钢结构施工技术与实训第7章-钢结构焊接性.ppt

第第7 7章章 钢结构的焊接连接材料钢结构的焊接连接材料7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 焊接材料焊接材料7.3 7.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍7.4 7.4 焊接接头焊接接头7.5 7.5 焊接缺陷焊接缺陷7.6 7.6 钢结构焊接质量检验钢结构焊接质量检验第第7 7章章 钢结构的焊接连接材料钢结构的焊接连接材料1、焊接的定义 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充金属，使焊件间达到原子间结合的一或不用填充金属，使焊件间达到原子间结合的一种加工方法种加工方法7.1.17.1.1焊接的定义及焊接结构在工业生产中的焊接的定义及焊接结构在工业生产中的应用和特点应用和特点 也可以说，焊接最本质的特点就是通过焊接使也可以说，焊接最本质的特点就是通过焊接使焊件达到了原子结合，从而将原来分开的物体构焊件达到了原子结合，从而将原来分开的物体构成了一个整体，这是任何其它连接形式所不具备成了一个整体，这是任何其它连接形式所不具备的。的。7 7.1 .1 概述概述2、焊接结构在工业生产中的应用 焊接结构是将各种经过轧制的金属材料及铸、锻等坯焊接结构是将各种经过轧制的金属材料及铸、锻等坯料采用焊接加工方法，按照一定结构制成的并能承受料采用焊接加工方法，按照一定结构制成的并能承受载荷的金属结构。随着焊接技术的发展和进步，各种载荷的金属结构。随着焊接技术的发展和进步，各种焊接结构产品被广泛应用于各个行业，如工业中的石焊接结构产品被广泛应用于各个行业，如工业中的石油化工机械、重型与矿山机械、起重与吊装设备、冶油化工机械、重型与矿山机械、起重与吊装设备、冶金建筑、各类锻压机械等；交通运输业中的汽车、车金建筑、各类锻压机械等；交通运输业中的汽车、车辆、船舶、农用机械的制造；兵器工业中的常规兵器、辆、船舶、农用机械的制造；兵器工业中的常规兵器、火箭、深潜设备；航空航天技术中的人造卫星和载入火箭、深潜设备；航空航天技术中的人造卫星和载入飞船等。飞船等。7.1.17.1.1焊接的定义及焊接结构在工业生产焊接的定义及焊接结构在工业生产中的应用和特点中的应用和特点7 7.1 .1 概述概述3、焊接结构的特点 焊接结构得到如此广泛的应用和高速发展，是焊接结构得到如此广泛的应用和高速发展，是因为它具有一系列优点：因为它具有一系列优点：（1 1）能够满足结构使用性要求）能够满足结构使用性要求 （2 2）可节约金属材料）可节约金属材料（3 3）工艺灵活性大）工艺灵活性大 （4 4）对金属材料的适应性强）对金属材料的适应性强（5 5）投资少，见效快）投资少，见效快7.1.17.1.1焊接的定义及焊接结构在工业生产焊接的定义及焊接结构在工业生产中的应用和特点中的应用和特点焊接结构的不足之处：焊接结构的不足之处：一方面焊接接头是一个不均匀体，主要表现在一方面焊接接头是一个不均匀体，主要表现在几何形状不连续、化学成分不均匀、力学性能不几何形状不连续、化学成分不均匀、力学性能不一样、金相组织不相同；其次，焊接结构存在一一样、金相组织不相同；其次，焊接结构存在一定的焊接应力和变形；另外焊接结构对材料有一定的焊接应力和变形；另外焊接结构对材料有一定的选择性，虽然随着焊接技术的发展，很多过定的选择性，虽然随着焊接技术的发展，很多过去焊接性差的材料也能得到好的焊接质量，但焊去焊接性差的材料也能得到好的焊接质量，但焊接工艺比较复杂；还有由于焊接结构的刚性一般接工艺比较复杂；还有由于焊接结构的刚性一般比较大，一旦产生裂纹很难制止，所以焊接结构比较大，一旦产生裂纹很难制止，所以焊接结构对于脆性断裂、疲劳、应力腐蚀和蠕变破坏都比对于脆性断裂、疲劳、应力腐蚀和蠕变破坏都比较敏感。较敏感。7.1.17.1.1焊接的定义及焊接结构在工业生产焊接的定义及焊接结构在工业生产中的应用和特点中的应用和特点7 7.1 .1 概述概述7.1.27.1.2焊接结构生产工艺过程焊接结构生产工艺过程1 1生产准备生产准备2 2金属材料的预处理金属材料的预处理3 3备料及成形加工备料及成形加工4 4装配装配-焊接焊接5 5质量检验与安全评定质量检验与安全评定焊接结构生产的主要工艺过程：焊接结构生产的主要工艺过程：7 7.2 .2 焊接材料焊接材料7.2.17.2.1焊条焊条 涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极叫做涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极叫做焊焊条条。焊条电弧焊时，焊条既作为电极传导电流而。