【正文】 15CrMoR 88 第四部分 焊接基本知識 一、焊接方法簡介 焊接：焊接是利用加熱、加壓或兩者兼施，使兩個(gè)分離的物體達(dá)到原子間的結(jié)合而成為一個(gè)整體的過程。 焊接方法分類： 89 ? 、熔化焊 —利用熱源將兩個(gè)構(gòu)件局部加熱到熔化狀態(tài)，再冷凝成一個(gè)整體的工藝過程叫熔化焊。 ?、壓力焊 —利用熱源使構(gòu)件局部受熱到塑性狀態(tài)或表面局部熔化狀態(tài)，同時(shí)施加壓力，冷凝后達(dá)到永結(jié)合的方法。摩擦焊、點(diǎn)焊、滾焊、超聲焊、爆炸焊等。 ?、釬焊 —利用熱源將構(gòu)件和釬料一起加熱，使釬料熔化而達(dá)到永久結(jié)合的方法。 承壓設(shè)備常用焊接方法及其特點(diǎn) ?、手工電弧焊：采用電焊條的電弧焊。利用電焊條與工件之間產(chǎn)生的電弧熱量將焊條和母材熔化來實(shí)現(xiàn)焊接的工藝方法。 90 手工電弧焊的特點(diǎn)： 設(shè)備簡單、工藝靈活、 適應(yīng)性強(qiáng)，易通過工藝調(diào)整 來減小變形和改善應(yīng)力分布。 缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大，生 產(chǎn)效率低，焊接質(zhì)量受焊工水平影響。 承壓設(shè)備制造中主要用于內(nèi)件、接管、補(bǔ)強(qiáng) 圈、支座等焊接和設(shè)備的現(xiàn)場組裝焊接以及壓力 管道的安裝焊接。 91 ? 、埋弧自動焊：即焊劑層下進(jìn)行的電弧焊。利用焊絲和工件之間在焊劑層下產(chǎn)生的電弧使焊絲、焊劑和母材局部熔化進(jìn)行焊接的工藝方法。 埋弧自動焊的特點(diǎn)： 焊接速度快，生產(chǎn) 效率高；焊接過程穩(wěn)定， 焊縫質(zhì)量好；節(jié)省焊材 和電能；焊接變形?。? 減輕了勞動強(qiáng)度，改善 了勞動條件。 主要用于鍋爐壓力容器主體焊縫的焊接。 92 ? 、氣體保護(hù)焊：氣體保護(hù)焊是采用氣體將電弧和熔池與空氣隔開的電弧焊。依所用氣體分為氬弧焊和二氧化碳?xì)獗：浮? ①氬弧焊：用氬氣作保護(hù)氣體的電弧焊，分熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊。主要用于管子環(huán)焊縫封底焊、換熱器管子和管板焊接以及薄件、不銹鋼和有色金屬焊接。 93 ② 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊：采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧和熔池的電弧焊。多用于低碳鋼和低合金鋼薄伯焊接。 ③氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)： 明弧焊，電弧和熔池可見，便于調(diào)整焊接參數(shù)； 電弧熱量集中，熔池小、結(jié)晶快，利于空間位置和薄件焊接； 無熔渣，節(jié)省輔助勞動力，提高工效； 焊接質(zhì)量好。 94 ? 、電渣焊：利用電流通過熔渣產(chǎn)生的電阻熱熔化母材和填充金屬進(jìn)行焊接的方法。分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔咀電渣焊三種。 電渣焊生產(chǎn)效率高，焊接厚度大，用于厚大工件的焊接。焊縫晶粒粗大，需進(jìn)行焊后正火處理。 95 二、焊接接頭的組織和性能 焊接冶金過程及特點(diǎn) ?、焊接電弧的產(chǎn)生： 焊條（或焊絲）與工件加電壓并瞬間接觸造成短路，接觸點(diǎn)產(chǎn)生的高密度短路電流使接觸點(diǎn)熔化產(chǎn)生金屬蒸氣。當(dāng)焊條（或焊絲）離開工件而保持較小距離時(shí)，在電壓作用下，兩極間氣體電離，正負(fù)離子分別奔向兩極，即產(chǎn)生了電弧。 