2022年焊接技术基础知识.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思基 础 知 识一、焊接管道受力及质量因素 管道作为物料输送的一种特种设备, 在石油化工生产装置中管道的安装工作 量约占整个工作量的 1/2 ,占据着很重要的位置；管道在远距离输送和电站、锅炉、船舶等动力装置方面也是至关重要的；改革开放以来, 随着钢结构工程的迅速进展,管道普遍用于建筑工程中, 作为梁、柱、桁架、网架、塔架等承重构件,管道仍作为支架,满意管道承重、限位、防振；管道几乎遍及国民经济建设的各 行各业；下面介绍一些焊接管道受力及质量因素的基础学问；1焊接管道接头类别和受力基本概念 锅炉及压力容器的结构形式各种各样,有塔、换热器、储罐、管道和锅炉筒 体等；大多数是各种圆锥形封头、 接管和管接头等组成； 也就是这些受压部件最基本的外形是圆柱体,其焊接接缝分成 接头形式分类示看法图 1；A、B、C、D四类,锅炉及压力容器焊接 A 类接头 是筒体纵缝的对接接头； 为什么把纵缝列为 A 类接头呢？由于 其所受的工件应力比 B 类接头高一倍,也就是说筒体纵缝应力是环绕应力的一 倍；在压力容器爆破试验中, 裂口一般均在纵缝上； 有时听到媒体报道某水管爆 裂、某油管爆裂,问题多半发生在纵缝； B 类接头 如筒体环缝等； A 类接头和 B 类接头都是锅炉、压力容器、压 力管道中的重要焊道； C 类接头 为角接头；如法兰与管道,管子与管板等角焊缝；对于高压容 器焊缝要求全焊透；作为管道按图纸设计要求而定； D 类接头 主管道与支管、与人孔管接的相贯焊缝,处于应力集中部位,弹性应力集中系数大致在1.5 2.5 范畴内,焊缝在较高应力状态下工作； 同时,焊接时刚性拘谨较大,简单产生缺陷；因此 D类接头是锅炉、压力容器、压力管道中的重要焊缝；2影响管道焊接的质量因素由国内外发生的管道破坏事故的分析结果可知,其破坏形式为脆性破裂 （即破裂前一般没有明显的塑性变形）,破裂通常由低周疲惫、 应力腐蚀和蠕变等原 因所引起；这些破坏事故与结构设计、焊接质量、探伤技术和操作有很大关系；一般来说, 多数结构的破断, 往往集中于应力、 局部应力和拉伸残余应力较 高的焊接接头区的缺陷外,其缘由如下；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思 焊接缺陷,特殊是未焊透；例如某圆柱形管道钢梁,现场装焊时人无法进去双面焊, 只得在管子内衬垫板单面焊；以下三种情形均无法全焊透：不开坡口,手工电弧焊缝无法达到要求；虽然开了坡口,但不到位,角度太小、太浅,无法熔透；坡口符合要求,但根部间隙太小,无法熔透；表面质量很好,实际上50%深度是虚焊； 责任性不强,素养不高；工厂内有这么一条规章制度,也是一条工艺纪律；即施工前对上道工序实行检验,如不合格, 必需返修且合格后才能进行下道工序；假如发觉坡口间隙不合格,不能擅自焊接；如这样做,可以防止事故； 虽然最终焊接接头质量可以用射线探伤,把住质量关, 探伤仪是科学的、不会作假,可是探伤的部位是人选的,值得指出的是,往往因疏忽大意,探伤时 的误探和漏探是非常有害的, 误探导致不必要的返修, 影响焊接接头的性能； 漏检就意味着可能使超标缺陷留存于焊接接头中,成为导致结构破坏的潜在危急因素；产品质量检验队伍中, 有一大批忠于职守、 认真负责、大公无私的优秀人员,在焊缝的重要部位划出要探测检查的标记,严格把关；但也有个别的人事先摸透了检测人员的意图, 知道某部位要探测, 该部位焊接特殊好, 一次拍片合格率很高；可是,其他未探测部位是否有隐患呢？