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中国核工业第二三建设公司中国核工业第二三建设公司深圳分公司焊接专业知识中国核工业第二三建设公司宁德项目部质检部批准：审核：编制：中国核工业第二三建设公司编制说明本教材主要依据RCCM(2000)和核电相关工作程序编制而成。编制本教材的目的是为焊接检查员培训提供依据。通过培训及考核，检查员能掌握焊接检查知识及常见缺陷判定，以满足焊接检查员的要求。文中标识的含义如下：掌握知道了解要点，指该部分内容需要记忆，至少应有印象知道出处。重点，指该部分内容需要熟记、理解并变成能力。相关知识点，指该部分内容为相关内容，仅作了解。中国核工业第二三建设公司目录焊接基本知识一.实际检查内容二.一）焊接定义和特点二）焊接方法的分类三）焊接接头形式一）先决条件检查六）焊接缺陷五）焊工资格四）焊接位置分类中国核工业第二三建设公司检查实例三.特殊说明（经验反馈）四.焊接检查常用程序五.二）焊前检查四）焊后检查六）常用检查工具三）焊接过程检查五）焊材的使用中国核工业第二三建设公司焊缝的目视检测贯穿于焊件的加工开始之前，加工过程中，定期在役检查，在役检查中发现的缺陷修理以后进行。在其他的表面检查或体积检查之前，在合适的条件下，预先进行目视检查可能发现较大的缺陷。从事焊缝的目视检查，必须对焊接基础知识有一定的了解。一、焊接基本知识中国核工业第二三建设公司一）焊接的定义和特点：1.焊接的定义焊接是通过加热或加压或两者并用，使用或不使用填充材料，使工件达到结合的一种方法。金属焊接是通过适当的手段，使两个分离的金属物体产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方式。了解中国核工业第二三建设公司2.焊接的优点1）节省金属材料、减轻结构重量，切经济性好。2）简化了加工与装配工序，生产周期短，生产效率高。3）结构强度高，接头密封性好4）为结构设计提供较大的灵活性。5）用拼凑的方法可以大大突破铸锻能力的限制，可以生产特大型锻——焊、铸——焊结构，提供特大、特重型设备、毛坯，促进国民经济的发展。6）焊接工艺过程容易实现机械化和自动化。中国核工业第二三建设公司3.焊接的局限性1）用焊接方法加工的结构容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影响。2）焊接结构中存在着一定数量的缺陷，会降低结构强度，引起应力集中，损坏焊缝致密性。3）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。4）焊接生产过程中产生高温、强光及一些有害气体，对人体有一定的损害。中国核工业第二三建设公司二）、焊接方法的分类根据焊接过程的特点，习惯把金属的焊接分为熔焊、压焊和钎焊三大类1.熔焊使被连接的结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称为熔化焊，简称熔焊。了解中国核工业第二三建设公司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，除去氧化膜及其他污染物，使两个连接表面上的原子相互接近到晶格距离，从而在固态条件下实现的连接统称为固相焊接。固相焊接时通常都必须加压，因此称压力焊，简称压焊。中国核工业第二三建设公司3.钎焊采用熔点比母材低的金属作钎料，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。中国核工业第二三建设公司基本焊接方法熔焊钎焊压焊电弧焊气焊电渣焊电子束焊波光焊埋弧焊气体保护焊等离子弧焊焊条电弧焊常见焊接方法及分类知道中国核工业第二三建设公司三）、焊接接头1.焊接接头形式焊接接头形式一般由被焊接金属的相互结构位置来决定，通常分为对接接头、搭接接头、角接接头和T形接头等（如图）。核工程安装中接头类型分为：对接（B型）、角接（A型）、接管（P型）、插套（SW）。掌握中国核工业第二三建设公司焊缝接头类型中国核工业第二三建设公司焊缝接头类型中国核工业第二三建设公司2.焊接接头坡口形式（对接）对接焊缝是最常见的接头形式，其结构上是连续的、承载后应力分布比较均匀，在工程构件上大量使用。