度可以分为九级：300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。强度

17、级别400MPa的低合金结构钢，<0.4%，焊接性良好，其焊接工艺和焊接材料的选择与低碳钢基本相同，一般不需采取特殊的工艺措施。只有焊件较厚、结构刚度较大和环境温度较低时，才进行焊前预热，以免产生裂纹。强度级别450MPa的低合金结构钢，>0.4%，存在淬硬和冷裂问题，其焊接性与中碳钢相当，焊接时需要采取一些工艺措施，如焊前预热（预热温度150左右）可以降低冷却速度，避免出现淬硬组织；适当调节焊接工艺参数，可以控制热影响区的冷却速度，保证焊接接头获得优良性能；焊后热处理能消除残余应力，避免冷裂。低合金结构钢含碳量较低，对硫、磷控制较严，手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊均可用于

18、此类钢的焊接，以手工电弧焊和埋弧焊较常用；选择焊接材料时，通常从等强度原则出发，为了提高抗裂性，尽量选用碱性焊条和碱性焊剂，对于不要求焊缝和母材等强度的焊件，亦可选择强度级别略低的焊接材料，以提高塑性，避免冷裂。3.2 不锈钢的焊接不锈钢中都含有不少于12%的铬，还含有镍、锰、钼等合金元素，以保证其耐热性和耐腐蚀性。按组织状态，不锈钢可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等，其中以奥氏体不锈钢的焊接性最好，广泛用于石油、化工、动力、航空、医药、仪表等部门的焊接结构中，常见牌号有1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。3.2.1 奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢焊接件

19、容易在焊接接头处发生晶间腐蚀，其原因是焊接时，在450850温度范围停留一定时间的接头部位，在晶界处析出高铬碳化物（Cr23C6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，晶粒表层的贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。这时被腐蚀的焊接接头表面无明显变化，受力时则会沿晶界断裂，几乎完全失去强度。为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀，应严格控制焊缝金属的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能优先与碳形成稳定化合物的元素如Ti、Nb等，也可防止贫铬现象的产生。奥氏体不锈钢焊接的另一个问题是热裂纹。产生的主要原因是焊缝中的树枝晶方向性强，有利于S、P等元素的低熔点共晶产物的形成和聚集。另

20、外，此类钢的导热系数小（约为低碳钢的1/3），线胀系数大（比低碳钢大50%），所以焊接应力也大。防止的办法是选用含碳量很低的母材和焊接材料，采用含适量Mo、Si等铁素体形成元素的焊接材料，使焊缝形成奥氏体加铁素体的双相组织，减少偏析。3.2.2 奥氏体不锈钢的焊接工艺一般熔焊方法均能用于奥氏体不锈钢的焊接，目前生产上常用的方法是手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。在焊接工艺上，主要应注意以下问题：（1）采用小电流、快速焊，可有效地防止晶间腐蚀和热裂纹等缺陷的产生。一般焊接电流应比焊接低碳钢时低20%；（2）焊接电弧要短，且不作横向摆动，以减少加热范围。避免随处引弧，焊缝尽量一次焊完，以保证耐腐蚀性。（

21、3）多层焊时，应等前面一层冷至60以下，再焊后一层。双面焊时先焊非工作面，后焊与腐蚀介质接触的工作面。（4）对于晶间腐蚀，在条件许可时，可采用强制冷却。必要时可进行稳定化处理，消除产生晶间腐蚀的可能性。3.3 铸铁的补焊铸铁在制造和使用中容易出现各种缺陷和损坏。铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要手段，在实际生产中具有很大的经济意义。3.3.1 铸铁的焊接性铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷速快，在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸

22、铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织，。裂纹通常发生在焊缝和热影响区，产生的原因是铸铁的抗拉强度低，塑性很差（400以下基本无塑性），而焊接应力较大，且接头存在白口组织时，由于白口组织的收缩率更大，裂纹倾向更加严重，甚至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来。防止裂纹的主要措施有：采用纯镍或铜镍焊条、焊丝，以增加焊缝金属的塑性；加热减应区以减小焊缝上的拉应力；采取预热、缓冷、小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差。3.3.2 铸铁补焊方法及工艺铸铁补焊采用的焊接方法参见表3-2。补焊方法主要根据对焊后的要求（如焊