所以,靠性重视外, 仍必需加强对检验探伤人员培训,力管道的制造质量；除了对探伤设备及灵敏度和可 以便从探伤把关, 掌握和确保压 把握住主体和附件的质量关系；压力容器（含压力管道）的焊缝当然重要,可是附件的焊缝也不能疏忽,有时往往从附件引发到主体的损坏；有批液氮钢瓶,主焊缝焊得很好,全部达到要求；业主提出为了平常滚动便利,要在筒体 上焊两道扁钢, 以便套上橡胶圈； 扁钢是附件,可是由于扁铁箍的接头没有焊牢,仅焊了一些点焊；在日常滚动运行时（由于充气时筒体膨胀, 无负载时筒体收缩） ,该扁钢的裂缝引发到筒体上显现裂缝；联想到有些内部衬垫板的筒体, 垫板接头没焊牢,也显现类似问题； 可见附件的缝缺陷会引发到主体上去,这是必需引起留意的；缺陷的存在、 性能的下降、 应力水平的提高是焊接接头区成为结构中薄弱环节的三大要素； 因此从一条焊缝接头的质量反映了压力容器、压力管道的制造质量,并直接影响到结构的使用安全性；影响管道焊接质量的因素许多,将在以后有关章节介绍；二、钢材金相组织钢材性能取决于化学成分和钢材组织；焊缝同样如此, 焊缝质量可以外观检查,用射线无损探测,可用试样进行力学性能试验；但是要明白其内部组织,只 有经过取样、打磨、抛光、腐蚀显示之后,在金相显微镜下观看到金相组织；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思为什么要观看焊缝金相组织？如要获得优良的焊缝,第一要遵守工艺, 严格掌握焊接参数,掌握输入的热量（俗称线能量）；线能量太高会使焊缝过热,出 现过热组织,晶粒粗大,对焊缝力学性能不利；所以要观看焊缝金相组织；主要 有以下八种组织； 铁素体 用符号 F 表示,其特点是强度和硬度低, 但塑性和韧性很好； 含 铁素体多的钢（如低碳钢）就具有软面韧性好的特点； 渗碳体 是碳和铁的化合物（分子式Fe3C2）,其性能与铁素体相反,硬而脆；随着钢中含碳量增加,渗碳体含量也增加,硬度、强度增加,塑性、韧性 下降； 珠光体 是铁素体、 渗碳体二者组成的机械混合物,用符号 P 表示,其性 能介于铁素体和渗碳体之间, 其硬度和强度比铁素体高； 但是由于珠光体中的渗 碳体要比铁素体少得多, 所以珠光体脆性并不高； 在高位显微镜下可以清晰地看到珠光体中的片状铁素体与渗碳体一层层地交替分布,随着片层密度增大、 层间距减小,珠光体硬度和强度增高,但塑性和韧性下降,总的评判是,其力学性能介于铁素体和渗碳体之间,强度较高、硬度适中,有肯定的塑性； 奥氏体 用符号 A 表示,其强度和硬度比铁素体高, 塑性和韧性良好, 无 磁性； 马氏体 用符号 M表示,有很高的强度和硬度,很脆,塑性很差,延展性 很低,几乎不能承担冲击载荷；马氏体加热后简单分解为其他组织； 贝氏体 是铁素体和渗碳体的机械混合物, 介于珠光体和马氏体之间的一 种组织,用符号 B 表示；依据形成温度不同分为：粒状贝氏体、上贝氏体（B上）和下贝氏体（ B下）；粒状贝氏体强度较低,但上仍较好的韧性；B上韧性最差, B 下既具有较高的强度,又具有良好的韧性； 魏氏组织是一种过热组织,由彼此交叉约60° 的铁素体针片嵌入钢的基体而成的显微组织； 碳钢过热, 晶粒长大后, 高温下晶粒粗大的奥氏体以肯定的速度冷却时很简单形成魏氏组织,粗大魏氏组织使钢材（或焊缝）塑性、韧性 下降,脆性增加； 莱氏体 大于 727的莱氏体称为高温莱氏体；小于 727的莱氏体称为 低温莱氏体,莱氏体性能与渗碳体相像,硬度很高,塑性很差；三、影响焊缝金属的杂质和气体 1. 