《焊工工艺与技能训练（第二版）》课件 课题六 常用金属材料的焊接

课题六常用金属材料

的焊接中国劳动社会保障出版社§6-1非合金钢的焊接目录CONTENTS铝及铝合金的焊接奥氏体不锈钢的焊接珠光体耐热钢的焊接低合金高强度钢的焊接§6-2§6-3§6-4§6-5综合技能训练目录CONTENTS铜及铜合金的焊接铸铁的焊补§6-6§6-7§6-8§6-1非合金钢的

焊接中国劳动和社会保障出版社工作任务了解焊接性的概念及其影响因素会运用碳当量法评定金属材料的焊接性掌握非合金钢的焊接工艺要点能针对实际的非合金钢焊件制定焊接方案课程分析本任务要完成如图高压管道的焊接，材料45钢，规格φ325×40mm，工作压力为24MPa，试验压力为31～33MPa，属非合金钢焊接。焊接的难度主要是碳当量高，管壁厚，管径大，焊接应力大，焊后极易出现根部裂纹，为了减小焊件熔入焊缝金属中的比例(减小熔合比)，防止裂纹的产生，可采取热量集中的钨极氩弧焊焊接打底层，用焊条电弧焊焊接填充层和盖面层。一、金属的焊接性1.焊接性的概念常用的金属材料一般要求具有一定的常温力学性能、高温强度、耐腐蚀性等一些基本性能。绝大部分作为结构材料的金属要通过焊接方法进行连接，然而，在焊接过程中可能引起焊接区内产生各种类型的缺欠，使焊接接头降低了某些基本性能，影响焊接结构的使用寿命或者导致其不能使用。因此，焊接时会出现什么问题以及焊接后接头性能是否能满足使用要求，这就是所谓的焊接性问题。焊接性是指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。它包括以下两个方面的内容：(1)接合性能指在一定的焊接工艺条件下，金属形成焊接缺欠的敏感性。(2)使用性能指在一定的焊接工艺条件下，金属的焊接接头对使用要求的适应性。2.影响焊接性的因素金属材料焊接性的好坏主要取决于材料的化学成分，与结构的复杂程度、刚度、焊接方法、采用的焊接材料、焊接工艺条件和结构的使用条件也有密切关系。(1)材料因素包括焊件本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊时的焊条，埋弧焊时的焊丝和焊剂，气体保护焊时的焊丝和保护气体等。在焊接时都参与熔池或半熔化区内的冶金过程，直接影响焊接质量。母材或焊接材料选用不当时，会使焊缝金属化学成分不合格，力学性能和其他使用性能降低，还会出现气孔、裂纹等缺欠。根据焊件正确选用焊接材料是保证焊接性良好的重要环节，必须十分重视。(2)工艺因素对于同一焊件，当采用不同的焊接方法和工艺措施时，所表现的焊接性也不同。例如，钛合金对氧、氮、氢极为敏感，用气焊和焊条电弧焊不可能焊好，而用氩弧焊或真空电子束焊，由于能防止氧、氮、氢等侵入焊接区，比较容易焊接。焊接方法对焊接性的影响，首先表现在焊接热源能量密度大小、温度高低和热输入的多少。例如，对于有过热敏感的高强钢，从防止过热出发，宜选用窄间隙焊接、等离子弧焊、电子束焊等方法，以改善焊接性；相反，对于焊接时容易产生白口组织的灰铸铁，从防止白口组织出发，应选用气焊、电渣焊等方法。工艺措施对防止焊接接头缺欠，提高使用性能也有重要的作用。焊前预热、焊后缓冷和去氢处理等，对防止热影响区淬硬变脆，降低焊接应力，避免氢致冷裂纹均比较有效。合理安排焊接顺序能减小应力变形。(3)结构因素焊接接头的结构设计直接影响应力状态，从而影响焊接性。应使焊接接头处于刚度较低的状态，使其能够自由收缩，以利于防止焊接裂纹。缺口、截面突变、焊缝余高过大、交叉焊缝等都易引起应力集中，要尽量避免。焊件厚度或焊缝体积增大会产生多向力，应尽量避免。(4)使用环境焊接结构的使用环境是多种多样的，有在高温、低温下工作，在腐蚀介质中工作以及在静载荷或动载荷条件下工作等。在高温下工作时，可能产生蠕变；在低温下工作或在冲击载荷下工作时，容易发生脆性破坏；在腐蚀介质中工作时，接头要求具有耐腐蚀性。总之，使用环境越差，焊接性就越不容易保证。二、焊接性的间接判断法判断焊接性最简便的方法是碳当量鉴定法。所谓碳当量，指把钢中合金元素(包括碳)的含量按其所起作用换算成碳的相当含量，作为评定钢材焊接性的一个参考指标。钢材的化学成分是决定焊接热影响区是否淬硬的基本条件。在钢材的各种化学元素中，对焊接性影响最大的是碳，是引起淬硬的主要元素，故常把含碳量作为判别钢材焊接性的主要标志。钢中含碳量越高，其焊接性越差。钢中除了碳元素以外，其他的元素(如锰、铬、镍、铜、钼等)对淬硬都有影响，故可根据这些元素对焊接性影响的大小，将其折合成相当的碳元素含量，即碳当量，以判别焊接性的好坏。

碳当量的估算公式：当CE<0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性优良，焊接时不必预热。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂纹，但对厚度较大的焊件或低温下焊接时应考虑预热。

碳当量的估算公式：当CE＝0.4%～0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，焊接性较差。焊前焊件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止产生裂纹。

碳当量的估算公式：当CE>0.6%时，钢材塑性较差，淬硬倾向很强，可焊性差。焊前焊件必须预热到较高温度，焊接时要采取减小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，才能保证焊接接头质量。三、非合金钢焊件的焊接性低碳钢含碳和合金元素量少，淬硬倾向小，是焊接性最好的金属材料。即在低碳钢的焊接过程中，一般情况下不需要采取特殊的工艺措施，就可获得较满意的焊接质量。而中碳钢与低碳钢相比较，含碳量较高，强度较高，焊接性较差。常见的中碳钢有35钢、45钢、55钢等，其焊接性表现如下：1.焊缝金属易产生热裂纹从铁—碳合金相图可知，铁碳合金的凝固过程在一个温度区间内进行。由于中碳钢含碳量较高，因而凝固温度区间增加，偏析现象也随之增大，在凝固收缩应力的作用下，容易沿液态晶界处开裂，产生热裂纹的倾向增大。2.热影响区易产生冷裂纹焊接中碳钢时，在热影响区易产生塑性很低的淬硬组织(马氏体)，含碳量越高，淬硬倾向越大。当板材较厚，刚度较高时，在热影响区易产生冷裂纹。当焊缝金属的含碳量较高时，也有产生冷裂纹的可能。四、中碳钢焊接工艺焊接中碳钢时，为了保证焊后不产生裂纹及得到满意的力学性能，通常采取下列措施：1.尽量采用碱性焊条碱性焊条的抗冷裂和热裂性能较好。当焊缝金属的强度不要求与焊件相等时，可选用强度低的碱性焊条，如E4316、E4315等。当对焊缝金属强度要求较高时，可采用E5015、E6015-D1、E7015-D2等碱性焊条。特殊情况下，可采用铬镍不锈钢焊条焊接或焊补中碳钢。其特点是在焊前不预热的情况下也不容易产生近缝区冷裂纹。用来焊接中碳钢的铬镍不锈钢焊条有E309-16、E309-15、E310-16、E310-15等。焊接时电流要小，焊接层数要多，熔深要浅。但由于成本高，一般在焊接量较小时采用。根据中碳钢的焊接、焊补经验，采用先在坡口表面堆焊一层过渡焊缝再进行焊接的方法效果较好。堆焊过渡焊缝的焊条通常选用含碳量很低、强度低、塑性好的纯铁焊条(含碳量不大于0.03%)。2.预热是防止产生冷裂纹的重要工艺措施之一。作用：能减缓焊接接头的冷却速度，减小淬硬倾向和焊接应力，并有利于焊接接头中氢的逸出。中碳钢的预热温度取决于材料的含碳量、焊件的大小和厚度、焊条类型、焊接参数和结构刚度等。3.焊接工艺上的措施(1)焊接坡口尽量开成U形，以减少焊件熔入量。(2)焊接第一层焊缝时，尽量采用小电流、慢焊速，以减小焊件熔入焊缝金属中的比例(减小熔合比)，防止产生热裂纹。但应注意将母材熔透，避免产生夹渣和未熔合等缺欠。(3)采用碱性焊条施焊时，焊前焊条要350～450

