1、焊接基本知识天津市电力公司技术中心马 崇2007年 11月1目 录n 压力容器常用的焊接方法n 焊接接头n 承压类特种设备常用钢材的焊接2第一节 锅炉压力容器常用的焊接方法一、焊接的定义与特点1、定义：焊接是利用原子之间的 扩散与结合 ，使分离的金属材料牢固地连接起来，成为一个 整体 的过程。GB/T 3375-94 焊接术语 ：通过 加热或加压 ，或两者并用，并且用或不用 填充材料 ，使工件达到结合的一种方法。焊接的实质是一个条件非常恶劣的热处理过程。焊接的应用非常广泛，天上、地下、水里都有。焊接工作量占整个压力容器制造工作的 30%。32、焊接的优点（ 6点）节省 金属材料、 减轻 结构重
2、量，且 经济效益好 。焊接结构比铆接结构重量可减轻 15%-20%，比铸件轻 30%-40%，比锻件轻 30%。 简化加工与装配工序，生产周期短， 生产效率高 。结构强度高，接头密封性好 。为结构设计提供较大的 灵活性 。用拼焊的方法可以大大突破铸锻能力的 限制 。焊接工艺过程易实现 机械化和自动化 。43、焊接的局限性用焊接方法加工的结构易产生较大的 焊接变形和焊接残余应力 ，从而影响结构的承载能力、加工精度和尺寸稳定性，同时在焊缝与焊件交界处还会产生应力集中，对结构的疲劳断裂有较大的影响。焊接接头中存在着一定数量的 缺陷 ，如裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等。这些缺陷的存在会降低强度，引
3、起应力集中，损坏焊缝致密性，这是造成焊接结构破坏的主要原因之一。焊接接头具有较大的 性能不均匀性 。由于焊缝的成分及金相组织与母材不同，接头各部位经历的热循环不同，使接头不同区域的性能不同。焊接生产过程中产生 高温、强光及一些有毒气体 ，对人身体有一定 损害 ，因此要加强焊接操作人员的劳动保护。5二、焊接方法的分类按工艺特点对焊接进行分类，分为三大类：熔焊、压焊、钎焊。序 焊 接方法特征 备 注1 熔 焊 使被 连 接的构件接 头处 局部加热 熔化成液体，然后再冷却 结晶成一体的方法。2 压焊 利用摩擦、 扩 散和加 压 等物理作用，克服两个 连 接表面的不平度，除去（ 挤 走）氧化膜及其它
4、污 染物，使两个 连 接表面上的原子相互接近到晶格距离（原子引力作用范 围 ），从而在固 态 条件下 实现 的 连 接 统 称固相 焊 接。固相 焊 接 时 通常都必 须 加 压 ，因此称 压焊 。压焊 有两种形式：1、将被 焊 金属的接触部位加 热 至塑性状 态 或局部熔化状 态 ，然后加一定的 压 力，使金属原子 间 互相结 合形成 焊 接接 头 ，如 电 阻 焊 、摩擦 焊 等。2、不加 热焊 ， 仅 在金属接触面上施加足 够 大的 压 力，借助 压 力引起的塑性 变 形使原子互相接近，从而 获 得牢固的 压挤 接 头 。如冷 压焊 ，超声波 焊 、爆炸 焊 。6序 焊 接方法 特征 备
5、 注3 钎焊 采用熔点比母材低的金属材料作 钎 料，将 焊 件和 钎 料加 热 至高于 钎 料熔点，但低于母材熔点的温度，利用毛 细 作用使液态钎 料 润 湿母材，填充接 头间隙，并与母材相互 扩 散 连 接 焊件的方法称 为钎焊 。（ 1） 软钎焊 用熔点低于450 的 钎 料（ 铅 、 锡 合金 为主） 进 行 焊 接，接 头 强 度 较低。（ 2）硬 钎焊 用熔点高于450 的 钎 料（ 铜 、 银 、 镍 合金 为 主） 进 行 焊 接，接 头 强度 较 高。对于锅炉压力容器行业，目前主要采用熔化焊。 因为它具有 强度高、气密、水密性好，材质和板厚选择范围大，工艺成熟，可靠性好 等优点
6、。7三、集中常用的焊接方法手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊。u电弧焊即在电极和焊体之间造成电弧，利用电弧产生的热量，将被焊金属和焊条金属熔化，并形成一种永久接头的过程。u电弧的产生：是利用具有一定电压的焊条和被焊工件之间 瞬间接触 而造成 短路 ，在短路时，短路电流集中在两个电极（焊条和工件）的 几个接触点 上，这几个接触点上的 电流密度特别高 ，瞬时即把接触点加热到 熔化状态 并产生 金属蒸汽 。当焊条离开金属焊件，而保持 较小的距离 时，在电压的作用下，两极间 气体电离 ，保证了电流通过两极的空间，阴极放出电子，这些电子、正负离子分别奔向两极，即产生 焊接电弧。8（一）几