焊条电弧焊时，焊条既作为电极传导电流而产生电弧，为焊接提供所需热量；又在熔化后作产生电弧，为焊接提供所需热量；又在熔化后作为填充金属过渡到熔池，与熔化的焊件金属熔合，为填充金属过渡到熔池，与熔化的焊件金属熔合，凝固后形成焊缝。凝固后形成焊缝。1、焊条的组成 焊条是由焊芯与药皮两部分组成的，其构造如焊条是由焊芯与药皮两部分组成的，其构造如图图7-27-2所示。焊条前端药皮有所示。焊条前端药皮有4545左右的倒角，以左右的倒角，以便于引弧；尾部的夹持端用于焊钳夹持并利于导便于引弧；尾部的夹持端用于焊钳夹持并利于导电。电。7 7.2 .2 焊接材料焊接材料7.2.17.2.1焊条焊条1、焊条的组成 图图7-2 焊条组成示意图焊条组成示意图1-焊芯焊芯 2-药皮药皮 3-夹持端夹持端 焊条直径指的是焊芯焊条直径指的是焊芯直径，是焊条的重要尺直径，是焊条的重要尺寸，共有寸，共有1.681.68八种八种规格。焊条长度由焊条规格。焊条长度由焊条直径而定，在直径而定，在200650mm200650mm之间。生之间。生产中应用最多的是产中应用最多的是3.2mm3.2mm、4mm4mm、5mm5mm三种，长度分别三种，长度分别为为350mm350mm、400mm400mm和和450mm450mm。7 7.2 .2 焊接材料焊接材料7.2.17.2.1焊条焊条1、焊条的组成 （1 1）焊芯）焊芯 焊芯的主要作用是传导电流维持电弧燃烧焊芯的主要作用是传导电流维持电弧燃烧和熔化后作为填充金属进入焊缝。和熔化后作为填充金属进入焊缝。（2 2）药皮）药皮 焊条药皮是指压涂在焊芯表面上的涂料层。焊条药皮是指压涂在焊芯表面上的涂料层。1 1）药皮的作用。提高焊接电弧的稳定性；保护熔化）药皮的作用。提高焊接电弧的稳定性；保护熔化金属不受外界空气的影响；过渡合金元素使焊缝获得金属不受外界空气的影响；过渡合金元素使焊缝获得所要求的性能；改善焊接工艺性能。所要求的性能；改善焊接工艺性能。2 2）药皮的类型。钛铁矿型；钛钙型；铁粉钛钙型；）药皮的类型。钛铁矿型；钛钙型；铁粉钛钙型；高纤维素钠型；高纤维素钾型；高钛钠型；高钛钾型；高纤维素钠型；高纤维素钾型；高钛钠型；高钛钾型；铁粉钛型；氧化铁型；铁粉氧化铁型；低氢钠型；低铁粉钛型；氧化铁型；铁粉氧化铁型；低氢钠型；低氢钾型；铁粉低氢型。氢钾型；铁粉低氢型。7 7.2 .2 焊接材料焊接材料7.2.17.2.1焊条焊条2、焊条的分类、型号及牌号（1 1）焊条的分类）焊条的分类 1 1）按焊条的用途分类）按焊条的用途分类 可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条共焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条共9 9种。种。2 2）按焊条药皮熔化后的熔渣特性可分为）按焊条药皮熔化后的熔渣特性可分为酸性焊条酸性焊条 其熔渣的成分主要是酸性氧化物，具有较强的氧化其熔渣的成分主要是酸性氧化物，具有较强的氧化性，合金元素烧损多，因而力学性能较差，特别是塑性和冲击性，合金元素烧损多，因而力学性能较差，特别是塑性和冲击韧性比碱性焊条低。韧性比碱性焊条低。碱性焊条碱性焊条 熔渣的成分主要是碱性氧化物和铁合金。由于脱氧熔渣的成分主要是碱性氧化物和铁合金。由于脱氧完全，合金过渡容易，能有效的降低焊缝中的氢、氧、硫。完全，合金过渡容易，能有效的降低焊缝中的氢、氧、硫。7.2.17.2.1焊条焊条2、焊条的分类、型号及牌号（1 1）焊条型号编制焊条型号是指国家标准中规定的焊）焊条型号编制焊条型号是指国家标准中规定的焊条代号。条代号。1 1）碳钢和低合金钢焊条型号）碳钢和低合金钢焊条型号 按按GB5117GB51178585，GB5118GB51188585规定，碳钢焊条的型号根据熔敷金属的抗规定，碳钢焊条的型号根据熔敷金属的抗拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分，拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分，以字母以字母E E后加四位数字表示，即后加四位数字表示，即E E，见表，见表7-37-3、表表7-47-4、表、表7-57-5。7.2.17.2.1焊条焊条2、焊条的分类、型号及牌号（1 1）焊条型号编制焊条型号是指国家标准中规定的焊）焊条型号编制焊条型号是指国家标准中规定的焊条代号。条代号。完整的焊条型号举例如下：完整的焊条型号举例如下：7 7.2 .2 焊接材料焊接材料7.2.17.2.1焊条焊条7.2.17.2.1焊条焊条2、焊条的分类、型号及牌号（3）焊条的牌号）焊条的牌号 焊条牌号是焊条生产厂家或有关部焊条牌号是焊条生产厂家或有关部门对焊条的命名，因而编排规律不尽相同，但大多数门对焊条的命名，因而编排规律不尽相同，但大多数是用在三位数字前面冠以代表厂家或用途的字母（或是用在三位数字前面冠以代表厂家或用途的字母（或符号）表示。