硫 硫是焊缝中有害元素之一, 它与铁生成低熔点的硫化铁 （FeS）；焊接时 FeS会导致焊缝热裂和热影响区显现液化裂纹,使焊接性能变坏, 降低冲击韧性和耐蚀性,促使产生偏析； 同时,硫以薄膜形式存在于晶界, 使钢的塑性和韧性下降；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思熔液中的 Mn、MnO、CaO具有肯定的脱硫作用,与硫反应后,生成 MnS、CaS都进入熔渣中；由于 MnO、CaO均属碱性氧化物,在碱性熔渣中含量较多；所以碱性熔渣脱硫才能比酸性熔渣强；有抗裂作用；2磷因此,焊接含硫偏高的钢材, 采纳碱性焊条具磷也是焊缝中尚存的有害元素之一,它会增加钢的冷脆性, 恶化钢的焊接性能,大幅度降低焊缝金属的冲击韧性；焊接奥氏体类钢或焊缝中含碳量较高时,磷会促使焊缝金属产生热裂纹；由于碱性熔渣中含有CaO,所以脱磷成效比酸性熔渣好,当然最好的方法是在母材及焊接材料中限制硫、磷的含量；3焊接区内的气体（1） 气体的来源焊接过程中,焊接区内布满大量气体,主要有CO、CO 2、H2等；由于焊条、焊丝、工件潮湿,有油污、铁锈,受热后产愤怒体以及空气侵入熔池；采纳低氢型焊条施焊时,焊缝含氢量比较低,用CO 2 气体爱护焊时,含氢量最低；氢使焊缝塑性严峻下降, 是产愤怒孔的根源, 也会导致推迟裂纹的产生, 仍会在拉伸试 样断面上显现白点；削减焊缝金属含氢量常用的措施有： 排除焊件和焊丝表面上的铁锈、杂质和油污； 对焊丝、焊剂、焊条进行烘焙,保持干燥； 在焊条药皮和焊剂中加入适量的氟石（的去氢成效；CaF2）、硅砂（ SiO2）,具有较好 采纳低氢型焊条、超低氢型焊条和碱性焊剂； 在焊接低合金钢对接焊缝时,为防止焊接时吸入空气及潮湿,可在背面 先用手工焊封底, 正面用碳刨刨槽焊接, 再反身将原先的封底焊刨去, 正式封底 焊,这样可防止底部吸入空气,成效很好；（2） 氧气 氧气主要来源于空气、 药皮和焊剂中的氧化物、 水分及焊接材料表面的氧化 物；焊缝金属中含氧量增加,焊缝强度、硬度和塑性会明显下降,显现热脆、冷 脆和时效硬化,并在焊缝中形成气孔；在焊接材料中加入脱氧剂, 以铁合金的形式加入到药皮中去,如锰铁、 硅铁等；埋弧焊常采纳合金焊丝,如H08MnA、H10MnSi等,脱氧成效较好；所以用碱性焊条施焊,其含氧量较低,塑性、韧性相应提高；因此,碱性焊条常用来焊接 低合金钢及重要结构；（3） 氮气名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思氮气主要来自焊接区四周的空气；氮是提高焊缝金属强度、 降度塑性和韧性的元素,也是导致焊缝中产愤怒孔的缘由之一；四、钢材的焊接性 碳钢的焊接性（又可焊性）主要取决于含碳量,随着含碳量增加,焊接性逐 渐变差；把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量,称为 该钢材的碳当量；可作为评定钢材焊接性的一种参考指标；碳钢中的元素除 C外,主要是 Mn和 Si ,其含量增加,焊接性变差,但其作用不如碳剧烈；国际焊接学会举荐的碳当量公式,适用于含碳量不小于低合金高强度钢（ b400700MPa）,公式为Mn CrMoV Ni Cu CeqC （）6 5 15 0.18%的碳当量值只能在肯定范畴内概括地、只表达了钢材的化学成分对焊接性的影响,相对地评判钢材的焊接性； 由于碳当量 其他如焊件的刚性、 焊接时冷却速度、焊接热循环中的最高加热温度和高温停留时间等参数均会影响可焊性；例犹如一化学成分的钢材, 焊接过程中由于冷却速度不同,可以得到不同的焊缝组织； 冷却速度快,易产生淬硬组织,焊接性就会变差,当钢材碳当量值相等时,不能看 成焊接性完全相同；必要时可按以下公式运算出冷裂纹敏锐系数Pcm代替碳当量,来衡量钢材的可焊性；此公式适用于含C0.07 0.22 、含 Mn0.4 1.4 