℃烘干，保温时间为2h。(4)采用锤击焊缝的方法，以减小焊接残余应力，细化晶粒。(5)焊后尽可能缓冷：放在石棉灰中或在炉中缓冷。(6)焊后热处理：对含碳量高、厚度大、刚度高的焊件，焊后进行600～650

℃的消除应力回火。焊接操作

一、焊前准备考虑到45钢受热容易出现淬硬倾向，不能用火焰切割，而应采用机械加工，坡口形式角向磨光机将坡口内、外50

mm处铁锈清理干净，使之露出金属光泽。将两根管子平放在V形架上，留出3.2

mm的根部间隙，用连接板在焊接时钟10点、2点、7点处，采用钨极氩弧焊进行定位焊。选用：φ2.0

mm

G49AYUC1S10焊丝；φ4.0

mm、φ3.2

mm

E5015焊条；φ2.5

mm铈钨极；H01-20型焊炬用于火焰预热；测温笔用于控制层间温度。二、确定焊接工艺方案1.确定焊接参数(1)第一层：钨极氩弧焊，直流正接，预热温度200

℃，焊接电流60～65A，电弧电压12～13V，6号喷嘴，钨极伸出长度6

mm。(2)第2～5层：焊条电弧焊，焊条φ3.2

mm

E5015，焊接电流110～125A，电弧电压20～21V，预热温度200

℃，层间温度控制为155

℃。(3)第6～15层：焊条电弧焊，焊条φ4.0

mm

E5015，焊接电流145～165A，电弧电压22～24V，预热温度200

℃，层间温度控制为100

℃。2.焊前预热采用两把H01-20型焊炬同时对称地进行预热，预热路线为W形，采用测温笔进行温度测定，预热时间为20～25min。3.选择保护气体采用氩气保护，气体纯度为99.99%以上，单面保护(管内部不充氩气)。三、用钨极氩弧焊焊接打底层1.引弧在仰位焊接时钟6点左侧10

mm处进行引弧，钨极在坡口内高频起弧，引燃电弧后，电弧始终保持在间隙中心。2.焊接不同部位焊枪与焊丝的相对位置，角度逐渐变化，如图。采用内部送丝法：即焊丝在管子内部递送，焊枪在管外。优点是焊缝凹陷少，容易焊透，单面焊双面成形良好。右手握焊枪稍做人字形摆动，注意左手握住的焊丝在运行中不要碰到钨极。熔滴滴送时要时刻观察熔孔大小：熔孔大时需要加快焊接速度；熔孔小时需要减慢焊接速度，要始终保持熔孔大小基本一致。3.接头用角向磨光机将焊缝接头处磨成斜坡，再在未焊坡口前10

mm处引弧，直到把原焊缝3～5

mm处熔化又形成新的熔孔，焊丝方可继续输送，直到将整个打底层焊完。4.收弧收弧动作不应太快，焊枪从内部坡口处慢慢往外拉出，熄弧。四、用焊条电弧焊焊接填充层和盖面层用钨极氩弧焊焊完打底层后，立即采用焊条电弧焊进行第二层的焊接，如不能连续焊接，要对第一层进行加固焊接，以防因应力太大而引起开裂。加固焊接沿管子圆周均匀分布三处，每处焊缝长度不得少于200

mm，并用石棉布包裹住使其缓慢冷却。对于填充层和盖面层，各层之间均应清渣，待层间温度达到要求后方可焊接。每焊完一层都要采用锤击焊缝的方法减小焊接残余应力。整个焊缝焊完后要用石棉布包裹住，使其缓慢冷却下来。五、焊后热处理每条焊缝均采用长度为18～20

m的绳形加热器围绕在接头焊缝处，用硅酸铝棉层保温，保温层厚度为50

mm，采用DJK-30B型数显自动控温仪控制温度。热处理升温速度为240

℃/h，升到680℃保温220min，降温速度为180

℃/h，降到300

℃后空冷。六、焊缝检查要求焊缝根部要求无裂纹。管路分段试压要求达到31MPa，焊缝无渗漏。抽取20%的焊缝用X射线进行检验。作业测评完成高压管道焊接操作后，结合评分表，进行测评。技术指导问：在金属材料焊接前都要确定焊条种类，选择焊条的原则是什么?答：(1)考虑焊件的力学性能和化学成分1)低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相应强度的焊条。在焊接结构刚度高、受力情况复杂时，应选用比钢材强度低一级的焊条。这样，焊后可保证焊缝既有一定的强度，又能得到满意的塑性，避免因结构刚度过高而将焊缝撕裂。对于合金结构钢和不锈钢的焊接，一般合金结构钢在选用焊条时仍以强度等级为依据，其余如耐热钢、不锈钢类材料，应从保证焊接接头的特殊性能出发，选择与母材主要合金成分相近或相同的焊条。2)在焊条的强度确定后，决定使用酸性焊条还是碱性焊条时，一般来说，对于塑性、冲击韧度和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条。对于受某种条件限制而无法清理的低碳钢焊件，应选用对铁锈、油污和氧化皮敏感性小，抗气孔性能较强的酸性焊条。3)对于异种钢的焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。(2)考虑焊件的工作条件和使用性能1)对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条，如低温焊条、水下焊条等。2)对于珠光体耐热钢，一般选用与钢材化学成分相似的焊条，或根据焊件的工作温度来选取焊条。(3)考虑简化工艺，提高生产效率，降低成本。1)薄板焊接或点焊宜采用E4313焊条，焊件不易烧穿且易引弧。2)在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条。3)在使用性能基本相同时应尽量选择价格较低的焊条。焊条除根据上述原则选用外，有时为了保证焊件的质量还需通过试验确定。另外，为了保障焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多地采用酸性焊条。专题论述-金属材料焊接热裂纹和冷裂纹的产生及预防裂纹是焊接结构最危险的一种缺欠，不仅会使产品报废，而且还可能引起严重的事故。一、热裂纹

定义：在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近高温区产生的裂纹。产生过程：由于焊接熔池结晶过程中存在着偏析现象，偏析出的物质多为低熔点共晶体和杂质。在开始冷却结晶时，晶粒刚开始生长，液态金属比较多，流动性比较好，可以在晶粒间自由流动，因而由于焊接拉应力而造成的晶粒间的间隙都能被液态金属填满，所以不会产生热裂纹。当温度继续下降时，柱状晶体继续生长，如果此时焊缝中有熔点低、凝固晚的低熔点共晶体，往往最后结晶，在晶界就形成所谓的“液体夹层”这时的拉应力已变得较大，被拉开的液体夹层产生的空隙已没有足够的低熔点液态金属填充，因此就形成了热裂纹。拉应力是产生热裂纹的外因，晶界上的低熔点共晶体是产生热裂纹的内因，拉应力作用在低熔点共晶体处的晶界上而造成热裂纹。预防措施：1.限制硫、磷等元素的含量焊丝中硫、磷含量一般应小于0.04%。焊接高合金钢时，要求硫、磷的含量必须在0.03%以下。2.降低含碳量焊缝金属中的含碳量小于0.15%时，产生热裂纹的倾向就小。一般碳钢焊丝含碳量控制在0.11%以下。3.提高焊丝的含锰量锰能与FeS作用，不与其他元素形成低熔点共晶体，可降低硫的危害。4.加变质剂钛、铝、锆、硼或稀土金属铈和镧等，可细化晶粒的作用，使晶粒相对增多，晶界也随之增多。5.采取适当的工艺措施如选用合理的成形系数，选择合理的焊接顺序和焊接方向，对焊件采用焊前预热和焊后缓冷也可有效地减小焊接应力，防止热裂纹的产生。二、冷裂纹定义：焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。可以在焊后立即出现，也可以延迟几小时、几周甚至更长的时间以后产生，所以冷裂纹又称延迟裂纹。主要发生在中碳钢、高碳钢、低合金或中合金高强度钢中。1.冷裂纹的产生原因(1)钢的淬硬倾向淬硬倾向越大，钢中马氏体组织越多，由于变形能力低容易产生冷裂纹。(2)氢的存在和聚集高温的熔池金属中存在着较多的氢，一部分氢逸出外，仍有一部分氢留在凝固的焊缝金属中。有相当多的氢聚集在熔合线附近，形成一个富氢带。氢原子就会在这些部位结合成分子状态的氢，给局部区域造成很大的压力，加上奥氏体组织转变时，体积膨胀产生相变应力。(3)焊接应力一是焊接接头内部存在的应力，包括由于温度分布不均匀造成的温度应力和由于相变形成的组织应力；二是外部应力，包括刚性约束条件、焊接结构的自重、工作载荷等引起的应力。2.防止冷裂纹的措施(1)焊前预热和焊后缓冷焊前预热可减小温差应力，减缓冷却速度，改善接头组织焊后缓冷可降低焊接热影响区的硬度和脆性，提高塑性，并加速接头中的氢向外扩散。