所谓对接焊缝是指将两金属件置于同一平面（或曲面内）使其边缘相对，沿边缘直线（或曲线）进行焊接的接头。对接焊缝的坡口形式可分为Ⅰ形坡口、Y形坡口、X形坡口、和双U形坡口等种类（如图）。中国核工业第二三建设公司2.焊接接头坡口形式（搭接）两块金属板材相叠，而在端部或侧面角焊的接头称为搭接接头。搭接接头不需要开坡口即可施焊，对装配要求也相对较松。搭接接头的焊缝属于角焊缝，在接头处结构明显不连续，承载后接头部位受力情况比较复杂，仅在特殊情况下采用。中国核工业第二三建设公司2.焊接接头坡口形式（角接）两块金属板材成直角或一定角度焊接的接头称为角接接头。两金属板材成T形焊接在一起的接头称为T形接头。角接接头和T形接头的焊缝属于角焊缝，在接头处结构是不连续的，承载后应力分布比较复杂，应力集中比较严重。角接接头及T形接头有V形、单边V形、U形、K形等坡口形式。这类焊接接头有全焊透或部分焊透之分。中国核工业第二三建设公司3.焊接接头的组成焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区三部分组成。焊缝是焊接件经焊接后由熔化的母材和焊材组成的部分。熔合区是焊接接头中焊缝与母材交接的过渡区域，它是刚好加热到熔点与凝固温度区间的部分。热影响区是焊接过程中，材料因受热的影响（但没有熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。热影响区的宽度受焊接方法、焊接时的电流、金属板材的厚度以及焊接工艺等因素的影响。中国核工业第二三建设公司四）、焊接位置分类新HAF603中焊接位置代号的变化根据新的法规焊接位置分类和代号有了很多变化，会在以后施工中逐步替代现行的焊接位置表示方式，焊接技术人员及焊工应有必要了解这些内容。掌握中国核工业第二三建设公司RCCM与新HAF603焊接位置对比图示中国核工业第二三建设公司五）、焊工资格根据国家核安全局的要求，2009年为实施新HAF603的过渡年，从2010年1月1日起强制执行。所以公司所有焊工从今年的3月到7月之间要通过新法规的理论考核，以前取得得资格全部作废，考试合格后才能进行实际考核。《新HAF603焊接位置适用范围表》焊工只能从事具备相应焊接资格的焊接活动！知道点我中国核工业第二三建设公司六）、焊接缺陷焊接主要缺陷有：1、外观缺陷（咬边、焊瘤、成形不良、错边、凹坑、烧穿、塌陷）2、裂纹3、气孔4、夹渣5、未熔合和未焊透6、其它缺陷(弧伤、飞溅)掌握中国核工业第二三建设公司1、外观缺陷a.咬边咬边是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，咬边也可以说是沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充而留下的缺口。咬边又分连续咬边和局部咬边两种例中国核工业第二三建设公司b.焊瘤焊瘤是焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤因为焊缝凸起与基体金属之间形成的沟槽容易产生集中应力，所以在完整的焊缝上一般不允许出现焊瘤。例中国核工业第二三建设公司通过目视检测可确定焊瘤是否存在，在焊缝的趾端目检焊缝金属到基体金属的过渡区域，过渡区域应是光滑的，没有任何焊接金属翻叠，应考虑焊接金属与基体金属之间的交点处对焊接金属的切线。如果不存在焊瘤，切线与基体金属之间的夹角应等于或大于90°，如果存在焊瘤，切线与基体金属之间的夹角将小于90°。中国核工业第二三建设公司c.成形不良成形不良指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。成形不良包括焊缝余高超高、表面不光滑、焊缝过宽、焊缝向母材过渡不圆滑等例中国核工业第二三建设公司d.错边错边是指两个工件在厚度方向上错开一定的位置中国核工业第二三建设公司e.凹坑凹坑是指焊缝表面或背面局部低于母材的部分中国核工业第二三建设公司f.烧穿烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺陷。例中国核工业第二三建设公司g.