前面两位数字表示各大类中的若干小类，符号）表示。前面两位数字表示各大类中的若干小类，不同用途焊条的前两位数字表示的内容及编排规律不不同用途焊条的前两位数字表示的内容及编排规律不尽相同。第三位数表示焊条药皮的类型及焊接电流种尽相同。第三位数表示焊条药皮的类型及焊接电流种类，适用于各种焊条，具体内容见表类，适用于各种焊条，具体内容见表7-7。表表7-7 焊条牌号中第三位数字的含意焊条牌号中第三位数字的含意焊焊条牌号条牌号药药皮皮类类型型电电流种流种类类焊焊条牌号条牌号药药皮皮类类型型电电流种流种类类0不属已不属已规规定定类类型型不不规规定定5纤维纤维素型素型交直流交直流1氧化氧化钛钛型型交直流交直流6低低氢钾氢钾型型交直流交直流2钛钙钛钙型型交直流交直流7低低氢钠氢钠型型直直 流流3钛铁矿钛铁矿型型交直流交直流8石墨型石墨型交直流交直流4氧化氧化铁铁型型交直流交直流9盐盐基型基型直直 流流7 7.2 .2 焊接材料焊接材料7.2.17.2.1焊条焊条7.2.17.2.1焊条焊条1、焊条的组成 （1 1）焊条选用原则）焊条选用原则1 1）等强度原则）等强度原则 对于承受静载或一般载荷的工件或结对于承受静载或一般载荷的工件或结构，通常选用抗拉强度与母材相等的焊条。构，通常选用抗拉强度与母材相等的焊条。2 2）同等性能原则）同等性能原则 在特殊环境下工作的结构如要求耐在特殊环境下工作的结构如要求耐磨、耐腐蚀、耐高温或低温等具有较高的力学性能，磨、耐腐蚀、耐高温或低温等具有较高的力学性能，则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似的焊条。如焊接不锈钢时，应选用不锈钢焊条。的焊条。如焊接不锈钢时，应选用不锈钢焊条。3 3）等条件原则）等条件原则 根据工件或焊接结构的工作条件和特根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择焊条。如焊件需要受动载荷或冲击载荷的工件，点选择焊条。如焊件需要受动载荷或冲击载荷的工件，应选用熔敷金属冲击韧性较高的低氢型碱性焊条。反应选用熔敷金属冲击韧性较高的低氢型碱性焊条。反之，焊一般结构时，应选用酸性焊条。之，焊一般结构时，应选用酸性焊条。7.2.27.2.2 焊剂焊剂 埋弧焊时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起埋弧焊时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护并进行复杂的冶金反应的一种颗粒状物质叫焊剂。保护并进行复杂的冶金反应的一种颗粒状物质叫焊剂。1 1、焊剂的作用、焊剂的作用 1 1）焊接时，焊剂部分熔化甚至气化后覆盖焊接区，）焊接时，焊剂部分熔化甚至气化后覆盖焊接区，防止空气中氮、氧等有害气体侵入熔池，减慢冷却速防止空气中氮、氧等有害气体侵入熔池，减慢冷却速度，改善结晶状况及气体逸出条件，从而减少气孔。度，改善结晶状况及气体逸出条件，从而减少气孔。2 2）对焊缝金属渗合金，改善焊缝的化学成分和提高力）对焊缝金属渗合金，改善焊缝的化学成分和提高力学性能。渗合金元素为锰和硅，为此，焊剂中应含有学性能。渗合金元素为锰和硅，为此，焊剂中应含有足够数量的氧化锰和二氧化硅。足够数量的氧化锰和二氧化硅。3 3）防止焊缝中产生气孔和裂纹。）防止焊缝中产生气孔和裂纹。7 7.2 .2 焊接材料焊接材料7.2.27.2.2 焊剂焊剂 2 2、焊剂的分类、焊剂的分类 1 1）熔炼焊剂）熔炼焊剂 将一定比例的各种配料放在炉内熔炼，将一定比例的各种配料放在炉内熔炼，然后经过水冷，使焊剂形成颗粒状，经烘干、筛选而然后经过水冷，使焊剂形成颗粒状，经烘干、筛选而制成的一种焊剂。制成的一种焊剂。2 2）烧结焊剂）烧结焊剂 将一定比例的各种粉状配料加入适量粘将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂，混合搅拌后经高温结剂，混合搅拌后经高温(400(4001000)1000)烧结成块，烧结成块，然后粉碎，筛选而制成的一种焊剂。然后粉碎，筛选而制成的一种焊剂。3 3）粘结焊剂）粘结焊剂 将一定比例的各种粉状配料加入适量粘将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂，经混合搅拌、粒化和低温结剂，经混合搅拌、粒化和低温 (400(400以下以下)烘干而制烘干而制成的一种焊剂，以前称陶质焊剂。成的一种焊剂，以前称陶质焊剂。