焊接基本知识

1、焊接基本知识第一节 焊接基础一、焊接的实质焊接是指两个或两个以上的零件（同种或异种材料），通过局部加热或加压达到原子间的结合，造成永久性连接的工艺过程。具体措施：（1）加压用以破坏结合面上的氧化模或其它吸附层，并是接触面发生塑性变形，以扩大接触面。在变形足够时，也可直接形成原子间结合，得到牢固接头。（2）加热对连接处进行局部加热，使之达到塑性或熔化状态，激励并加强原子的能量，从而通过扩散、结晶和再结晶的形成与发展，以获得牢固接头。二、焊接方法分类一般都根据热源的性质、形成接头的状态及是否采用加压来划分。1、熔化焊熔化焊是将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。它包括气焊、电弧焊、电渣

2、焊、激光焊、电子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等。2、压焊压焊是通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成焊接的方法。它包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、高频焊和电阻焊等。3、钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热温度高于钎料低于母材熔点的情况下，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法。它包括硬钎焊、软钎焊等。三、焊接的特点1、节约金属材料，产品密封性好2、以小拼大，化复杂为简单3、便于制造双金属结构缺点是焊缝处的力学性能有所降低，个别焊接方法的焊接质量检验仍有困难。四、焊接的应用1、制造金属结构2、制造金属零件或毛坯3、连接电器导线第二节

3、 熔化焊熔化焊是利用电弧产生的热量使连接处金属局部熔化而实现连接的焊接方法。一、焊条电弧焊1、焊接电弧电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。1）电弧的形成（1）焊条与工件接触短路短路时，电流密集的个别接触点被电阻热Q=I2Rt所加热，极小的气隙的电场强度很高。结果：少量电子逸出。个别接触点被加热、熔化，甚至蒸发、汽化。出现很多低电离电位的金属蒸汽。（2）提起焊条保持恰当距离在热激发和强电场作用下，负极发射电子并作高速定向运动，撞击中性分子和原子使之激发或电离。结果：气隙间的气体迅速电离，在撞击、激发和正负带电粒子复合中，其能量转换，发出光和热。2）电弧的构造与温度分布电弧由三部分构成，

4、即阴极区（一般为焊条端面的白亮斑点）、阳极区（工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区）和弧柱区（为两电极间空气隙）。3、电弧稳定燃烧的条件（1）应有符合焊接电弧电特性要求的电源（2）做好清理工作，选用合适药皮的焊条。（3）防止偏吹。4、电极的极性在焊接中，采用直流电焊机时，有正接和反接两种方法。而大量使用的是交流电弧焊设备，电极的极性频繁交变，不存在极性问题，（1）正接焊件接电源正极，焊条接负极。一般焊接作业均采用正接法。（2）反接焊件接电源负极，焊条接正极。一般焊接薄板时，为了防止烧穿，采用反接法进行焊接作业。2、焊条电弧焊的焊接过程1）焊接过程2）焊条电弧焊加热特点（1）加热温度高，而且使局部

5、加热。焊缝附近金属受热极不均匀，可能造成工件变形、产生残余应力以及组织转变与性能变化的不均匀。（2）加热速度快（1500度/秒），温度分布不均匀，可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。（3）热源是移动的，加热和冷却的区域不断变化。3、电弧焊的冶金特点（1）反应区温度高，使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。（2）金属熔池体积小，处于液态的时间很短，导致化学成分均匀，气体和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。1 电焊条1.1 焊条的组成及作用涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极叫电焊条，简称焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。通常焊条引弧端有倒角，药皮被除去一部分，露出焊芯端头。有的焊条引弧端涂有黑色引

6、弧剂，引弧更容易。不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色，以便识别焊条型号。在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。焊芯焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。.1焊芯的作用作电极产生电弧。焊芯熔化后成为填充金属，与熔化了的母材混合形成焊缝。.2.焊芯的分类及牌号 根据GB1300-7焊接用钢丝标准规定，专门用于制造焊芯和焊丝的钢材，可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。焊条钢牌号一律用汉语拼音字母H做字首，其后紧跟钢号，表示方法与优质碳素结构钢、合金钢相同。若钢号末尾注有高字（或用字母A表示），为高级优质焊条钢，含硫、磷量较低。若末尾注有“特”字（或用字母E表示），为特级焊条钢，含硫、磷均小于0.03%。H

7、1Cr19NiTi铬镍钛不锈钢焊条钢。常用焊芯的牌号、代号及其化学成分见GB1300-7焊接用钢丝附录1-1。药皮涂敷在焊芯表面的有效成分叫药皮。它由几种或几十种成分组成。药皮的作用如下：稳弧作用 焊条药皮中含有稳弧物质，可保证电弧容易引燃和燃烧稳定。保护作用 药皮熔化时产生气体和熔渣，可隔离空气，保护熔融金额。熔渣冷却后，在焊缝表面形成渣壳，可防止焊缝表面金属不被氧化并减慢焊缝的冷却速度，有利于熔池中气体逸出，减少产生气孔的可能性，并改善焊缝成形。冶金作用 药皮中加有脱氧剂和合金剂，通过熔渣与熔化金属的化学反应，可减少氧、硫、磷等有害杂质，使焊缝金属获得符合要求的力学性能。渗合金 药皮中加有