96 ? 、焊接冶金過程及其特點(diǎn) 電弧穩(wěn)定燃燒后形成了熔池，熔池上部充滿大量保護(hù)氣體，熔池中存在著熔渣。熔渣與氣體和液體金屬之間不斷進(jìn)行了著劇烈而又復(fù)雜的冶金反應(yīng)，這就是所謂焊接冶金過程。煉鋼稱 “ 大冶金 ” ，焊接稱為 “ 小冶金 ” 。 其特點(diǎn)是：①熔池溫度高，溫度梯度大，易產(chǎn)生應(yīng)力和變形；②熔池體積小，加熱和冷卻速度快，易形成偏析；③熔池金屬不斷更新，鐵水以滴狀進(jìn)入熔池，對氣體熔渣接觸面積大，反應(yīng)速度快，同時(shí)增加了氣體侵入的機(jī)會；④熔池溫度經(jīng)常用變化，焊接熱循環(huán)很難達(dá)到一致，冶金反應(yīng)很難達(dá)到平衡。 97 焊接接頭的組織和性能 ?、焊縫的結(jié)晶過程 ①焊縫金屬的一次結(jié)晶（從液態(tài)至固態(tài)） 熔化焊接時(shí)，電弧一離去，熔池的液體金屬溫度便降低，降到凝固溫度時(shí)，液體金屬便開始結(jié)晶。 結(jié)晶從熔合線開始，熔合線上的半熔化晶粒成為晶核，沿散熱相反方向長大，指向熔池中心，形成柱狀晶粒。當(dāng)柱狀晶粒生長至相互接觸時(shí)，焊縫斷面的結(jié)晶過程即告結(jié)束。 焊接速度快，結(jié)晶速度就快，焊接速度慢，結(jié)晶速度慢，晶粒粗大，焊縫金屬塑性韌性差。 98 ② 焊縫金屬的二次結(jié)晶（相變） 凝固的焊縫金屬從高溫降低到室溫的過程中發(fā)生相變，得到實(shí)際的焊縫組織。 如低碳鋼，一次結(jié)晶形成奧氏體組織，當(dāng)冷卻到低于相變溫度時(shí)，奧氏體分解為鐵素體和珠光體，二次結(jié)晶后形成的實(shí)際組織大部分為鐵素體加少量的珠光體。 冷卻速度快，珠光體含量大，碳含量在珠光體中減少，在鐵素體中增大，強(qiáng)化了鐵素體，導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度硬度提高而塑性韌性下降。 ?、焊接接頭的顯微組織 ①焊接熱影響區(qū)和焊接接頭： 99 焊接時(shí)，熔池周圍的母材金屬被加熱到較高的溫度，隨后又冷卻，經(jīng)受了一次不均勻的熱處理過程，其組織和性能都發(fā)生了一定的變化。這部分金屬通常稱為熱影響區(qū)。 焊縫和熱影響區(qū)總稱為焊接接頭 。 100 ② 熔合區(qū)構(gòu)成及特征 熔合區(qū)由半熔化區(qū)和焊縫的富母材部分組成。其特點(diǎn)是具有明顯的化學(xué)不均勻性，從而引起組織的不均勻性，是焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)，易發(fā)生脆性斷裂和焊接裂紋。 熔合區(qū)中，半熔化區(qū)和焊縫區(qū)的交界犯法為熔合線。 101 ③ 熱影響區(qū)的組織和性能（低碳鋼或不易淬火鋼） ： 溫度介于固液相線之間，冷卻后為過過熱組織，晶粒粗大。 102 ：溫度介于固相線到 11000C之間，晶粒粗大，沖擊韌性明顯下降。 ：溫度介于 AC3到 11000C之間，奧氏體晶粒小，冷卻后為細(xì)小的鐵素體 +珠光體組織，機(jī)械性能良好。 ：溫度介于 AC1到 AC3之間， 為鐵素體、高碳馬氏體和殘余奧氏體混合組織，組織不均勻，韌性降低。 ： 4500C到 AC1之間，對熱軋、正火或退火鋼不存在該區(qū)域；熱處理強(qiáng)化鋼和焊前冷作硬化鋼產(chǎn)生再結(jié)晶軟化。 ： 2022C到 4500C之間從鐵素體中分解出細(xì)小三次滲碳體，強(qiáng)度提高，塑性韌必下降。 103 ④ 焊接接頭性能的改善 ，控制焊接熱輸入量、予熱溫度和層間溫度； 。 三、焊接材料 電焊條： ?