第四章-焊接新工艺新技术.docx

第四章 焊接新工艺新技术

使正面搭接接头的工作性能接近对接接头。
图! " ## 正面搭接角焊缝的应力分布
图! " #$ 降低应力集中的正面角焊缝
在侧面角焊缝连接的搭接接头中，其应力分布更为复杂。当接头受力时，焊缝
中既有正应力，又有剪切应力。剪切应力沿侧面焊缝长度方向的分布极不均匀，主
要与焊缝尺寸、断面尺寸和外力作用点的位置等因素有关。
搭接接头疲劳强度较低，也不是焊接结构的理想接头，但这种接头不需要开坡
口，装配时尺寸要求也不严格，它的焊前准备和装配工作比对接接头简单得多，其
横向收缩量也比对接接头小，所以在结构中仍有广泛应用。
单面焊的搭接接头根部极易拉裂，强度很低，应尽量避免采用。如受结构条件
限制，只能用单面搭接时，也可考虑采用塞焊等方法来提高强度。
搭接接头除两钢板叠在端面或侧面焊接外，还有开槽焊和塞焊（圆孔和长孔）
等。开槽焊搭接接头的构造如图! " #% 所示。先将被连接件冲切成槽，然后用焊
缝金属填满该槽，槽焊焊缝断面为矩形，其宽为被连接件厚度的两倍，开槽长度应
比搭接长度稍短一些。
& ’ & 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

图! " #$ 开槽焊接头
塞焊是在被连接的钢板上钻孔来代替槽焊的槽，用焊缝金属将孔填满使两板
连接起来，塞焊可分为圆孔内塞焊和长孔内塞焊两种，如图! " #! 所示。
图! " #! 塞焊接头
（三）焊接接头设计和选用原则
焊接接头是构成焊接结构的关键部分，同时又是焊接结构的薄弱环节，其性能
的好坏会直接影响整个焊接结构的质量。实践表明，焊接结构的破坏多起源于焊
接接头区，这除了与材料的选用、结构的合理性以及结构的制造工艺有关外，还与
接头设计的好坏有直接关系，因此选择合理的接头形式就显得十分重要。有关焊
接接头的设计和选用见第八章内容。
% & ’ 第四章焊接新工艺新技术

二、焊缝形式
焊缝是焊件经焊接后所形成的结合部分。焊缝按不同分类的方法可分为下列
几种形式。
（!）按焊缝在空间位置的不同可分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种
形式。
（"）按焊缝结合形式不同可分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝三种形式。
（#）按焊缝断续情况
!定位焊缝焊前为装配和固定焊件接头的位置而焊接的短焊缝称为定位焊
缝。
"连续焊缝沿接头全长连续焊接的焊缝。
#断续焊缝沿接头全长焊接具有一定间隔的焊缝称为断续焊缝。它又可分
为并列断续焊缝和交错断续焊缝。断续焊缝只适用于对强度要求不高，以及不需
要密闭的焊接结构。
第二节焊缝的符号及标注
焊缝符号与焊接方法代号是供焊接结构图纸上使用的统一符号或代号。中国
的焊缝符号和焊接方法代号分别由$% #"& ’ (#"&—!)**《焊缝符号表示法》和$%’ (
+!+*—!)))《金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号》规定。与国际标准,-.
"++#—*&《焊缝在图样上的符号表示法》和,-. &/0#—1*《金属焊接及钎焊方法在图
纸上的表示方法》基本相同，可等效采用。
一、常用焊接方法代号
为简化焊接方法的标注和说明，可采用阿拉伯数字表示的金属焊接及钎焊等
各种焊接方法的代号表示。表& 2 " 列出$%’ ( +!+*—!))) 中规定的常用主要焊接
/ 0 * 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

方法的代号。
表! " #
! !!!
常用焊接方法代号
! !!!
名称焊接方法名称焊接方法
电弧焊$ 电阻焊
! !!!
#
焊条电弧焊$$$ 点焊
! !!!
#$
埋弧焊$# 缝焊
! !!!!!!!
##
熔化极惰性气体保护焊
（%&’） $($ 闪光焊
! !!!!
#!
钨极惰性气体保护焊
（)&’） $!$ 气焊
! !!!
(
压焊! 氧" 乙炔焊
! !!!
($$
超声波焊!$ 氧" 丙烷焊
! !!!
($#
摩擦焊!# 其他焊接方法
! !!!
*
扩散焊!+ 激光焊
! !!!
*+$
爆炸焊!!$ 电子束*,
二、焊缝符号
焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时可以加上辅助符号、补充符号
和焊缝尺寸符号及数据。
（一）基本符号
基本符号是表示焊缝横截面形状的符号。它采用近似于焊缝横截面的符号来
$ , - 第四章焊接新工艺新技术