8、铁合金，这些合金元素熔化后过渡到熔池中，可提高焊缝金属中合金元素的含量，从而改善焊缝金属的性能，通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属，如在碳钢上堆焊不锈钢、高速钢等。改善焊接工艺性能 通过调整药皮成分，可改变药皮的熔点和凝固温度，使焊条末端形成套筒，产生定向气流，有利于熔滴向熔池过渡，可适应全位置焊接需要。1.2 焊条的种类、型号及规格焊条的种类及型号根据焊条的用途可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铝及铝含金焊条、铜及铜合金焊条，铸铁焊条等，这里只介绍焊钢用的焊条。.1碳钢焊条 根据GB5177-85碳钢焊条标准规定，这类焊条的型号，根据熔敷金属的抗拉强度，药皮类

9、型、焊接位置和焊接电流种类划分。型号编制方法如下：E X1X2 X3X4 表示药皮类型及电流种类见表1-2-3，1-2-4。 表示焊接位置，详见表1-2-2。 表示熔敷金属的最低抗拉强度单位为kgf/mm2。 表示焊条。碳钢焊条包括E43和E50两个系列，分别详见表1-2-3、1-2-4。表1-2-2焊接位置（X3）的意义X30或者说24焊条使用位置全位置焊平焊向下立焊平、立、横、仰船形焊例1E 43 1 5 表示焊条药皮低氢钠型，并可采用直流反接焊接 表示焊条适用于全位置焊接 表示熔敷金属抗拉强度的最小值（420MPa） 表示焊条。表1-2-3 E43系列焊条的性能焊条型号药皮类型焊接位置电

10、流种类E4300特殊型平、立、仰、横交流或直流正、反接E4301钛铁矿型E4303钛钙型E4310高纤维钠型直流反接E4311高纤维钾型交流或直流反接E4312高钛钠型交流或直流正接E4313高钛钾型交流或直流正、反接E4315低氢钠型直流反接E4315低氢钾型交流或直流反接E4320氧化铁型船形焊交流或直流正接E4322平交流或直流正、反接E4323铁粉钛钙型平、船形焊交流或直流正、反接E4324铁粉钛型E4327铁粉氧化铁型交流或直流正接E4328铁粉低氢型交流或直流反接平角焊又叫船形焊，下同。例2E 43 0 3 表示氧化钛钙型药皮，焊接电流为交流或直流 表示焊条适用于全位置 表示熔敷金

11、属抗拉强度的最小值 表示焊条。.2低合金钢焊条 根据GB5118-85低合金钢焊条规定，这类焊条根据熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分型号，具体表示方法如下 E XX X X XX XX 表示熔敷金属的合金元素，用元素符号表示 表示熔敷金属化学成分分类代号，见表1-2-6 表示药皮类型见表1-2-5 表示焊条适用位置见表1-2-2表示熔敷金属抗拉强度的最小值kgf/mm2 表示焊条表1-2-4 E50系列焊条的性焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E5001钛铁矿型平、立、仰、横交流或直流正、反接E5002钛钙型E5010高纤维素钠型直流反接E5011高纤维素钾型交

12、流或直接反接E5014铁粉钛型交流或直流正、反接E5015低氢钠型直流反接E5016低氢钾型交流或直流反接E5018铁粉低氢型E5024铁粉钛型平、船形焊交接或直流E5027铁粉氧化铁型交汉或直流正接E5028铁粉低氢型交流或直流反接E5048平、立、仰、立向下根据熔敷金属抗拉强度，低合金钢焊条分为50、55、60、70、75、85六个系列，每个系列的焊条药皮类型见表1-2-5。表1-2-5 低合金钢焊条的药皮类型及适用焊接位置焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E50系列熔敷金属b490MPa(50kgf/mm2)E5010-x高纤维素钢型平、立、横、仰直流反接E5011-x高纤维素钾型交流或直

13、流反接E5015-x低氢钠型直流反接E5016-x低氢钾型交流或直流反接E5018-x铁粉低氢型E5020-x高氧化铁型船形焊交流或直流正接平交流或直流正、反接E5027-x铁粉氧化铁型船形焊交流或直流正接平交流或直流正反接E55系列熔敷金属b540MPa(55kgf/mm2)E5500-x特殊型平、立、横、仰交流或直流正、反接E5503-x钛钙型E5510-x高纤维素钠型直流反接E5511-x高纤维素钾型交流或直流反接E5513-x高钛钾型交流或直流正、反接E5515-x低氢钠型直流反接E5516-x低氢钾型交流或直流反接E5518-x铁粉低氢型E60系列熔敷金属b590MPa(60kgf/