7.2.27.2.2 焊剂焊剂 3 3焊剂的型号焊剂的型号1 1）碳素钢埋弧焊用焊剂型号）碳素钢埋弧焊用焊剂型号 按照按照GB/T5293-1999GB/T5293-1999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂标准，焊剂的表示方法埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂标准，焊剂的表示方法如下：如下：“F F”表示埋弧焊用焊剂。表示埋弧焊用焊剂。第一位数字第一位数字“x1x1”表示焊丝表示焊丝-焊剂组合的熔敷金属抗拉焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值，见表强度的最小值，见表7-87-8。第二位数字第二位数字“x2x2”表示试件的处理状态，表示试件的处理状态，“A A”表示表示焊态，焊态，“P P”表示焊后热处理状态。表示焊后热处理状态。第三位数字第三位数字“x3x3”表示熔敷金属冲击吸收功不小于表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J27J时的最低试验温度，见表时的最低试验温度，见表7-97-9。H H表示焊丝的牌号，焊丝的牌号按表示焊丝的牌号，焊丝的牌号按GB/T14957-GB/T14957-19941994规定。规定。7 7.2 .2 焊接材料焊接材料 2 2）低合金钢埋弧焊用焊剂型号）低合金钢埋弧焊用焊剂型号按照按照GB/T12470-2003GB/T12470-2003埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂标准，标准，焊剂的表示方法如下：焊剂的表示方法如下：“F F”表示埋弧焊用焊剂。表示埋弧焊用焊剂。第一位数字第一位数字“xx1xx1”表示焊丝表示焊丝-焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值，见表最小值，见表7-107-10。第二位数字第二位数字“x2x2”表示试件的处理状态，表示试件的处理状态，“A A”表示焊态，表示焊态，“P P”表示焊后热处理状态，见表表示焊后热处理状态，见表7-117-11。第三位数字第三位数字“x3x3”表示熔敷金属冲击吸收功不小于表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J27J时的最时的最低试验温度，见表低试验温度，见表7-127-12。H H表示焊丝的牌号，焊丝的牌号按表示焊丝的牌号，焊丝的牌号按GB/T14957-1994GB/T14957-1994和规和规定定GB/T3429-1994GB/T3429-1994规定。如果需要标注熔敷金属中扩散氢含量规定。如果需要标注熔敷金属中扩散氢含量时，可用后缀时，可用后缀“H H”表示，见表表示，见表7-137-13。7.3.17.3.1焊条电弧焊焊条电弧焊1.1.焊接原理焊接原理钢结构常用的焊接方法是钢结构常用的焊接方法是电弧电弧焊焊,包括包括手工电弧焊手工电弧焊、自动或半自动或半自动埋弧焊自动埋弧焊及及气体保护焊气体保护焊等。等。手工电弧焊手工电弧焊电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机与导线组成。电路由焊条、焊钳、焊件、电焊机与导线组成。通电引弧后，在涂有焊药的焊条端与焊件间产生电弧，使焊通电引弧后，在涂有焊药的焊条端与焊件间产生电弧，使焊条熔化，熔滴滴入被电弧吹成的焊接溶池中，焊药燃烧在熔条熔化，熔滴滴入被电弧吹成的焊接溶池中，焊药燃烧在熔池周围形成保护气体，稍冷后在焊缝熔化金属表面形成熔渣，池周围形成保护气体，稍冷后在焊缝熔化金属表面形成熔渣，以隔绝熔池中液体金属与氧、氮等气体的接触，避免形成脆以隔绝熔池中液体金属与氧、氮等气体的接触，避免形成脆性易裂化合物，焊缝金属冷却后与焊件熔成一体。性易裂化合物，焊缝金属冷却后与焊件熔成一体。7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍手工电弧焊操作及电弧焊机手工电弧焊操作及电弧焊机手工电弧焊操作及电弧焊机手工电弧焊操作及电弧焊机直流手工电弧焊直流手工电弧焊-氩弧焊氩弧焊多功能焊机多功能焊机 7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍手工电弧焊焊条手工电弧焊焊条焊条有焊条有碳钢焊条碳钢焊条和和低合金钢焊条低合金钢焊条。其牌号为其牌号为E43E43、E50E50和和E55E55型等，型等，E E表示焊条，数字表示熔敷金表示焊条，数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值（单位为属抗拉强度的最小值（单位为Kgf/mmKgf/mm2 2）。）。