第六章化工设备的焊接

第六章化工设备的焊接第1页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊接电弧：是电极与工件之间气体介质中长时间的放电现象。一般情况下，电弧热量在阳极区产生的较多，约占总热量的43%，阴极约36%，弧柱约21%。温度：用钢焊条焊钢材时阳极区—2600K阴极区—2400K电弧中心—6000~8000K使用直流电源焊接时有正接、反接两种：正接：正极接工件—工件温度可稍高一些。反接：负极接工件，工件温度可稍低一些。交流焊机、无正反接特点，温度均为2500K。焊机的空载电压就是焊接时引弧电压，一般为50~90V，电弧稳定燃烧时电压为电弧电压。电弧长度越大，电弧电压也越高，一般为16~35V。第2页，共66页，2023年，2月20日，星期三(一)气体的来源和产生

来源:1.焊接材料

2.气体介质

3.焊丝和母材表面上的油锈等杂质.

4.金属和熔渣的蒸发产生的气体

成分:金属及熔渣蒸气

第3页，共66页，2023年，2月20日，星期三来源:主要是焊接区周围的空气.

氮与金属作用有两种情况.

1、不与氮发生作用的金属,即不能熔解氮又不形成氮化物,可用N作为保护气体.

2、与氮发生作用的金属,即能溶解氮又能形成氮化物,这种情况下就要防止焊缝金属的氮化第4页，共66页，2023年，2月20日，星期三1)时效脆化

2)气孔

3)有利一面:可作为合金元素加入钢中,一般指高合金钢.

第5页，共66页，2023年，2月20日，星期三1),机械保护:气一渣保护,渣保护,气体保护,抽真空.对于适渣型焊条:保护效果取决于药皮的数量及成分

2),焊接工艺规范影响:

3),焊丝成分的影响:增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝中的含氮量第6页，共66页，2023年，2月20日，星期三1,来源:焊条药皮,焊剂,焊丝药芯中水分,药皮中有机物为,焊件表面杂质(锈,油)空气中水分

第7页，共66页，2023年，2月20日，星期三3,[H]的影响因素

①与氢形成稳定氢化物的金属

②不与氢形成稳定氢化物的金属

③合金元素的影响:氢在铁中溶解度受合金元素影响

第8页，共66页，2023年，2月20日，星期三暂态现象:脆化,白点,经时效,热处理可消除

永久现象:气孔,改变组织,显微斑点,冷裂纹,不可消除

1),氢脆氢在室温附近,氢溶解在金属晶格中,引起钢的塑性严重下降现象

2),白点

肉眼可见,直径0.5～3mm中心处有气孔或小的夹渣,外围有塑性裂断的痕迹,象鱼眼似的也称"鱼眼".

产生原因:白点是在塑性变形阶段产生的.

"诱捕理论"解释:焊缝中的气孔及非金属夹杂物边缘的空隙,好象"陷阱"一样.捕捉氢原子,并在其中结合成氢分子,在拉伸试验中"陷阱"中的氢分子被吸附.由于塑性变形新产生的微裂纹表面上,分解成原子氢,原子氢扩散到微裂纹金属晶格内,引起金属脆化.

3),气孔

4),组织变化和显微斑点

焊缝金属A—M时,由于氢在A有较大的溶解度,当含氢量高的焊缝自A化,温度冷却时,引起局部A过冷残余A增加,残余A—M时,富氢的组织内产生大的内应力,造成显微裂纹

5),产生冷裂纹第9页，共66页，2023年，2月20日，星期三1),限制焊接材料的含氢量,药皮成分

2),严格清理工件及焊丝:去锈,油污,吸附水分

3),冶金处理

4),调整焊接规范

5),焊后脱氢处理

第10页，共66页，2023年，2月20日，星期三(一)氧在金属中的溶解

1).以原子氧形式溶解2).以FeO形式溶解

(二)金属被氧化的途径

气相中氧化气体与金属相互作用

1).自由氧对金属的氧化

2).CO2对金属的氧化

3).H2O气对金属的氧化

4).混合气体对金属的氧化

第11页，共66页，2023年，2月20日，星期三(三)氧对焊接质量的影响

1).机械性能下降

2).化学性能变差

3).产生气孔CO合金元素烧损

4).工艺性能变差

(四)防止措施

一防二脱

第12页，共66页，2023年，2月20日，星期三(一)熔渣的作用,成分及分类

1.熔渣的作用

1).机械保护作用

2).冶金处理作用

3).改善工艺性能

2.熔渣的成分和分类

1).熔渣成分:大体由氧化物,氯化物,氟化物,硼酸盐类组成是多种化学组成的复杂体系.