14、mm2)E6000-x特殊型 平、立、横、仰交流或直流正、反接E6010-x高纤维素钠型直流反接E6011-x高纤维素钾型交流或直流反接E6013-x高钛钾型交流或直流正、反接E6015-x低氢钠型直流反接E6016-x低氢钾型交流或直流反接E6018-x铁粉低氢型E70系列熔敷金属b690MPa(70kgf/mm2)E7010-x高纤维素钠型平、立、横、仰直流反接E7011-x高纤维素钾型交流或直流反接E7013-x高钛钾型交流或直流正、反接E7015-x低氢钠型直流反接E7016-x低氢钾型交流或直流反接E7018-x铁粉低氢型E75系列熔敷金属b740MPa(75kgf/mm2)E751

15、5-x低氢钠型平、立、横、仰直流反接E7516-x低氢钾型交流或直流反接E7518-x铁粉低氢型E85系列熔敷金属b840MPa(85kgf/mm2)E8515-x低氢钠型平、立、横、仰直流反接E8516-x低氢钾型交流或直流反接E8518-x铁粉低氢型注：焊条型号后缀字母代表熔敷金属化学成分分类号A1，B1，B2等。下同（见表1-2-6）.3不锈钢焊条 这类焊条用于焊接含铬量大于4%，含镍量小于50%的耐蚀钢或耐热钢。根据GB983-85不锈钢焊条标准规定，这类焊条的型号根据熔敷金属的化学成分，力学性能、药皮类型和焊接电流种类划分。焊条型号编制方法如下： E XX XX XX XX XX 表

16、示药皮类型与焊接电流 表示熔敷金属中其它合金元素及含量 表示熔敷金属中镍的含量% 表示熔敷金属中铬的含量% 表示熔敷金属含碳量见表1-2-7 表示焊条表1-2-7熔敷金属含碳量代号代号000123熔敷金属含碳量%0.040.100.150.200.45例 E 1 23 13 Mo2 15 表示焊条为碱性药皮，适用于反接焊接 表示熔敷金属中含钼量的近似值为2% 表示熔敷金属中含镍量的近似值为13% 表示熔敷金属中含铬量的近似值为23% 表示熔敷金属含碳量.15% 表示焊条.4堆焊焊条 这类焊条用于金属表面层的堆焊，熔敷金属在常温或高温下，具有一定程度的耐磨、耐蚀性能，使堆焊表面具有特殊性能。GB

17、984-85规定焊条型号根据熔敷金属化学成分及药皮类型分类，编制方法如下： ED X XX XX X X 表示药皮类型及电流种类见表1-2-10 表示焊条适用位置 细分的型号用A1，A2B1，B2表示，见表1-2-9 堆焊焊条的型号和化学成分见表1-2-9 表示见表1-2-8 表示堆焊焊条酸性焊条与碱性焊条尽管药皮有多种类型，但根据药皮熔化后熔渣特性，只能分成酸性焊条与碱性焊条两类。这两类焊条的工艺性能，操作注意事项和焊缝质量有较大的差异，因此必须熟悉它们的特点。.1酸性焊条 酸性焊条熔渣的主要成分是酸性氧化物（如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等），其它在焊接过程中容易放出含氧物质，以及药皮里

18、的有机物，分解时产生保护气体。因此烘干温度不能超过250。这类焊条氧化性较强，容易使合金元素氧化，同时电弧中的氢离子容易和氧离子结合生成氢氧根离子，可防止氢气孔，因此这类焊条对铁锈不敏感。酸性渣不能有效地清除熔池中的硫、磷等杂质，因此焊缝金属产生偏板的可能性较大，出现热裂纹的倾向较高，焊缝金属的冲击韧度较低。酸性焊条突出的优点是价格较低，焊接工艺性较好，容易引弧，电弧稳定，飞溅小，对弧长不敏感，对油锈不敏感，对焊前准备要求低，而且焊缝成形好，广泛用于一般结构。这类焊条的典型牌号产品有：结422、热202、热307等。.2碱性焊条 碱性焊条熔渣的主要成分是碱性氧化物（如大理石、萤石等）和铁合金，

19、焊接时大理石分解，产生二氧化碳气体。这类焊条的氧化性弱，对油、水、铁锈等很敏感。如果焊前工件焊接区没有清理干净，或焊条未完全烘干，容易产生气孔。但焊缝金属中合金元素较多，硫、磷等杂质较少，因此焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较好，故这类焊条主要用于焊接重要结构。碱性焊条突出的缺点是价格稍贵，工艺性能差，引弧困难，电弧稳定性差，飞溅较大，必须采用短弧焊，焊缝外形稍差，鱼磷纹较粗。必须说明一点，对同一序列的焊条，无论是酸性焊条，还是碱性焊条，它们的熔敷金属的力学性能都能满足使用要求，只是酸性焊条熔敷金属的塑性和韧性稍差，因此至今还广泛地应用。为了更好地掌握酸性焊条与碱性焊条的特点，将这两类焊条的特性