表示，见表! " #
（二）辅助符号
辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，见表个! " $。
表! " $ 焊缝辅助符号
序号名称示意图符号说明
# 平面符号
焊缝表面齐
平（一般通过加工）
% 凹面符号焊缝表面凹陷
$ 凸面符号焊缝表面凸起
（三）补充符号
补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表! " !。
表! " ! 焊缝补充符号
序号名称示意图符号说明
# 带垫板符号
表示焊缝底部有
垫板
% & ’ 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

续表
序号名称示意图符号说明
!
三面焊
缝符号
表示三面带有焊缝
"
周围焊
缝符号
表示环绕工件周
围焊缝
# 现场符号
表示在现场或工
地上进行焊接
$ 尾部符号
可以参照%& $’($ 标
注焊接工艺方法等
内容
（四）焊缝尺寸符号
焊缝尺寸符号是表示坡口和焊缝各特征尺寸的符号。国家标准%&) * "!# +
’,(( 中规定了’- 个尺寸符号，见表# + $。
" - ( 第四章焊接新工艺新技术

表! " #
! !!
焊缝尺寸符号
! !!!!!!!!!!!!!!
符号名称示意图符号名称示意图
! 工件厚度! 焊缝有效厚度
! !!!!!!!!!!!!!!
" 根部间隙# 相同焊缝数量符号
! !!!!!!!!!!!!!!
$ 钝边% 根部半径
! !!!!!!!!!!!!!!
& 焊缝宽度! 坡口角度
! !!!!!!!!!!!!!
’ 熔核直径( 焊缝长度
! $ % 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

! !!
续表
! !!!!!!!!!!!
符号名称示意图符号名称示意图
! 焊缝段数" 坡口深度
! !!!!!!!!!!!
# 焊缝间距$ 余高
! !!!!!!!!!!!
% 焊脚尺寸! 坡口面角度
（五）指引线
指引线是用以表示指引焊缝位置的符号。如图! " #$ 所示，它由箭头线和基
准线组成，基准线由相互平行的细实线和虚线组成。需要时可在实线尾端加一尾
部符号。
图! " #$ 焊缝符号的指引线
$ % & 第四章焊接新工艺新技术

三、焊接接头在图纸上的表示方法
（一）焊缝的图示法
根据国家标准!" #$$#$—%&《技术制图焊接符号的尺寸、比例及简化表示
法》的规定，需要在图样中简易地绘制焊缝时，可用视图、剖视图或剖面图表示，也
可用轴测图示意地表示。焊缝视图的画法如图’ ( #)（*）、（+）所示，图中表示焊缝
的一系列细实线允许徒手绘制。也可用粗线表示焊缝，如图’ ( #)（,）所示。但在
同一图样中，只允许采用一种画法。焊缝端面视图中，通常用粗实线绘出焊缝轮
廓，必要时可用细实线同时画出坡口形状等，如图’ ( #-（+）所示。在剖视图或剖
面图上，通常将焊缝区涂黑，如图’ ( #-（,）所示，若同时需要表示坡口等的形状，
可按图’ ( #-（,）所示绘制。用轴测图示意地表示焊缝的画法则如图’ ( #. 所示。
必要时可将焊缝部位放大并标注焊缝尺寸符号或数字（如图’ ( #% 所示）。
图’ ( #) 焊缝视图的画法
图’ ( #- 焊缝端面视图、剖视图和部面图的画法
) ) . 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

图! " #$ 轴测图上焊缝的画法
图! " #% 焊缝的局部放大图
（二）焊缝符号的标注
#& 焊缝符号的标注原则
焊缝符号必须通过指引线及有关规定才能准确地表示焊缝。国家标准规定，
箭头线应指到焊缝处，相对焊缝的位置一般没有特殊要求，但在标注’ 形、单边’
形、( 形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件。必要时允许箭头线弯折一
次。基准线的虚线可以画在基准线的实线上侧或下侧。基准线一般应与主标题栏
平行，但在特殊条件下亦可与底边相垂直。如果焊缝和箭头线在接头的同一侧，则
将焊缝基本符号标在基准线的实线侧；相反，如果焊缝和箭头线不在接头的同一
侧，则将焊缝基本符号标在基准线的虚线侧。此外，国家标准还规定，必要时基本
符号可附带有尺寸符号及数据，其标注原则如图! " )* 所示。
)& 焊缝符号标注示例
（#）对接接头对接接头的焊缝形式如图! " )#（+）所示。其焊缝符号标注如
图! " )#（,）所示。表明此焊接结构采用带钝边的’ 形对接焊缝，坡口角度为!，根
部间隙为!，钝边高度为"，环绕工件周围施焊。
- . $ 第四章焊接新工艺新技术

