【文章內容簡介】 ，也可以是角焊縫或對接和角接的組合焊縫，但以對接焊縫居多。對接接頭的坡口形式主要有Ⅰ形坡口、V形、U形X形（雙面V形）坡口等。常見對接接頭形式如下圖。對接接頭從力學角度分析是比較理想的接頭形式，它的受力狀況較好，應力集中較??；能承受較大的靜載荷或動載荷，接頭效率高。是焊接結構和鍋爐壓力容器受壓元件應用最多的接頭形式。為保證焊接質量，減少焊接變形和焊接材料的消耗，需要把焊件的對接邊緣加工成各種形式的坡口。一般鋼板厚度在6mm以下，可開Ⅰ形坡口（即不開坡口，但重要結構厚度3mm時，就應開坡口）；厚度6~26mm時，采用Ⅴ形或Y形（帶鈍邊Ⅴ形）坡口；厚度12~60mm時，采用X形（雙面Ⅴ形）坡口或雙面Y形坡口，它可比單面V形或Y形坡口減少填充金屬量近一半左右，焊后變形也較小。U形或雙面U形坡口的填充金屬量更少，焊后變形更小，但加工困難。T形接頭一焊件之端面與另一焊件表面構成直角或近似直角的接頭，為T形接頭。連接T形接頭的焊縫形式有角焊縫、對接焊縫和組合焊縫。坡口形式為單邊V形、I形、K形、U形及帶鈍邊J形坡口等。T形接頭形式如下圖。T形接頭由于焊縫向母材過渡較急劇，接頭在外力作用下內部應力分布極不均勻，特別是角焊縫，其根部和過渡處都有很大的應力集中。因此這種接頭承受荷載尤其是動荷載的能力較低。對于重要的T形接頭必須開坡口并焊透，或采用深熔焊接，方可大大降低應力集中。（3）角接接頭兩焊件端部構成大于30176。、小于135176。夾角的接頭，為角接接頭。其焊縫形式有對接焊縫、角焊縫，坡口形式有I形、Y形、單邊Y形及K形坡口（雙面單邊V形坡口）。角接接頭如下所示。（4）搭接接頭搭接接頭是指兩焊件部分重疊在一起所構成的接頭，如下圖所示。其焊縫形式有角焊縫、塞焊縫，坡口形式有I形坡口、塞焊坡口。這種接頭的強度較低，尤其是疲勞強度，只用于不重要的結構。不開坡口的搭接接頭一般用于厚12mm以下鋼板，其重疊部分長度由設計決定（通常L2（δ1+δ2）。當重疊鋼板面積較大時，為保證強度可分別選用圓形內塞焊或長孔內角焊的形式。塞焊點間距和長度L可由設計確定。知識點2 焊接坡口主要內容：1坡口的選擇為了滿足焊接工藝的需要，并保證接頭的質量，焊件需用機械、火焰或電弧等方法加工出坡口，及開坡口。坡口的形式主要取決于焊接方法、焊接位置、工件的厚度、熔透要求及經濟合理性等因素。選擇坡口應注意如下問題：焊接材料的消耗量；可焊到性；坡口加工條件；焊接變形等。同厚度的工件，采用雙面V形或Y形坡口比V形或Y形坡口可節(jié)省較多的焊接材料，電能和工時。選擇適當的坡口形式，配合合理的工藝，還可有效地減小焊接變形。焊條電弧焊為了保證焊透，通常板厚大于6mm開坡口，開V形坡口常帶鈍邊，鈍邊的作用就是為了防止燒穿。2坡口的加工坡口的加工方法可根據工件尺寸、形狀及加工條件選擇，一般有以下幾種方法：剪邊 I形坡口可在剪板機上剪切加工，然后用刨邊機進行細加工。刨邊 用刨床或刨邊機加工坡口，有時也可采用銑削加工。車削 用車床或車管機加工坡口，適于加工管子的坡口。熱切割 用氣體火焰或等離子弧手工切割或自動切割機加工坡口?？汕懈畛鯲形或Y形、雙面Y形坡口，如球罐的球殼板坡口加工。碳弧氣刨 主要用于清理焊根時的開坡口，效率較高，但勞動條件較差。鏟削或磨削 用手工或風動工具鏟削或使用砂輪機（或角向磨光機）磨削加工坡口，此法效率較低。多用于缺陷返修時的開坡口。坡口的加工質量，如平整度、直線度及尺寸均勻性等對于焊縫質量有很大的影響。焊接接頭性能 焊接時的冶金反應知識點1 焊接過程的冶金反應重點內容 ：焊條的熔點約1200℃，在加熱到100℃水開蒸發(fā)，200~400℃結晶水汽蒸發(fā)，溫度再上升，藥皮中的有機物分解燃燒，生成CO、COH2等氣體，藥皮中的高價氧化物和鹽也發(fā)生分解析出COO2氣體。