20、对比列于表1-2-12。表1-2-12酸性焊条与碱性焊条的对比酸性焊条碱性焊条 对水、钛锈产生气孔的敏感性不大，焊条在使用前经150200烘焙1h 电弧稳定，可用交流或直流施焊 焊接电流较大 可长弧操作 合金元素过渡效果差 熔深较浅，焊缝成形较好 熔渣呈玻璃状，脱渣较方便 焊缝的常、低温冲击韧度一般 焊缝的抗裂性能较差 焊缝的含氢量高、影响塑性 焊接时烟尘较少 对水、铁锈产生气孔的敏感性较大，要求焊条在使用前经300350烘焙12h 由于药皮中含有氟化物恶化电弧稳定性，须用直流反接施焊，只有当药波中加入稳弧剂后，才可用交流两用施焊 焊接电流较同规格的酸性焊条约小10%左右 须短弧操作，否则易引

21、起气孔 合金元素过渡效果好 熔深稍深，焊缝成形尚好容易堆高 熔渣呈结晶状，脱渣不及酸性焊条好 焊缝的常、低温冲击韧度较高 焊缝的抗裂性能好 焊缝的含氢量低 焊接时烟尘稍多1.3 焊条的选用原则焊条的种类很多，应用范围不同，正确选用焊条，对焊接质量、劳动生产率和产品成本都有影响，为了正确地选用焊条，可参考以下几个基本原则。等强度原则对于承受静载或一般载荷的工件或结构，通常选用抗拉强度与母材相等的焊条，这就是等强度原则。例如焊接20，Q235等低碳钢或抗拉强度在400MPa左右的钢就可以选用E43系列焊条。而焊16Mn，16Mng等抗拉强度在500MPa范围的钢，选用E50系列焊条就行了。有的人认

22、为选用抗拉强度高的焊条焊接抗拉强度低的材料好，这个观念是错误的，通常抗拉强度高的钢材的塑性指标都较差，单纯追求焊缝金属的抗拉强度，降低了它的塑性，往往不一定有利。等同性原则焊接在特殊环境下工作的工件或结构，如要求耐磨、耐腐蚀、在高温或低温下具有较高的力学性能，则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似的焊条，这就是等同性原则。如焊接不锈钢时，应选用不锈钢焊条；焊接耐热钢时应选用耐热钢焊条。等条件原则根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择最多。例如焊接需承受动载或冲击载茶的工件，应选用熔敷金属冲击韧度较高的低氢型碱性焊条。反之，焊一般结构时，应选用酸性焊条。虽然选用焊条时还应考虑工地供电情况

23、，工地设备条件，经济性及焊接效率等，但这都是比较次要的问题，应根据实际情况决定。1.4 焊条的检验和保管焊条的检验为确保产品质量，新进厂的焊条应进行下列检验。.1.外观检验 焊条药皮表面应细腻光滑，无气孔和机械损伤，药皮无偏心，焊芯无锈蚀现象，引弧端有倒角，引燃剂完好，夹持端牌号标志清晰。.2.药皮强度检验 将焊条平举至离钢板1m处，松开手让焊条自由落下，如药皮无脱落现象，则药皮强度合格。.3.工艺性检验 用待验焊条进行焊接试验，若引弧容易、电弧燃烧稳定、飞溅小、药皮熔化均匀、焊缝成形好、不产生气孔、裂纹、夹渣和咬边等缺陷，脱渣容易，则焊条的工艺性好。.4.理化检验 焊接重要产品用的焊条，应焊

24、正式工艺试验试板，除进行外观检验外，还要对试板进行X光探伤，取样做金相试验，化学分析及力学性能试验，所有项目都合格时，焊条才合格。当焊工对使用的焊条质量发生怀疑时，可以用下述方法鉴别焊条质量。 将几根焊条放在手掌上滚动，若焊条互相碰撞时发出清脆的金属声，则焊条药皮干燥可用；若发出低沉的沙沙声，则焊条药皮已受潮不能用。 将焊条在焊接回路中短路数秒钟，若焊条表面出汗、出现颗粒状斑点，则焊条已受潮不能用。 焊芯上有锈痕，则焊条已受潮不能用。 将厚药皮焊条缓慢弯成120°角，若涂料大块脱落或药皮表面无裂纹，都是受潮焊条。干燥的焊条在缓慢弯曲时，有小的脆裂声，继续弯至120°，药皮受

25、拉面出现小裂口。 焊接时药皮成块脱落，产生大量水蒸气或有爆裂现象，说明焊条已受潮。已受潮的焊条，若药皮脱落，则应报放心。若酸性焊条受潮不严重，或焊芯上有轻微锈痕，焊接时基本上能保证质量，烘干后可以再用，但不能用来焊接重要结构。若碱性焊条焊芯上有锈痕，则不能正常使用。焊条的贮存、保管及烘干按JB3323-83焊条质量管理规程规定，焊条的贮存、保管和使用前的烘干要求如下：.1.焊条必须存放在干燥、通风良好的室内仓库里。焊条贮存库内，不允许放置有害气体和腐蚀性介质，室内应保持整洁。.2.焊条应存放在架子上，架子离地面的距离应小于300mm，离墙壁距离不小于300mm，室内应放置去湿剂，严防焊条受潮。