(2)采取减少氢的工艺措施焊前将焊条、焊剂严格烘干，并且随用随取；去除坡口油污、铁锈，防止将环境中的水分带入焊缝中；正确选择电源与极性；注意操作方法。(3)合理选用焊接材料选用碱性低氢型焊条，可减少带入焊缝中的氢。在焊接高强度钢时，采用塑性较好的不锈钢或奥氏体镍基合金材料作为焊丝和焊芯，可抵消马氏体转变时造成的一部分应力，而且这类合金均为奥氏体，氢在其中的溶解度高，扩散速度慢，使氢不易向热影响区扩散及聚集。(4)采用适当的焊接参数适当减慢焊接速度，可使焊接接头的冷却速度慢一些。焊接速度过高：易产生淬火组织；过低：热影响区严重过热，晶粒粗大，热影响区的淬火区加宽，都将促使冷裂纹的产生。(5)选用合理的装焊顺序合理的装焊顺序、焊接方向可以改善焊件的应力状态。(6)进行焊后热处理焊件在焊后及时进行热处理，如进行高温回火，可使氢扩散排出，也可改善接头的组织和性能，减小焊接应力。谢谢观看PPT§6-2低合金高强度结构钢的焊接中国劳动和社会保障出版社工作任务掌握低合金高强度结构钢的焊接性和焊接工艺了解Q355钢焊接构件加工工艺掌握承压管道的装配与焊接操作要领课程分析必须充分重视定位焊的质量，定位焊缝很短，截面积小，冷却速度快，特别容易产生气孔、裂纹等缺欠。课程分析要求在定位焊时使用与正式焊接完全相同的焊条，严格遵守工艺规程。对定位焊缝的长度、截面积和间隔也要做出规定，必要时应进行预热。焊前应仔细检查定位焊缝，发现裂纹应清除后重焊。为了降低应力，防止开裂，应尽量避免强行装配。纵缝和法兰角焊缝采用焊条电弧焊，环缝采用焊条电弧焊打底，埋弧焊盖面。定义：低合金高强度结构钢是在碳钢基础上加入了含量少于5%的合金元素。合金元素有锰、硅、钒、铌、钛、铝和稀土等。含碳量一般限制在0.2%以下。分类：大多数经过热轧或正火，可分为热轧钢和正火钢两类。特点是强度高，塑性、韧性良好，焊接及其加工性能较好。广泛应用于压力容器、车辆、船舶、桥梁和其他各种金属结构。一、低合金高强度结构钢的焊接性焊接性主要取决于其化学成分。强度等级较低(300～400MPa级)的低合金高强度结构钢，由于钢中合金元素含量较少，因此焊接性较好，接近于普通低碳钢。一般情况下，其焊接时不必采取特殊的工艺措施。随着钢材强度等级的提高，钢中合金元素含量相应提高，钢材的淬硬倾向增大。其所含的某些元素在焊接热循环作用下促进低熔点物质的形成，使焊缝金属和热影响区出现各种不利的组织，使焊接性变差，并导致裂纹的产生。1.热影响区的淬硬倾向随着钢的强度等级的提高，低合金高强度结构钢热影响区的淬硬倾向增大。为了避免热影响区淬硬，要严格控制向焊接区输送热量的大小例如，焊接含碳量偏高的Q355钢时，热输入应偏大一些。对于强度等级较高的低合金高强度结构钢，淬硬倾向增大，应选择较大的热输入。但热输入过大，又会增大粗晶区脆化倾向，这时采用预热配合小的热输入的方式更合理。2.冷裂纹焊接低合金高强度结构钢时常在热影响区产生。一般是在焊后相当低的温度下(大约在钢的Ms点附近)，有时甚至放置相当长的时间才产生。具有延迟特征的冷裂纹的危险性更大。随着母材强度等级的提高及板厚的增加，冷裂纹的倾向也加大。这是因为焊接接头处产生淬硬组织；焊接接头内含氢量较多；又因厚板的刚度高使得焊接接头的残余应力相应较大造成的。3.热裂纹如果低合金高强度结构钢强度等级较低(如Q355)，产生热裂纹的可能性比冷裂纹小得多，只有在原材料化学成分不符合要求(如硫、碳的含量偏高)时才有可能产生。二、低合金高强度结构钢焊接工艺要点低合金高强度结构钢对焊接方法的选择无特殊要求，焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等焊接方法都可以采用，可根据产品的结构、板厚、使用性能要求和生产条件等选择。焊条电弧焊、埋弧焊、CO2焊是其常用的焊接方法。1.坡口加工、装配及定位焊可用机械加工，加工精度较高；也可采用火焰切割或碳弧气刨，之后用砂轮打磨。在坡口两侧约50mm范围内，去除水渍、油污、铁锈和污物等。装配间隙不能过大，避免强力装配定位。定位焊应选用与正式焊接同类型的焊接材料；顺序应能防止过大的拘束；允许工件有适当的变形，焊点或定位焊缝应对称、均匀分布；焊接电流可稍大于正式焊接时的焊接电流。2.选择合适的焊接材料焊接材料的选择应保证焊缝强度和韧性与母材相适应。一般选用碱性、低氢型焊条，甚至超低氢焊条，焊前严格烘干。对焊丝、母材附近的铁锈、油污等仔细清理，在操作时应防止水侵入熔池，以降低焊缝金属的含氢量。3.采取必要的措施焊前适当预热、焊后缓冷的措施，降低焊接接头的淬硬倾向，改善显微组织，提高韧性；同时，还有利于焊缝中氢的扩散逸出及改善应力条件。还可采取锤击焊道表面、跟踪回火等措施。4.焊后及时进行热处理一般情况下只进行回火，消除焊接残余应力；改善组织。这对于消除冷裂纹、改善热影响区塑性都是较为有效的手段。预热和焊后热处理是防止冷裂纹的有效措施，然而这些环节增加了生产的复杂程度，尤其是恶化了劳动条件，增加了焊接施工中的难度。因此，要慎重选用，宜尽量少用，或者用较低的预热温度配合焊后热处理。焊接操作一、焊前准备选用E5015型焊条，直径为3.2mm和4.0

mm。选用焊剂HJ431，焊丝SU08A，直径为4.0

mm。准备剪切机、刨边机、卷板机、焊接滚轮架、氧乙炔焰气割设备、直流弧焊机和埋弧焊机等设备。二、备料用氧乙炔焰切割法兰坯料。用刨边机或氧乙炔焰在钢板的侧边加工出圆管接缝处的60°V形坡口。用车床加工法兰。内孔和外圆直径要符合图样要求，并用钻床加工法兰上八个均布的螺栓孔。再用卷板机将两节圆管板料卷成圆管。清理圆管和法兰接口待焊处30mm范围内的铁锈和污物。三、部件装配将卷好的两节圆管分别进行圆管纵缝对接装配，留出2～3mm的间隙，每隔200mm左右进行定位焊，定位焊缝长度约为20mm，要求焊透。四、部件焊接将圆管纵缝摆放成平焊位置，采用分段跳焊法进行焊接，第一层用直径3.2mm的焊条，适当加大焊接电流，保证焊道有一定的熔深，能与里面所焊的焊缝熔合良好；其余的各层焊道用直径4.0mm的焊条，保持圆管焊缝余高为0～3mm，圆滑过渡。五、整体装配将纵缝焊好的两节圆管通过滚板机进行圆度矫正，消除焊接变形，然后将两节圆管进行整体环缝对接装配。装配时，要使两圆管上的纵向焊缝错开200mm以上，两圆管之间留有1～2mm的间隙，控制错边量不大于1.5mm，圆管上对称定位焊4～6处，每处定位焊缝长度约为25mm，要求焊透，接下来将两节圆管与法兰进行装配，用直角尺测量，使圆管与法兰垂直，然后进行定位焊，将承压管道装配成一体。六、整体焊接焊接圆筒环缝底层时，采用焊条电弧焊。将焊件置于焊接滚轮架上，使其保持匀速转动，如图，选择φ3.2mm的焊条，焊接电流为120A，采用锯齿形运条法完成打底层的焊接。接下来采用埋弧焊焊接圆筒环缝的盖面层。确定埋弧焊焊接参数。用埋弧焊焊接圆筒环缝的盖面层：操纵伸臂式焊接操作机，将焊机移到圆筒上方，相当于在下坡焊位置焊接环缝，把焊剂保留盒放在焊接部位堆撒焊剂。调整焊接参数后进行引弧、焊接。焊接过程中，要适时添加焊剂，注意听焊接过程的声音是否正常，并观察焊缝成形，进行必要的焊接参数的调整，以保持焊接的稳定性。焊接结束时，环缝的始端与尾端应重合30～50mm。焊条电弧焊焊接法兰与圆管之间的角焊缝：用直线形运条法完成第一层焊道，其他各层焊道应采用斜锯齿形运条，可避免产生焊缝偏下和咬边缺欠。最后清理圆管内的焊渣，进行封底焊接。操作提示在筒体上作业的埋弧焊机，其焊接速度必须与筒体的线速度同步，才能正常工作。可通过焊接滚轮架的无级调速使筒体的线速度与焊接速度一致。筒体的线速度可通过实测计算获得。在焊接过程中，要注意保持焊接参数稳定，始终保证导电嘴、焊丝在接缝处的位置，环缝焊接中筒体转动时容易产生轴向移动，必须及时调整导电嘴、焊丝与接缝的间距，以防止焊偏。随时观察正面焊件的受热状况，以控制焊接熔化深度。当受热面的颜色呈大红色时，长度要大于80mm，表明达到所需要的熔深(为板厚的60%～70%)。若颜色呈紫红色或不出现暗红色时，说明热输入不足，达不到规定的熔深，要及时调整焊接参数。焊接法兰与圆管之间的角焊缝时采用焊条电弧焊，可用直线形运条法完成第一层焊道的焊接(φ3.2mm的焊条)，其他各层焊道应采用斜锯齿形运条法焊接(φ4.0