图! " #$ 焊缝尺寸符号及数据的标注
图! " #% 对接焊缝标注实例
（#）& 形接头& 形接头的焊缝形式如图! " ##（’）所示。其焊缝符号标注如
图! " ##（(）所示。表明& 形接头采用对称断续角焊缝。其中! 表示焊缝段数，"
表示每段焊缝长度，# 为焊缝段的间距，$ 表示焊角尺寸。
图! " ## & 形焊缝标注实例
（)）角接接头角接接头的焊缝形式如图! " #)（’）所示。其焊缝符号标注如
* + * 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

图! " #$（%）所示。表明角接接头采用双面焊缝。接头上侧为带钝边单边& 形焊
缝，坡口角度为!，根部间隙为!，钝边高度为"；接头下侧为角焊缝，焊缝表面凹
陷，焊角尺寸为#。
图! " #$ 角接焊缝标注实列
图! " #! 是两个支座的焊接图，其中多处标注有焊缝符号，说明焊接结构在加
工制作时的基本要求。
图! " #! 支座焊接图
’ ( ) 第四章焊接新工艺新技术

第三节焊接工艺要素和规范的选择
焊接工艺是控制接头焊接质量的关键因素，因此必须按焊接方法、焊件材料的
种类、板厚和接头形式分别编制焊接工艺。在工厂中，目前以焊接工艺细则卡来规
定焊接工艺的内容。焊接工艺细则卡的编制依据是相应的焊接工艺评定试验结
果。表! " # 列出一种典型的焊接工艺细则卡的格式。
焊接工艺细则卡应当规定所有的焊接工艺要素。其中包括：焊前准备；焊接材
料的型号（牌号）及规格；焊接工艺规范参数；操作技术；焊后检查等。
表! " # 典型的焊接工艺细则卡
产品零部件名称
焊接方法
母材
牌号
规格
接头坡口形式
焊接
材料
焊条牌号规格
焊丝牌号规格
焊剂牌号
保护气体流量
预热
预热温度
层间温度
焊后
热处理
消氢$%& 后热$%&
焊后热处理
焊接工艺参数
’( 焊接电流种类)( 极性*( 电流值
! 电压值+ ,( 焊接速度-. & #( 焊丝送进速度-. &
/( 脉冲电流频率次. 0 1( 脉冲电流通断比
2 / 1 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

续表
焊接设备型号焊接工装编号
操
作
技
术
!" 焊接位置：平焊立焊横焊仰焊全位置
#" 焊接顺序：
$" 运条方式：
%" 焊丝摆动参数
&" 焊道层数
’" 清根方法
焊后检查
编制校对审核批准
一、焊前准备
焊前准备是指坡口的制备、接头的装配和焊接区域的清理等工作。它对接头
的焊接质量起重要的作用。在压力容器的焊接中，对焊前准备提出了较严格的要
求，特别是在不锈钢焊接时，焊前准备工作是决定焊接质量的关键因素之一，必须
加以重视。
碳钢和低合金钢部件的焊缝坡口可以采用机械加工或火焰切割制备，而不锈
钢部件的坡口应采用等离子切割或机械加工方法制备。
具体坡口成形加工方法可根据钢板厚度、焊接接头形式及现有加工条件选用，
一般有以下几种方法。
!" 剪切———常用于不开坡口的薄板
此法生产率高，加工方便，加工后边缘平直，但在剪床上不能剪切厚钢板，也不
能加工有角度的坡口。
#" 刨边———用于直边坡口
用刨床或刨边机加工直边坡口，加工质量好，坡口平直，精度高，适用于自动焊
工件的边缘加工。国内生产的刨边机，一般加工长度可达!#( 左右，如不开坡口
可一次刨削成叠钢板。
$" 车削———用于管子坡口
! ) * 第四章焊接新工艺新技术