、焊條的分類： ①結(jié)構(gòu)鋼焊條（ J）；②鉻和鉻鉬耐熱鋼焊條（ R）；③低溫鋼焊條（ W）； ④不銹鋼焊條（鉻鋼 G、奧氏體鋼 A）；⑤堆焊焊條（ D）；⑥鑄鐵焊條（ Z）；⑦鎳及鎳合金焊條（ Ni)；⑧銅及銅合金焊條（ T）； ⑨鋁及鋁合金焊條（ Al）； ⑩特殊用途焊條（ TS）。 104 ? 、焊條的組成： ①焊芯 —作用：與工件間產(chǎn)生電弧并作填充金屬。 用 GB1300《 焊接用鋼絲 》 制成，碳、硫、磷含量低。 ②藥皮 ：提高焊接電弧的穩(wěn)定性；保護(hù)熔池不使空氣侵入，對焊縫金屬進(jìn)行脫氧還原作用；對焊縫金屬滲合金。 105 ：穩(wěn)弧劑（碳酸鈣、大硬石、長石）、造渣劑（大理石、瑩石、鈦白粉）、造氣劑（纖維素、白云石）、脫氧劑（錳鐵、硅鐵、鈦鐵）、合金劑（鉬、鎢、鉻及脫氧劑的鐵合金）、粘合劑（水玻璃）。 ：氧化鈣型、氧化鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、纖維素型、低氫型、石墨型、鹽堿基型。 ?、酸性焊條和堿性焊條 ①酸性焊條：藥皮成份以酸性氧化物為主的焊條。特點(diǎn)是對鐵銹、油污的敏感性較小，抗氣孔性好，穩(wěn)弧性好、可交直流兩用。 ②堿性焊條：藥皮成份以堿性氧化物為主的焊條。特點(diǎn)是脫氧充分，脫硫作用好，焊縫沖擊韌性好，但抗氧孔能力差。 106 ? 、焊條選用原則： ①低碳鋼和低合金鋼：等強(qiáng)度選用原則。焊縫與母材強(qiáng)度等級相當(dāng)，不必過高，以免影響焊縫的塑性和韌性。 ②耐酸鋼和不銹鋼：化學(xué)成份相近原則，以保證焊縫的特殊性能。 ③承受壓力、動截、形狀復(fù)雜、剛性大、焊后殘余應(yīng)力大等構(gòu)件采用堿性焊條。 ?、焊條牌號： ①結(jié)構(gòu)鋼焊條 J J結(jié)構(gòu)鋼焊條 熔敷金屬的最低抗拉強(qiáng)度（ kgf/mm2) 107 藥皮類型和電流種類（ 15酸性、 67堿性； 16交直流、 7直流） 如： J422：酸性、交直流 J427：堿性、直流反接 J506：堿性、交直流 J507：堿性、直流反接 ②鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條 R R鉬和鉻鉬耐熱鋼 鋼焊條 焊縫金屬主要化學(xué)成份等級（ Cr、 Mo含量） 產(chǎn)品編號 藥皮類型和電流種類 如： R307 108 ③ 不銹鋼焊條 A A不銹鋼焊條 焊縫金屬主要化學(xué)成份等級（ Cr、 Ni含量） 產(chǎn)品編號 藥皮類型和電流種類 如： A10 A302 焊條型號： 如：碳鋼焊條： 109 E E焊條 熔敷金屬的最低抗拉強(qiáng)度（ kgf/mm2) 焊接位置 藥皮類型和電流種類 如： E4303全位置（鈦鈣型）交直流 E4315全位置（低氫鈉型）直流反接 E5015全位置（低氫鈉型）直流反接 E5016全位置（低氫鉀型）交直流 110 焊絲和焊劑 ?、焊絲：用于埋弧自動焊和氣體保護(hù)焊。GB1300《 焊接用鋼絲 》 ，含碳、硫、磷較低。如 H08Mn、H08Mn2Si等。 ?、焊劑 用于埋弧焊和電渣焊，其作用類似于焊條的藥皮。按化學(xué)成份分為酸性焊劑和堿性焊劑。 牌號表示方法： 焊劑 氧化錳平均勻含量 二氧化硅和氟化鈣平均含量 同一類型焊劑的不同牌號 如：酸性焊劑：焊劑 431 堿性焊劑：焊劑 250 111 四、焊接接頭的型式及焊接位置 焊接接頭的型式及坡口形式 ?、焊接接頭的基本型式 112 ① 對接接頭 兩鋼板的邊緣相對配置，并且表面成一直線而結(jié)合的接頭。 ② T型接頭 兩個(gè)構(gòu)件相互垂直或傾斜一定角度而形成的接頭。 ③角接接頭 兩塊鋼板成直角或某一角度放置，而在板的頂端邊緣上焊接的接頭。 ④搭接接頭 兩塊鋼板相疊而在頂端邊緣以及采用塞焊、開槽焊的接頭。 113 ? 、坡口形式 ①、對接接頭坡口形式 ②角接接頭坡口形式 114 ③ T型接頭坡口形式 ? V型坡口的主要參數(shù) 115 焊接位置 ?、 平板對接接頭焊接位置