mm的焊条)，可避免产生焊缝偏下和咬边缺欠。同时，要考虑到法兰比圆管厚度大些，焊接时要使电弧偏于法兰侧，以形成熔合良好的焊缝。最后清理圆管内的焊渣，进行封底焊接。操作提示1.在吊装筒体过程中，装夹要牢固，焊件要放稳。2.筒体与焊接滚轮架接触的部位要圆滑过渡，凡是妨碍转动的障碍物要用砂轮将其磨平。3.由于焊接的筒体多为锅炉、压力容器等重要结构，对气候很敏感，应尽量安排在室内进行。若焊件过大，移动不便，必须在室外进行焊接时，风速应小于1

cm/s，相对湿度小于90%，无雨雪天气。当焊件温度低于0

℃时，建议在始焊处的10～30

cm范围内先预热至15～50℃，然后再进行焊接。七、产品检验1.焊件几何尺寸由于焊件经过弯制、装配和焊接，容易产生变形，应根据图样测量圆管的圆度和法兰与圆管间的垂直度是否符合要求。2.焊缝的外观尺寸检查焊缝的焊脚尺寸、焊缝宽度和焊缝余高应满足要求；焊缝接头应圆滑过渡，收尾处不应有弧坑。3.焊缝外观缺欠所有的焊缝不应有咬边、夹渣、气孔、未焊透、焊瘤等缺欠。4.煤油试验常用于检验不受压容器的对接焊缝，如敞开的容器、管道及储存石油、汽油的固定式容器等。操作简便，效果较好，在施工中应用较为广泛。试验时，在圆管的焊缝表面(包括热影响区)涂上石灰水，待干燥后，再在圆管内壁焊缝处仔细地涂上煤油。由于煤油渗透性很强，当焊接接头存在贯穿性缺欠时，煤油就能渗透过去，会在涂有白色石灰水的圆管外表面显示出油斑，以检验焊缝的致密性。为了精确地确定缺欠的大小和位置，检查工作要在涂煤油后立即开始，发现油斑就及时将缺欠标出，以免渗油痕迹渐渐散开而模糊不清。技术指导2.预热的作用是什么?预热温度如何确定?预热的加热方法有哪些?答：作用：降低焊后冷却速度，减小淬硬程度，防止产生焊接裂纹。减小热影响区的温差，预热温度的选择应根据焊件的成分、结构刚度、焊接方法等因素综合考虑，并通过焊接性试验来确定。方法：一般是在坡口两侧约80mm范围内均匀加热，加热宽度应大于5倍的板厚。常采用火焰加热、工频感应加热和红外线加热等方法进行预热。技术指导3.什么是后热?后热的作用是什么?答：定义：焊后立即将焊件加热到250～350℃，保温2～6h后空冷。作用：使扩散氢加速逸出，降低焊缝和热影响区中的含氢量，以防止产生冷裂纹。技术指导4.焊后热处理的目的和方法有哪些?答：定义：将焊件整体或局部加热、保温，然后炉冷或空冷作用：降低焊接残余应力，软化淬硬部位，改善焊缝与热影响区的组织和性能，提高接头的塑性和韧性，稳定结构的尺寸。最常用的焊后热处理是在600～650

℃范围内的消除应力退火，以及低于Ac1温度的高温回火。另外还有为改善铬镍奥氏体不锈钢耐腐蚀性的稳定化处理等。方法：(1)整体加热处理将焊件置于加热炉中进行整体加热处理，可以得到满意的处理效果。焊件进炉和出炉时的温度应在300

℃以下，在300

℃以上加热和冷却的速度应不大于(500/δ)℃/h(δ为板厚，mm)。对于厚壁容器，加热和冷却速度为50～150

℃/h，整体处理炉内最大温差不得超过50

℃。如果焊件太长需分成两次处理时，重叠加热部分应在1.5m以上。(2)局部热处理对于尺寸较长、不便于整体处理，但形状比较规则的简单筒形容器或管件等，可以进行局部热处理。局部热处理时，应保证焊缝两侧有足够的加热宽度。对于筒体，加热宽度可取5Rδmm(R为筒体半径，mm；δ为筒体壁厚，mm)。局部热处理常采用火焰加热、红外线加热、工频感应加热等方法。技术指导5.在什么情况下需要进行焊后热处理?答：一般在下列情况要考虑焊后热处理：(1)母材的屈服强度大于等于490MPa，为了防止产生延迟裂纹，焊后应及时进行消除应力退火或消氢处理。(2)在低温下工作的压力容器及其他焊接结构，特别是在脆性转变温度以下使用的压力容器。(3)承受交变载荷，有疲劳强度要求的构件。(4)大型受压容器。退火温度应如何选定?应注意两点：一是退火温度应不超过焊前的回火温度，以保证母材的性能不发生变化；二是对具有回火脆性的钢，应避开回火脆性的温度区间。谢谢观看PPT§6-3珠光体耐热钢

的焊接中国劳动和社会保障出版社工作任务了解珠光体耐热钢的特性、焊接性和焊接工艺了解珠光体耐热钢中Cr、Mo、V等元素所起的作用掌握珠光体耐热钢的焊接工艺要点学会制定珠光体耐热钢的焊接工艺课程分析

其焊接工艺分析如下：1.耐热钢焊接的环境对焊接质量的影响较大，当风速过大，尤其是管内穿堂风过大时，易使焊接接头淬硬，含氢量也会增加，因此施焊时应用屏风遮挡。2.定位焊缝若出现裂纹，必须铲掉后重新焊接。3.整个焊接过程应尽量连续焊完，不得已中断时要将焊缝用石棉布包裹好，使其缓冷，再焊时需重新预热。课程分析

4.采用多层焊接时，中间层温度应不低于预热温度。

5.在焊接过程中，如焊缝需返修，对碳弧气刨后的淬硬层必须彻底打磨掉，返修时预热温度为350℃，其他工艺措施与正常焊接相同。高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢。珠光体耐热钢是以铬、钼为主要合金元素的低合金钢。由于它的基体组织是珠光体(或珠光体与铁素体)，故称为珠光体耐热钢。一、珠光体耐热钢的特性1.高温强度普通碳素钢在超过400℃的温度下无法长时间工作，因此不能作为耐热材料使用。钢中含有钼、钨、铌、铝、硼等多种合金元素，其高温强度显著提高，在500～600