车削可加工出各种形式的坡口。厚壁筒体的! 形坡口常用这种加工方法，对
较长、较重等无法搬动的管子可用移动式的管子坡口机。小直径薄壁管子可用手
动式坡口机，大直径厚壁管子则可采用电动车管机。
"# 氧$ 乙炔气切割———应用最广的加工坡口方法
利用气割可以得到任何角度的% 形、& 形、单边% 形、’ 形等坡口，此法更适合
厚钢板的切割，生产率很高。气割有手工（灵活，但边缘不够平直精确，适用于单件
或小批生产）、半自动（应用广，为提高效率可同时安装二、三把割炬，能将% 形、&
形坡口一次切成）、自动（质量好，生产率高，但灵活性较差，适合于大批量生产）切
割方法。
对于高强钢等淬火倾向大的钢材，气割割口和热影响区要进行探伤，避免气割
造成的裂纹隐藏下来。
(# 铲削———用于加工坡口、清焊根
用风铲来铲削坡口，劳动强度较大，噪声严重，应尽量少用，已日益被碳弧气刨
所代替。
)# 碳弧气刨———常用于清焊根
碳弧气刨效率比风铲高，劳动强度小，特别在开! 形坡口时更为显著，正在逐
渐取代风铲。缺点是要用直流电源，刨割时烟雾大，要采取排烟措施。
坡口两侧的内、外表面必须清除锈斑、氧化膜和油垢等污染，这是防止焊缝产
生气孔和裂纹的有效措施。焊条电弧焊焊接区的清理宽度一般要求在*+,, 范围
内，埋弧焊为-+,,，电渣焊为"+,,。对于焊接过程中不会发生冶金反应的焊接方
法，例如钨极氩弧焊，焊前坡口面及两侧的清理更为重要，因为在这种情况下不可
能通过熔渣与金属之间的冶金反应去除有害杂质。用不锈钢制作重要部件的焊接
中，焊前必须用丙酮、酒精等溶剂擦洗坡口表面，去除油垢和水分。特别是在超低
碳不锈钢容器的焊接时，这种清理工序将直接影响到焊缝金属的碳含量，而最终影
响到接头的耐蚀性。
焊件组装时，接头两侧边缘必须相互对准，这不仅是保证焊缝外形和尺寸的基
本要求，而且也是为了避免接头受力时产生附加的弯曲力矩。焊件组装后应作错
边量的检查。在压力容器制造中，对接接头错边量的要求较高。.、/ 类焊缝对口
错边量! 应符合表" $ 0 的规定。
* 0 1 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

表! " # $、% 类焊缝对口错边量
对口处的名义厚度!& ’ ((
按焊缝类别划分的对口错边量!)((
$ %
!*+ !* ’ !!& !* ’ !!&
*+!!&!,+ !- !* ’ !!&
,+!!&!!+ !- !.
!+!!&!.+ !- !* ’ /!&
0 .+ !* ’ *1!&
，且不大于*+ !* ’ /!&
，且不大于,+
注：*2$ 类焊缝的对口错边量要求不包括球形封头与圆筒连接的环向焊缝以及嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的
焊缝。
,2 表中% 类焊缝的对口错边量要求包括球形封头与圆筒连接的环向焊缝。
在焊接工艺细则中应明确规定焊接材料的具体牌号和规格。对于某些焊件，
在同一个接头中，可能要采用两种以上的焊接方法，例如小直径厚壁管环缝，第一
层采用手工填充丝氩弧焊封底，第二、第三层采用焊条电弧焊加厚焊缝，以后各层
则采用埋弧自动焊。在这种情况下，应将每种焊接方法所使用的焊接材料一并列
出。
二、焊接工艺规范参数
对焊条电弧焊和埋弧焊焊接工艺规范参数主要包括焊前的预热温度、焊接电
参数（电流、电压、电流种类、频率、焊接速度和送丝速度等）、后热温度和保温时间，
消氢处理温度和保温时间，焊后热处理和消除应力处理制度等。对气体保护焊，还
应包括气体种类，混合比和流量等。所有这些参数在焊接工艺细则中必须明确规
定。
（一）焊前预热温度的选定
预热温度是焊接工艺规范的主要参数之一。焊前的预热具有下列几方面的有
- # / 第四章焊接新工艺新技术

利作用：
!降低焊接热影响区的冷却速度，避免淬硬组织的形成，防止冷裂纹并改善热
影响区的塑性；
"减小了焊接区的温度梯度，从而降低了焊接接头的内应力；
#扩大了焊接区的加热范围，使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状态，减弱
了焊接应力的不利影响；
$改变了焊接区的应变集中区部位，降低了促使冷裂纹形成的应力峰值；
%延长了焊接区在!""#以上温度的停留时间，有利于焊缝金属中氢的逸出，
降低了氢致裂纹形成的危险。
焊前的预热温度主要根据钢材的焊接性试验结果来确定。但焊件的形状和尺
寸以及焊接条件往往是多变的。因此，还应考虑下列几个因素；
!所焊材料的实际碳当量和碳含量；
"焊件的结构形状和拘束度；
#焊接工艺及操作技术（单道焊、多道焊、摆动焊、窄焊道焊、回火焊道、脉冲
焊、双丝焊等）；
$焊接材料的扩散氢含量；
%焊件和周围环境的冷却条件；
#施工条件（室外焊接、室内焊接、难焊位置的焊接等）。
可见，焊前预热温度的选定是一个比较复杂的问题，对于高拘束度焊件，较恶
劣的冷却条件应适当提高预热温度。当使用扩散氢含量极低的焊接材料时，可适
当降低预热温度。难焊位置或工作条件较差时，如小直径筒身内环缝焊接时，可选
择较低的预热温度，而在后应立即作低温后热处理以补偿焊前预热温度的不足。
对于结构简单的焊件，可按表$ % & 定的温度范围进行预热。
表$ % & 几种压力容器钢的预热温度
钢号壁厚’(( 预热温度范围’#
)"*，+),- % . !/" !"" 0 !)"
!123，!- 234*，!- 2356，!/23- 7 ,) !"" 0 !-"
$ 8 & 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