上图为上图为XWJ422XWJ422是钛钙型药皮的优质低碳钢电焊条。是钛钙型药皮的优质低碳钢电焊条。一般情况下，焊条与母材的一般情况下，焊条与母材的对应关系如下：对应关系如下：Q235Q235钢材，采用钢材，采用E43E43焊条；焊条；Q345Q345钢材，采用钢材，采用E50E50焊条；焊条；Q390Q390、Q420Q420钢材，采用钢材，采用E55E55焊条。焊条。7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍自动或半自动埋弧焊自动或半自动埋弧焊自动或半自动埋弧焊主要设备是自动电焊机，沿轨道按设定自动或半自动埋弧焊主要设备是自动电焊机，沿轨道按设定速度移动，通电引弧后，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂速度移动，通电引弧后，使埋于焊剂下的焊丝和附近的焊剂熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与空气熔化，熔渣浮在熔化的焊缝金属上面，使融化金属不与空气接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随焊机的移动，接触，并供给焊缝金属以必要的合金元素，随焊机的移动，颗粒状焊剂不断从料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同颗粒状焊剂不断从料斗漏下，电弧完全被埋在焊剂之内，同时焊丝自动地边熔化边下降，称为自动埋弧焊。时焊丝自动地边熔化边下降，称为自动埋弧焊。(沿轨道推移过程由人工控制时，称为半自动埋弧焊沿轨道推移过程由人工控制时，称为半自动埋弧焊)手工电弧直流手工电弧直流/直流脉冲氩弧焊两用机直流脉冲氩弧焊两用机7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍自动或半自动埋弧焊自动或半自动埋弧焊门式全自动埋弧焊机门式全自动埋弧焊机7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍H H型钢柱上型钢柱上的焊缝的焊缝7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍气体保护焊气体保护焊设备来自上海怡宾机电设备来自上海怡宾机电 气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体气体保护焊是利用惰性气体或二氧化碳气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法。直接依作为保护介质的一种电弧熔焊方法。直接依靠保护气体在电弧周围形成局部的保护层，靠保护气体在电弧周围形成局部的保护层，以防止有害气体侵入，从而保持焊接过程的以防止有害气体侵入，从而保持焊接过程的稳定，气体保护焊又称气电焊。稳定，气体保护焊又称气电焊。(最常用的惰性气体是氩气最常用的惰性气体是氩气)二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍气体保护焊现场实例气体保护焊现场实例西湖国际大厦施工现场西湖国际大厦施工现场采用二氧化碳气体保护施焊采用二氧化碳气体保护施焊7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍气体保护焊现场实例气体保护焊现场实例杭州广播电视新楼施工现场杭州广播电视新楼施工现场采用二氧化碳气体保护施焊采用二氧化碳气体保护施焊7 7.3.3 常用焊接方法介绍常用焊接方法介绍第第7 7章章 钢结构的焊接连接材料钢结构的焊接连接材料7.4 7.4 焊接接头焊接接头7.4.1焊接接头的组成焊接接头的组成图图7-9 7-9 熔焊焊接接头的组成熔焊焊接接头的组成a a）对接接头断面图）对接接头断面图 b b）搭接接头断面图）搭接接头断面图1-1-焊缝金属焊缝金属 2-2-熔合区熔合区 3-3-热影响区热影响区 4-4-母材母材 焊接接头是由焊缝金属、熔合区、热影响区组成焊接接头是由焊缝金属、熔合区、热影响区组成的，如图的，如图7-97-9所示。所示。焊缝金属是由焊接填充金属及部分母材金属熔化结晶后形成的，其组织和化学成分不同于母材金属。热影响区受焊接热循环的影响，组织和性能都发生变化，特别是熔合区的组织和性能变化更为明显。因此，焊接接头是一个成份、组织和性能都不均匀的连接体。此外，焊接接头因焊缝的形状和布置的不同，将会产生不同程度的应力集中。所以：影响焊接接头性能的主要因素见图影响焊接接头性能的主要因素见图7-107-10，这些，这些因素可归纳为力学和材质的两个方面。因素可归纳为力学和材质的两个方面。