焊接基础知识理化.pptx

主要内容主要内容1、焊接术语简介2、焊接热循环的特征3、焊接接头的组成及分布特征4、焊接接头的组织和性能5、焊接裂纹的形成及其特征第1页/共56页主要内容主要内容6、焊接接头的失效问题7、焊接检验8、新材料的焊接工艺要点9、焊接标准第2页/共56页一、焊接术语一、焊接术语 1、焊接 通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。2、焊接接头 两个或两个以上零件用焊接方法组合的接点。第3页/共56页一、焊接术语一、焊接术语 3、焊缝 焊件经焊接后所形成的结合部分。4、热影响区 焊接过程中材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。5、母材金属 被焊金属材料的统称。第4页/共56页一、焊接术语一、焊接术语 6、焊接方法 指特定的焊接方法，其含义包括该方法涉及的冶金、电、物理、化学、力学原则等内容。（电弧焊：气体保护焊、手工电弧焊、埋弧焊等；压力焊：扩散焊、摩擦焊、电阻焊、爆炸焊等）7、焊接材料 焊接时所消耗的材料（主要包括焊条、焊丝、焊剂、气体等）的通称。第5页/共56页一、焊接术语一、焊接术语 8、焊接工艺 制造焊件所有关的加工方法和实施要求。包括焊前准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。第6页/共56页二、焊接热循环的特征二、焊接热循环的特征1、焊接热循环的特征（1）加热温度高，过热区接近Ts（2）加热速度快，601000/s（3）高温停留时间短（4）冷却速度快第7页/共56页焊接热循环示意图13501100800500tht8/5第8页/共56页三、焊接接头的组成及分布特征三、焊接接头的组成及分布特征1、焊接接头的组成 焊接接头由焊缝熔合区热影响区组成第9页/共56页 2、焊缝 母材金属和填充金属在焊接热源的作用下熔化而形成熔池，热源离开后熔池中的液态金属便冷却而凝固，形成焊缝。3、熔合区（不完全熔化区）熔合区是焊接接头中焊缝与母材交接的过渡区域。熔合区是焊接接头中最复杂的一个区域。熔合区的宽度一般只有0.10.5mm。第10页/共56页 4、热影响区过热区相变重结晶区不完全重结晶区余高第11页/共56页 热影响区的构成及其界域 一般 HAZ：TSTCR TS 固相线温度 TCR 连续加热转变的重结晶温度 (1)低碳钢：TCR AC1 (2)中、高碳钢及合金钢 淬火态：HAZ：TS低温回火温度 回火态：HAZ：TS供货状态回火温度第12页/共56页第13页/共56页 热影响区中各区的划分 不易淬火钢 （1）过热区 TS1100 （2）相变重结晶区 1100AC3 （3）不完全重结晶区 AC3AC1 易淬火钢 （1）淬火区 TSAC3 （2）部分淬火区 AC3AC1 （3）回火区 AC1T回火第14页/共56页四、焊接接头的组织和性能四、焊接接头的组织和性能1、焊缝的组织和性能（1）两次结晶过程 一次结晶：液态固态 二次结晶：固态相变（2）偏析问题：在一次结晶中产生（3）二次结晶与冷却速度 二次结晶的组织与冷却速度密切相关，冷却速度越快，低温转变的组织比例越大。