23、缝的强度、颜色、致密性，焊后是否进行机加工等）、铸件的结构情况（大小、壁厚、复杂程度、刚度等）及缺陷情况来选择。手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法。补焊方法焊接材料的选用焊缝特点手工电弧焊热焊及半热焊Z208、Z248强度、硬度、颜色与母材相同或相近，可加工冷 焊Z100、Z116、Z308、Z408、Z607、J507、J427、J422强度、硬度、颜色与母材不同，加工性较差气焊热 焊铸铁焊丝强度、硬度、颜色与母材相同，可加工加热减应区法钎焊黄铜焊丝强度、硬度、颜色与母材不同，可加工CO2气体保护焊H08Mn2Si强度、硬度、颜色与母材不同，不易加工电 渣 焊铸铁屑强度、硬度、颜色与母材

24、相同，可加工，适用于大尺寸缺陷的补焊表3-2 铸铁的补焊方法手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条牌号见表3-3。补焊要求不高时，也可采用J422等普通低碳钢焊条。类别牌号焊芯组成药皮类型焊缝金属用 途钢芯铸铁Z100碳钢氧化型碳钢一般灰铸铁件的非加工面焊条Z116碳钢（高钒药皮）低氢型高钒钢强度较高的灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁Z208碳钢石墨型铸铁一般灰铸铁件（刚度较大时，预热至400）铸铁芯铸铁焊条Z248铸铁石墨型铸铁灰铸铁件镍基铸铁焊条Z308纯镍石墨型镍重要灰铸铁件的加工面Z408镍铁合金石墨型镍铁合金球墨铸铁、重要灰铸铁件的加工面Z508镍铜合金石墨型镍铜合金强度要求不高的灰铸铁件的加工面铜

25、基铸铁焊条Z607紫铜低氢型铜铁混合一般灰铸铁件的非加工面Z612钢芯铜皮/铜包钢芯钛钙型铜铁混合一般灰铸铁件的非加工面表3-3常用铸铁焊条3.3.3 手工电弧焊补焊的方法（1）热焊及半热焊 焊前将焊件预热到一定温度（400以上），采用同质焊条，选择大电流连续补焊，焊后缓冷。其特点是焊接质量好，生产率低，成本高，劳动条件差。（2）冷焊 采用非铸铁型焊条，焊前不预热，焊接时采用小电流、分散焊，减小焊件应力。焊缝的强度、颜色与母材不同，加工性能较差，但焊后变形小，劳动条件好，成本低。3.4 非铁金属的焊接3.4.1 铜及铜合金的焊接（1）难熔合 铜的导热系数大，焊接时散热快，要求焊接热源集中，且焊

26、前必须预热，否则，易产生未焊透或未熔合等缺陷。（2）裂纹倾向大 铜在高温下易氧化，形成的氧化亚铜（Cu2O）与铜形成低熔共晶体（Cu2O+Cu）分布在晶界上，容易产生热裂纹。（3）焊接应力和变形较大 这是因为铜的线胀系数大，收缩率也大，且焊接热影响区宽的缘故。（4）容易产生气孔 气孔主要是由氢气引起的，液态铜能够溶解大量的氢，冷却凝固时，溶解度急剧下降，来不及逸出的氢气即在焊缝中形成氢气孔。此外，焊接黄铜时，会产生锌蒸发（锌的沸点仅907），一方面使合金元素损失，造成焊缝的强度、耐蚀性降低，另一方面，锌蒸汽有毒，对焊工的身体造成伤害。焊接方法：氩弧焊、气焊和手工电弧焊，其中氩弧焊是焊接紫铜和青

27、铜最理想的方法，黄铜焊接常采用气焊，因为气焊时可采用微氧化焰加热，使熔池表面生成高熔点的氧化锌薄膜，以防止锌的进一步蒸发，或选用含硅焊丝，可在熔池表面形成致密的氧化硅薄膜，既可以阻止锌的蒸发，又能对焊缝起到保护作用。为保证焊接质量，在焊接铜及铜合金时还应采取以下措施：（1）为了防止Cu2O的产生，可在焊接材料中加入脱氧剂，如采用磷青铜焊丝，即可利用磷进行脱氧。（2）清除焊件、焊丝上的油、锈、水分，减少氢的来源，避免气孔的形成。（3）厚板焊接时应以焊前预热来弥补热量的损失，改善应力的分布状况。焊后锤击焊缝，减小残余应力。焊后进行再结晶退火，以细化晶粒，破坏低熔共晶。3.4.2 铝及铝合金的焊接铝