、b400900MPa的低合金高强度钢,运算公式为Si MnCuCr Ni Mo V PcmC 30 20 60 15 10 5B（）此公式为日本依藤（ ITO）公式；依据体会, Ceq<0.4时,钢材的淬硬倾向很小,可焊接性好,焊前一般不需要预热；Ceq0.4 0.6 时,钢材的淬火倾向逐步增大, 焊前需适当预热, 并采纳低氢型焊条焊接； Ceq>0.6,淬硬倾向大,较难焊接,焊前需认真预热,并严格掌握焊接工艺参数；常用材料的碳当量 Ceq 见表 1（供参考）；名师归纳总结 强度等级钢 号Ceq表 1 常用材料的碳当量Ceq钢 号Ceq第 5 页,共 29 页强度等级钢 号Ceq强度等级b/MPa/ b/MPa/ b/MPa/ 41009MnV0.2814MnNb0.31 600SniCrMoV0.7809MnNb0.2641010MnNbHP0.3112Ni3CrMoV0.6509Mn20.3015MnV0.4012MnCrNiMoVCu0.5812Mn0.3515MnVN0.4314MnMoNbB0.5512MnCrHP0.4044054014MnVTiRE0.4140Cr0.7012MnV0.3714MnMoVg0.50中合金钢30CrMnSiA0.7016Mn0.3914MnMoNbg0.5530CrMnSiNi2A0.85- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - ,在循序而渐进 ,熟读而精思五、焊缝余高与应力集中1. 对接焊缝余高钢结构焊缝外形尺寸（ TB/T7949-1999）4.1 条中规定：焊缝外形应匀称,焊道与焊道及焊道与基本金属之间应平滑过渡,焊缝余高 H列入表 2 中；壳管式换热器压力容器（ GB150-1998）以及球罐（ GB12337-1998 ）中关于对接缝余高 H 也列入表 2 中,以便对比；焊缝余高 C,过去称为增强量,易误会为是增强焊缝的,高了对强度有利；其实过分高了,物极必反,反而对强度不利,这是由于会产生应力集中,如图 2所示,引入应力集中概念；原先长方形板是连续的,平均应力 bF/B ,板边开了缺口,产生了应力集中, 局部峰值应力为 max,集中系数 KT max/ m；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 熟读而精思焊接接头中产生应力集中的缘由如下； 工艺缺陷中,如气孔、夹渣、裂纹、未焊透（以裂纹及未焊透引起应力集中最严峻）； 不合理的焊缝外形,余高C太高,使 角增加,焊缝外形不光滑,余高与母材相交处突变, 角太小,以及角焊缝余高太高,焊趾太大； 不合理的接头设计,接头截面突变,采纳衬垫板的对接接头不合理,易 造成应力集中；对接接头应力集中,主要取决于C、 及 ；从表 2 中 DBJ 08-21695 对应的示意图进行分析, 10mm,当 C4mm, 0.5 时,KT2.4 , 3.0 时, KT1.5 ；当 C2mm, 0.5 时, KT1.8 , 3.0 时, KT1.3 ；由此可见, C减小, 增加,就应力集中系数 利；KT降低； 越小, KT越大,对强度越不现在焊缝增强量改称余高, 要转变过去那种增强量越高越好的观念；把过多 的熔敷金属（焊条）积累在焊缝上,铺张材料,造成变形,极不经济,因此,要 严格掌握焊缝余高； 为了焊缝强度, 削减应力集中, 必需留意余高与母材合理过 渡（降低 C,加大 ）；2. T 形接头焊缝余高图 3b 结构开坡口并焊透,大大降低T 形接头、十字接头、角接接头应力集中；其焊趾尺寸不小于 t/4 ,熔敷金属量为不开坡口的 67.5 ；设计有疲惫验算要求的吊车梁或类似构件的腹板与上述结构连接焊缝的焊趾尺寸 