第15页/共56页（4）不同材料焊缝的典型组织和性能 低碳钢和低合金钢 组织：铁素体珠光体 性能：强度较低，塑性、韧性高 耐热钢（含Cr5）组织：珠光体部分淬硬组织 性能：强度高于，但塑性、韧性比差；一定的高温强度 第16页/共56页 耐热钢（含Cr512）组织：贝氏体或马氏体 性能：强度高，塑性、韧性一般偏低；较高的高温强度 奥氏体钢 组织：奥氏体（少量铁素体）性能：强度较低，塑性、韧性高；较高的高温强度和抗氧化性第17页/共56页2、熔合区的组织和性能（1）熔合区金属处于局部熔化状态，晶粒十分粗大，化学成分及组织都极不均匀，冷却后的组织属于过热组织。（2）塑性、韧性差。熔合区附近往往是产生裂纹和局部脆性破坏的发源地。第18页/共56页3、热影响区的典型组织和性能（1）不易淬火钢 过热区（粗晶区）晶粒粗大。强度、硬度高，塑性、韧性差。正火区（细晶区）晶粒细小。综合性能好。部分相变区 晶粒粗细不均，性能较差。第19页/共56页（2）易淬火钢 淬火区（过热正火）马氏体，粗大细小。强度、硬度高，塑性、韧性差。部分淬火区（部分相变）晶粒粗细不均，铁素体细小马氏体。塑性、韧性下降。回火区（AC1T回火）回火区的大小与母材的供货状态有关，回火程度与在焊接接头中所处位置有关。第20页/共56页五、焊接裂纹的形成及其特征五、焊接裂纹的形成及其特征第21页/共56页 咬边第22页/共56页焊瘤 第23页/共56页凹坑 未焊满第24页/共56页烧穿a a、b)b)焊缝超高焊缝超高 c)c)表面粗糙表面粗糙 d)d)错边错边 e)e)塌陷塌陷 f)f)表面气孔表面气孔 g)g)弧坑缩孔弧坑缩孔 第25页/共56页气孔第26页/共56页夹渣第27页/共56页未焊透 第28页/共56页未熔合第29页/共56页五、焊接裂纹的形成及其特征五、焊接裂纹的形成及其特征1、焊接裂纹的分类五大类（1）热裂纹（2）冷裂纹（3）再热裂纹（4）层装撕裂（5）应力腐蚀裂纹第30页/共56页 1)1)焊缝上纵向裂纹焊缝上纵向裂纹 2)2)焊缝上横向裂纹焊缝上横向裂纹 3)3)热影响区纵向裂纹热影响区纵向裂纹 4)4)热影响区横向裂纹热影响区横向裂纹 5)5)弧坑裂纹弧坑裂纹 6)6)焊道下裂纹焊道下裂纹7)7)焊缝内晶间裂纹焊缝内晶间裂纹 8)8)层状撕裂层状撕裂 9)9)焊趾裂纹焊趾裂纹 10)10)焊缝根部裂纹焊缝根部裂纹 第31页/共56页2、焊接裂纹的一般特征及产生原因（1）热裂纹 高温下产生，沿奥氏体晶界开裂；位置：焊缝和热影响区的近缝区。结晶裂纹 位置：焊缝中心，一般会形成肉眼可见的宏观裂纹。原因：a)杂质被排挤到晶界部位并富集，形成低熔点共晶物的液膜；b)拉伸应力。第32页/共56页第33页/共56页（1）热裂纹 近缝区液化裂纹 位置：热影响区的过热区，尺寸很小，有时不在表面。原因：a)晶界低熔点共晶物重新熔化，形成局部微小的液膜；b)拉伸应力。第34页/共56页（2）冷裂纹 焊后冷却到较低温度下产生。位置：主要产生于低合金钢、中合金钢、中碳钢和高碳钢的热影响区，有时也出现在焊缝中，沿晶或穿晶开裂，往往伴随有二次裂纹。对于低合金高强度钢，一般在Ms点附近或更低温度下产生。延迟裂纹是冷裂纹的一种最典型的形态。第35页/共56页（2）冷裂纹 延迟裂纹 位置：焊缝根部、焊道下、焊趾。原因冷裂三因素：a)钢种的淬硬倾向；b)扩散氢的含量及其分布；c)焊接接头的应力状态。第36页/共56页第37页/共56页 淬硬脆化裂纹 主要产生于含碳量较高的中碳钢和马氏体不锈钢等 原因：淬硬，形成脆化组织，抗裂性差。基本与扩散氢的含量无关。