26、 .3.焊条堆放时应按种类、牌号、批次、规格，入库时间分类堆放，每垛应有明确的标志，避免混乱。发放焊条时应遵循先进先出的原则，避免焊条存放期太长。.4.焊条在供给使用单位以后，至少在六个月之内能保证继续使用。.5.特种焊条的贮存与保管制度，应比一般焊条严格。并将它们堆放在专用库房或指定区域内，受潮或包装损坏的焊条未经处理不准入库。.6.对于已受潮、药皮变色和焊芯有锈迹的焊条，须经烘干后进行质量评定。若各项性能指标都满足要求时，方可入库，否则不准入库。.7.一般焊条一次出库量不能超过两天的用量。已经出库的焊条，焊工必须保管好。.8.焊条贮存库内，应设置温度计和湿度计。低氢型焊条库内温度不低于5，

27、空气相对湿度应低于60%。.9.存放期超过一年的焊条，发放前应重新做各种性能试验，符合要求时方可发放，否则不准发放。2 锅炉压力容器常用钢材的焊接2.1低碳钢的焊接锅炉压力容器受压元件所使用的低碳钢主要有：Q235A、Q235B、10、20、20R、20g、20G等，锻件还有20、25；进口钢种有RST37-2、ST44、ST35.8、ST45（以上为德国钢）及SS41、SM41、SB42、STB42STS42、STP42（以上为日本钢）等。这些钢的含碳量都较低，一般不大于0.25%，因此焊接性良好，无淬硬倾向，无需特殊工艺措施，即可实现焊接。并且几乎能采用所有的各种焊接工艺方法进行焊接。低碳

28、钢的焊接工艺特点低碳钢焊件随板厚的增大，刚度增大，焊缝的裂纹倾向也增大，因此焊接刚度大的结构宜选用低氢碱性焊条，焊前预热或焊后消除应力热处理。预热和回火温度见表9-6。Q235AF钢属于沸腾钢，因杂质含量较高，大厚度工件有可能产生热裂纹。某些锅炉钢，如20g、22g等，当碳和杂质含量偏于上限时，在线能量较大时由于近缝区在高温下停留时间长，可能在熔合线附近出现液化裂纹。因此应控制线能量、调整熔合比，防止裂纹的产生。表9-6 常用低碳钢预热及回火温度钢号材料厚度/mm预热温度/回火温度/Q235A、235AF、08、10、15、2050905060065025、20g、22g、20G>501

29、00100600650>100150600650低碳钢焊接材料选择低碳钢焊条电弧焊大多选用E43××系列焊条，主要是根据等强度的原则。常用低碳钢焊条选择见表9-7。表9-7 常用低碳钢焊条选择钢号焊条型号及钢号一般结构锅炉压力容器重要结构Q215、Q235A、10、15、20E4313（J421）E4303（J422）E4316（J426）E4315（J427）Q235B、Q235C、20R、20G、20g、22gE4316（J426）E4315（J4277）E4316（J426）E4315（J427）CO2气体保护焊可采用H08MnSi（GB/T14958-1994

30、）和ER49-1（MG49-1）、ER49-G（MG49-G）、ER50-2、ER50-3（MG50-3）、ER50-4（MG50-4）、ER50-5、ER50-6（MG50-6）、ER50-7、ER50-G（MG50-F）焊丝，也可采用药芯焊丝如YJ501-1等。埋弧焊可选用H08A或H08E焊丝配合高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433或HJ434；如果选用H08MnA或H10Mn2焊丝，则应配合无锰、低锰或中锰型焊剂。电渣焊可选用H10Mn2、H08Mn2Si、H10MnSi焊丝，配合中猛高硅中氟熔炼焊剂。用于锅炉受压元件的低碳钢，其壁厚大于30mm时，焊后应进行热处理；

31、用于压力容器受压元件，当母材名义厚度大于34mm时焊后应进行处理（如焊前预热100以上，需热处理的名义厚度可大于38mm）以上消除焊接残余应力。2.2低合金高强度钢的焊接锅炉压力容器广泛使用的低合金高强钢有12MnHP、12MnCrVHP、16MnHP、16Mn、16MnR、12Mng、16Mng、16MnRC、15MnVR、20MnMo、15MnVNR、14MnMoVT 18MnMoNbR等；进口钢种有德国的19Mn5、19Mn6、St52钢和日本的SPV36、SM53B、SM53C、SPV46等，这些钢种基本属于热轧及正火钢。根据其强度级别，在294392MPa区间的为普通低合金钢，如16

32、MnR、15MnVR、12Mng、19Mn5等，多为热轧钢，只有厚度超过一定界限时作正火处理。这种钢是在小于0.2%的基础上加入少量合金元素，通过合金元素的固溶强化作用来提高强度。热轧钢通常为铝镇静的铁素体加珠光体组织钢。特殊情况下，如厚板（>25mm时）为改善其综合性能，提高其韧性进行900-920的正火处理，正火后强度略有下降，但塑性、韧性有所提高，并降低了脆性转变温度。屈服点在392MPa以上的钢种，固溶强化的同时还利用沉淀强化作用，以保证这种钢经正火处理后碳化均匀弥散板出，从而提高强度又保证塑性和韧性。屈服点为411MPa级的有15MnVNR、15MnVTiRE钢等。14MnMo

