一焊接基础知识

一、焊接基础知识焊接定义：焊接是“两种或两种以上的材质（同种或异种）通过加热或加压或两者并用，达到原子间的结合，使金属或非金属形成永久性连接的工艺过程一、焊接基础知识（一）常用焊接方法1、焊条电弧焊（手工电弧焊）（SMAW）设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接各种材料，应用十分广泛；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。2、氩弧焊非熔化极（TIG，GTAW），熔化极（MIG）手工，半自动，自动；适于焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良；便于实现全位置自动化焊接；热量集中，熔池较小，焊接速度较快，热影响区较小，工件焊接变形较小；电弧稳定，飞溅小，成形美观，适于双面成形。氩气成本较昂贵，氩弧焊的设备和控制系统比较复杂；钨极氩弧焊的生产效率较低。（一）常用焊接方法（一）常用焊接方法3、CO2气体保护焊（GMAW）CO2气体，混合气体（富氩）成本低，效率高，质量好，操作性能好；控制或操作不当时，容易产生气孔。焊接设备比较复杂。4、药芯焊丝自保护焊（FCAW-S）不用保护气体，用于野外现场效率高，操作技术要求高（一）常用焊接方法5.下向焊薄层、多道，根焊时单面焊双面成形，仰焊位置避免背面凹陷焊接生产率比上向焊提高30%～50%。手工电弧焊：纤维素型和低氢型下向焊条。E6010纤维素型焊条电弧吹力大，操作性能好，特别适合于单面焊双面成型的根部焊接药芯焊丝自保护：效率更高，成本低6.1埋弧焊设备及焊接过程（一）常用焊接方法6、埋弧焊焊接设备：焊接电源控制箱焊接小车6.2埋弧自动焊（SAW）特点①生产率比焊条电弧焊高5～10倍。②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，因而焊接质量良好、稳定。③埋弧自动焊热量集中，焊接金属没有飞溅损失，从而可以节省金属材料和电能。④劳动条件得到了很大改善。埋弧自动焊的局限性是，设备比较复杂昂贵；多用平焊位置焊接。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。可用于螺旋焊管的制造1）焊前准备板厚在20~25mm以下的工件可不开坡口；实际生产中，板厚在14~22mm应开Y型坡口，板厚在22~50mm，可开双Y型坡口或U型坡口。6.3.埋弧焊工艺6.3.埋弧焊工艺1）焊前准备环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a(a=20~40mm),直径小于250mm一般不采用埋弧焊。6.3埋弧焊工艺2）采取防漏措施①双面焊；②手工电弧焊封底；③焊剂垫；④垫板。3)要有引弧板和引出板7.钎焊（BW）钎焊分为硬钎焊和软钎焊。钎焊与其他焊接方法有所不同，即钎焊时热量的输入仅使得钎料熔化，而母材不熔化。硬钎焊与软钎焊的区别仅在于钎料的熔化温度的不同。钎料熔点在450℃以上的为硬钎焊，而在这温度以下为软钎焊。钎料溶剂钎料的作用：连接填充钎料的种类：软钎料：锡铝合金(焊锡)硬钎料：铝基、铜基、银基、镍基合金等。溶剂的作用：★清理作用去除表面氧化皮★降低表面张力改善液态钎料对焊件的湿润性。★保护作用主要焊接精密、微型、复杂、多焊缝异种金属的焊接。目前软钎焊广泛用于电子、电器、仪表等行业；硬钎焊用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接。钎焊的应用8、热熔焊与电熔焊8.1热熔焊特点1）需要有专用的热熔焊机。2）一般适用于公称直径大于90mm的管材。3）适用于同牌号、不同材质的管材与管材、管材与管件连接，但需实验验证。4）易受环境、人为因素影响。5）设备投资高。6）连接费用低。7）操作人员需进行专门培训，具有一定的经验。8、热熔焊与电熔焊8.2电熔焊特点1）需要有专用的电熔焊机。2）适用于所有规格尺寸的管材。3）可用于不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。4）不易受环境、人为因素影响。5）设备投资低，维修费用低。6）连接操作简单易掌握。7）焊口质量可靠性高。8）焊口管道内壁光滑，不影响流通量。