不均匀性和应力集中是焊接接头的两个基本属性不均匀性和应力集中是焊接接头的两个基本属性。力学方面影响焊接接头性能的因素有接头形状影响焊接接头性能的因素有接头形状不连续性、焊接缺陷（如未焊透和焊接裂纹）、残余不连续性、焊接缺陷（如未焊透和焊接裂纹）、残余应力和残余变形等。接头形状的不连续性，如焊缝的应力和残余变形等。接头形状的不连续性，如焊缝的余高和施焊过程中可能造成的接头错边等，都是应力余高和施焊过程中可能造成的接头错边等，都是应力集中的根源。集中的根源。焊接接头焊接接头是组成焊接是组成焊接结构的关键元件，它结构的关键元件，它的性能与焊接结构的的性能与焊接结构的性能和安全有着直接性能和安全有着直接的关系。因此，不断的关系。因此，不断提高焊接接头的质量，提高焊接接头的质量，是保证安全可靠的重是保证安全可靠的重要方面。要方面。材质方面材质方面影响焊接接头性能的因素主要有焊接热循环所引起的组织变化、焊接材料引起的焊缝化学成分的变化、焊后热处理所引起的组织变化以及矫正变形引起的加工硬化等。图7-10 影响焊接接头性能的主要因素7.4.2焊缝的基本形式 焊缝是构成焊接接头的主体部分，有对接焊缝和角焊缝两种基本形式。图图7-11 7-11 对接焊缝的典型坡口式对接焊缝的典型坡口式 a a）=13mm b=13mm b）=38mm=38mm c c）=326mm d=326mm d）=2060mm=2060mm e e）=1260mm f=1260mm f）12mm12mm 对接焊缝的焊接接头可采用卷边、平对对接焊缝的焊接接头可采用卷边、平对接或加工成接或加工成Y Y 形、形、U U形、双形、双Y Y形、形、K K形等形等坡口，如图坡口，如图7-117-11所示。坡口是根据设计或工所示。坡口是根据设计或工艺需要，在工件的待焊部位加工成一定几何艺需要，在工件的待焊部位加工成一定几何形状并经装配后构成的沟槽。用机械、火焰形状并经装配后构成的沟槽。用机械、火焰或电弧加工坡口的过程成为开坡口。各种坡或电弧加工坡口的过程成为开坡口。各种坡口尺寸可根据国家标准（口尺寸可根据国家标准（GB/T985-1998GB/T985-1998和和GB/T986-1988GB/T986-1988）或根据具体情况确定。）或根据具体情况确定。（1 1）对接焊缝）对接焊缝 2 2）降低焊接材料的消耗量）降低焊接材料的消耗量 对于同样厚度的焊接对于同样厚度的焊接接头，采用双接头，采用双Y Y形坡口比单形坡口比单Y Y形坡口能节省较多的焊形坡口能节省较多的焊接材料、电能时。构件越厚，节省得越多，成本越接材料、电能时。构件越厚，节省得越多，成本越低。低。1 1）可焊到性或便于施焊）可焊到性或便于施焊 这是选择坡口形式的重这是选择坡口形式的重要依据之一，也是保证焊接质量的前提。一般而言，要依据之一，也是保证焊接质量的前提。一般而言，要根据构件能否翻转，翻转难易，或内外两侧的焊接要根据构件能否翻转，翻转难易，或内外两侧的焊接条件而定。对不能翻转和内径较小的容器、转子及轴条件而定。对不能翻转和内径较小的容器、转子及轴类的对接焊缝，为了避免大量的仰类的对接焊缝，为了避免大量的仰焊或不便从内侧施焊，宜采用焊或不便从内侧施焊，宜采用Y Y形或形或U U形坡口。形坡口。开坡口的目的开坡口的目的是为保证电弧能深入到焊缝根部使其焊透，并获得良好的焊缝成形以及便于清渣。对于合金钢来说，坡口还能起到调节母材金属和填充金属比例的作用。坡口形式的选择取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。通常必须考虑以下几个方面：3 3）坡口易加工）坡口易加工 V V型和型和Y Y形坡口可用气割或等离子形坡口可用气割或等离子弧切割，亦可用机械切削加工。对于弧切割，亦可用机械切削加工。对于U U形或双形或双U U形坡形坡口，一般需用刨边机加工。在圆筒体上应尽量少开口，一般需用刨边机加工。在圆筒体上应尽量少开U U形坡口，因其加工困难。形坡口，因其加工困难。4 4）减少或控制焊接变形）减少或控制焊接变形 采用不适当的坡口形状采用不适当的坡口形状容易产生较大的变形。如平板对接的容易产生较大的变形。如平板对接的Y Y形坡口，其角形坡口，其角变形就大于双变形就大于双Y Y形坡口，因此，如果坡口形式合理，形坡口，因此，如果坡口形式合理，工艺正确，可以有效地减少或控制焊接变形。工艺正确，可以有效地减少或控制焊接变形。上面只是列举了选择坡口的一般规则，具体选择时，则需要根据具体情况综合考虑。例如：从节约从节约焊接材焊接材料出发，料出发，U U形坡形坡口较口较Y Y形坡口形坡口好，但好，但加工费加工费用高；用高；双面坡口明显双面坡口明显地优于单面坡地优于单面坡口，同时焊接口，同时焊接变形小。双面变形小。双面坡口焊接时需坡口焊接时需要翻转焊件，要翻转焊件，增加了辅助工增加了辅助工时，所以在板时，所以在板厚小于厚小于25mm25mm时，时，一般采用一般采用Y Y形形坡口。