2).熔渣分为三类

第一类氧化物型

第二类盐—氧化物型

第三类盐型

第13页，共66页，2023年，2月20日，星期三液态熔渣的结构有两种理论:

分子理论和离子理论

分子理论可简明的定性为解释熔渣与金属之间的冶金反应,但不能解释一些重要现象,如导电性,电解等.第14页，共66页，2023年，2月20日，星期三1.熔渣的碱度

分子理论认为熔渣中的氧化物按其性质可分为三类

1).酸性氧化物SiO2TiO2P2O5

2).碱性氧化物K2ONa2OCaOMgOBaOMnOFeO

3).中性氧化物Al2O3Fe2O3Cr2O3第15页，共66页，2023年，2月20日，星期三熔渣的氧化性高温下覆盖在液态金属表面的熔渣，既有对液态金属的保护作用和促进化学冶金反应过程顺利进行的作用，也有因熔渣自身成分与性能特点，对液态金属污染的副作用，其中包括氧化性较强的熔渣对液态金属的氧化。氧化性较强的熔渣又称为活性熔渣。熔渣对液态金属的氧化形式可分为扩散氧化与置换氧化两种。

第16页，共66页，2023年，2月20日，星期三(一)焊缝中硫的危害及控制1.硫的危害

2.控制硫的措施

(1)限制焊接材料中含硫量

(2)用冶金方法脱硫

碱性焊条脱硫

(CaO)+[FeS]=(CaS)+(FeO)

(MnO)+[FeS]=(MnS)+(FeO)

脱硫剂:碱性氧化物,锰脱硫

[Mn]+[Fes]=(MnO)+[Fe]

LgK=8220/T-1.86T↓K↑有利于脱硫

(MgO)+[FeS]=(MgS)+(FeO)

第17页，共66页，2023年，2月20日，星期三1.磷的危害2.控制磷的措施

(1)限制焊接材料中含磷量

(2)脱硫反应

a).FeO将磷氧化生成P2O5

b).使之与渣中的碱性氧化物生成稳定的磷酸盐

2[Fe3P]+5(FeO)+3(CaO)=(CaO)3.P2O3+11[Fe]

2[Fe3P]+5(FeO)+4(CaO)=(CaO)4.P2O3+11[Fe]

第18页，共66页，2023年，2月20日，星期三(一)目的:补尝;改善;特殊性能

(二)方式:1.应用合金焊丝或带极

2.应用药芯焊丝或药芯焊条

3.应用合金药皮或粘结焊剂

4.应用合金粉未

第19页，共66页，2023年，2月20日，星期三1、焊接工件上温度的变化与分布各点处由常温—较高温度—常温固态液态固态 温度变化如4-3图二、焊接接头组织与性能 以低碳钢为例P132图4-4中，左图是焊件的横截面，右图是铁碳状态图的一部分

第20页，共66页，2023年，2月20日，星期三A、焊缝焊缝的结晶是从熔池底壁开始向中心成长。焊缝两侧工件方向冷却较快，故形成的柱状的铸态组织，由铁素体和少量的珠光体组成，熔池中部最后结晶，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等易偏析物集中在焊缝中心，将影响焊缝的力学性能。由于电弧吹力和保护气体吹动，熔池底壁柱状晶体成长受到干扰，柱状晶体呈倾斜状，晶粒有所细化。由于焊接材料的渗合金作用，焊缝金属性能可能不低于母材金属的性能。B、焊接热影响区、熔合区、过热区、正火区、部分相变区等。⑴熔合区处于液相线、固相线之间，所以也称半熔化区。因温度过高而成为过热粗晶，强度、塑性和韧性都下降。此处接头断面变化，易引起应力集中。此区很大程度上决定着焊接接头的性能。⑵过热区被加热到Ac3以上100～200°C至固相线温度区间。奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，故塑性、韧性降低，对易淬火钢，此区脆性更大第21页，共66页，2023年，2月20日，星期三⑶正火区被加热到Ac1到Ac3以上100～200°C区间。在此区温度范围内，加热时发生重结晶，转变为细小的奥氏体晶粒，冷却后为均匀而细小的铁素体和珠光体，其力学性能优于母材。⑷部分相变区相当于加热到Ac1～Ac3温度区间。珠光体和部分铁素体发生重结晶，转变成细小奥氏体晶粒。部分铁素体不发生相变，但晶粒有长大趋势。冷却后晶粒大小不均，因而其力学性能比正火区稍差。焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。增加焊接速度或减少焊接电流都能减少焊接热影响区。