塌陷单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，形成后焊缝背面突起，正面下塌中国核工业第二三建设公司类别名称材料因素结构因素工艺因素形状缺陷咬边立焊、仰焊时易产生咬边1)焊接电流过大或焊接速度太慢2)在立焊、横焊和角焊时，电弧太长3)焊条角度和摆动不正确或运条不当焊瘤坡口太小1)焊接规范不当，电压过低，焊速不合适2)焊条角度不对或电极未对准焊缝3)运条不正确烧穿和下塌1)坡口间隙过大2)薄板或管子的焊接易产生烧穿和下塌1)电流过大，焊速太慢2)垫板托力不足错边装配不正确焊接夹具质量不高角变形1)角变形程度与坡口形状有关（如对接焊缝V型坡口的角变形大于X型坡口）2)角变形与板厚有关，板厚为中等时角变形最大，厚板、薄板的角变形较小1)焊接顺序对角变形有影响2)在一定范围内，线能量增加，则角变形也增加3)反变形量未控制好4)焊接夹具质量不高焊缝尺寸、形状不合要求1.熔渣的熔点和粘度太高或太低都会导致焊缝尺寸、形状不合要求2.熔渣的表面张力较大，不能很好的覆盖焊缝表面，使焊纹粗、焊缝高、表面不光滑坡口不合适或装配间隙不均匀1)焊接规范不合适2)焊条角度或运条手法不当中国核工业第二三建设公司2、裂纹焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。1）按产生的温度范围，裂纹可分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹热裂纹是凝固致固相线附近的高温区形成的裂纹形成热裂纹的条件之一是合金成分和杂质（主要是C、S、P）在凝固时形成低熔点的共晶组织例中国核工业第二三建设公司冷裂纹是在接近室温的范围内形成的裂纹，是在热影响区或焊缝金属内生成淬硬组织（马氏体）后，在氢和焊接内应力的共同作用下形成的再热裂纹是工件焊接后，再次加热到一定温度时形成的裂纹它是高温蠕变和碳化物沉淀强化使晶界应力高度集中所致，一般发生在低合金结构钢和奥氏体不锈钢中中国核工业第二三建设公司2）按外观形貌和产生部位可分为纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹等a.纵向裂纹基本上平行于焊缝轴线的裂纹，它可能位于焊缝、熔合线、热影响区、母材等部位b.横向裂纹基本上垂直于焊缝轴线的裂纹，它可能位于焊缝、热影响区、母材等部位中国核工业第二三建设公司c.辐射裂纹具有公共点的呈辐射状的裂纹，可能出现在焊缝、热影响区、母材等部位，有时也将此类缺陷称作星形裂纹d.弧坑裂纹在焊缝末端弧坑中的裂纹，可以为纵向、横向、星形状中国核工业第二三建设公司e.裂纹群一群不连续的裂纹，它可能位于焊缝、热影响区、母材等部位。f.枝状裂纹起源于一条公共裂纹而又相互连接的一组裂纹，不同于不连续的裂纹和辐射裂纹，它们可能位于焊缝、热影响区、母材等部位。检测表面裂纹最好的工具是低倍（6倍以下）放大镜，检验时应仔细观察焊缝表面，一般不允许存在可见的表面裂纹。中国核工业第二三建设公司类别名称材料因素结构因素工艺因素热裂纹结晶裂纹•焊缝金属中的合金元素含量高•焊缝金属中的P、S、C、Ni含量较高•焊缝金属中的Mn/S比例不合适1)焊缝附近的刚度较大（如大厚度、高拘束度的构件）2)接头形式不合适，如熔深较大的对接接头和各种角焊缝（包括搭接接头、丁字接头和外角接焊缝）抗裂性差3)接头附近的应力集中（如密集、交叉的焊缝）1)焊接线能量过大，使近缝区的过热倾向增加，晶粒长大，引起结晶裂纹2)熔深与熔宽比过大3)焊接顺序不合适，焊缝不能自由收缩液化裂纹母材中的P、S、B、Si含量较多1)焊缝附近的刚度较大（如大厚度、高拘束度的构件）2)接头附近的应力集中（如密集、交叉的焊缝）1)线能量过大，使过热区晶粒粗大，晶界熔化严重2)熔池形状不合适，凹度太大高温失塑裂纹线能量过大，使温度过高，容易产生裂纹冷裂纹氢致裂纹•钢中的C或合金元素含量增高，使淬硬倾向增大•焊接材料中的含氢量较高1)焊缝附近的刚度较大（如大厚度、高拘束度的构件2)焊缝布置在应力集中区3)坡口形式不合适（如V型坡口的拘束应力较大）•接头熔合区附近的冷却时间（800~500℃）小于出现铁素体800~500℃临界冷却时间，线能量过小•未使用低氢焊