這些氣體與熔化金屬發(fā)生作用，焊條的熔滴平均溫度1800~2400℃之間，這一階段，氣體的分解和熔解，金屬的蒸發(fā)，金屬及其合金的氧化和還原，焊縫金屬過渡等反應，隨著金屬的凝固和氣體析出，熔渣浮出完成焊接過程。知識點2 N、H、O對金屬的作用重點內容 ：N與Fe、Ti、Mn、Si、Cr既溶解又形成穩(wěn)定的氮化物，N在Fe中的溶解度隨溫度的升高而增大，在2200℃達到最大值，當液態(tài)鐵凝固時，過飽和的氮以氣泡形式向外逸出，當熔池金屬結晶速度超過氣泡速度就會形成氣孔，與此同時N以過飽和的形式存在于固溶體中，還有部分以針狀物析出分布于晶界和晶內，使焊縫的強度和硬度升高，塑性和韌性下降，N還是促使焊縫金屬時效脆化的元素。焊縫中N處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著時間延長，過飽和的氮將逐漸析出，形成穩(wěn)定針狀物，使焊縫塑性、韌性進一步下降，硬度升高。H在300~700℃時容易被液態(tài)金屬吸收，一部分在熔池凝固過程中逸出，有相當多的H來不及逸出而殘留在焊縫中。氫導致金屬變脆，導致鋼塑性顯著下降，還有一部分N形成氣孔在焊縫中。氧在焊縫中同樣使塑性、韌性明顯下降。焊接區(qū)O的來源，主要是大氣和焊條藥皮，焊劑及焊絲表面上的鐵銹和水分等。知識點3 焊縫的硫與磷重點內容 硫通常以FeS形式存在在液態(tài)鐵中可無限互溶，%左右，因此熔池結晶時產生偏析，以低熔點共晶物的形式呈片狀或鏈狀分布于晶界，引起熱脆性，甚至產生結晶裂紋，還會降低沖擊韌性和耐腐蝕性。合金鋼，尤其是高Ni合金鋼焊接，硫與鎳形成熔點更低的共晶體產生結晶裂紋傾向更大。磷在鋼中以Fe2P和Fe3P形式存在，磷化鐵常分布在晶界，減弱了晶粒間的結合力，它本身硬而脆，增加鋼的冷脆性，使脆性轉變溫度升高，焊接奧氏體鋼和低合金焊縫含磷高時，引起結晶裂紋。 焊縫的性能焊件經焊接后所形成的結合部分稱焊縫。知識點1 焊接熔池結晶特征重點內容 焊接時，熔池從高溫到常溫經過二次組織轉變，即從液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)，另一次是高溫焊縫冷卻到室溫時，發(fā)生組織轉變，宏觀觀察焊縫金屬斷面發(fā)現(xiàn)，焊縫的晶體形態(tài)主要是柱狀晶和少量等軸晶，如用顯微鏡進行微觀分析，焊接熔池結晶組織有幾種：脆狀晶，脆狀樹枝晶，樹枝晶，等軸晶。粗大的柱狀晶不僅降低焊縫的強度，而且降低塑性、韌性。樹枝晶比脆狀晶產生的裂紋傾向大，而粗大的樹枝晶比細小的樹枝晶裂紋傾向還大。焊縫中的化學成分是不均勻的，這主要是因為熔池結晶時，冷卻速度很快，已凝固的化學成分來不及擴散，造成合金元素分布不均勻。熔合區(qū)是焊接接頭中的一個薄弱地帶，該區(qū)存在嚴重的化學成分不均勻，同時存在物理不均勻性，異種金屬焊接時更為突出。知識點2 焊縫金屬的固態(tài)相變重要內容 ①低碳鋼焊縫組織 主要是鐵素體與少量珠光體，相同化學成分的焊縫金屬冷卻速度越大，珠光體含量越多，組織細化，硬度越高。②低合金鋼焊縫組織 主要是鐵素體、珠光體外，還有貝氏體、馬氏體，其中片狀馬氏體硬度很高，而且很脆。 熱影響區(qū)的性能知識點1 熱影響區(qū)的組織分布熱影響區(qū)是焊接過程中，材料因受熱而發(fā)生金相組織和力學性能變化區(qū)域。重要內容①熱影響區(qū)加熱溫度高約1350℃，加熱速度快，高溫停留時間短，焊條電弧焊約420S,埋弧焊30~100S,自然條件冷卻，局部加熱等特點，因此不同點經歷不同的熱循環(huán)，得到不同組織。