℃仍能保持较高的强度。其中钼是主要强化元素，这是因为钼在钢中能优先溶于固溶体中，引起晶格畸变，使钢强化。钼的熔点很高，溶入基体后，可以提高钢的再结晶温度，从而有效地提高钢的高温强度。2.高温抗氧化性在钢中加入铬，由于铬和氧的亲和力比铁和氧的亲和力大，高温时，在金属表面首先生成比较致密的氧化铬，形成一层保护膜，可以防止内部金属受到氧化。钢中的碳与铬具有很强的亲和力，能形成铬的化合物，从而降低了钢中铬的有效浓度，这对高温抗氧化性是不利的，所以珠光体耐热钢的含碳量一般都小于0.25%。由于钒能与碳形成稳定的碳化钒，降低碳的有害作用，提高钢的高温强度，因此这类钢中往往加入一定量的钒。耐热钢中的含钒量基本上为0.25%～0.35%，含量过高反而会降低高温强度。二、珠光体耐热钢的焊接性由于珠光体耐热钢中的主要元素是碳，并含有一定数量的铬和钼，还有的含有钒、钨、硅、钛、硼等元素，这些合金元素的存在会使焊缝和热影响区具有淬硬倾向，焊后在空气中冷却时易产生硬而脆的马氏体，不仅影响焊接接头的力学性能，而且会产生很大的内应力，再加上较高的扩散氢浓度，使焊缝和热影响区有冷裂倾向。另外，由于珠光体耐热钢中含有钒、铌、钛、钼、铬等强碳化物形成元素，而且通常是在高温下使用，因此有产生再热裂纹的问题。三、珠光体耐热钢的焊接工艺1.预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施。作用：有效地防止冷裂纹和再热裂纹。应用：除了很薄的板材和管子外，无论是定位焊，还是在焊接过程中都应预热。预热温度主要依据钢材化学成分、接头约束度和焊缝金属的潜在含氢量来选定。2.保温焊和连续焊指整个焊接过程中，经常测量并使焊缝附近30～100

mm范围内保持足够温度的焊接。连续焊是指焊接过程不间断的焊接。如果必须间断，则应在间断中使焊件缓慢、均匀地冷却，再焊前仍要重新预热。3.短道焊目的是使焊缝和热影响区缓慢冷却。即如果要焊一条长焊缝，则采用多条短焊道，多层重叠焊接，使被焊的一段焊缝在较短时间内重复受热。4.减小焊接约束力由于珠光体耐热钢裂纹倾向比较大，故在焊接时焊缝的约束度不能过大，以免使其刚度过高。5.锤击焊缝每焊完一根或两根焊条就立即锤击焊缝，以消除焊接应力，锤击区的温度要高于30

℃，锤击力不要太大。6.焊后缓冷焊后立即用石棉布覆盖焊缝和近缝区，小焊件可直接将其放在石棉灰中冷却。7.焊后热处理目的是防止延迟裂纹的产生，消除应力及改善组织。高温回火：将焊件加热至650～750℃，保温一定时间，然后在静止的空气中冷却。消除应力退火：将焊件加热到500～650

℃，经保温后缓慢冷却。8.焊接材料的选择主要根据母材的化学成分，而不是根据常温力学性能。为了确保焊接接头的高温强度和高温抗氧化性不低于基体金属，焊条合金元素的含量应与焊件相当或者略高一些。珠光体耐热钢有较强的淬硬倾向，对焊接区的含氢量必须控制在较低的程度。一般用低氢型焊条，使用时应严格遵守使用规则。焊接操作-一、焊前准备焊接材料为15CrMo的耐热钢，选择E5515-B2型焊条，直径3.2mm；选择W55M211CM4V型焊丝，直径为2.4mm。按焊件图要求对钢管进行相贯展开下料，并在接缝的管子边缘每侧加工出30°坡口。修锉坡口钝边并认真清理坡口20mm范围内的铁锈和污物等，对经火焰切割的坡口应进行打磨，直至露出金属光泽。装配根部间隙为2mm，定位焊2～3点，焊缝长度5～10mm，并用錾子将定位焊缝两端錾削成缓坡状。二、制定焊接工艺措施1.焊条应严格烘干烘干温度为350

℃，保温1.5h。烘干时不要急热和急冷，以免药皮开裂，使用时把焊条放置在焊条保温筒内，随用随取。2.严格控制预热温度预热的主要作用：减缓焊接接头的冷却速度，降低接头的淬硬倾向，减少焊缝金属中扩散氢含量。是防止冷裂纹的有效措施之一。焊前预热温度为150～300

℃，加热的范围为坡口两侧100mm内。3.焊接参数的控制焊接时应严格控制焊接参数，不允许超出规定范围。焊接时最小热输入不允许小于20

kJ/cm；否则，应提高预热温度进行补偿，以防止冷却速度过快。4.焊后热处理能消除焊接残余应力，改善焊缝组织和力学性能，并能降低接头的含氢量，是防止延迟裂纹的主要措施之一。焊缝应缓慢升温，加热速度应控制在100

℃/min以下，保证钢管内、外壁温差不大于50

℃。冷却时用石棉布覆盖，让其缓慢冷却至300

℃，然后在静止的空气中自然冷却。热处理方法为红外线加热法，加热宽度为坡口两侧100mm内，保温层宽度为600mm，保温层厚度为100mm。三、焊接操作1.用手工钨极氩弧焊焊接打底层焊接前，将整根管子一端堵住，另一端充氩气对管子进行保护。焊接时，钨极对准坡口根部边缘熔化钝边，保持熔孔大小一致，使管子内壁充分熔透。填充焊丝量要少且有节奏。熄弧时，电流应逐渐衰减，并将电弧慢慢转移到坡口上再熄灭，不允许在弧坑中心突然断弧，以免产生裂纹。在焊接过程中若发现裂纹，应立即停下来补焊好后再继续施焊，但应避免多次重复焊接。2.用焊条电弧焊焊接盖面层采用直流反接施焊。焊接过程中，焊件温度不低于150

℃，采用多层焊，电弧长度小于焊条直径，层间焊道接头互相错开30～50mm。由于焊缝金属比母材的线膨胀系数大，弧坑处熔焊金属薄，冷却收缩时易出现裂纹，因此不应多次引弧和断弧。弧坑要填满，换焊条动作要快，不随意在管子上引弧，以防止损伤母材表面。每焊完一层，要彻底清渣后再焊下一层。焊接过程中，焊缝两侧各100mm区域内的温度应不低于预热温度。焊后缓慢冷却。焊后立即进行680～720

℃无中断高温回火，以消除焊接应力。作业测评完成珠光体耐热钢管焊接操作后，结合评分表，进行测评。技术指导1.耐热钢预热时应注意哪些问题?答：(1)升温速度不能太快，要均匀，并要求整条焊缝各部位的温度基本一致，不能使局部温度过高。(2)内、外壁温度基本一致，如在外壁加热，则所测温度应以内壁为准。(3)一般火焰加热的加热点放在焊接处的反面，如先焊内壁，则在外壁预热。(4)预热时接头坡口要保持清洁。(5)注意安全操作，避免烧伤。2.为什么耐热钢不宜采用长弧焊接?答：耐热钢采用长弧焊接会出现电弧燃烧不稳定、电弧热量分散、熔深浅、熔化金属飞溅加剧、合金元素烧损加大、容易产生咬边和未焊透等缺欠。因长弧与空气接触机会增多，空气中的氮、氧等有害气体易侵入熔池，使焊缝产生气孔的可能性增加。3.珠光体耐热钢定位焊时有哪些要求?答：由于珠光体耐热钢具有较大的冷裂纹敏感性，尤其在焊接较厚的铬钼钒钢时容易出现裂纹。因此，定位焊时也要求预热，定位焊缝要有一定的长度和高度。长度一般相当于焊件厚度的2～3倍，高度一般相当于焊件厚度的60%～70%。定位焊所用的焊条要求与正式焊接相同，或选用韧性和塑性更好的焊条。4.珠光体耐热钢焊接时如何消除弧坑裂纹?答：珠光体耐热钢有一定的弧坑裂纹倾向，其弧坑极易产生裂纹。当弧坑较深，在熄弧处夹杂较多的氧化物时，则更易产生裂纹。消除弧坑裂纹在操作上可采用两种方法，一是滴熔法，即在熄弧时焊条在熔池内多滴熔几下，将熔池填满，然后将电弧移至焊缝一侧的母材金属上或熔池后端熄弧；二是电流衰减法，即当电弧快要收弧时，将焊接电流逐渐衰减，慢慢地将熔池填满，然后熄弧。谢谢观看PPT§6-4奥氏体不锈钢