续表
钢号壁厚!"" 预热温度范围!#
$% &’()，$* &’()，%+ (,() - $* $*+ . %++
$/ (,()0，$1 (,()23
$4 (,25()23 - $+
$*+ . %++
$% &’%()6，%+ &’()，% $/
&’$() - 7 $*+ . %++
8&’$4
+&’$9
任何厚度4++
（二）焊接电参数
在使用连续的交流电和直流电焊接时，焊接规范中的电参数主要是焊接电压
和焊接电流。在采用脉冲电流焊接时，电参数还包括电流的交变频率、通断比、基
本电流和峰值流值。焊接规范参数的选择原则首先是保证接头的熔透、无裂纹并
获得成形良好的焊道，同时所选择的焊接规范电参数还应保证接头的性能满足技
术条件规定的各项要求，因而在选择参数时要考虑焊接热输入量对接头性能的影
响。
对某些低合金来说，过高的热输入量，会显著地降低接头的韧性和强度。在铬
镍奥氏体不锈钢的焊接中，过高的焊接热输入量会扩大近缝区敏化温度区间并延
长高温停留时间，终导致接头热影响区耐蚀性的丧失。因此，对于这种钢，应在保
证层间良好熔合的前提下采用尽可能低的焊接电流和较高的焊接速度施焊。
从提高焊接生产率考虑，应选用较大电流和粗焊条，但是，实际上应根据板厚、
焊接位置和线能量要求等因素来选择焊接电流和焊条直径。焊接电流过大，容易
烧穿、咬边和飞溅增大，同时焊条易发红使药皮脱落，保护性能下降；焊接电流太小
容易产生夹渣和未焊透。焊条电弧焊焊条直径选择及相应的焊接电流范围见表/
: ;。横、立、仰焊时所用的电流应比表/ : ; 中的数值小$+<左右。
对开坡口工件双面自动焊的规范选择可见表/ : $+。
* 9 1 第四章焊接新工艺新技术

表! " # 焊条电弧焊焊条直径选择及相应的焊接电流范围
钢件厚度$ %% &’( ) * ! + ( , + - # + &) &) + &( &, + ). / ).
焊条直径$ %% &’, ) * * + ! ! ! + ( ( ( + , , + &.
焊接电流$ 0 )( + !. !. + ,( ,( + &.. &.. + &,. &,. + )&. &,. + )(. ).. + )1. ),. + *.. *). + !..
表! " &. 开坡口工件双面自动焊规范选择
埋
弧
自
动
焊
工件厚度
2%%
坡口形式
焊丝直径
2%%
焊缝
顺序
焊接电流
20
电弧电压
23
焊接速度
2 （%24）
&!
&,
&-
))
( 正-*. + -(. *, + *- )(
( 反,.. + ,). *, + *- !(
( 正-*. + -(. *, + *- ).
( 反,.. + ,). *, + *- !(
( 正-*. + -(. *, + *- ).
( 反,.. + ,). *, + *- !(
, 正&.(. + &&(. *- + !. &-
( 反,.. + ,). *, + *- !(
)!
*.
, 正&&.. *- + !. )!
( 反-.. *, + *- )-
, 正&.. + &&.. *, + !. &-
( 反#.. + &... *, + *- ).
（三）焊后加热和消氢处理
焊后立即将焊件保温或加热&(. + )(.5的范围内使之缓冷的工艺措施称为焊
后加热，简称后热。后热可以减缓焊缝和热影响区的冷却速度，起到与预热相似的
作用。对于冷裂纹倾向性大的低合金高强度钢和厚度较大的焊接结构等，有一种
专门的后热处理，称为消氢处理。消氢处理即在焊后立即将焊件加热到)(. +
*(.5温度范围，保温) + ,4 后空冷。
消氢处理的主要目的是使焊缝（或热影响区）金属中的扩散氢加速逸出，大大
降低焊缝和热影响区中的含氢量，防止产生冷裂纹。消氢处理的温度较低，不能起
, 1 - 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