33、Vg、18MnMoNbR钢则属于490MPa级高强钢。低合金高强钢由于加入了合金元素，增加了材料的淬硬倾向，有些元素还形成低熔点的化合物。因此同上于冶金因素及组织转变会使焊缝，尤其热影响区出现各种不利的组织。在扩散氢及热应变循环的共同作用下，还会产生裂纹或引起粗晶脆化。低合金高强钢焊接性的主要问题热裂纹热轧及正火钢，一般含碳量都较低，而含锰量都较高。它们的Mn/S比都可达到要求，具有较好的抗热裂纹性能，正常情况下焊缝不分出现热裂纹。但当材料含碳量超过0.12%，S、P含量较高或因偏板使局部C、S含量偏高时，Mn/S就可能低于要求而出现热裂纹。在这种情况下，就要从工艺上设法减小熔合比，在焊接材料

34、上采用低碳、低硫或高锰焊接材料，以降低焊缝中的含碳量、含硫量，防止热裂纹。冷裂纹冷裂纹是低合金高强钢焊接性的主要问题。从材料本身考虑，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。随着钢强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大。在冷却速度较大时，热影响区会出现贝氏体和大量马氏体组织。尤其当形成粗大的孪晶马氏体时其缺口敏感性增加，严重脆化，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。此外还会由于扩散氢的富集在淬硬脆化区引起显微裂纹。裂纹尖端形成三向应力区，并再行诱导氢扩散富集，使裂纹扩展成为宏观裂纹，这就是延迟裂纹。再热裂纹某些含有较多碳化物形成元素（如Cr、Mo、V），并可产生沉淀硬化的低合金高强钢和热强钢厚板

35、接头中，往往会在焊后消除应力热处理过程中沿热影响区产生再热裂纹；一些在高温下长期运行的压力容器等设备，也会在接头中出现再热裂纹。这种裂纹多起源于接头的应力集中区。为防止再热裂纹，应首先从材料方面考虑选用化学成分适合的钢种，其次是降低焊缝金属强度使之低于母材；制定正确合理的焊接工艺，控制焊接热输入量，防止粗晶脆化，及采取预热措施等。对于再热裂纹敏感性较高的钢种，可在坡口侧壁预先堆焊低强度焊缝，以松驰应力。层状撕裂在低合金高强钢厚板的T形接头或角接接头中，还会沿钢材的轧制方向产生层状撕裂。这主要与钢中含有片状硫化物与层状硅酸盐或大量成片地密集在同一平面内的氧化铝夹杂物有关，其中以片状硫化物最为严重

36、。因此硫化物含量及Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感性的主要指标。因此低合金高强多焊接，应根据母材碳及合金元素含量、板厚、接头形式、结构特点等，合理选择线能量，采用碱性低氢焊条和碱度较高的焊剂，且焊前要严格烘干。根据环境温度，拘束条件等确定预热温度，厚度超过一定范围还必须采取后热或焊后热处理措施，以降低热影响区硬度，提高塑性、韧性，消除应力和扩散氢的影响。常用低合金高强钢的焊接.1 16Mn、16MnR钢的焊接16Mn钢具有良好的综合加工工艺性能，经气割或碳弧气刨的坡口边缘1mm内出现淬硬（Hmax>350HV），但淬硬层在焊接时可完全熔掉。16Mn钢的碳当量一般为0.35%0.41%

37、，其淬硬倾向和裂纹倾向比一般低碳钢稍大。在低温环境或厚度大、刚性结构焊接时，应采用稍强的焊接参数及较小的焊接速度、注意填满弧坑，并适当预热。16MnR、16Mng属于343MPa级高强钢。板厚30mm以下可不预热，焊后不作热处理。但大于3050mm时，采用焊条电弧焊应适当预热，预热100以上；埋弧焊板厚超过50mm，焊接前应预热100以上。16MnR、16Mng和SPV36、SM50、19Mn5、16Mn、St52钢，焊条电弧焊可采用E5016(J506)、E5015（J507）焊条。当厚度小或强度要求不高的承载构件焊接时，可选用E5003（J502）、E5001（J503）焊条。埋弧焊可根据

38、坡口形式、板厚及工艺条件选择焊接材料。不开坡口对接和角接接头，由于熔合比较高，可选用合金含量较低的H08A和H08MnA焊丝，配合HJ431焊剂。厚度较大开坡口的对接接头或角接头应选用H10Mn2、H08MnA、H08MnMo或H10MnSi焊丝，配合HJ431；焊后需热处理的厚壁容器，应选用H08MnMoA焊丝，配合HJ431或HJ360。板厚大于70mm时应采用H10MnMo焊丝，配合HJ431。焊后正火处理，正火温度900930。正火后进行超声波检测，合格后进行610630回火。焊条电弧焊或埋弧焊，板厚大于30mm时，焊后应消除应力热处理。焊前预热100以上，不消除应力热处理的厚度可放宽