的焊接中国劳动和社会保障出版社工作任务了解奥氏体不锈钢的焊接性熟知奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因及其防止措施了解奥氏体不锈钢的焊接工艺掌握钨极氩弧焊操作技能课程分析用钨极氩弧焊焊接不锈钢时易出现以下问题：1.不锈钢的液态金属比较黏稠，流动性差，焊接时若焊枪角度不正确，未熔透即填加焊丝，很有可能出现焊接部位未焊透的缺欠。因此，焊接时要调整好焊枪角度，等待形成熔孔后再填加焊丝。2.在焊接操作过程中，焊枪摆动频率不正确，加上焊丝填入量不当，容易导致整体焊缝超高。3.焊接过程中要严格控制熔池温度，防止焊接接头出现过热现象而影响焊件的耐腐蚀性。一、不锈钢的分类在航空、化工和原子能等工业中得到广泛的应用。各种不锈钢都具有优良的化学稳定性，但是如果加工、使用或保养不当，不锈钢仍会生锈。按空冷后室温组织不同：分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体—铁素体（双相）不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。在不锈钢中，奥氏体不锈钢与其他不锈钢相比，具有更优良的耐腐蚀性、耐热性和塑性，且焊接性良好，因此应用最广泛。二、奥氏体不锈钢的焊接性由于奥氏体不锈钢的含铬量较高，可形成致密的氧化膜，故具有良好的耐腐蚀性。当含铬量为18%、含镍量为8%时，基本上能得到均匀的奥氏体组织。含铬量、含镍量越高，奥氏体组织越稳定，耐腐蚀性就越好。奥氏体不锈钢虽具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、塑性和焊接性，但施焊中如果焊接工艺选择不当，也会产生下列问题：1.晶间腐蚀问题是18-8型奥氏体不锈钢(如06Cr18Nil1Ti)最危险的破坏形式室温下碳元素在奥氏体中的溶解度很小，只有0.02%～0.03%，而一般情况下奥氏体不锈钢的含碳量均超过这个范围，因此，只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏体中，以保证钢材具有较高的化学稳定性。但是，这种淬火状态的奥氏体不锈钢加热到450～850

℃或在该温度下长期使用时，就会在腐蚀介质作用下产生晶间腐蚀。一般认为奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀是由于晶粒边界的贫铬层造成的。即当晶界附近的金属含铬量低于12%时就失去了耐腐蚀性，在腐蚀介质的作用下即产生晶间腐蚀。发生晶间腐蚀的不锈钢当受到应力作用时就会沿晶界断裂，几乎完全丧失强度。奥氏体不锈钢如果焊接不当，便会在焊缝和热影响区产生晶间腐蚀，有时在紧邻熔合线的过热区中还会有沿熔合线走向的深沟状似刀痕的腐蚀，称为刀状腐蚀。可采取以下措施防止及减少焊件产生晶间腐蚀：(1)控制含碳量常控制基体金属和焊条的含碳量在0.08%以下。超低碳不锈钢含碳量小于0.03%，因此不会产生晶间腐蚀。(2)添加稳定剂加入钛、铌等与碳的亲和力比铬强的元素，使其与碳结合成稳定的碳化物，从而避免在奥氏体晶界造成贫铬现象。(3)进行固溶处理方法如下：在焊后把焊接接头加热到1050～1100

℃，使碳重新溶入奥氏体中，然后迅速冷却，稳定奥氏体组织。也可以在850～900

℃下保温2h，进行稳定化热处理。(4)采用双相组织在焊缝中加入铁素体形成元素，使焊缝构成奥氏体加铁素体的双相组织。(5)加快冷却速度因为奥氏体不锈钢不会产生淬硬现象，所以在焊接过程中可以设法加快焊接接头的冷却速度。2.焊接热裂纹是奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生的缺欠，包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等，特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢更易产生。奥氏体不锈钢产生热裂纹的倾向要比低碳钢大得多，主要原因如下：(1)导热系数大约只有低碳钢的一半，而线膨胀系数比低碳钢约大50%，所以焊后在接头中会产生较大的焊接应力。(2)奥氏体不锈钢中的成分(如碳、硫、磷、镍等)会在熔池中形成低熔点共晶体，例如，硫与镍形成的Ni3S2熔点为645

℃，而Ni-Ni3S2共晶体的熔点只有625

℃。(3)奥氏体不锈钢液相线和固相线的区间较大，结晶时间较长，且结晶的枝晶方向性强，所以杂质偏析现象比较严重。对于铬镍奥氏体不锈钢来说，防止热裂纹的常用措施是采用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体和铁素体的双相组织。当焊缝中有5%左右的铁素体时，奥氏体的晶粒长大便受到阻碍，柱状晶的方向被打乱，因而细化了晶粒，并可防止杂质的聚集。由于铁素体可比奥氏体溶解更多的杂质，因此还减少了低熔点共晶体在奥氏体晶格边界上的偏析。在焊接工艺上般采用碱性焊条、小电流、快焊速，以及焊接结束或中断时收弧慢且填满弧坑，或采用氩弧焊焊接打底层等措施来防止热裂纹。三、奥氏体不锈钢的焊接工艺氩弧焊具有保护性好、电弧稳定性高、热量集中、焊接接头质量好等优点，尤其对保证焊缝的化学成分和耐腐蚀性很有利。对于一些要求根部焊透而又无法进行双面焊的焊件，如小直径管，采用钨极氩弧焊可以获得质量很高的焊缝。

焊接工艺要点如下：1.一般用直流正接，防止因电极过热而造成的焊缝中渗钨。电极采用钍钨极或铈钨极，氩气纯度要求达到99.99%。2.为了防止焊缝背面受到大气污染，可在焊件背面加铜垫板。在焊接管道时，可在管内通氩气，以加强背面保护，并可改善焊缝背面成形。3.因受电极载流能力的限制，生产效率比较低。板厚超过3mm时采用熔化极氩弧焊更为合理。4.焊接不锈钢时一般采用直流电源反极性接法。为了获得稳定的喷射过渡形式，要求电流大于临界电流值。为了改善熔滴过渡形式，一般在氩气中加入2%～5%的氧气或二氧化碳。焊接操作

板对接平焊手工钨极氩弧焊

一、焊前准备焊接材料为06Cr18Nil1Ti，尺寸为300mm×50mm×8mm，焊件一侧加工成30°坡口，一组两块。焊丝选用0Cr18Ni9Ti不锈钢焊丝，φ2.0mm，将每根焊丝剪成500mm左右长度。钨极选用WCe20，φ2.0mm，每根端头磨成30°圆锥形，锥端直径为0.5mm。选用WS-300型手工钨极氩弧焊焊机，采用直流正接。在06Cr18NillTi不锈钢钢板焊件两端进行定位焊。二、焊接操作

确定焊接参数。

采用左向焊法。焊枪从右向左移动，电弧指向未焊部分，焊丝位于电弧前面，操作者容易观察及控制熔池温度，容易操作，所以焊缝成形好。

焊丝与焊件夹角过大时，不仅对氩气流产生阻力，影响气体保护效果，而且导致填充焊丝过多熔化。焊接时要注意观察熔池大小，要使熔孔始终深入母材0.5～1.0mm，出现熔孔后应立即填充焊丝，这样焊缝才会成形均匀。如果填充焊丝过迟，熔孔过大，背面焊缝就会过高，甚至产生焊瘤；如果填充焊丝过早，没有熔孔，焊件就焊不透。在不妨碍视线的情况下，尽量采用短弧，以增强氩气的保护效果及提高电弧的穿透能力，这时钨极端部距熔池表面2～3mm，熔池形状应与焊缝轴线对称；否则，焊缝就会偏斜。若焊缝偏斜，则应立即调整焊枪角度和电弧在焊缝两侧停留的时间，直到焊缝轴线与熔池对称为止。最好一次焊完，当更换焊丝或磨削钨极需停弧而出现接头时，要在重叠焊缝5～10mm处引弧，不加焊丝或少加焊丝，要注意原熔池重新熔化，形成新的熔池后再向前焊接，并与前焊缝重叠5mm左右，保证焊缝宽窄一致。焊接收弧很重要，若收弧不当，会引起弧坑裂纹及烧穿等缺欠。操作提示

1.操作时，焊丝端头跟随电弧行走，注意不得使焊丝与钨极端部接触，以免烧毁钨极。2.在焊接过程中，要注意焊丝不要随意移出氩气的保护区，以免焊丝被氧化而影响焊接质量。3.手工钨极氩弧焊是双手同时操作，这一点有别于焊条电弧焊。操作时，双手配合协调显得尤为重要。因此，应加强这方面的基本功训练。作业测评完成不锈钢薄板钨极氩弧焊操作后，结合评分表，进行测评谢谢观看PPT§6-5铝及铝合金的焊接中国劳动和社会保障出版社工作任务了解铝及铝合金的分类熟知铝及铝合金的焊接性了解铝及铝合金的焊接工艺掌握铝及铝合金的焊接要领一、铝及铝合金简介1.性能铝是银白色的轻金属，密度低(2.7

g/cm³)，熔点低(658

℃)，具有良好的塑性、导电性、导热性和耐腐蚀性。由于纯铝的强度较低，在工业上应用不广泛。在纯铝中加入镁、锰、硅、铜和锌等元素后即形成铝合金。铝合金与纯铝相比，其强度显著提高，目前已广泛用于航空、造船、化工和机械制造工业。2.铝及铝合金的分类