28、具有密度小、耐腐蚀性好、很高的塑性和优良的导电性、导热性以及良好的焊接性等优点，因而铝及铝合金在航空、汽车、机械制造、电工及化学工业中得到了广泛应用。铝及铝合金在焊接时的主要问题是：（1）铝及铝合金表面极易生成一层致密的氧化膜（Al2O3），其熔点（2050）远远高于纯铝的熔点（657），在焊接时阻碍金属的熔合，且由于密度大，容易形成夹杂。（2）液态铝可以大量溶解氢，铝的高导热性又使金属迅速凝固，因此液态时吸收的氢气来不及析出，极易在焊缝中形成气孔。（3）铝及铝合金的线膨胀系数和结晶收缩率很大，导热性很好，因而焊接应力很大，对于厚度大或刚性较大的结构，焊接接头容易产生裂纹。（4）铝及铝合金高温

29、时强度和塑性极低，很容易产生变形，且高温液态无显著的颜色变化，操作时难以掌握加热温度，容易出现烧穿、焊瘤等缺陷。3.4.3 焊接方法氩弧焊、电阻焊、气焊，其中氩弧焊应用最广，电阻焊应用也较多，气焊在薄件生产中仍在采用。电阻焊焊接铝合金时，应采用大电流、短时间通电，焊前必须清除焊件表面的氧化膜。如果对焊接质量要求不高，薄壁件可采用气焊，焊前必须清除工件表面氧化膜，焊接时使用焊剂，并用焊丝不断破坏熔池表面的氧化膜，焊后应立即将焊剂清理干净，以防止焊剂对焊件的腐蚀。为保证焊接质量，铝及铝合金在焊接时应采取以下工艺措施：（1）焊前清理，去除焊件表面的氧化膜、油污、水分，便于焊接时的熔合，防止气孔、夹渣

30、等缺陷。清理方法有化学清理椝嵯椿蚣钕矗登謇項用钢丝刷或刮刀清除表面氧化膜及油污。（2）对厚度超过58mm的焊件，预热至100300，以减小焊接应力，避免裂纹，且有利于氢的逸出，防止气孔的产生。（3）焊后清理残留在接头处的焊剂和焊渣，防止其与空气、水分作用，腐蚀焊件。可用10%的硝酸溶液浸洗，然后用清水冲洗、烘干。4. 关于焊接质量 过去人们一提到焊接质量，首先想到的就是焊缝质量，这是因为早期用于制造焊接钢结构的材料，主要是低碳钢，焊缝的质量在整个焊接结构中起着决定性的作用。因此，当人们把主要注意力集中在解决焊缝中存在的问题是必然的。随着科学技术和焊接技术的发展，各种高强钢、合金钢以及某些有色金

31、属等已被广泛应用到焊接结构产品中来。在这种情况下，焊接质量就不仅仅取决于焊缝，有时热影响区（包括熔合线）的质量对焊接接头乃至整个钢结构产品的质量都起着至关重要的作用。所以，现在所讲的焊接质量应当是包括焊缝金属、熔合线和热影响区母材金属在内的整个焊接接头的质量。而热影响区性能的好坏，与母材的化学成分和性能即母材的焊接性有着直接的关系，因此选择焊接性好的材料对保证焊接质量是非常重要的。4.1 焊接质量区分4.1.1 焊接品的质量区分焊接前质量: 焊接工序中涉及到的尺寸质量.焊接后质量: 分为强度质量和外观质量。 强度质量是为了确保可靠性和耐久性；外观质量是对商品价值有影响的质量项目.焊接质量等级见

32、表4-1质量等级适用部位备注焊接前质量没有不规定焊接等级缩写1.强度质量(WS)2.外观质量(WV)(例) WS1,WS2, WS3WV1,WV2, WV3焊接后质量强度质量1级非常重要的焊接线：安全部件2级强度要求高的焊接线3级1,2级以外的焊接线外观质量1级外观特别重视的Main frame ,Boom、Arm、Bucket、Cab等的焊接线2级3级外观不太重要的焊接线.表4-1 焊接质量等级分类4.1.2 焊接质量要求区分内容焊接前质量项目要求备注坡口角度手动焊接单位:(°)直线时±2°C全自动半自动图纸角度许可误差<60°+5/-3 90&

33、#176; 0/-8根部表面手动焊接小于图纸标示尺寸直线时±1mm全自动半自动图纸标示尺寸±1mm根部间隙除第一类坡口外手动焊接单位 : mm图纸尺寸许可误差1+2/0大于1+1.5/-0.5全自动半自动单位 : mm图纸尺寸许可误差0-2+1/0大于3+2/-1第一类坡口手动焊接图纸标示尺寸 +2/0mm全自动半自动单位 : mm图纸尺寸许可误差5+2/-17 表4-2 焊接质量要求4.1.3 焊接前质量要求区分内容焊接前质量项目要求备注坡口表面粗糙度手动焊接小于0.5mm全自动半自动角焊间隙手动焊接焊角长度根据间隙长度同等增加间隙最大许可值为2mm全自动半自动小于1mm