第22页，共66页，2023年，2月20日，星期三c、改善焊接热影响区组织和性能的方法焊接热影响区在电弧焊焊接接头中是不可避免的。用焊条电弧焊或埋弧焊方法焊接一般低碳钢结构时，热影响区较窄，危害性较小，焊后不进行热处理即可使用。但对重要的碳钢构件、合金钢构件、电渣焊焊接的构件为消除热影响区影响，一般采用焊后正火处理。对焊后不能进行热处理金属材料或构件，则只能在正确选择焊接方法与焊接工艺上来减少焊接热影响区的范围。第23页，共66页，2023年，2月20日，星期三

焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等。第二节常见焊接缺陷第24页，共66页，2023年，2月20日，星期三1、热裂纹热裂纹的特征热裂纹可发生在焊缝区或热影响区。热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称晶间裂纹。因热裂纹在高温下形成，所以有氧化色彩。第25页，共66页，2023年，2月20日，星期三热裂纹产生的原因:晶间存在液态薄膜。接头中存在拉应力。热裂纹的防止:限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和磷含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点为988℃，很容易产生热裂纹。缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性减少偏析。减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量，焊前预热，合理的焊缝布置等。第26页，共66页，2023年，2月20日，星期三2、冷裂纹冷裂纹的形态和特征焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹。冷裂纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹无氧化色彩。最常见的冷裂纹是延迟裂纹，即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹。第27页，共66页，2023年，2月20日，星期三延迟裂纹的产生原因:焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化。存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。第28页，共66页，2023年，2月20日，星期三防止延迟裂纹的措施:选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提高焊缝金属塑性。焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除锈，减少氢的来源。工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量的多层多道焊等。焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250℃，保温2～6h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。焊后进行清除应力的退火处理。第29页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊缝气孔有三种：氢气孔高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的氢溶入焊缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快速冷却，氢的溶解度急速下降，析出氢气，产生氢气孔。一氧化碳气孔当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO，在熔池温度下降时，将发生如下反应：

FeO+C=Fe+CO↑

此时，若熔池已开始结晶，则CO将来不及逸出，便产生CO气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈高，越易产生CO气孔。第30页，共66页，2023年，2月20日，星期三氮气孔熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池而产生。防止气孔的方法：

焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及其两侧的母材要清除锈、油和水。焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。CO2焊时，采用药芯焊丝。采用低碳材料都可减少和防止气孔的产生。第31页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊接过程中，焊缝被加热处于液态，相邻的金属加热到很高的温度，然后再快速冷却下来，各点处温度不同，冷却速度也不相同，在热胀冷缩和塑性变形的影响下，必将产生内应力、变形或裂纹。焊缝是靠一个移动的点热源加热，然后逐次冷却下来形成的，因此应力的形成、大小和分布状况较复杂。假定整条焊缝同时形成，则应力分布如图4-5

焊接应力的存在将影响焊接构件的使用性能，承载能力大为降低，对于接触腐蚀性介质的焊件，应力腐蚀现象加剧，减少使用期限。第32页，共66页，2023年，2月20日，星期三对于承受重载的重要构件、压力容器等，焊接应力的防止和消除：①选择塑性好的材料。②避免焊缝密集交叉，焊缝过长，截面过大。③合理的焊接次序。图4-6a为正确。

④焊前预热，可减小温差，减少焊接应力较为有效。⑤采用小能量焊接方法，或焊后立即捶击。⑥需较彻底地消除焊接应力时，焊后去应力退火。⑦采用水压试验或振动法消除焊接应力。第33页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊接变形：由焊接应力引起。变形种类：图4-7收缩变形角变形弯曲变形扭曲变形波浪变形

焊件产生变形主要由焊接应力引起的，预防焊接应力的措施对防止焊接变形有时是有效的。当对焊件的变形有较高的限定时：结构设计中应采用：对称结构或大刚度结构、焊缝对称分布结构。施焊中：采用反变形措施或刚性夹持方法（刚性夹持不适于淬硬性较大的钢结构和铸铁件）。