坡口。受力大受力大而要求而要求焊接变焊接变形小的形小的部位应部位应采用采用U U形形坡口。坡口。利用焊条电弧利用焊条电弧焊接焊接4mm4mm以以下的钢板时，下的钢板时，选用选用形坡口形坡口可得到优质焊可得到优质焊缝；用埋弧焊缝；用埋弧焊焊接焊接12mm12mm以下的钢板，以下的钢板，采用采用形坡口形坡口能焊透。能焊透。坡口角度的大小与板厚和焊接方法有关，其作用是使电弧能深入根部使根部焊透。坡口角度越大，焊缝金属越多，焊接变形也会增大。焊前在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙，采用根部间隙是为了保证焊缝根部能焊透。一般情况下，坡口角度小，需要同时增加根部间隙；而根部间隙较大时，又容易烧穿，为此，需要采用钝边防止烧穿。根部间隙过大时，还需要加垫板。角焊缝按其截面形状可分为平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝和不等腰角焊缝四种，如图7-12所示，应用最多的是截面为直角等腰的角焊缝。为了提高焊接效率、节约焊接材料、减小焊接变形，当板厚大于13mm时，可以采用开坡口的角焊缝。（2 2）角焊缝）角焊缝图图7-12 7-12 角焊缝截面形状及其计算断面角焊缝截面形状及其计算断面a a）平角焊缝）平角焊缝 b b）凹角焊缝）凹角焊缝 c c）凸角焊缝）凸角焊缝 d d）不等腰角焊缝）不等腰角焊缝 焊接接头的基本形式有四种：对接接头、搭接接头、T形接头和角接接头（见图7-13）。选用接头形式时，应该熟悉各种接头的优缺点。图图7-13 7-13 焊接接头的基本形焊接接头的基本形a a）对接接头）对接接头 b b）搭接接头）搭接接头c c）T T形接头形接头 d d）角接接头）角接接头7.4.3焊接接头的基本形式 两焊件表面构成大于或等于135、小于或等180夹角，即两板件相对端面焊接而形成的接头叫做对接接头。（1 1）对接接头）对接接头图图7-14 7-14 斜缝对接接头斜缝对接接头 图图7-15 7-15 开槽焊搭接接头开槽焊搭接接头 图图7-16 7-16 塞焊接头塞焊接头（2 2）搭接接头）搭接接头 锯齿缝搭接接头形式见图7-17，这是单面搭接接头的一种形式。直缝单面搭接接头的强度和刚度比双面搭接接头低得多，所以只能用在受力很小的次要部位。对背面不能施焊的接头，可用锯齿形焊缝搭接，这样能提高焊接接头的强度和刚度。若在背面施焊困难，用这种接头形式比较合理。图图7-17 7-17 锯齿缝搭接接头锯齿缝搭接接头 T形接头是将相互垂直的被连接件，用角焊缝连接起来的接头，此接头一个焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角，见图7-18。这种接头是典型的电弧焊接头，能承受各种方向的力和力矩，见图7-19。这类接头应避免采用单面角焊接，因为这种接头的根部有很深的缺口，其承载能力低（见图7-18a），对较厚的钢板，可采用K形坡口（见图7-18b），根据受力状况决定是否需焊透。对要求完全焊透的T形接头，采用单边V形坡口（见图7-18c）从一面焊，焊后的背面清根焊满，比采用K形坡口施焊可靠。图图7-18 T7-18 T形（十字）接头形（十字）接头 图图7-19 T7-19 T形接头的承载能力形接头的承载能力（3 3）T T形接头形接头 角接接头多用于箱形构件，常用的形式见图7-20。其中图7-20a）是最简单的角接接头，但承载能力差；图7-20b）采用双面焊缝从内部加强角接接头，承载能力较大，但通常不用；图7-20c）和图7-20d）开坡口易焊透，有较高的强度，而且在外观上具有良好的棱角，但应注意层状撕裂问题；图7-20e）、f）易装配，省工时，是最经济的角接接头；图7-20g）是保证接头具有准确直角的角接接头，并且刚度高，但角钢厚度应大于板厚；图7-20h）是最不合理的角接接头，焊缝多且不易施焊。图图7-20 7-20 角接接头形式角接接头形式（4 4）角接接头）角接接头两板件端面构成两板件端面构成3013530135夹角的接头称做角接接头。夹角的接头称做角接接头。焊接图是焊接施工所用的工程图样。要看懂施工图，就必须了解各焊接结构中焊缝符号及其标注方法。如图7-21所示是支座的焊接图，其中多处标注有焊缝符号，用来说明焊接结构在加工制作时的基本要求。焊缝符号是把图样上用技术制图方法表示的焊缝基本形式和尺寸采用一些符号来表示的方法。焊缝符号可以表示出：焊缝的位置；焊缝横截面形状（坡口形状）及坡口尺寸：焊缝表面形状特征；焊缝某些特征或其他要求。图图7-21 7-21 支座焊接图支座焊接图7.4.4焊缝符号焊缝符号第第7 7章章 钢结构的焊接连接材料钢结构的焊接连接材料 1）基本符号 表示焊缝端面（坡口）形状的符号，见表7-26 2）辅助符号 表示焊缝表面形状特征的符号，见表7-27。