34、整体钢板厚度a2按L焊接2a3按（L+a）焊接a3填充间隙后，按按（L+a）焊接对接焊间隙全自动半自动小于2mm表4-3 焊接前质量要求注：手动焊接 : 手工亚弧焊 半自动 : CO2 / MAG 手动焊接 全自动 : 机械式, 机器人焊接4.1.4 焊接后焊接等级和要求区分项目内容焊接后质量项目要求强度质量内部质量质量必须符合KS B 0898（钢板焊接的超声波探伤测试方法和测试结果的等级分类）的要求。 单位：mm范围：M检测水平&：L 检测水平板厚tt1818t60t60t1818t60t60等级16t/30202t/401529t/20304t/3020318t606t/2030

35、外部质量角焊焊角长度1级焊角长度不能小于技术要求尺寸2级3级根据角长大小确定下面的范围 (-)角长 许可但是, (-)角长 必须在全体焊接线的25%以内.L : 图纸标明角长 单位:mma : (-)角长 许可范围见图4.1L4L4L15L15a0(-)1(-)2备注1,2,3级允许焊角长度大于技术要求规定的尺寸。裂缝1,2,3，级不许可。外观品质为保持并提高质量，准备焊接缺陷的样品。考虑对强度质量的影响，决定未融合，咬边，焊缝外观的等级。表4-4 焊接后焊接等级和要求图4.1 角焊焊角长度205. 材料的焊接性对焊接质量的影响5.1 焊接性对焊接质量的影响材料的焊接性对焊接质量的影响是非常明

36、显的，焊接性的优劣就是衡量金属材料对焊接加工的难易程度，若想容易地获得优质焊接接头，被焊材料不具备良好的焊接性是很难达到目的的。例如Q235钢，用普通低碳钢焊条焊接就能容易地获得优质无缺陷的接头，不需要复杂的工艺措施。如果用同样的焊条和工艺来焊接铸铁的话，则往往会产生裂纹、剥离等严重的焊接缺陷，即使采取一定的工艺措施来防止裂纹等缺陷的产生，也常会由于熔合线附近存在着极为硬脆的不能进行加工的白口组织而无法使用，这是因为铸铁的焊接性不如Q235钢好的缘故，故不易获得优质的焊接接头，更谈不上保证焊接质量了。又如用于制造九江长江大桥钢梁的15MnVNq钢，通过对试验材料的力学试验研究认为，该钢具有良好

37、的抗低温脆断的能力，各项性能指标基本达到了大桥设计要求，但是通过焊接性研究却发现接头的冲击韧性有较大幅度的降低，虽然在采取了预热等措施的条件下能够得到完好的焊缝外观，但热影响区的冲击韧性与母材相比仍然下降过多，不能满足九江长江大桥的焊接质量要求。因此，只从焊接材料和焊接工艺的改进上提高接头的冲击韧性是极为有限的，不能解决其根本问题，事实证明，优化后的15MnVNq钢板明显的提高了焊接性，接头热影响区的冲击韧性有了大幅度提高，焊接接头的性能得到了较大的改善，为九江长江大桥钢梁焊接生产提供了可靠的质量保证。这充分说明了材料的焊接性对钢结构产品焊接质量的重要影响。5.2 焊接材料对焊接质量的影响焊缝

38、金属的合金化就是把所需的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去。焊接中合金化的目的是补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失，消除焊接缺陷（裂纹、气孔等）和改善焊缝金属的组织和力学性能，或者是获得具有特殊性能的堆焊金属。对金属焊接性影响较大的合金元素主要有C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、Ti、V、Nb、Cu、B等；低合金钢焊接中提高热影响区淬硬倾向的元素有C、Mn、Cr、Mo、V、W、Si等；降低淬硬倾向的元素有Ti、Nb、Ta等。还应特别注意一些微量元素的作用，如B、N、RE等。焊接中常用的合金化方式有以下几种。应用合金焊丝或带极 把所需要的合金元素加入焊丝、带