39、至34mm。热处理温度600650，保温时间按3min/mm计。.2 15MnVR钢的焊接钢中微量元素V与Mn一样起强化作用，可使略高于16MnR钢，对焊接性无影响，其碳当量0.40%。当壳体名义厚度>30mm时，无论采用埋弧焊或焊条电弧焊均应预热100150。预热焊时>32mm，不预热时>28mm，均应作消除应力热处理，热处理时的 加热温度为540580，保温时间为3min./mm。15MnVR及19Mn5、19Mn6、SPV46钢焊条电弧焊可选用E5515（J557）焊条。中、厚板也可选用E5015（J507）和E506（J506）焊条。埋弧焊选用H08MnMo、H08M

40、n2Mo焊丝，配合HJ350或SJ301。当<20mm时，可采用I形坡口直边对接，焊丝选用H10Mn2或H08MnA，配合HJ350或SJ301。电渣焊选用H10MnMo、H10Mn2Mo焊丝，配合HJ360、HJ431。焊后经920960正火处理，并进行超声波检测合格后，进行540580回火处理，保温时间可按3min/mm计。.3 15MnVNR钢的焊接15MnVNR钢是在Mn固溶强化的基础上以V、N进行弥散强化的高强钢，其可达411MPa，碳当量0.43%。焊接时其淬硬倾向并不严重，埋弧焊或焊条电弧焊接头的最大硬度不超过350HV。热影响区不会发生回火软化，过热区稍有脆化倾向，随着线

41、能量的增大其冲击韧度逐渐下降，因此应采用较小的线能量。当25mm时，应预热150以上。焊条电弧焊选用E6016-D1（J606）、E6015-D1（J607）、E6015-G（J607Ni、J607H）焊条，也可选用E5515-G（J557、J557Mo、J557MoV）、E5516-G（J556、J556RH）焊条。埋弧焊选用H08MnMoA、H08Mn2MoA焊丝，配合HJ350或SJ101；氩弧焊选用H08Mn2Si焊丝。电弧焊>20mm时，焊后应进行540580的回火，保温时间按3min/mm计。电渣焊选用H10MnMoA、H10Mn2MoVA焊丝，配合HJ431或HJ360。焊

42、后进行正火+回火处理，正火温度950，保温1h；回火温度540580，保温2h。.4 18MnMoNbR钢的焊接18MnMoNbR钢的大于490MPa，钢中加入Mo和Nb可细化晶粒并形成弥散状态的碳化物（NbC、Mo2C），所以这种钢具有较好的中温性能，适用于制造石油、化工高压容器及锅炉。这种钢可用气割下料，气割后不需刨边直接焊接。由于强度高，回弹性大，成形和矫圆时需加热，控制温度在9001000之间，加工终止温度不应低于800。钢的碳当量为0.55%，具有一定淬硬性，常温下（不预热）施焊热影响区最高硬度可达400HV以上，预热150可降至350HV以下。焊条电弧焊选用E6015-D1（J60

43、7）、E6015-G（J607Ni、J607RH）焊条。定位焊或焊接工艺卡具都必须进行局部预热，并应认真烘干焊条及清理坡口，以免焊缝增氢引起延迟裂纹。电弧焊前应预热180200。埋弧焊选用H08Mn2MoA、H08Mn2MoVA焊丝，配合HJ250-HJ350或HJ101焊剂。多层焊时为避免过热，层间温度应控制在300以下。电渣焊时宜选用H10Mn2NiMoA、H10Mn2MoA和H10Mn2MoVA焊丝，配合HJ360、HJ431。电渣焊可不预热，但应适当增加引弧板长度。18MnMoNbR、18MnMoNbg钢具有延迟裂纹倾向，焊后应尽快热处理。焊条电弧焊和埋弧焊只回火处理；电渣焊应进行正火

44、+回火处理，正火温度950980。根据焊材合金系统不同，其回火温度不同，Mn-Mo系焊丝回火温度为600650；Mn-Mo-V系焊丝为避免焊缝在600具有回火脆性，应取上限（650）的回火温度。.5 14MnMoVg钢的焊接14MnMoVg钢，>490MPa，正火+回火后的组织为索氏体+少量珠光体和铁素体。碳当量为0.50%有较明显的淬硬倾向，要适当预热和调整焊接线能量，以控制热影响区的冷却速度、防止冷裂纹。当>20mm时，预热150以上，预热宽度不少于3倍板厚且钢板内外表面温度应均匀。层间温度不低于预热温度，便不宜过高，否则将降低接头强度和韧性，一般保持在150200。焊条电弧焊

45、应选用D7015-G（J707），厚板可采用E6015-D1（J607）焊条，焊条经350-400烘干，恒温12h。埋弧焊应选用H08Mn2MoA、H08Mn2MoVA、H08Mn2NiMo焊丝，配合HJ250、HJ350、SJ101。当板厚50mm时，焊后应及时进行消氢处理。电渣焊时宜选用H10Mn2MoA、H10Mn2MoVA、H10Mn2NiMoA焊丝，配合HJ360、HJ431。焊后进行950970的正火处理，正火后进行650670的回火处理。电弧焊时，任意厚度都应进行600650的回火处理，保温时间按4min/mm计。由于14MnMoVg钢有一定的再热裂纹敏感性，所以热处理后应对焊缝