et/2 ,熔敷金属量为不开坡口的 75%焊趾尺寸答应偏差为 04mm；如图 3b 所示的结构,可以降低应力集中,提高焊缝强度,又可节省人力物力,降低成本,提高经济效益；六、引弧板、引出板和包角焊（1）引弧板和引出板名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思引弧时由于电弧对母材的加热不足,应在操作上防止产生熔合不良、 弧坑裂纹、气孔和夹渣等缺陷的发生, 并不得在非焊接区域的母材上引弧和防止电弧击痕；当电弧因故中断或到焊缝终端时,应防止产生弧坑及发生弧坑裂纹,见图 4；压力管道和压力容器的薄弱环节是纵缝（其受力是端缝一倍） ,纵缝的薄弱环节是两端（即引弧端和熄弧端）；为了保证焊接质量,在对接焊的引弧端和熄弧端,必需安装与母材相同材料的引弧板和引出板,其坡口形式和板厚原就上应与母材相同；引弧板和引出板的长度：手工电弧焊及气体爱护焊为 2560mm,半自动焊为 4060mm,埋弧自动焊为 50100mm,熔化嘴电渣焊为 100mm以上；引出板焊接后, 当筒体在压力机上或辊床上校正之后,一般可用气割方法将其割去,气割时在距母材35mm处进行, 然后用砂轮打磨平整； 严禁用锤击落,以防在焊缝端部产生裂纹；（2）包角焊 当角焊缝的端部在构件上时, 转角处宜连续包角焊, 起落弧点不宜在端部或棱角处,应距焊缝端10mm以上,弧坑应填满,见图5；七、焊接热效率、热循环、线能量、预热温度和层间温度 1. 焊接热效率 焊接过程中,由电极（焊条、焊丝、钨极）与工件间产生剧烈气体放电,形名师归纳总结 成电弧,温度可达6000,是比较抱负的焊接热源；由热源所产生的热量并没第 8 页,共 29 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思有全部被利用, 而有一部分热量缺失于四周介质和飞溅中；被利用的热占发出热的百分比就是热效率；它是一个常数,主要取决于焊接方法、焊接工艺、极性、焊接速度以及焊接位置等；各种焊接方法的热效率见表 3；表 3 各种焊接方法的热效率焊接碳弧焊手工埋弧焊钨极氩弧焊熔化极氩弧焊电渣电子激光焊方法电弧焊沟通 AC直流 DC钢铝焊束焊热效率0.5 0.77 0.77 0.68 0.78 0.66 0.70 0.800.900.900.60.890.990.850.850.690.852. 焊接热循环 在焊接热源作用下, 焊件某点的温度是随着时间而不断变化的,这种随时间 变化的过程称为该点的焊接热循环；当热源靠近该点时, 温度立刻上升, 直至达到最大值, 热源离去,温度降低；整个过程可以用一条曲线表示,此曲线称为热循环曲线,见图 6；距焊缝越近的 各点温度越高,距焊缝越远的各点,温度越低；焊接热循环的主要参数是加热速度、度以上停留的时间和冷却速度；加热到 1100以上区域的宽度或在加热所达到的最高温度、 在组织转变温1100以上停留时间 t ,即使停留时间不长,也会产生严峻的晶粒粗大,焊缝性能变坏；t 越长,过热区域越宽,晶粒粗化越严峻, 金属塑性和韧性就越差； 当钢材具有淬硬倾向时, 冷却速度太快可能形成淬硬组织,极易显现焊接裂纹；从t8/5 可反映出此情形,有时仍常名师归纳总结 用 650时的冷却速度 650或 800300的冷却时间 t8/3 来衡量； 应当留意的第 9 页,共 29 页是熔合线邻近加热到1350时,该区域的冷却过程中约540左右时的瞬时冷却- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思速度,或者 800500时的冷却时间 温度是相变最猛烈的温度范畴；tP8/5 对焊接接头性能影响最大,由于此影响焊接热循环的因素有：焊接规范、预热温度、层间温度、工件厚度、接 头形式、材料本身的导热性；3. 