第34页，共66页，2023年，2月20日，星期三第35页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊接应力过大的严重后果是焊件（工件）产生裂纹，危害极大，对重要工件焊后应探伤。焊接裂纹与：焊接材料的成分（如硫、磷含量高）有关；和焊缝金属的结晶特点（结晶区间要小）有关；含氢量的多少有关。所以焊接中应：合理选材、采取措施减少应力、选用合理的焊接工艺、焊接参数（如：采用碱性焊条、小能量焊接、预热、合理的焊接次序等

第36页，共66页，2023年，2月20日，星期三1、焊接性的概念

★金属材料的焊接性是指被焊金属在采用一定的焊接方法，焊接材料、工艺参数及结构形式条件下获得优质焊接接头的难易程度。

★焊接性不是一成不变的，同一种金属材料，采用不同的焊接方法，焊接材料及焊接工艺，焊接性可有很大差别。★焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性，二是使用焊接性（接头使用中的可靠性）2、钢材焊接性的估算方法★影响钢材焊接性的主要因素是化学成分，碳的影响最为明显，其它元素影响可折合成碳的影响。计算公式见P157w(c)当量＝w(c)+w(Mn)/6+(w(Cr)+w(Mo)+w(v)]/5+[W(ni)+w(Cu)]/15(％)式中各元素符号为钢中相应元素的质量百分数一、金属材料的焊接性第37页，共66页，2023年，2月20日，星期三★根据经验w(c)当量＜0.4％时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。一般焊接工艺条件下，焊件不会产生裂纹。但厚大工件或在低温下焊接时，应考虑预热。

w(c)当量＝0.4％～0.6％时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性能相对较差。焊前工件需要适当预热，焊后要缓冷。要采取一定的工艺措施才能防止裂纹。w(c)＞0.6％时，钢材塑性较低，淬硬倾向明显，焊接性不好，焊前必须预热到较高的温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理。注意，当量法估算是粗略的，因为钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应力条件、环境温度等因数影响，实际工作中根据实际情况进行抗裂试验及焊接接头使用焊接性的试验。第38页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊接材料的选择原则：尽量选用可焊性好的材料:w(C)＜0.25%的低碳钢或w(CE)＜0.4%的低合金钢。因这类钢淬硬倾向小，塑性高，焊接工艺简单。尽量选用镇静钢。镇静钢含气量低，特别是含H2和O2量低，可防止气孔和裂纹等缺陷。

异种金属焊接时焊缝应与低强度金属等强度，而工艺应按高强度金属设计。

尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材，以简化工艺过程。第39页，共66页，2023年，2月20日，星期三生产单件钢结构件1．板厚在3～10mm,强度较低，且焊缝较短应选用手弧焊。2．板厚在10mm以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝应选用埋弧焊。3．板厚小于3mm，焊缝较短应选用CO2焊。生产大批量钢结构1．板厚小于3mm,无密封要求应选用电阻点焊，有密封要求应选用缝焊。2．板厚在3～10mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用CO2自动焊。3．板厚大于10mm，焊缝为长直焊缝和环焊缝隙，应选用埋弧焊或电渣焊。生产不锈钢、铝合金和铜合金结构

1．板厚小于3mm,应选用脉冲钨极和钨极氩弧焊。2．板厚在3～10mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩弧或等离子弧自动焊。焊接方法的选择第40页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊缝的布置1．焊缝应尽可能分散，如右图。以便减小焊接热影响区，防止粗大组织的出现。2．焊缝的位置应尽可能对称分布，如右图，以抵消焊接变形。

焊接接头工艺的设计第41页，共66页，2023年，2月20日，星期三3．焊缝应尽可能避开最大应力和应力集中的位置，如右图。以防止焊接应力与外加应力相互叠加，造成过大的应力和开裂。4．焊缝应尽量避开机械加工表面，如右图，以防止破坏已加工面。第42页，共66页，2023年，2月20日，星期三5．应便于焊接操作，如下图。焊缝位置应使焊条易到位，焊剂易保持，电极易安放。第43页，共66页，2023年，2月20日，星期三接头型式的选择与设计