热熔对接法（BW）与电熔连接法（EW）热熔对接法（BW）使用专门加热工具对非金属材料制两元件端部加热至粘流状态后，在压力下将其焊合的方法。分机动焊（J）、自动焊（Z）电熔连接法（EW）将非金属材料制电熔管件通电加热至表面熔化状态，使之与相接触的另一元件表面焊合的方法。只有自动焊（Z）热熔对接法（BW8.1.1、焊接过程（热熔）准备阶段：清洁焊接部位油污、杂质，装夹管道；修整管道端面。加热阶段：加热阶段需加压力切换阶段：将管道与加热板分开，并迅速移出加热板；将两个熔融的塑料管道端面接触，并施加一定的压力；一般来说，切换时间应小于4s。压焊和冷却阶段：在一定的时间内保持压力不变；熔融的塑料会被挤出管道表面，在管道的内外表面形成熔环。热熔对接法（BW8.1.2热熔和电熔接头型式8.1.3热熔焊接设备8.2.1、电熔焊接设备和承插管件8.2.2电熔鞍座管件（二）焊接材料包括：焊条，焊丝，焊剂，保护气体2.1、标准GB/T5117—2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T5118—2012《热强钢焊条》GB/T983—2012《不锈钢焊条》GB/T8110—2008《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T10045—2001《碳钢药芯焊丝》GB/T17493-2008《低合金钢药芯》GB/T17853-1999《不锈钢药芯焊丝》GB/T13814-2008《镍及镍合金焊条》GB/T15620-2008《镍及镍合金焊丝》GB/T4842—2006《氩》NB/T47018.1~.7《承压设备用焊接材料订货技术条件》2.2、焊条药皮类型标准焊条型号牌号药皮类型电流种类GB/T5117《非合金钢及细晶粒钢焊条》E4303J422钛钙型交流、直流E4310J425高纤维素型直流反接E4315J427低氢钠型直流反接E4316J426低氢钾型交流、直流E5015J507低氢钠型直流反接GB/T983《不锈钢焊条》E308-15A107低氢钠型直流反接E308L-15A007低氢钠型直流反接E347-15A137低氢钠型直流反接E316-15A207低氢钠型直流反接2.2.1、GB/T5117GB/T5117—1995《碳钢焊条》GB/T5117—2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》标准修订后名称改变为“非合金钢及细晶粒钢焊条”，标准的适用范围在原标准基础上进行了扩大。一是增加了耐候钢焊条的技术要求，与原碳钢焊条一起列入非合金钢类焊条；二是增加了原GB/T5118-1995《低合金钢焊条》中的镍钢、镍钼钢焊条；三是标准抗拉强度范围由490MPa提高到570MPa，将原GB/T5118-1995《低合金钢焊条》中的所有碳钼钢焊条，锰钼钢焊条中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其他低合金焊条中的E5018W、E5518W等焊条的技术要求增加到本标准之中。GB/T5117的焊条型号示例E4303E—表示焊条；43—熔敷金属抗拉强度最小值为430MPa；03—药皮类型为钛型，适用于全位置焊接，采用交流或直流E5515–N5PUH10E—表示焊条；55—熔敷金属抗拉强度最小值为550MPa；15—药皮类型为碱性，适用于全位置焊接，采用直流反接；N5—熔敷金属化学成分分类代号；P—焊后状态代号，此处表示热处理状态；U—为可选附加代号，表示在规定温度下冲击功47J以上；H10—可选附加代号，表示熔敷金属扩散氢含量不大于10mL/100g。2.2.2、GB/T5118GB/T5118—1995《低合金钢焊条》GB/T5118—2012《热强钢焊条》标准修订后名称改变为“热强钢焊条”，仅保留了原GB/T5118-1995《低合金钢焊条》中的碳钼钢焊条和铬钼钢焊条内容原标准中镍钢、镍钼钢，锰钼钢焊条型号中的E5515-D3、E5516-D3、E5518-D3，其他低合金焊条型号中的E5018W、E5518W等焊条，转到新修订的GB/T5117-2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》标准中。原GB/T5118-1995《低合金钢焊条》中的高强钢焊条技术要求正在立项阶段。