焊接线能量 熔焊时,热源输给焊缝单位长度上的能量,称为焊接线能量；电弧焊时的焊接规范, 如电流、电压和焊接速度等对焊接热循环有很大影响；电流 I 与电压 U 的乘积就是电弧功率；例如,一个220A、24V 的电弧,其功率 W5280W,当其他条件不变时,电弧功率越大,加热范畴越大；在同样大的电弧 功率下,焊接速度不同,热循环过程也不同,焊接速度快,加热时间短,冷却得 快；焊接速度慢,就相反；为了综合考虑焊接规范参数对热循环的影响,线能量是输入焊缝单位长度内的焊接热量；IU q 式中 q 线能量, J/mm；I 焊接电流, A；U电弧电压, V； 焊接速度, mm/s；就引入“ 线能量 q” 这一概念；例如 4mm焊条,I 180A,U24V, 2.2mm/s 时,线能量 q2160J/nn ；线能量 q 与 IU 成正比,与 成反比；不锈钢焊接肯定要采纳小电流快速焊,保 持在最低值,可以提高接头的耐蚀性；线能量增大时,热影响区宽度增大, 1100以上停留时间） 增加,800500的冷却时间延长, 650时的冷却速度减慢；表4 列出了线能量和预热温度对焊接热循环参数的影响；表5 列出了三种焊接方法线能量q 的比较；从表 4 可以看出,线能量从2000J/mm增加到 3840J/mm时,在 1100以上停留时间从 5s 增加到 16.5s ,而 650时的冷却速度从 14/s 下降到 4.4 /s ；表 4 线能量和预热温度对焊接热循环参数的影响名师归纳总结 线能量预热温度1100以上停650时的冷却线能量预热温度1100以上停650时的冷却第 10 页,共 29 页/J.mm-1/ 留时间 /s速度 / .s-1/J.mm-1/ 留时间 /s速度 / .s-1200027514200026054.438402716.54.43840260171.4焊接方法表 5 三种焊接方法线能量q 比较-1线能量 /J.mm-1焊接电流 /A电弧电压 /V焊接速度 /mm.s手工电弧焊180242.51720手工 TIG 焊160112.5700埋弧自动焊700386.63190- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思从表 5 可以看出,埋弧自动焊q 最大,手工电弧焊q 最小；生产中依据钢材成分、工件的技术要求,在保证焊缝成形良好的前提下,适当挑选焊接方法,调 节焊接规范,以合适的线能量焊接,可以获得优质的焊接接头；线能量过大会使焊接接头过热,晶粒粗大,对接头塑性和韧性不利；对于低温钢和强度等级较高的低合金钢,更应严格掌握焊接线能量, 才能保证焊接接头性能；体会说明,碳当量 Ceq0.4%的低合金钢,焊接线能量就应加以掌握；4. 预热温度预热的主要目的是为了降低焊缝和热影响区的冷却速度,减小淬硬倾向,防止冷裂纹； 合理预热仍可以改善焊接接头的塑性,削减焊后残余应力； 从实践中得出的体会,以下焊件或环境下需要对焊件进行预热： 焊接强度级别较高的焊件； 焊接有淬硬倾向的钢材； 焊接导热性特殊好的材料； 刚性大较大、厚度较大的焊件； 当焊接区域四周环境温度低于 0时； 设计图纸技术要求中特殊注明的焊件；预热温度应依据材质结构点而定；钢结构施工及验收规范中规定：焊件 厚度 50mm的碳素结构钢, 36mm的低合金结构钢,施焊前应进行预热,焊后应进行后热,预热温度掌握在100150,预热区域为焊道两侧,每侧宽度应大于 2 且不小于 100mm, 为板厚；环境温度低于 