(1)工业纯铝纯度为98.8%～99.7%，其主要的杂质是铁和硅。随着杂质含量的增加，纯铝的强度提高，而塑性、导电性和耐腐蚀性下降。工业纯铝的牌号有1070(一号工业纯铝L1)、1060(二号工业纯铝L2)、1050A(三号工业纯铝L3)以及1A85(一号工业高纯铝LG1)、1A90(二号工业高纯铝LG2)、1A99(五号工业高纯铝LG5)等。(2)铝合金分类如下：

非热处理强化变形铝合金的特点是强度中等，塑性和耐腐蚀性好，焊接性也较好，是目前铝合金焊接结构中应用最广泛的铝合金。热处理强化变形铝合金经处理后强度高，但焊接性差，特别在熔焊时开裂倾向较大。二、铝及铝合金的焊接性1.易氧化铝和氧的亲和力很大，在铝合金表面总有一层难熔的氧化铝薄膜。氧化铝的熔点为2050

℃，远远超过铝合金的熔点(一般为660℃左右)。在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，造成熔合不良与夹渣。

在焊接铝合金时，除了铝的氧化外，合金元素也易被氧化和蒸发，其含量会因氧化和蒸发而减少，这样会严重降低焊接接头的性能。氧化镁熔点很高，与氧化铝一起会造成焊缝的夹渣。在焊接铝及铝合金时，为了保证焊接质量，焊前必须除去焊件表面的氧化膜，并防止在焊接过程中再次被氧化。2.易产生气孔氮不溶于液态铝，铝也不含碳，因此不会产生氮气和一氧化碳气孔。焊接铝合金时，使焊缝产生气孔的气体是氢气。氢能大量地溶于液态铝，但几乎不溶于固态铝，熔池结晶时，原来溶于液态铝中的氢几乎全部析出，形成气泡。同时铝及铝合金的密度低，气泡在熔池里的浮升速度较慢，加上铝的导热性好，冷凝快，因此，在焊接铝时焊缝产生气孔的倾向很大。焊接时为了减少氢的来源，焊前对焊件、焊丝、焊条等都应认真清除氧化膜、水汽和油污。焊接过程尽可能少中断，以防止气孔的形成。在选择焊接参数时，则使氢以过饱和状态固溶在固体中，减少氢气孔的产生。3.易焊穿铝及铝合金由固态转变为液态时没有显著的颜色变化，所以不易判断熔池的温度。另外，温度升高时，铝的强度降低，在370

℃时仅为10MPa。因此，焊接时常因温度过高而导致烧穿。4.易产生热裂纹铝的线膨胀系数比铁将近大一倍，而其凝固时的收缩率又比铁大两倍，因此，铝焊件的焊接应力大。此外，铝合金的成分对热裂纹的产生有很大影响，当铝合金液相线和固相线的距离较大或杂质过多，形成低熔点共晶体时，均容易产生热裂纹。为防止热裂纹，应从减小焊接应力、调节熔池金属成分、改善熔池结晶条件、正确选择焊接方法及控制焊接参数等几方面来考虑。5.接头强度低于母材对于非热处理强化铝合金，在退火状态下焊接时，可以认为接头同母材是等强的，而在冷作硬化状态下焊接时，接头强度低于母材。对于所有热处理强化铝合金，焊后其接头强度均低于母材，发生软化现象。解决接头软化问题的措施包括：焊后对焊件进行热处理；选择热量集中的热源，如电子束焊、氩弧焊等，使焊接热影响区变小。三、铝及铝合金的焊接1.焊前准备及焊后清理(1)焊前准备1)焊前清理严格清除焊件坡口与焊丝表面的氧化膜和油污，清理的方法：化学清洗：用10%左右的氢氧化钠溶液，使氢氧化钠与氧化铝作用生成易溶的氢氧化铝。机械清理：先用有机溶剂(丙酮、松香水或汽油)擦拭焊件表面以除油，随后用细铜丝刷或不锈钢丝刷刷去氧化膜。2)预热由于铝的比热容比钢大一倍，导热性比钢大两倍，为了防止焊缝区热量的大量流失，焊前可对焊件进行预热。薄、小铝焊件一般可不预热，厚度超过5mm的铝焊件可预热至100～300

℃。(2)焊后清理焊后留在焊缝及邻近区域的残存气焊熔剂和焊渣在空气、水分的参与下会强烈地腐蚀铝件，所以必须及时将其清理干净。方法:将焊件在10%的硝酸溶液中浸洗。处理温度分为15～20

℃和60～65

℃两种。前者处理时间为10～20min，后者为5～15min。浸洗后用冷水再冲洗一下，然后用热空气吹干或在100

℃干燥箱内烘干。2.气焊(1)焊接材料1)焊丝一般可选用与焊件金属化学成分相同的焊丝或切条在焊接铝镁合金时，考虑到镁在焊接时的烧损，可选用含镁量比焊件金属高1%～2%的铝镁焊丝。

2)气焊熔剂必须使用气焊熔剂，目前常用的气焊熔剂是CJ401。作用：熔解及清除覆盖在熔池表面的氧化膜，并在熔池表面形成一层较薄的熔渣，保护熔池金属不被氧化；排出熔池的气体、氧化物及其他夹杂物；改善熔池金属的流动性。

(2)火焰的选择气焊铝及铝合金时火焰应选用中性焰或轻微碳化焰。中性焰温度较高，焊接时速度要快。轻微碳化焰的温度稍低，对熔池的保护良好，故熔池金属的流动性好，操作方便，但乙炔过多时可能在焊缝中形成气孔。

3.氩弧焊氩弧焊的保护作用好，热量集中，焊缝质量好，成形美观，热影响区小和焊件的变形小；在焊接时具有良好的保护作用，且使用适当的电源极性时，对熔池表面氧化膜有“阴极破碎”作用。

钨极氩弧焊：一般适用于焊接薄板，更适合焊接尺寸较精密的小焊件。电源应采用交流电源，既对熔池表面铝的氧化膜有“阴极破碎”作用，又可得到较高的电流密度。熔化极氩弧焊：适用于焊接厚度大于8mm的铝及铝合金板材，可选用大的电流密度和高的焊接速度，生产效率比钨极氩弧焊提高3～5倍。采用直流反接，以对熔池表面的氧化膜产生“阴极破碎”作用。焊接时焊接电流应尽量选大些，以使电弧呈圆锥状。焊接电弧不宜过短，否则会引起严重飞溅。四、铸造铝合金的焊补在铝合金铸件的生产及使用中，常会遇到一些具有缺陷或损坏的铸件，如气孔、缩孔、夹渣、裂纹和断裂等，一般用焊补的方法进行修复。在铝合金铸件中，常用的铝硅合金焊接性良好，液态金属流动性好，收缩率小，焊接时裂纹倾向小。铝铜合金的焊接性也较好。含镁量高的铝镁合金的焊接性稍差(镁易蒸发，气孔、开裂倾向较大)。铝合金铸件的焊补一般采用气焊或氩弧焊，具体焊接工艺如下：1.焊补前的准备焊前必须彻底清除泥沙、油污和氧化膜；铸件的缺陷必须全部铲除干净；如有裂纹，则应在裂纹的两端钻出止裂孔，以防止焊接时裂纹进一步扩展；当焊件壁厚大于5mm时应开V形坡口；对厚度大于10mm的铸件常需进行预热，预热温度约为300

℃；为了防止焊补处烧穿，可在背面垫湿的石棉布；离焊补处较近的铸件边缘应用金属块垫好或挡住。2.焊丝和气焊熔剂焊丝一般采用与铸件成分相同的材料。焊丝中易烧损的元素(如锌、镁等)尽量控制在规定范围的上限，也可用SAl5754-AlMg3焊丝焊补铝镁合金以外的各种合金。气焊时气焊熔剂用CJ401。3.焊后处理在焊补后应立即清除焊件上残存的焊剂和焊渣，以防止其对铸件的腐蚀。为了消除焊接应力，焊补后最好进行300～350℃退火。焊接操作

