(培訓(xùn)4)特殊材料的焊接缺陷

1、w 科目：焊接質(zhì)量控制 w授課日期：w課時：4w授課方式：講授w班級：金藍(lán)領(lǐng)高級焊工w教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)使學(xué)員掌握特殊焊接材料的缺陷通過學(xué)習(xí)使學(xué)員掌握特殊焊接材料的缺陷及成因和預(yù)防措施，了解典型容器和結(jié)構(gòu)的焊接缺陷及成因和預(yù)防措施，了解典型容器和結(jié)構(gòu)的焊接缺陷w教學(xué)內(nèi)容：一、特殊材料焊接缺陷一、特殊材料焊接缺陷w 二、典型容器和結(jié)構(gòu)的缺陷二、典型容器和結(jié)構(gòu)的缺陷w 藍(lán)領(lǐng)杯藍(lán)領(lǐng)杯高級焊工培訓(xùn)高級焊工培訓(xùn)w焊接質(zhì)量控制焊接質(zhì)量控制 w教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容：w1、焊接缺陷、焊接缺陷(特殊材料）特殊材料）w2、焊接檢驗、焊接檢驗w教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)使員掌握焊接缺陷的常見種類及成因，教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)使員

2、掌握焊接缺陷的常見種類及成因，并能對焊件進(jìn)行檢驗，掌握焊接過程中質(zhì)量控制的方法與并能對焊件進(jìn)行檢驗，掌握焊接過程中質(zhì)量控制的方法與技術(shù)。技術(shù)。w教學(xué)要求：焊接質(zhì)量控制要結(jié)合生產(chǎn)中的案例進(jìn)行講解。教學(xué)要求：焊接質(zhì)量控制要結(jié)合生產(chǎn)中的案例進(jìn)行講解。w教學(xué)建議：圖片教學(xué)和案例教學(xué)。教學(xué)建議：圖片教學(xué)和案例教學(xué)。（南京長江大橋）（南京長江大橋）以以“渤海渤海8號號”自升式鉆井平自升式鉆井平臺懸臂梁臺懸臂梁Q235A焊縫長焊縫長而多而多，總長達(dá)到，總長達(dá)到310KM，所用焊材多達(dá)，所用焊材多達(dá)2100t（鳥巢）（鳥巢）S355K2G3 （16Mn）銅合金螺旋槳銅合金螺旋槳ZQAl10-3Fe-1.5Mn

3、一、特殊材料焊接缺陷一、特殊材料焊接缺陷4.1鑄鐵焊接缺陷鑄鐵焊接缺陷4.2鋁及鋁合金焊接缺陷鋁及鋁合金焊接缺陷4.3銅及銅合金焊接缺陷銅及銅合金焊接缺陷特殊材料焊接缺陷特殊材料焊接缺陷4.1鑄鐵焊接缺陷鑄鐵焊接缺陷鑄鐵鑄鐵 鑄鐵焊接鑄鐵焊接的應(yīng)用的應(yīng)用 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金 工業(yè)常用的鑄鐵工業(yè)常用的鑄鐵為鐵碳硅合金為鐵碳硅合金 鑄造缺陷鑄造缺陷的的焊補焊補 零部件零部件 的生產(chǎn)的生產(chǎn) 已損壞的已損壞的鑄鐵成品鑄鐵成品 件的件的焊補焊補 鑄鑄鐵鐵的的種種類類 灰鑄鐵灰鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 白口鑄鐵白口鑄鐵

4、 斷口呈白亮色斷口呈白亮色 斷面呈灰色斷面呈灰色 石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈團(tuán)絮狀 石墨呈球狀石墨呈球狀 石墨呈蠕蟲狀石墨呈蠕蟲狀 鑄鐵的種類鑄鐵的種類圖圖6-4 6-4 鑄鐵電弧焊的焊縫金屬分類鑄鐵電弧焊的焊縫金屬分類裂紋是易出現(xiàn)的缺陷裂紋是易出現(xiàn)的缺陷 灰鑄鐵化學(xué)成分上的特點是灰鑄鐵化學(xué)成分上的特點是C與與S、P雜質(zhì)高，這雜質(zhì)高，這就增大了其焊接對冷卻速度的變化與冷熱裂紋的敏就增大了其焊接對冷卻速度的變化與冷熱裂紋的敏感性。其力學(xué)性能特點是強度低，基本無塑性，使感性。其力學(xué)性能特點是強度低，基本無塑性，使其焊接接頭發(fā)生裂紋的敏感性增大。其焊接接頭發(fā)生裂紋的敏感性增大。w鑄鐵焊接冷裂紋的特征鑄鐵焊接