到松弛焊接应力的作用。对于工艺中要求焊后立即进行热处理的焊件，因为热处
理过程中可以达到除氢的目的，故无需后热。但是，焊后如不能立即热处理，而焊
件又必须及时除氢时，则需要及时后热作消氢处理，否则焊件有可能在热处理前的
放置期产生裂纹。这是由于氢在钢材中的溶解度随着温度的下降而迅速降低，如
果焊后很快冷却到!""#以下，氢来不及从焊缝中逸出，这样就在经过一段时间
（几小时、几天甚至更长的时间）以后，由于氢扩散后在热影响区（或焊缝金属）中的
聚集，产生极大的压力，导致产生危害较大的延迟裂纹。例如，有一台大型高压容
器，焊后探伤检查合格，但因焊后未及时热处理，又未进行消氢处理，结果在放置期
间内产生了延迟裂纹。当容器热处理后进行水压试验时，试验压力未达到设计工
作压力，容器就发生了严重的脆断事故，使整台容器报废。
由于消氢处理加热温度较高，消氢效果更好。但是消氢处理需消耗较多的能
量，故在实际生产中，只是在焊接氢致裂纹特别敏感的厚壁焊缝中才加以应用。
局部后热的加热也应与预热一样，在坡口两侧$% & !""’’ 范围内保持一个均
热带。调质钢要防止局部超过回火温度。
（四）焊后热处理
焊后热处理是将焊件整体或局部加热到一定的温度，并保温一段时间，然后炉
冷或空冷的一种热处理工艺。通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力，软
化淬硬部位，促使氢的逸出，改善焊缝和热影响区的组织和性能，提高接头的塑性
和韧性，稳定结构的尺寸等。常见的焊后热处理方法有消除应力退火、正火、正火
加回火、淬火加回火（调质处理）等。由于消除应力是焊后热处理的最主要的作用，
所以习惯上也将消除应力退火称为焊后处理。
焊后热处理可分为整体热处理和局部热处理。
整体热处理即将焊件置于加热炉中整体加热处理。可以获得比较满意的处理
效果。整体热处理时要求焊件进、出炉时的温度应在(""#以下，在(""#以上的
加热和冷却速度与板厚有关，可参考表( ) !! 确定。一般应符合下式要求
!!*"" + *%"
（( ) !）
式中!———加热或冷却的速度，#,-；
!———板材厚度，’’。
$ $ . 第四章焊接新工艺新技术

表! " ## 焊后热处理（!$$%以上）的加热与冷却速度
板厚&’’ 最大加热速度& （%&(） 最大冷却速度) （%&(）
!*+ **$ *,+
- *+ **$ . *+
! *,+ . *+
!
对于厚壁容器加热和冷却速度为+$ / #+$%&(，整体热处理时炉内最大温差不
得超过+$%。如果焊件过长需分两次处理时，重叠部分应在#0+’ 以上。
对于尺寸较大不便整体热处理的焊件采用局部加热的方法进行的热处理称为
局部热处理。
如尺寸较长，但形状比较规则的简单商形容器、管件等，可进行局部热处理。
局部热处理时，应保证焊缝两侧有足够的加热宽度。筒体的加热宽度与筒体半径、
壁厚有关，可按下式计算，即
! 1 + " . " ! （! " *）
式中!———筒体加热宽度，’’；
"———筒体半径，’’；
!———筒体壁厚，’’。
在采用焊后热处理工艺时，应注意以下几个问题：
!对含有一定数量的2、34 或56 的低合金钢，应避免在7$$%左右长时间保
温，否则会出现材料强度升高，而塑性、韧性明显下降的回火脆性现象；
"焊后消除应力退火，一般应比母材的回火温度低8$ / 7$%；
#对含有一定数量的9:、;<、2、34、56 等元素的一些低合金钢焊接结构，消除
应力退火时应防止再热裂纹；
$焊后热处理过程中要注意防止结构变形；
%焊后热处理一般安排在焊缝无损检验合格后进行。
需要特别指出的是：并非所有的焊件都需要进行焊后热处理，这样做既无必
要，也不经济。焊件是否进行焊后热处理要根据焊件的材料、厚度、结构刚性、焊接
方法、焊件的性能、使用场合等确定。世界上一些主要标准中都对可不进行焊后热
处理的最大厚度作了规定，实践中可作为参考。
= , = 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