39、极或板极内，配合碱性药皮或低氧、无氧焊剂进行焊接或堆焊，把合金元素过渡到焊缝或堆焊层中去。这种合金化方式的优点是可靠，焊缝成分均匀、稳定，合金损失少；缺点是制造工艺复杂，成本高。对于脆性材料，如硬质合金不能轧制、拔丝，故不能采用这种方式。应用合金药皮或非熔炼焊剂 把所需要的合金元素以铁合金或纯金属的形式加入药皮或非熔炼焊剂中，配合普通焊丝使用。这种合金化方式的优点是简单方便，制造容易，成本低；缺点是由于氧化损失较大，并有一部分合金元素残留在渣中，故合金利用率较低，合金成分不够稳定、均匀。应用药芯焊丝或药芯焊条 药芯焊丝的截面形状是各式各样的，最简单的是具有圆形断面的，外皮可用低碳钢其他合金钢卷

40、制而成，里面填满需要的铁合金及铁粉等物质。用这种药芯焊丝可进行埋弧焊、气体保护焊和自保护焊，也可以在药芯焊丝表面涂上碱性药皮，制成药芯焊条。这种合金过渡方式的优点是药芯中合金成分的配比可以任意调整，因此可行到任意成分的堆焊金属，合金的损失较少；缺点是不易制造，成本较高。应用合金粉末 将需要的合金元素按比例配制成具有一定粒度的合金粉末，把它输送到焊接区，或直接涂敷在焊件表面或坡口内。合金粉末在热源作用下与母材熔合后就形成合金化的堆焊金属。这种合金过渡的优点是合金成分的比例调配方便，不必经过轧制、拔丝等工序，合金损失小；缺点是合金成分的均匀性较差，制粉工艺较复杂。此外，还可通过从金属氧化物中还原金

41、属元素的方式来合金化，如硅、锰还原反应。但这种方式合金化的程度是有限的，还会造成焊缝增氧。在实际生产中可根据具体条件和要求选择合金化方式。焊接材料中的合金成分是决定焊缝成分的主要因素。改进和研制焊条、焊丝、焊剂时，必须根据焊接接头工作条件设计焊缝金属的最佳化学成分，以保证焊缝性能满足使用要求。6.如何提高焊接质量6.1 提高焊接质量的措施6.1.1 设计措施（1）焊接结构中的焊缝应对称布置。（2）在结构设计中应尽量减少焊缝的数量和焊缝的长度，尽量采用型钢、冲压件以减少焊接结构，如图6.1。 （a） （b）（a） （b）图6.1 较小变形应力的联合结构（a）、（b）较好（3）在结构设计中应尽量避

42、免焊缝的交叉。有时可以合并焊接接头，如图6.2和6.3。 （a） （b） （a） （b） 图6.2 焊缝位置的配置 图6.3 焊缝交叉和合并接头（4）焊缝应尽量分布在应力最简单、应力最小处。因焊缝区不仅存在有焊接缺陷，而且机械性能中的塑性、韧性较差是结构中的薄弱环节，故应避之。6.1.2 工艺措施(1) 采用合理的焊接顺序和方向在焊接过程中尽量使所焊焊缝能自由收缩。先焊收缩量较大的焊缝,使其能在结构整体刚性较小的情况下自由收缩;先焊错开的短焊缝,后焊直通长焊缝;当结构上的多余焊缝受力不均时,应先焊在工作时受力较大的焊缝,使焊接应力能合理地分布;焊接带有交叉焊缝的接头,焊接时必须采用保证交叉点部

43、位不易产生缺陷的焊接顺序。如:井下用起吊间在构件上分布着对接焊缝和角焊缝两种焊缝形式,由于对接焊缝的收缩量大于角焊缝的收缩量,所以应先焊对接焊缝。图6.4 是拼接工字梁的情况。这时应事先留出一段翼板一腹板焊缝3，先焊接受力最大的翼板对接焊缝1，然后再焊接腹板对接焊缝2，最后焊接满角焊缝3.这种焊接次序可以使翼板的对接焊缝预先受压应力，而腹板对接受拉应力。角焊缝留在最后焊可以保证腹板有一定的收缩余地，同时也有利于在翼板对接焊时采取反变形措施以防止角变形。实验证明，这样焊成的梁其疲劳强度比先焊腹板的梁高出30%。 1 3 2图6.4 焊接工字梁6.1.3 降低局部刚性法结构刚性增加时,焊接应力随之加大,降低局部刚性有利于减少应力。焊接封闭焊缝或刚性较大的焊缝,焊接时可以采取反变形法降低结构的局部刚性,也可根据情况在焊缝附近开缓和槽,降低焊接部位的局部刚性,尽量使焊缝有自由收缩的可能,以便能有效地减少焊接应力。6.1.4锤击焊缝 当焊修较长的裂缝和堆焊层,焊缝金属冷却时,由于焊缝收缩时受阻力而产生拉应力,趁着焊缝和堆焊层在赤热的状