0时,预热、后热温度应依据工艺试验确定；结合某些工厂的生产实践,关于16Mn钢低温焊接预热温度的规范见表6；表 6 16Mn钢低温焊接预热温度板厚 /mm 不同气温时的预热温度 板厚 /mm 不同气温时的预热温度不低于 10,不预热；不低于 0,不预热； 16 25 40低于 10预热 100 150低于 0预热 100 150不低于 5,不预热；162440 均预热 100150低于 5预热 100 15016Mn钢显现裂纹的可能性仍与接头形式、结构刚性等因素亲密相关,T 形接头散热最快,淬硬倾向最大；对接接头散热最缓；十字接头介于两者之间；从刚度比较,十字接头刚性最大,故其裂纹倾向也最大；度较轻,有时裂纹往往显现在头道焊缝和焊根上,T 形接头、搭接接头裂纹程 因此焊接大刚性、 大厚度焊件时,头道焊缝的焊接工艺很关键；同样在低温下焊接,气候越潮湿,就显现裂缝 的倾向性就越大；5. 层间温度名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思多层多道焊对改善焊接性能有着特殊作用,它不仅由于焊接线能量小可以改善焊接接头的性能, 而且由于后焊焊道对前一焊道及其热影响区进行再加热,使 加热区组织和性能发生相变重结晶, 形成细小的等轴晶, 使塑性和韧性得到改善；层间温度是指多层多道焊时,当焊接后道焊缝时,前道焊缝的最低温度；对 于要求预热焊接的钢材, 层间温度一般应等于或略高于预热温度,如层间温度低 于预热温度, 应重新进行预热, 掌握层间温度也是为了降低冷却速度,并可促使 扩散氢逸出焊接区,有利于防止产生裂纹；八、焊接接头剖析 人体是由许多细胞组成,健康的细胞保证了人体的健康；一项钢结构工程是 由许多个焊接接头组成, 接头质量的好坏, 关系到安全使用； 焊接接头既然如此 重要,不妨将焊接接头分析一下,逐个分析其利害关系；从图 7 中可以看出,焊 接接头由四部分组成：焊缝、熔合区、热影响区、热应变脆化区等；在焊接过程中,各区进行着不同的冶金过程,并分别常常不同的热循环和应 变循环的作用,各区的组织和性能有较大差异；1. 熔合区 这种冶金过程比炼钢炉复杂得多,熔合区旁边是熔合线,是焊接接头中母材 热影响区与焊缝的交界部位,即焊缝轮廓线,此线是不规章的、呈锯齿形曲线；熔合线邻近,由于温度高,母材晶粒发生严峻长大,使焊缝金属塑性下降,是力 学性能最差的部位,熔合线组织与性能也不匀称；2. 焊接热影响区的组织和性能 一提起热影响区, 就知道这个区域是焊接接头组织最薄弱的地方；实践说明,焊缝质量在相当程度上打算于热影响区；例如,焊缝破裂往往发生在热影响区；压力容器、 压力管道做爆破试验时, 一般在热影响破旧, 当然也有发生在焊缝中 部,那是由于未焊透、 夹渣等缺陷引起； 下面从三种材料分析讨论热影响区状态,如图 8 和图 9；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）不淬火钢和易淬火钢 过热区 低碳钢为 11001490,该区铁素体和珠光体全部转化为奥氏 体,晶粒开头急剧长大, 长大程度与过热温度及高温停留时间有关,停留时间越长、晶粒越粗大,显现粗大的魏氏组织,使该区的塑性和韧性大大降低； 正火区 低碳钢为 9001100,又称细晶粒区或相变结晶区,该区晶粒 细小匀称,具有较高强度、 塑性和韧性,是焊接接头中综合力学性能最好的区域； 部分相变区 低碳钢为 750900,又称不完全重结晶区；由于组织和 晶粒大小极不匀称,故该区力学性能也不很好,强度有所下降； 再结晶区 碳钢为 450750,力学性能无明显影响； 淬火区 相当于不易淬火钢的1过热区、 2正火区；此区域焊后显现淬火组织, 故硬度、强度增高, 塑性韧性下降； 