5、冷裂紋的特征w啟裂溫度：啟裂溫度：400400以下至室溫。裂紋發(fā)生時常伴隨著可聽見的較以下至室溫。裂紋發(fā)生時常伴隨著可聽見的較響的脆性斷裂的聲音。響的脆性斷裂的聲音。 w原原 因：一方面是鑄鐵在因：一方面是鑄鐵在400400以上時有一定塑性；另一方面焊縫所承受的拉應(yīng)力是以上時有一定塑性；另一方面焊縫所承受的拉應(yīng)力是隨其溫度下降而增大。在隨其溫度下降而增大。在400400以上時焊縫所承受的拉應(yīng)力較小。以上時焊縫所承受的拉應(yīng)力較小。 w部位：部位：多在熱影響區(qū)，也有發(fā)生在焊縫，甚至于鑄件母材上。多在熱影響區(qū)，也有發(fā)生在焊縫，甚至于鑄件母材上。 焊縫較長時或焊補拘束較大的鑄鐵缺陷時，常發(fā)生這種裂紋。

6、焊縫較長時或焊補拘束較大的鑄鐵缺陷時，常發(fā)生這種裂紋。 w特征（斷口）特征（斷口）：4.1.1 冷裂紋冷裂紋w鑄鐵型焊縫容易產(chǎn)生冷裂紋鑄鐵型焊縫容易產(chǎn)生冷裂紋w 當(dāng)采用異質(zhì)焊接材料焊接，使焊逢成為奧當(dāng)采用異質(zhì)焊接材料焊接，使焊逢成為奧氏體、鐵素體，銅基焊縫時，由于焊縫金屬氏體、鐵素體，銅基焊縫時，由于焊縫金屬具有較好的塑性，焊接金屬不易出現(xiàn)冷裂紋。具有較好的塑性，焊接金屬不易出現(xiàn)冷裂紋。冷裂紋產(chǎn)生原因冷裂紋產(chǎn)生原因w1）焊接時的不均勻加熱，焊縫冷切過程中會）焊接時的不均勻加熱，焊縫冷切過程中會產(chǎn)生很大產(chǎn)生很大應(yīng)力應(yīng)力，且應(yīng)力隨著溫度的降低而增，且應(yīng)力隨著溫度的降低而增大（后續(xù)分析）大（后續(xù)分析

7、）w2）存在白鑄鐵或馬氏體組織）存在白鑄鐵或馬氏體組織w 由于他們的性能由于他們的性能硬而脆硬而脆，在焊接應(yīng)力的作，在焊接應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生熱影響區(qū)裂紋用下，產(chǎn)生熱影響區(qū)裂紋w3）焊補處）焊補處剛度剛度較大較大w 在焊接應(yīng)力作用下產(chǎn)生在焊接應(yīng)力作用下產(chǎn)生焊接時的不均勻加熱，焊縫冷切焊接時的不均勻加熱，焊縫冷切過程中會產(chǎn)生很大壓力過程中會產(chǎn)生很大壓力而且應(yīng)力隨著焊縫溫度的降低而增大而且應(yīng)力隨著焊縫溫度的降低而增大冷裂紋產(chǎn)生原因冷裂紋產(chǎn)生原因1w鑄鐵焊接時產(chǎn)生應(yīng)力分析鑄鐵焊接時產(chǎn)生應(yīng)力分析2種情況種情況w a,當(dāng)焊縫為當(dāng)焊縫為灰鑄鐵灰鑄鐵時，片狀石墨不僅減少時，片狀石墨不僅減少了焊縫的有效工作界面

8、，而且在兩端產(chǎn)生了焊縫的有效工作界面，而且在兩端產(chǎn)生應(yīng)應(yīng)力集中力集中w當(dāng)焊縫為片狀石墨的灰鑄鐵時，經(jīng)研究裂紋的裂源一般為片狀石墨的尖端。當(dāng)焊縫為片狀石墨的灰鑄鐵時，經(jīng)研究裂紋的裂源一般為片狀石墨的尖端。w當(dāng)焊縫為灰鑄鐵時，由于石墨呈片狀存在，不僅減少焊縫的有效工作截面，而當(dāng)焊縫為灰鑄鐵時，由于石墨呈片狀存在，不僅減少焊縫的有效工作截面，而且石墨如刻槽一樣，在其兩端呈嚴(yán)重的應(yīng)力集中狀態(tài)。且石墨如刻槽一樣，在其兩端呈嚴(yán)重的應(yīng)力集中狀態(tài)。 w灰鑄鐵強度低，灰鑄鐵強度低，400以下基本無塑性，當(dāng)應(yīng)力超過此時鑄鐵的抗拉強度時，即以下基本無塑性，當(dāng)應(yīng)力超過此時鑄鐵的抗拉強度時，即發(fā)生焊縫冷裂紋。發(fā)生焊縫冷