一般在下列情况下要考虑进行焊后热处理：
!母材强度等级较高，产生延迟裂纹倾向较大的普通低合金钢；
"处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；
#承受交变载荷，要求疲劳强度的构件；
$大型压力容器和锅炉（有专门的规程规定）；
%有应力腐蚀和焊后要求尺寸稳定的结构（如内燃机柴油机的焊接机体）。
第四节焊接工艺评定基木要求
一、意义和目的
焊接工艺评定是通过对焊接接头的力学性能或其他性能的试验证实焊接工艺
规程的正确性和合理性的一种程序。其目的是评定施焊单位是否有能力焊出符合
有关规程和产品技术所要求的焊接接头，验证焊接单位制定的有关焊接指导性文
件是否合适。
经焊接工艺评定合格后，提出“焊接工艺评定报告”，作为编制“焊接工艺规程”
的主要依据。
需要注意的是焊接工艺评定合格只说明将来施焊产品的焊接接头的使用性能
符合要求，但不能保证产品残余变形、残余应力符合要求，也不能保证提高劳动生
产率，更不能说明焊接防护得到保证。此外，“通过焊接工艺评定确定了焊接工艺
规范”的提法也是不全面的。比如说，产品在某一焊后热处理规范下的焊接工艺经
评定合格，只能说明在该焊接热处理规范下产品焊接接头的使用性能是符合要求
的，但最终确定焊后热处理规范还必须测定焊接残余应力和观察金相组织后综合
评定。
因此焊接工艺评定只是确定焊接工艺规范的一个方面，不是所有方面。只通
过焊接工艺评定不能最终确定焊接工艺规范。
! " # 第四章焊接新工艺新技术

二、钢结构焊接工艺评定的规则
焊接工艺评定是确保产品质量的重要措施，因此必须规范化。我国已制定了
多种焊接工艺评定标准，它们是《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，部颁标准!"
##$%—&’《锅炉焊接工艺评定》、!" #(%&—&’《钢制压力容器焊接工艺评定》以及!")
* +’+,—’,《钢制件熔化焊工艺评定》。这些标准基本上都是按照美国-./0锅炉与
压力容器法规第九卷《焊接与钎焊评定》编制的。我国至今尚未专为钢结构制定焊
接工艺评定标准，目前钢结构焊接工艺评定规则主要依据美国-1. 钢结构焊接法
规-2.3 ) -1. 4353—’+《钢结构焊接法规》有关章节的规定。
按照-1.《钢结构焊接法规》，可将焊接工艺规程分为两大类。一类是免作评
定的焊接工艺规程，或称通用焊接工艺规程，只要规程的各项内容均在法规规定的
范围之内，则该焊接工艺规程可以免作焊接工艺评定试验。另一类焊接工艺规程，
必须按法规的有关规定作焊接工艺评定试验，以证明该工艺规程的正确性。这类
焊接工艺规程规定下列各重要工艺参数只要有一项超出了法规容许的范围，必须
重作焊接工艺评定。
（3）焊接方法法规容许钢结构生产中采用焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体
保护焊、钨极氩弧焊、药芯焊丝电弧焊、电渣焊和气电立焊等焊接方法。从一种焊
接方法改用另一种焊接方法，或每种焊接方法的重要工艺参数的变化超过原评定
合格的范围，需对该焊接工艺规程作评定试验。
（$）母材金属如钢结构焊接部件所用的母村金属不是法规认可的钢材，则与
该种钢材有关的焊接工艺规程应作工艺评定。
（,）焊接填充金属和电极焊接填充材料强度级别的提高，从低氢型焊条改成
高氢型焊条或改用非标准焊条、焊丝或焊丝6 焊剂组合的变动，在钨极氩弧焊中，
增加或取消填充丝，从添加冷丝改成添加热丝或反之，钨极直径的改变以及采用非
标准钨极；在埋弧焊中添加或取消附加铁合金粉末或粒状填充金属或焊丝段，增加
其添加量以及采用合金焊剂时，焊丝直径的任何变更；以及在各种机械和自动焊接
方法中焊丝根数的变化等均视作焊接工艺重要参数的改变，均应作焊接工艺评定。
在电渣焊和气电立焊中，填充金属或熔嘴金属成分的重要变化，熔池挡板从金
属型改成非金属型或反之，从可熔挡板改成不可熔挡板或反之，实芯的非熔挡板任
% & & 第六篇标牌（标识）安装新工艺新技术