铝合金钎焊一、焊前准备本任务采用火焰钎焊完成图示焊件的焊接，焊件材料为5A06(防锈铝合金)。钎料选用SAl5556，直径为2.0mm。钎剂选用3114。焊炬的焊嘴选择2号焊嘴，将气焊火焰调试成中性焰。二、铝合金表面处理铝合金表面的氧化膜、油污等都会妨碍钎料与母材的结合，必须彻底清理干净。用化学法清理步骤如下：1.用10%的氢氧化钠溶液浸泡或擦涂待钎焊的焊件表面，约10min后用清水冲洗干净。2.用30%硝酸浸泡或擦涂约5min，用清水冲洗干净。3.用无水乙醇擦涂，再用电吹风快速吹干。

清理后的表面要注意保持洁净，防止取放或装配时出现二次污染。也可用机械法清理焊件表面，即用锉刀或砂布打磨焊件，使其露出金属光泽，但是效果不如化学清理好。三、钎焊操作将钎剂均匀涂敷在待钎焊的焊件表面，采用搭接接头，搭接长度≤20mm为宜，间隙控制在小于0.5mm。用氧乙炔焰将接头部位均匀加热。开始时，钎剂中的乙醇剧烈蒸发，蒸发后，钎剂呈液态充满在间隙和接头附近。

当加热到一定温度(大约400

℃)时，液态钎剂与合金表面发生反应，产生白色烟雾，反应处的铝合金表面露出光亮的色泽，此时添加钎料，它与光亮的铝合金表面接触熔化，液态钎料在铝合金表面极易铺展，受毛细作用填充到接头间隙。当背面形成圆整的钎缝时，将火焰移开，停止填加钎料，让接头自然冷却。当接头温度降至200℃以下时，接头具有足够的强度，可用水清洗，并用毛刷清理残渣，这些残渣对钎焊接头有较强的腐蚀作用，若清理不彻底，会导致接头的早期失效。四、技术要点1.焊前焊件表面必须采用化学法严格清理，避免出现二次污染。2.钎剂的存放、使用要注意防潮，避免长时间暴露在大气中。3.两焊件接头处要均匀加热。4.把握钎料添加时机，产生白色烟雾是信号，随后火焰应稍微远离，以避免过热。5.焊后及时清理，残渣一定要彻底清除。作业测评完成铝及铝合金钎焊操作后，结合评分表，进行测评。谢谢观看PPT§6-6铜及铜合金的焊接中国劳动和社会保障出版社工作任务了解铜及铜合金的分类熟知铜及铜合金的焊接性了解铜及铜合金的焊接工艺掌握铜及铜合金的焊接要领一、铜及铜合金简介根据所含的合金元素不同，铜及铜合金可以分为纯铜、黄铜、青铜和白铜等。1.纯铜又称紫铜，因表面呈紫红色而得名。含铜量不低于99.5%的工业纯铜，具有很高的导电性、导热性、耐腐蚀性和良好的塑性，易于热压或冷压加工广泛用于制造电工器件、电线、电缆、热交换器等。纯铜的牌号和用途，根据其含氧量不同而划分。我国生产的纯铜有：一号铜(T1)、二号铜(T2)、三号铜(T3)、四号铜(T4)和磷脱氧铜(TUP)等。2.黄铜铜和锌的合金，耐腐蚀性好，冷、热加工性能均好，力学性能和铸造性能比纯铜好，制造成本较低，广泛用于制造各种结构零件。根据性能和用途不同可以分为：压力加工黄铜和铸造黄铜两类。3.青铜铜合金中主要加入元素不是锌，而是锡、铝、硅等其他元素。具有高的耐磨性及良好的力学性能、铸造性能和耐腐蚀性。常用于制造各种耐磨零件及与酸、碱等腐蚀介质接触的零件。4.白铜由铜和镍组成的合金称为普通白铜，加有锰、铁、锌、铝等元素的合金称为锰白铜、铁白铜、锌白铜和铝白铜。按照性能和应用范围不同，分为：结构用白铜电工用白铜两类。二、铜及铜合金的焊接性1.难熔合导热性比钢好得多，导热系数是钢的7倍，随着温度的升高，导热性更好。焊接时，大量的热被传导出去，焊件难以局部熔化，必须采用功率大、热量集中的热源，有时还要预热；热影响区很宽。2.铜的氧化铜在常温时不易被氧化，但是随着温度的升高，当超过300

℃时，易被氧化，当温度接近熔点时，最易被氧化。焊缝金属结晶时，氧化产物：氧化亚铜和铜形成低熔点共晶体，分布在铜的晶界上，大大降低了焊接接头的力学性能。3.气孔产生气孔的倾向远比钢严重，其中一个直接原因是铜导热性好，焊接熔池凝固速度快，液态熔池中气体上浮的时间短，来不及逸出。但根本原因是气体溶解度随温度下降而急剧下降及化学反应产生气体所致。铜合金中的气孔分两种类型，即氢造成的扩散气孔和水蒸气造成的反应气孔。铜及铜合金液态金属高温时氢的溶解度很大，随着温度的降低，溶解度降低，而在铜中溶解度降低的幅度比在钢中大得多。在焊缝凝固前，会有很多氢要逸出，但铜焊缝的凝固速度比较快，氢来不及逸出便要形成气孔，这是扩散气孔。高温时，铜与氧亲和力较大，形成Cu2O，在1200℃以上可溶于液态铜中，低于1200℃便要游离出来，与氢发生以下反应：Cu2O+H2→2Cu+H2O所形成的水蒸气不溶于液态铜，若来不及逸出也会形成气孔，这是反应气孔。防止产生气孔的主要措施如下：(1)防止焊缝金属吸氢及氧化，焊件表面在焊前应去油污、水分等；焊条、焊剂要烘干后使用；焊丝表面不得有水分。(2)对焊缝加强脱氧，加入硅、铝、钛、锰等脱氧元素。(3)焊接时加强保护效果。(4)选择合适的焊接参数，降低冷却速度，熔深不可过大。4.热裂纹铜及铜合金焊接时在焊缝和熔合区易产生热裂纹。形成热裂纹的原因主要有以下几个方面：(1)铜及铜合金的线膨胀系数大，由液态转变到固态时的收缩率也较大，对于刚度高的焊件，焊接时会产生较大的内应力。(2)在熔池结晶过程中，晶界易形成低熔点的氧化亚铜和铜的共晶物(Cu2O+Cu)。(3)凝固金属中的过饱和氢向金属的显微缺陷中扩散，或者它们与偏析物反应生成的水蒸气在金属中造成很大的应力。(4)焊件中的铋、铅等低熔点杂质在晶界上形成偏析。为了防止热裂纹的产生，必须严格限制焊件和焊接材料中氧、铅、铋、硫等有害元素的含量。焊接时加强对熔池的保护，采取减小焊接应力的工艺措施，如选用热量集中的热源、焊前预热、选择合理焊接顺序、焊后缓冷等。5.接头性能低焊接铜及铜合金时，由于合金元素的氧化及蒸发、有害杂质的侵入、焊缝金属和热影响区的组织粗大以及一些焊接缺欠等问题，接头的强度、塑性、导电性、耐腐蚀性等往往低于母材。改善及防止的方法是选择合适的焊接材料，严格控制焊接参数，有可能时进行焊后热处理。三、纯铜的焊接1.气焊(1)焊丝和气焊熔剂纯铜焊丝SCu1898；也可用一般的纯铜丝或基体金属的切条，把脱氧剂放在气焊熔剂中，气焊熔剂用CJ301。(2)气焊工艺焊前应很好地做好焊丝和焊件的清洁工作，一般用钢丝刷或砂布去除表面的油污；焊接火焰应选用中性焰；选择焊嘴的孔径时应比焊接碳钢时稍大。焊前应将焊件预热：中、小型焊件的预热温度为400～500℃；厚大焊件的预热温度为600～700℃。为了防止热量散失，焊件最好放在绝热材料(如石棉板等)制成的衬垫上。焊缝的焊接层数越少越好，最好进行单道焊。焊后锤击焊接接头，使金属晶粒变细，从而提高其力学性能。2.焊条电弧焊焊条可选用ECul893A或ECu5210A，其中ECu1893A的焊芯是纯铜；ECu5210A的焊芯成分是锡青铜，药皮都是低氢钠型，电源用直流反接。焊前应清理焊缝边缘。焊件厚度大于4mm时，焊前必须预热。随着焊件厚度和尺寸增大，预热温度应相应提高，预热温度一般在300～500

℃之间。焊接时应当用短弧，焊条不宜做横向摆动，而应做往复的直线运动，以改善焊缝的成形。焊后用平锤敲击焊缝，以消除应力及改善焊缝质量。3.钨极氩弧焊可以得到高质量的焊接接头。因为氩气对