第38页/共56页（3）再热裂纹 焊后热处理或高温服役中产生。位置：主要产生于合金钢的热影响区的过热区。特征：沿晶开裂；与温度和时间相关，有一个敏感温度区，大约在550750之间。含有一定沉淀强化元素的金属才有再热裂纹敏感性。Cr、Mo、V、Nb、Ti等 第39页/共56页 产生原因：焊接后的二次加热过程中，在焊接残余应力的作用下，由于晶内强化，塑性变形主要由晶界金属来承担，当变形量超过了其塑性储备时，就会在晶界形成微裂纹，成为裂纹源，随着应力的释放、塑性变形的增大，裂纹扩展连通，逐步形成宏观裂纹。第40页/共56页（4）层状撕裂 低温开裂，产生于厚壁结构的T型接头、十字接头、角接接头。位置：主要产生于厚板内部。特征：沿晶或穿晶开裂，裂纹平行于板材的轧制方向，呈阶梯形分布；轧制过程中形成了平行于轧制方向的非金属带状夹杂物，焊接时产生了基本垂直于板平面的Z向应力形成条件。第41页/共56页（5）应力腐蚀裂纹 一种在腐蚀介质和拉伸应力共同作用下产生的延迟破坏现象。位置：奥氏体不锈钢的热影响区 特征：形同枯干的树枝，从表面向深处发展，大多数属于晶间开裂，有比较典型的脆性断口。对介质敏感的钢材、腐蚀介质、拉伸应力三者共存且达到临界值产生条件。第42页/共56页 钢材 腐蚀介质 拉伸应力第43页/共56页六、焊接接头的失效六、焊接接头的失效1、焊接缺陷造成的失效2、应力造成的失效3、异种钢接头的早期失效4、腐蚀失效 第44页/共56页第45页/共56页第46页/共56页第47页/共56页第48页/共56页七、焊接检验七、焊接检验1、常用检验方法 射线、超声波、磁粉、渗透、涡流、硬度、金相、光谱、力学性能，等等2、检验方法的合理选用 根据具体问题有针对性地选择检验方法3、针对新材料的检验应更加严格要求，应注重对缺陷性质的判断4、高合金钢的光谱分析第49页/共56页八、新材料的焊接工艺要点八、新材料的焊接工艺要点 P91、P92、P122、super304、TP347HFG等新材料的焊接应注意其特殊性1、P91的焊接 （1）预热：氩弧焊100200 电弧焊200300 （2）层间温度：300 （3）焊后热处理：750770 （4）焊接热输入量小第50页/共56页2、奥氏体不锈钢的焊接 Super304H或TP347HFG钢的焊接技术难点：（1）焊接接头有应力腐蚀裂纹倾向；（2）焊缝接头有热裂纹倾向；（3）焊接接头的时效和相脆化；（4）大量的异种钢焊接问题；解决思路：小热输入量焊接第51页/共56页九、焊接标准九、焊接标准火力发电厂焊接技术规程 DL/T 869-2004焊接工艺评定规程 DL/T 868-2004焊工技术考核规程 DL/T 679-1999火力发电厂焊接热处理技术规程 DL/T 819-2010火力发电厂异种钢焊接技术规程 DL/T 752-2010火力发电厂锅炉汽包焊接修复技术导则 DL/T 734-2000汽轮机铸钢件补焊技术导则 DL/T 753-2001第52页/共56页焊规焊规的组成的组成焊规由前言、9章和5个附录组成。正文包括范围、规范性引用文件、一般规定、坡口制备及组对要求、焊接工艺、质量检验、质量标准、焊接修复、焊接技术文件等方面的内容。5个附录均为资料性附录。第53页/共56页谢谢第54页/共56页复习题复习题1、焊接裂纹的分类2、焊接热影响区3、延迟裂纹产生的原因4、P91钢的焊接工艺要点第55页/共56页感谢您的观看。感谢您的观看。第56页/共56页