接头型式应根据结构形状、强度要求、工件厚度、焊后变形大小、焊条消耗量、坡口加工难易程度等各个方面因素综合考虑决定。1．熔焊接头设计2．压焊接头设计（1）点焊接头设计点焊接头设计包括焊点直径d0，焊点数n等（2）摩擦焊的接头型式摩擦焊接头的型式，不仅根据产品的设计要求来确定，同时也要考虑到摩擦焊接工艺的特点。第44页，共66页，2023年，2月20日，星期三结构名称：中压容器材料：16MnR（原材料尺寸为1200×5000mm）件厚：筒身12mm；封头14mm；人孔圈20mm；管接头7mm压力容器第45页，共66页，2023年，2月20日，星期三三、常用金属的焊接特点一、低碳钢的焊接低碳钢的含碳量≤0.25％，其塑性好。一般没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感，焊接性好。不需要采取特殊的工艺措施，除电渣焊外，通常在焊后不需要进行热处理。厚度＞50mm的低碳钢结构，常用大电流多层焊，焊后应进行消除内应力退火。低温下焊接刚度较大的结构时，应焊前预热。低碳钢应用最广泛的是焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。采用熔焊法焊接钢结构时，焊接材料及工艺的选择主要应保证焊接接头与工件材料等强度。焊条电弧焊焊接一般低碳钢结构，可选用E4313（J421）、E4303（J422）、E4320（J424）焊条焊接动载荷结构、复杂结构、或厚板结构时，应选用E4316（J426）、E4315（J427）、E5015（J507）焊条埋弧焊时，一般采用H08A或H08MnA焊丝配焊剂431进行焊接第46页，共66页，2023年，2月20日，星期三二、中、高碳钢的焊接中碳钢含碳量在0.25％～0.6％之间。随着含碳量的增加，淬硬倾向越加明显，焊接性逐渐变差，生产中主要焊接各种中碳钢的铸件和锻件。中碳钢的焊接特点：1.热影响区易产生淬硬组织和冷裂纹。中碳钢属淬火钢，热影响区金属被加热超过淬火温度区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用，出现马氏体等淬硬组织。2.焊缝金属产生热裂倾向大。工件材料中的含C、S、P量远远高于焊芯，工件材料熔化后进入熔池使焊缝金属含碳量增加，塑性下降。再加上S、P等杂质存在焊缝及熔合区在相变前可能因内应力而产生裂纹，因此，焊前必须预热，同时减慢热影响区的冷却速度以免产生淬硬组织。

第47页，共66页，2023年，2月20日，星期三

中碳钢多用焊条电弧焊。厚件可采用电渣焊，焊后进行热处理。焊条应采用抗裂性能较好的低氢焊条。要求焊缝和工件材料等强度时，可选用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016-D1(J606)、E6015(J607)焊条，不要求等强度时，可选用E4315（J427）型强度低些的焊条以提高焊缝的塑性。无论用那种焊条，均应选用细焊条、小电流，开坡口进行多层焊，以防止工件材料过多地进入焊缝，同时也可减小焊接热影响区的宽度。高碳钢焊接特点与中碳钢相似，由于含碳量更高，焊接性变得更差，预热的温度更高，工艺措施更严格实际上，高碳钢的焊接只限于用焊条电弧焊进行修补工作。第48页，共66页，2023年，2月20日，星期三合金结构钢分为机械制造用合金结构钢和低合金结构钢两大类。机械制造用合金结构钢用于焊接结构较少。如需焊接，焊接工艺措施与中碳钢基本相同。低合金结构钢焊接特点如下1.热影响区的淬硬倾向钢中含碳量及合金元素越多，钢材强度级别越高则焊后热影响区的淬硬倾向越大。强度级别较大的低合金钢淬硬倾向增加，热影响区易产生马氏体组织，硬度明显增高，塑性韧性则下降。2.焊接接头的裂纹倾向随着钢材强度级别提高产生冷裂纹的倾向也加剧。影响冷裂纹的因素主要由三方面：焊缝和热影响区的含氢量；热影响区的含氢量；焊接接头的应力大小。我国低合金钢产生热裂纹的倾向不大。第49页，共66页，2023年，2月20日，星期三根据低合金钢的焊接特点，生产中采取以下措施进行焊接：1.对于强度级别较低的钢材在常温下与对待低碳钢一样。在低温或大刚度、大厚度结构进行小焊脚、短焊缝焊接时应防止淬硬组织，要适当增大电流减慢焊接速度、选用抗裂性强的低氢焊条，必要时需预热。对锅炉、受压容器等重要构件，当厚度大于20mm时，焊后必须退火，以消除应力。2.对于强度级别较高的低合金钢构件，焊前一般均需预热，焊接时，应调整焊接参数以控制热影响区的冷却速度不宜过快。焊后应进行热处理，以消除内应力。不能立即热处理时，可先进行消氢处理，防止因氢引起的冷裂。§3.4铸铁的补焊铸铁的焊接主要是补焊，有热焊预热到600～700℃，冷焊预热在400℃以下。