7、种焊接方法的对比序 焊 接方法定 义 优 点 缺点 备 注1 手工电 弧焊是利用 焊条与 焊 件之 间 的 电弧 热 ，将焊 条及部分 焊 件熔化而形成焊缝 的 焊接方法。设备简单 ，便于操作，工 艺 灵活，使用性 强 ，适用室内外各种位置的 焊 接，可以 焊 接碳 钢 、低合金 钢、耐 热钢 、不 锈钢 等各种材料。生 产 效率低， 劳动 强 度大， 对焊 工的技 术 水平及操作要求较 高。焊 接 过 程中 焊 条 药 皮熔化分解生成气体和熔渣，在气体和熔渣的共同保 护 下，有效地排除了周 围 空气 对 熔化金属的有害影响。通 过 高温下熔化金属与熔渣 间 的冶金反 应 ， 还 原并 净 化
8、 焊缝 金属，从而得到 优质的 焊缝 。2 氩 弧焊氩 弧 焊 是以惰性气体 氩 气作为 保 护 气体作 为 保护 气体的一种 电 弧焊 接方法。1 适于 焊 接各种 钢 材、有色金属及合金， 焊 接 质 量 优 良；2 电 弧和熔池用气体保 护 ，清晰可见 ，便于 实现 全位置自 动 化 焊接；3 电 弧在保 护 气流 压缩 下燃 烧 ，热 量集中，熔池 较 小， 焊 接速度 较 快， 热 影响区小，工件 焊接 变 形 较 小。4 电 弧 稳 定， 飞溅 小， 焊缝 致密，成型美 观 。氩 气成本 较昂 贵 ， 氩 弧焊 的 设备 和控制系 统 比较 复 杂 ， 钨极 氩 弧 焊 生产 效率
9、 较 低，且只能 焊薄壁构件。电 弧 发 生在 电 极与 焊 件之 间 ，在 电 弧周 围 通以氩 气，形成封 闭 气流，保 护电 弧和熔池不受空气的侵害。而 氩 气是惰性气体，即使在高温之下， 氩 气也不与金属 发生化学作用，且不溶解于液 态 金属，因此 焊 接质 量 较 高。9序 焊 接方法定 义 优 点 缺点 备 注3 埋弧自 动焊焊 接 过 程中，主要的 焊 接操作如引燃及熄灭电 弧、送 进焊 条（ 焊丝 ）、移 动焊 条（焊丝 ）或工件等都由机械自动 完成的，叫自 动电 弧 焊 。自 动电 弧中，电 弧被掩埋在焊剂层 下面燃烧 并 实 施 焊 接的，叫埋弧自动焊 ，或者叫熔 剂层 下
10、自 动焊 ，通常 简 称埋弧 焊 。与手工 电 弧 焊 相比 1 埋弧自 动焊 能采用大的 焊 接 电 流， 电 弧 热 量集中，熔深大， 焊丝 可 连续 送 进 而不象 焊 条那样频频 更 换 ，因此其生 产 率比手工 电 弧 焊 高 510 倍。2 由于 焊剂 和熔渣 严 密包 围 着 焊 接区，空气 难于侵入；高的 焊 接速度减小了 热 影响区的尺寸；焊剂 和熔渣的覆盖减慢了 焊缝 的冷却速度， 这些都有利于使 焊 接接 头获 得良好的 组织 和性能。同 时 ，自 动 操作使 焊 接 规 范参数 稳 定， 焊缝成分均匀，外型光滑美 观 ，因此 焊 接 质 量良好、稳 定。3 埋弧自 动焊
11、热 量集中， 焊 接金属没有 飞溅损失，没有 废 弃的 焊 条 头 ，工件厚度小 时还 可以不开坡口，从而可以 节 省金属材料和 电 能。4 埋弧自 动焊 施 焊 中看不到弧光， 焊 接烟 雾 也很少，又是机械自 动 操作，因而 劳动 条件得到很大改善。设备 比 较复 杂 昂 贵；由于 电弧不可 见，因而 对接接 头 加工与装配要求 严 格； 焊 接位置受到一定限制，一般 总 是在平 焊 位置 焊 接。埋弧自 动焊 用 焊丝 作 为电 极和 焊接填充金属。 焊接 时 ， 颗 粒状 焊剂 覆盖着部分 焊丝 和 焊 接熔池，电 弧基本上是在密封的空穴里燃烧 ，熔化的 焊剂膜可靠地保 护 着电 弧和熔池，使之免受大气的作用，并防止 飞溅 。埋弧自 动焊 常用于 焊 接 长 的直 线焊缝 及大直径 圆筒容器的 环焊缝10