②低碳鋼及不易淬火的低合金鋼的熱影響區(qū)組織 ⑴熔合區(qū)介于焊縫中間，組織有較大不均勻性，⑵過熱區(qū)在1100℃以上到固相線以下，金屬處于過熱狀態(tài)，奧氏體晶粒發(fā)生嚴重長大，冷卻后點到粗大組織，該區(qū)的韌性很低，剛性較大的結構常產生脆化或裂紋。⑶正火區(qū)，該區(qū)域發(fā)生重結晶，鐵素體和珠光體全體轉為奧氏體，然后冷卻到常溫，變到細小的鐵素體和珠光體，其塑性、韌性都比較高，⑷不完全重結晶區(qū)，只有一部分發(fā)生相變重結晶，故性能有所下降。知識點2 熱影響區(qū)的性能重要內容 熱影響區(qū)硬化了，主要是在熔合區(qū)，主要表現(xiàn)有粗晶脆化、析出脆化、組織脆化、熱應變時效脆化、氫脆化和石墨脆化。這種脆化導致脆性轉變溫度提高、韌性下降。熱影響區(qū)的強度塑性也是不均勻的，粗晶區(qū)硬度、強度高于母材，塑性低于母材，因此熱影響區(qū)的熔合區(qū)和過熱區(qū)的金屬晶粒嚴重長大，導致該區(qū)塑性韌性嚴重下降，成為焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。 知識點1 焊接材料的影響重要內容 焊接材料（焊條、焊絲、焊劑）向熔池中加入細化晶粒的合金元素，如Mo，V、Ti、Nb等進行變質處理。低碳鋼和低合金鋼向焊縫加Mn、Si,一方面充分脫氧，還可固溶強化提高焊縫強度，耐熱鋼、不銹鋼選擇焊接材料的化學成分與母材基本一致。知識點2 線能量和焊接參數的影響重要內容 焊接線能量直接影響焊熱循環(huán)，線能量的確定，主要卻決于過熱區(qū)的脆化和冷裂兩個因素。焊接含碳量低的熱軋鋼及含碳量偏下限的16Mn鋼，由它的淬硬傾向較小，采用小線能量的冷裂傾向不太大。對焊接強度級別在392~441Mpa的15MnV鋼時，為避免沉淀相溶入及晶粒長大二引起脆化，線能量的選擇應偏小些。對含碳量和合金元素高的490Mpa級正火鋼18MnMoNb鋼時, 淬硬傾向增大，線能量減小時的過熱區(qū)的沖擊韌性反而降低，易導致延遲裂紋，故線能量應偏大些。在焊接速度一定時，焊接電流較小時，易變到脆狀晶。電流增大時，變到脆狀樹枝晶，電流繼續(xù)增大，會得到粗大的脆狀樹枝晶組織，直接影響焊縫性能。知識點3 焊后熱處理的影響重要內容 焊后熱處理是改善焊接接頭的有效工藝措施，尤其有益于提高熱影響區(qū)的塑性和韌性。焊后熱處理的主要作用是消除焊接殘余應力，提高抗腐蝕能力，淬火區(qū)的回火軟化，消除焊縫中的氫，防止產生延遲裂紋，提高沖擊韌性、強度和蠕變強度，提高結構尺寸的穩(wěn)定性。特種設備常用金屬材料的焊接知識點1 低碳鋼焊接重要內容 鍋爐壓力容器受壓元件常用的低碳鋼有Q235A、Q235B、20R。這些材料焊接性良好。焊條電弧焊時，當板厚增大，剛性增大，焊縫裂紋傾向也增大，因此宜采用堿性焊條，埋弧焊可用H08A配合高錳高硅低氟焊劑HJ430。知識點2 低合金高強鋼焊接重要內容 ①鍋爐壓力容器低合金高強鋼有16Mn、16MnR、Q345R、16MnHP、15MnVR此類鋼的強度級別在294~392Mpa區(qū)間多為熱軋鋼，只有當板厚25mm時為正火鋼，正火后的強度略有下降，但塑性韌性有所提高，且降低了脆性轉變溫度。對于強度級別較高15MnVR、18MnMoNbR的高強鋼，由于加入了合金元素，增加了材料淬硬傾向，有些元素還形成了低熔點化合物，使焊縫出現(xiàn)各種不利的組織。在擴散氫及熱應變循環(huán)的共同作用下，還會產生裂紋或引起粗晶脆化。②低合金高強鋼焊接的主要問題有熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋，其中冷裂紋是重中之重，從材料本身考慮，淬硬組織是引起冷裂紋的決定因素。隨著鋼的強度級別提高，合金元素的增加，其淬硬傾向逐漸增大。