第50页，共66页，2023年，2月20日，星期三焊接结构件材料选择在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑焊接性较好的材料。低碳钢和含碳量小于0.4％的低合金钢都有良好的焊接性，设计中应尽量选用；含碳量大于0.4％和碳当量大于0.4％的合金钢，焊接性不好，设计时一般不宜选用。若必须选用，应在设计中和生产中采取必要的措施。强度级别较低的低合金结构钢，焊接性能与低碳钢基本相同，而强度明显提高，应优先选用。强度级别较高的低合金结构钢，焊接性能稍差些，设计强度要求高的重要结构可以选用。镇静钢脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。沸腾钢含氧量较多组织成分不均匀，焊接时易产生裂纹。承受动载荷、在严寒下工作的重要构件等情况不宜选用。异种金属焊接时，必须特别注意它们的焊接性及其差异。一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者。设计焊接结构时多用型材，以降低重量，减少焊缝，简化工艺。还可以选用铸钢件、锻件或冲压件来焊接。第51页，共66页，2023年，2月20日，星期三一、焊缝的布置1.焊缝布置应尽量分散。两条焊缝的间距一般要求大于三倍板厚。

2.焊缝的位置应尽可能对称布置。焊后不会发生明显的变形。

第52页，共66页，2023年，2月20日，星期三3.焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置

4.焊缝应尽量避开机械加工面图4-41焊缝远离机械加工表面的设计5.焊缝位置应便于操作图4-42焊缝位置便于电弧焊的设计图4-43焊缝便于埋弧焊的设计图4-44便于点焊即焊缝的设计此外，焊缝应尽量放在平焊位置，尽可能避免仰焊焊缝，减少横焊焊缝，尽量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次装配点固。第53页，共66页，2023年，2月20日，星期三二、接头形式的选择与设计1.接头形式图4-45焊条电弧焊接头形式2.坡口形式气焊，焊条电弧焊，气体保护焊常用的几种焊缝坡口形式与尺寸见图4-45。焊条电弧焊对接焊接时，板厚为1～6mm时，一般可不开坡口（即I型坡口）直接焊成。第54页，共66页，2023年，2月20日，星期三3.接头过渡形式

第55页，共66页，2023年，2月20日，星期三4.其它焊接方法的接头与坡口形式埋弧焊：接头形式与焊条电弧焊基本相同，板厚小于12mm时可不开坡口(即I型坡口)，板厚小于24mm时按GB986-88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》选定电渣焊：两工件之间的间隙一般应取25～35mm。

气焊：一般采用对接接头和角接接头。第56页，共66页，2023年，2月20日，星期三1、焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。

消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。

焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。第57页，共66页，2023年，2月20日，星期三2、热处理方法的选择

焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。第58页，共66页，2023年，2月20日，星期三3、焊后热处理的加热方法

燃料燃烧加热法所用燃料可以是固体（煤）、液体（油）和气体（煤气、天然气、液化石油气）。

燃煤加热煤的资源丰富，燃煤反射炉在热处理加热方法中有过一定的地位。煤的性质和反射炉的结构，决定了煤不易完全燃烧，因而煤炉热效率低，加热质量和劳动条件差，煤烟污染环境。这些缺点，使得燃煤加热法逐渐被其他加热方法所取代。第59页，共66页，2023年，2月20日，星期三液体燃料加热主要使用重柴油作燃料，适用于大型加热炉加热，也用于外热式盐浴炉的加热，一般在炉子加热室外墙一侧或两侧安装喷嘴。液体燃料用于加热外热式盐浴炉时，喷嘴则安装在坩埚外的炉壳上。液体燃料在喷嘴中与空气混合，并在压缩空气的作用下雾化，然后喷出喷嘴，在加热室中（或在盐浴炉的坩埚外）燃烧,以加热工件（或坩埚）。喷嘴的合理设计与布置,对保持炉温均匀、节省燃料起着关键作用。喷嘴喷出的雾化油也可以在炉内的辐射管中燃烧，加热辐射管以间接加热工件。燃油比燃煤容易控制加热温度，适用于大件整体的加热和供油量充足的地区。

第60页，共66页，2023年，2月20日，星期三气体燃料加热在喷嘴中，气体与一定比例的空气混合后喷出燃烧。这种方法可直接加热放在加热室中的工件，也可以把火焰喷入装在加热室中的辐射管，间接加热工件。用于盐浴炉时,喷嘴装在坩埚外的炉壳上,火焰射向坩埚外侧以加热熔盐。用于加热的气