当不需要确切说明焊缝的表面形状时，可以不用辅助符号。3）补充符号 为了补充说明焊缝某些特征而采用的符号，见表7-28。4）焊缝尺寸符号 用来代表焊缝的尺寸要求，表7-29所示为常用的焊缝尺寸符号。当需要注明尺寸要求时才标注。图7-22所示为焊缝尺寸符号及数据的标注位置。（1 1）焊缝符号的组成）焊缝符号的组成 焊缝符号一般由基本符号和指引线组成，必要时可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及数据。以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸及数据。5）指引线由箭头线和基准线组成，箭头指向焊缝处，基准线由两条互相平行的细实线和虚线组成，如图7-23所示。当需要说明焊接方法时，可以在基准线末端增加尾部符号。常用的焊接方法表示代号见表7-30。图7-22 焊缝尺寸符号及数据的标准位置 图7-23 指引线的画法表表7-30 7-30 焊接方法表示代号焊接方法表示代号焊接方法代号焊接方法代号电弧焊1电阻焊2焊条电弧焊111点焊21埋弧焊12缝焊22熔化极惰性气体保护焊131闪光焊24钨极惰性气体保护焊141气焊3压焊4氧-乙炔焊311超声波焊41氧-丙烷焊12磨擦焊42其他焊接方法7扩散焊45激光焊751爆炸焊441电子束焊76 1）根据箭头的指引方向了解焊缝在焊件上的位置。2）看图样上的焊件的结构形式（即组焊焊件的相对位置）识别出接头形式。3）通过基本符号可以识别焊缝形式（即坡口形式）、基本符号上下标有坡口角度及装配间隙。4）通过基准线的尾部标注可以了解采用的焊接方法、对焊接的质量要求以及无损检验要求。（2 2）识别焊缝符号的基本方法）识别焊缝符号的基本方法 如图如图7-247-24所示的焊缝符号，表达的含义为：焊缝坡口采所示的焊缝符号，表达的含义为：焊缝坡口采用带钝边的用带钝边的V V形坡口，坡口间隙为形坡口，坡口间隙为2mm2mm，钝边高为钝边高为3mm3mm，坡口角度为，坡口角度为6060，采，采用焊条电弧焊焊接，反面封底焊，反用焊条电弧焊焊接，反面封底焊，反面焊缝要求打磨平整。面焊缝要求打磨平整。（3 3）焊缝符号应用实例）焊缝符号应用实例图图7-24 7-24 焊缝代号表示示例焊缝代号表示示例7.5 焊接缺陷7.5.1焊接缺陷的定义及分类焊接缺陷的定义及分类（1 1）按国家标准分）按国家标准分 根据根据GB6417.1-2005GB6417.1-2005金属熔化焊焊金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明缝缺陷分类及说明，可将熔焊缺陷分为以下六类。，可将熔焊缺陷分为以下六类。第一类第一类 裂纹裂纹 第二类第二类 孔穴孔穴 第三类第三类 固体夹杂固体夹杂 第四类第四类 未熔合及未焊透未熔合及未焊透 第五类第五类 形状和尺寸不良形状和尺寸不良 第六类第六类 其他缺陷其他缺陷 以上六类缺陷的具体名称见表以上六类缺陷的具体名称见表7-317-31。（2 2）按表观上分）按表观上分 分为成型缺陷、接合缺陷和性能缺陷。见表分为成型缺陷、接合缺陷和性能缺陷。见表7-327-32（3 3）按主要成因分）按主要成因分 分为构造缺陷、工艺缺陷和冶金缺陷。分为构造缺陷、工艺缺陷和冶金缺陷。见表见表7-337-33（4 4）按影响断裂的机制分）按影响断裂的机制分 可分为平面缺陷（裂纹、未熔可分为平面缺陷（裂纹、未熔合和线状夹渣等）和体积型缺陷（气孔和圆形夹渣等）两大合和线状夹渣等）和体积型缺陷（气孔和圆形夹渣等）两大类。类。表表7-33 7-33 按主要成因分类的焊接缺陷按主要成因分类的焊接缺陷分 类名 称构造缺陷构造不连续、缺口效应、焊缝布置不良引起的应力与变形、错边工艺缺陷咬边、焊瘤、未熔合、未焊透、烧穿、未焊满、凹坑、夹渣、电弧擦伤、成形不良、余高过大、焊脚尺寸不合适。冶金缺陷裂纹、气孔、夹杂物、性能恶化。图图图图7-25 7-25 各种裂纹的外观形貌各种裂纹的外观形貌各种裂纹的外观形貌各种裂纹的外观形貌1-1-热影响区裂纹；热影响区裂纹；热影响区裂纹；热影响区裂纹；2-2-纵向裂纹；纵向裂纹；纵向裂纹；纵向裂纹；3-3-间断裂纹间断裂纹间断裂纹间断裂纹4-4-弧坑裂纹；弧坑裂纹；弧坑裂纹；弧坑裂纹；5-5-横向裂纹；横向裂纹；横向裂纹；横向裂纹；6-6-枝状裂纹；枝状裂纹；枝状裂纹；枝状裂纹；7-7-放射状裂纹放射状裂纹放射状裂纹放射状裂纹 对焊接缺陷进行分析，主要是为了找出缺陷产生的原因，从而在材料、工艺、结构、设备等方面采取有效措施，以防止缺陷的产生。7.5.2焊接缺陷的特征及分布（1 1）焊接裂纹）焊接裂纹 在焊接应力及其它致脆因素共同作用在焊接应力及其它