46、进行超声波和磁粉检测。.6 13MnNiMoNbR钢的焊接13MnNiMoNbR钢，392MPa，昌中温厚壁压力容器用钢，具有较好的综合力学性能，可用于450以下。火焰切割厚板（80mm），开始位置应预热100以上；电弧气割刨清根应将焊件预热150200。焊条电弧焊选用E6015（J607）、E6016（J606）焊条。焊条烘干350400/2h。焊条电弧焊板厚大于10mm时，应预热150200，并保持层间温度不低于150，焊后作消氢处理；板厚大于90mm时，焊后立即进行350400×2h的消氢处理。预热时>20mm的受压件，焊后必须作600620的消除应力热处理。埋弧焊可采用

47、I形、V形或U形坡口。选用H08Mn2MoA焊丝，配合HJ350或SJ101焊剂。>20mm时预热至150200，保持层间温度不低于150。消氢处理和焊后消除应力热处理与焊条电弧焊相同。焊后应进行100%超声检测，并作25%射线检测抽查。电渣焊选用H10Mn2NiMo和H10Mn2Mo焊丝，配合HJ360、HJ431。焊后正火处理温度920940，保温时间1.5min/mm；回火处理温度630650，保温时间2min/mm。焊缝进行100%超声波检测。2.3珠光体耐热钢的焊接珠光体耐热钢是以Cr-Mo为基的低合金钢，具有较好的高温抗氧化性和热强性，最热动力设备及中、高温高压容器的重要材料

48、之一。常用的钢号有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、12Cr1MoV、20CrMo、2.25Cr1Mo等。 珠光体耐热钢的化学成分及焊接性珠光体耐热钢的化学成分和合金的组织，是为满足常温力学性能和保证高温性能而设计的。高温，金属容易氧化和腐蚀，而长期受应力作用的同时还会发生“蠕变”。因此为提高钢的抗氧化性，通常加入Cr、Al、Si元素，从而可在钢的表面形成稳定致密的保护性氧化膜Cr2O3、Al2O3等，以防止氧对铁的继续氧化。为提高钢的热强性，加入Cr、Mo、W等元素可使铁素体基本固溶强化；加入V、Nb、Ti强碳化物形成元素，以形成合金碳化物（如V4C3、VC、NbC、TiC）沉淀强

49、化；加入微量元素RE和B等起净化并填充晶界的作用，并可阻碍晶界的扩散变形，使晶界强化。珠光体耐热钢由于加入多量合金元素以提高热稳和热强性，因此也增大了钢的淬透性，近缝区（熔合线附近）存在淬硬脆化和延迟纹倾向，尤其含V钢在焊后热处理或高温长期工作中还会产生再热裂纹。热影响区中加热温度处于ACl附近的区域还将发生回火软化，而可能成为蠕变断裂的起源。某些耐热钢基体金属及焊接接头，当存在一定量的杂质元素（如钢中残余的P、As、Sb、Sn和焊缝金属中的O、Si、P等）时，还具有明显的回火脆性，使其在350500的温度区间长期运行过程中发生剧烈脆变，导致失效或断裂。为保证焊缝性能与母材相匹配具有热强性，焊

50、缝成分应力求与母材相近。为防止焊缝热裂段向，其含碳量应比基体金属低（但不低于0.07%），其他合金元素含量尽可能与母材相近，以获得相同的热物理性能和力学性能。为消除近缝区的淬硬现象，应根据钢的成分及其结构尺寸，选择适当的预热温度和焊后热处理温度。同时为控制软化区的软化程度，尽可能选择低的预热温度和偏小的线能量。为防止回火脆性，应降低焊缝金属中的O、Si、P含量，这是最有效的措施。 珠光体耐热钢的焊接.1 12CrMo、15CrMo及20CrMo钢的焊接12CrMo、15CrMo钢含碳量较低，焊接性较好，厚度大于10mm时，应预热150以上。20CrMo钢任意厚度，均应预热150以上。12CrM

51、o钢焊条电弧焊时选用E5515-B1（R207）焊条，15CrMo、20CrMo及SA387Gr12（ASME）、13CrMo44（德国）钢，选用E5515-B2（R307）焊条。埋弧焊和氩弧焊可选用H08CrMoA、H12CrMoA钢，配合HJ350或SJ101。焊接时保持层间温度不低于最低预热温度，厚度大于50mm的20CrMo钢，焊后立即进行250的低温后热处理。任意厚度的12CrMo、15CrMo钢压力容器，焊后应进行整体热处理，热处理温度为640670，保温时间按4min/mm计。任意厚度的20CrMo钢压力容器，应进行650680焊后回火处理。.2 12Cr1MoV钢的焊接12Cr1MoV钢是在Cr、Mo合金基础上加入0.15%0.3%V，具有较高的热强性，最高工作温度可达580。当>6mm时，焊接前应预热至200以上。焊条电弧焊选用E5515-B2-V（R317）焊条。