由于组织不匀称, 易产生冷裂纹； 部分淬火区 该区的不完全淬火组织使塑性和韧性下降； 回火区 母材焊前为退火状态,就在Ac1温度（给 723）以下区域,一般不发生组织变化而保持原始状态； 如母材焊前可淬火状态或淬火加低温回火状 态,就在低于 Ac1的不同温度和停留时间下将获得不同的回火组织；（2）不锈钢热影响区划分名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思 过热区 加热温度在 TksTs（11001500）之间,该区域中母材仍为奥 氏体或铁素体（因加热和急剧冷却时奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢均不发生相 变）；如温度大于 Tks,奥氏体或铁素铁晶粒急剧长大,温度越高,停留时间越长,晶粒越粗大,使该区塑性和韧性下降； 相脆化区一般纯度铁素体不锈钢母材或焊缝中 Cr21%时,如在520820长期加热会显现一种又硬又脆的FenCrm,HV高达 8001000,称为相,割断了晶间的联系, 使该区的塑性和韧性严峻降低,而且抗晶间腐蚀性能也有所下降； 敏化区 加热温度在 850450之间,在该温度停留肯定时间（如在 700750,只需停留十几秒后） ,奥氏体不锈钢中碳和铬在晶粒边界处形成碳 化铬（ Cr23C8）,使晶粒边界处奥氏体局部贫铬,奥氏体不锈钢丢失抗晶间腐蚀 才能； 475 脆性区 加热温度 600400,在该温度停留肯定时间后,铁素体不锈钢的硬度显著增高,冲击韧性严峻下降,一般称为475脆性；有些奥氏体不锈钢在肯定条件下,也会产生 475脆性,如焊缝中当铁素体含量较高时,如 在 350500区间停留数十或数百小时,易显现 475脆性；3. 热应变脆化区 由于焊接热应变作用而发生脆化的区域称为热应变脆化区；形成的缘由及条件是,对于低碳钢、低合金高强度钢和低合金低温钢,当钢中含有较高的氮时,在焊接热循环和焊接应变循环作用下,焊接接头某些区域会显现热应变脆化现象；热应变脆化区的温度范畴约在600200之间, 250是最敏锐温度；脆化的程度与温度及在该温度下的热应变量有关,热应变量越大, 脆化程度也越大；热应变脆化区的塑性和韧性显著下降,起留意；这是焊接接头另一薄弱地带, 必需引综上所述,可以得出一条结论,焊接接头区是焊接结构中的一个薄弱环节,其缘由是：组织和性能存在着很大的不匀称性,产生了不利的粗大组织（粗大 魏氏组织、粗大奥氏体、粗大铁素体、粗大马氏体）,析出不利的组织带和脆 性相,使接头性能大大下降,焊缝中简单产生焊接缺陷；九、焊缝金属的结晶组织 焊接熔池从液相向固相的转变的过程称为焊接熔池的一次结晶,焊接熔池凝 固以后,焊缝金属从高温冷却到室温时仍会产生固态相变和不同的组织,称为焊缝金属的二次结晶； 焊缝组织不但与化学成分有关,仍与上述二次结晶有关；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思1. 特点焊接熔池体积小,四周的冷金属包围着它,冷却速度快（4100/s ）,温差大,熔池中心液体金属处于过热状态（平均温度2300）,碳钢和一般低合金钢的熔池平均温度为 1770± 100,因此熔池中心和边缘存在着很大温差；焊接时,焊条在熔池运动且有吹力,使熔池发生剧烈搅拌,在运动状态下熔池 结晶；2. 特点（1）柱状晶 通常先在熔池边缘熔合区母材的晶粒上以柱状外形向焊接熔池中心生长,直到在熔池中心相互阻碍时停止,这种柱状外形的晶体为柱状晶；（2）晶核 熔池中的液体金属,在肯定条件下,凝固时会产生晶核；（3）等轴晶由于晶体沿各个方向长大的速度接近,长大的晶体称为等轴晶； 当然焊缝中