何横截面尺寸或面积的减小大于原有挡板的!"#，实芯的非熔挡板改为水冷挡板
或反之，熔嘴金属芯横截面的变化大于$%#，加焊剂方式的改变（如由药芯改为磁
性焊丝或外加焊剂），焊剂成分包括熔嘴涂料成分的改变，焊剂配料成分变化大于
$%#等均为重要工艺参数。上列重要参数超过规定范围应作焊接工艺评定。
（&）预热温度和层间温度法规按钢种和板厚规定了最低的预热温度和层间
温度。如预热温度和层间温度降低值超过下列规定，则应通过工艺评定试验。对
于焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊和药芯焊丝电弧焊为’&(；对于钨极氩
弧焊为""(。对于要求缺口冲击韧度的焊接接头，层间温度不应比规定值高""(
以上。
（"）焊后热处理对于法规认可的常用弧焊方法焊接的接头，增加或取消焊后
热处理，对于电渣焊和气电立焊接头，改变焊后热处理的加热温度范围及保温时
间，均应作焊接工艺评定试验。
（)）焊接电参数重要的焊接电参数包括：焊接电流、电流种类和极性、熔滴过
渡形式、电弧电压、焊丝送进速度、焊接速度和热输入量。这些参数的变量如超过
下列容许极限，则应进行焊接工艺评定试验。其中每种直径焊条或焊丝的变量，对
于焊条电弧焊不应超过焊条制造厂所推荐的上限值；对于埋弧焊、熔化极气体保护
焊和药芯焊丝电弧焊不应超过原评定值的’%#；对于钨极氩弧焊不应超过!"#。
埋弧焊焊接时，当使用合金焊剂或焊接淬火* 回火钢时，电流种类和极性的变化以
及熔化极（包括药芯焊丝）气体保护焊时熔滴过渡形式的变化均被看作重要参数。
电弧电压的变量对于焊条电弧焊不应超过焊条制造厂推荐的上限值；对于埋弧焊、
熔化极气体保护焊不应超过+#；对于钨极氩弧焊不应超过!"#。对于各种机械
焊接方法，焊丝的送进速度不应大于原评定值的’%#。在不要求控制热输入量的
情况下，焊接速度的变量对于埋弧焊、熔化极气体保护焊和钨极氩弧焊相应不得超
过’"#、!"#和"%#。当要求控制热输入量时，增加值不应超过原评定值的’%#。
对于电渣焊和气电立焊，焊接电流的增加或减小不应超过!%#，电压的增加或减
小不应大于’%#，焊丝送进速度的变化不超过&%#，焊接速度的增减不大于!%#。
（+）保护气体在各种气体保护焊中，保护气体从一种气体改为另一种保护气
体或改用混合气体，或改变混合气体的配比或取消气体保护，或使用非标准保护气
体均看作是重要参数的改变。对于熔化极气体保护焊，药芯焊丝电弧焊和钨极氩
弧焊，保护气体总流量如相应增加!%#、超过!"#和"%#，或相应减少’%#、超过
’ , , 第四章焊接新工艺新技术

!"#和$"#，则需通过焊接工艺评定试验。对于气电立焊，保护气体总流量变化
的容限比为$%#，采用混合保护气体时，任何一种气体混合比的变化不应大于总
流量的%#。
（&）坡口形式和尺寸坡口形式的改变，例如从单’ 形改成( 形，从直边对接
改成开坡口，或坡口的截面积的增加或减小比原评定值大$%#，或取消背面衬垫
以及坡口尺寸的变化，即坡口角减小、间隙减小和钝边增加超过了法规有关条款规
定的容限值，则需进行焊接工艺评定试验。但全焊透开坡口接头的工艺评定适用
于所有通用焊接工艺规程所采用的各种坡口，包括局部焊透开坡口的接头形式。
（)）焊接位置焊接工艺评定试验的焊接位置分平焊、立焊、横焊和仰焊，工艺
评定焊接位置只适用于相对应的产品焊接位置。从一种焊接位置改成另一种焊接
位置需通过焊接工艺评定。电渣焊和气电立焊时，接头垂直度偏差不应大于!"*。
焊条电弧焊和气体保护焊立焊时，焊接方向从向上立焊改成向下立焊或反之，亦应
看作重要工艺参数的变动。
（!"）母材金属的规格母村金属的规格对于板结构只考虑母材金属厚度，对
于管结构应同时考虑管径和壁厚。当采用全焊透开坡口焊缝进行工艺评定试验
时，对于板材接头，试板厚度小于$%++，其适用范围为,-"++ . $!（!为试板厚度），
试板厚度如大于$%++，其适用范围的上限不受限制。对于管材接头试件的规格分
两种，一种名义直径小于/!"++，另一种是大于/!"++，适用的产品焊件外径为等
于和大于试件管径的所有规格。壁厚（ !）的适用范围，壁厚小于!"++ 的试件为
,-"++ . $!，壁厚为!" . !)++ 的试件为! 0 $ . $!，壁厚大于!)++ 的试件为!"++ .
无限大。对于电渣焊和气电立焊，工艺评定有效的壁厚范围为"-%++ . !-!!。对
于焊条电弧焊、气体保护焊和埋弧焊，任何厚度或管径的全焊透开坡口焊缝的评
定，适用于所有尺寸的角焊缝或任何厚度的局部焊透开坡口焊缝。当采用局部焊
透焊缝评定时，其适用范围按坡口深度而定。如试板坡口深度为,-" . !"++，其适
用范围为,-++ . $"（" 为坡口高度），如试板坡口深度为!" . $%++，则适用范围
为,-"++ . 任何厚度，当以1 形接头试板评定角焊缝时，如试验角焊缝为单道，其
尺寸为产品结构中所规定的最大角焊缝尺寸，则可适用于任何厚度的板厚，适用于
尺寸为单道试验角焊缝的最大尺寸及更小的尺寸。