在冷卻速度較大時，熱影響區(qū)會出現(xiàn)貝氏體和大量馬氏體，尤其是粗大的孿晶馬氏體，其缺口敏感性增加，嚴重脆化，在焊接應力下產生冷裂紋。此外還會由于擴散氫的富集在淬硬脆化區(qū)引起顯微裂紋。裂紋尖端形成三向應力區(qū)，并再行誘導氫擴散富集，使裂紋擴展為宏觀裂紋即延遲裂紋。因此低合金高強鋼焊接，應根據母材碳及合金元素含量、板厚、接頭形式、結構特點，合理選擇線能量，采用堿性低氫型焊條和堿度較高的焊劑，且焊材嚴格烘干。根據環(huán)境溫度，拘束條件確定預熱溫度，厚度超過一定范圍要采取焊后熱處理，以降低熱影響區(qū)硬度，提高塑性、韌性、消除應力和擴散氫的影響。③15MnVNR鋼的焊接 此鋼淬硬傾向并不嚴重，焊接接頭的硬度不超過350HV，熱影響區(qū)不會發(fā)生回火軟化，過熱區(qū)稍有脆化，隨著線能量的增大，其沖擊韌性逐漸下降，因此采用較小的線能量。當板厚大于25mm時，應預熱150℃以上。焊條電弧焊選用J607，也可選用J557Mo，埋弧焊選用H08MnMoA焊絲，配合HJ350。知識點3 珠光體耐熱鋼的焊接重要內容 珠光體耐熱鋼常用鋼號有12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等，此類鋼有較好的高溫抗氧化性和熱強性。12CrMo鋼含碳量較低，焊接性較好，厚度大于10mm時應預熱150℃以上，焊條電弧焊時應選R207。埋弧焊選H08CrMoA焊絲，配合HJ350。知識點4 不銹鋼的焊接重要內容 常用的不銹鋼有0Cr19Ni0Cr1Cr17等。奧氏體不銹鋼焊接主要問題是：焊接接頭的晶間腐蝕、應力腐蝕開裂、焊縫熱裂紋、液化裂紋、接頭的脆化等。焊接前后，鋼材表面應進行酸性和鈍化處理，焊前盡量用等離子切割，封頭成形如用熱壓，應進行耐腐蝕性變化檢驗。奧氏體鋼的熱導率小，線膨脹系數大，焊接變形也較大，焊接時應選擇能量集中的焊接方法并采用較小的線能量，進行快速焊接。馬氏體不銹鋼焊接的主要問題是冷裂紋和脆化的問題，拘束度越大，越容易引起冷裂紋。焊接時應采取預熱措施，預熱溫度150~400℃，焊后還應進行熱處理，以獲取符合要求的綜合力學性能。焊接變形及其控制知識點1 焊接變形的種類 重要內容 有焊接變形就產生焊接應力，即焊接構件由焊接產生的內應力。焊接變形有縱向收縮變形、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形、錯邊變形、扭曲變形。知識點2 影響焊接變形的因素重要內容 焊接位置不對稱時易引起彎曲變形，焊接接頭重心與焊縫截面重心不重合易引起角變形。結構剛性，結構截面積越大則拉伸變形越小。裝配，焊接順序，一般對稱布置焊縫，最好由偶數的焊工對稱同時焊接，這樣可以使變形相互抵消。焊接線能量越大，產生的熱塑性變形也越大，變形也增加。焊縫尺寸越大，變形越大，單面坡口比雙面坡口變形大。1m以上的焊縫，直通焊變形量大，從中心向兩端焊和逐段退焊可減小變形，從中心向兩端退焊變形最小。知識點3 防止變形的措施重要內容 在設計上選擇合理焊縫尺寸和坡口形式，合理安排焊縫位置。在工藝上，采取預留余量法，反變形法，選擇合理的裝配焊接順序，合理選擇焊接方法和焊接參數，錘擊法等。焊接缺陷知識點1 焊接缺陷的分類重要內容 裂紋分為微觀裂紋、縱向裂紋、橫向裂紋、放射裂紋、弧坑裂紋。孔穴包括氣孔、球形氣孔、均布氣孔、局部密集氣孔、鏈狀氣孔、條形氣孔、長形氣孔、表面氣孔、縮孔、弧坑縮孔。固體夾雜，包括夾渣、焊劑和溶劑夾渣、氧化物夾雜、皺褶、金屬夾雜等。未焊透（焊接時，根部未完全熔透的現(xiàn)象，對接焊縫指焊縫深度未達到設計要求的現(xiàn)象）和未熔合（未熔合產生原因：①線能量太?。虎陔娀∑?；③氣焊火焰坡口加熱不均勻；④打底焊時電弧燃燒時間短）。形狀缺陷包括咬邊、縮溝、焊縫超高、凸度過大、下