2.2.2.、GB/T5118型号编制方法的变化焊条型号按熔敷金属力学性能、药皮类型、焊接位置、电流类型、熔敷金属化学成分等进行划分。其中熔敷金属化学成分用“×C×M×”表示，标识“C”前的整数表示Cr的名义含量，“M”前的整数表示Mo的名义含量。对于Cr或者Mo，如果名义含量少于1％，则字母前不标记数字。型号示例：E6215－2C1MH10E—表示焊条；62—熔敷金属抗拉强度最小值为620MPa；15—药皮类型为碱性，适用于全位置焊接，采用直流反接；2C1M—熔敷金属化学成分分类代号；H10—可选附加代号，表示熔敷金属扩散氢含量不大于10mL/100g。2.2.3、GB/T983GB/T983—1995《不锈钢焊条》GB/T983—2012《不锈钢焊条》与GB/T983-1995《不锈钢焊条》相比，删除了焊条熔敷金属化学成分铬含量小于11%的E502-XX、E505-XX、E7Cr-XX、E5MoV-XX、E9Mo-XX、E11MoVNi-XX和E11MoVNiW-XX七个焊条型号；增加了焊接位置“4”，适用于包括向下立焊的全位置焊接；焊条的熔敷金属力学性能和化学成分要求按国际标准进行了相应调整。2.2.4埋弧自动焊的焊丝与焊剂①焊丝埋弧自动焊常用焊丝直径为1.6～5mm。选用焊丝的主要原则是：对于碳素钢和普通低合金钢，应保证焊缝的力学性能；对于铬钼钢和不锈耐酸钢等合金钢，应尽可能保证焊缝的化学成分与焊件相似；异种钢焊接时，一般可按强度等级较低的钢材选用抗裂性能较好的焊丝。2.2.4埋弧自动焊的焊丝与焊剂GB/T5293埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂和GB/T12470埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂型号分类根据焊丝一焊剂组合的熔敷金属力学性能、热处理状态进行划分，焊丝一焊剂组合的型号编制方法如下：字母“F”表示焊剂；第一位数字表示焊丝一焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值；第二位字母表示试件的热处理状态，A表示焊态，P表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度；“一”后面表示焊丝的牌号。如果需要标注熔敷金属中扩散氢含量时，可用后缀“HX”表示。埋弧焊：同H08MnA焊丝匹配各种牌号焊剂后结果焊剂牌号焊丝-焊剂组合型号碱度渣滓类型特点及用途TH-SJ101F4A4-H08MnA~1.8氯碱型用于碳钢、低合金钢焊接，适用于双丝、多丝焊接。TH-SJ107F48P0-H08MnA~2.7氟碱型用于耐热钢、低温钢焊接及细晶粒钢焊接。TH-SJ201F4A2-H08MnA~1.3铝碱型用于碳钢、低合金钢结构焊。TH-SJ504F5A2-H08MnA~0.6铝钛型脱渣性好，抗气孔能力强，适用于角焊缝快速焊接。埋弧焊：SJ101常配用焊丝示例焊丝-焊剂型号S101配用焊丝牌号F4A4-H08MnASJ101-H08MnAF5A4-H10Mn2SJ101-H10Mn2F55A2-H08MnMoASJ101-H08MnMoAF62A2-H08Mn2MoASJ101-H08Mn2MoAF48A0-H08CrMoASJ101-H08CrMoAF48A0-H13CrMoASJ101-H13CrMoA（三）、焊缝与焊接接头“焊缝”是指焊件经焊接后所形成的结合部分焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区3.1焊接接头的组织与性能焊接接头焊缝区焊接热影响区1焊缝区熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。2焊接热影响区焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域。焊接热影响区熔合区过热区正火区部分相变区不易淬火钢HAZ①熔合区（不完全熔化区）焊缝和母材金属的交界区。（0.1-1mm）加热温度：T液~T固强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。②过热区（粗晶粒区）加热温度：T固~110