9、裂紋?；诣T鐵的片狀石墨圖灰鑄鐵的片狀石墨圖冷裂紋產(chǎn)生原因冷裂紋產(chǎn)生原因w b，當(dāng)焊縫中存在白口鑄鐵時，由于，當(dāng)焊縫中存在白口鑄鐵時，由于白口鑄鐵的收縮率比灰口鑄鐵大，前者白口鑄鐵的收縮率比灰口鑄鐵大，前者為為2.3%左右左右,后后者為后后者為1.26%左右左右,加以加以其中滲碳體性更脆其中滲碳體性更脆,故焊縫更易出現(xiàn)冷裂故焊縫更易出現(xiàn)冷裂紋紋. 防止冷裂紋的具體措施防止冷裂紋的具體措施a.熱焊或半熱焊法熱焊或半熱焊法b.加熱減應(yīng)區(qū)法加熱減應(yīng)區(qū)法C.栽螺釘法栽螺釘法d.嚴(yán)格掌握冷焊要點嚴(yán)格掌握冷焊要點w熱裂紋熱裂紋 w產(chǎn)生部位產(chǎn)生部位：焊縫焊縫或弧坑或弧坑w特征特征：發(fā)生在高溫區(qū)，斷口表面有發(fā)藍(lán)

10、、發(fā)黑的氧化色彩，發(fā)生在高溫區(qū)，斷口表面有發(fā)藍(lán)、發(fā)黑的氧化色彩，產(chǎn)生裂紋無聲音。產(chǎn)生裂紋無聲音。4.1.2 熱裂紋熱裂紋(a)焊縫金屬中的裂紋焊縫金屬中的裂紋 (b)焊接熱影響區(qū)的裂紋焊接熱影響區(qū)的裂紋 鑄鐵焊接的熱裂紋大多鑄鐵焊接的熱裂紋大多出現(xiàn)在焊縫上，為結(jié)晶裂紋。出現(xiàn)在焊縫上，為結(jié)晶裂紋。當(dāng)焊縫為鑄鐵時，由于鐵液當(dāng)焊縫為鑄鐵時，由于鐵液凝固過程中析出石墨，體積凝固過程中析出石墨，體積膨脹且流動性好，不會產(chǎn)生膨脹且流動性好，不會產(chǎn)生熱裂紋。但采用熱裂紋。但采用低碳鋼焊條低碳鋼焊條或鎳基鑄鐵焊接材料或鎳基鑄鐵焊接材料時，焊時，焊縫有較大的熱裂紋傾向?？p有較大的熱裂紋傾向。非鑄鐵型焊縫容易產(chǎn)生

11、熱裂紋非鑄鐵型焊縫容易產(chǎn)生熱裂紋熱熱裂裂紋紋大多數(shù)出大多數(shù)出現(xiàn)在焊縫現(xiàn)在焊縫上：為結(jié)上：為結(jié)晶裂紋晶裂紋用鎳基焊用鎳基焊接材料焊接接材料焊接時時 用結(jié)構(gòu)用結(jié)構(gòu)鋼焊接鋼焊接材料焊材料焊接時接時第第1 1、2 2層焊縫會從鑄層焊縫會從鑄鐵熔入較多的鐵熔入較多的C C、S S及及P P，容易形成低溶共晶，容易形成低溶共晶，這會使第這會使第1 1、2 2層焊縫層焊縫的熱裂紋敏感性增大。的熱裂紋敏感性增大。產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因容易形成容易形成Ni-Ni3S2Ni-Ni3S2（熔（熔點為點為644644）和）和Ni-Ni3PNi-Ni3P（熔點為（熔點為880880）低熔點）低熔點共晶，且鎳基焊縫凝固共晶，且

12、鎳基焊縫凝固后為較粗大的單相奧氏后為較粗大的單相奧氏體柱狀晶，凝固過程中體柱狀晶，凝固過程中容易使低熔點共晶在容易使低熔點共晶在奧氏體晶間連續(xù)分布，奧氏體晶間連續(xù)分布，促進(jìn)熱裂紋形成促進(jìn)熱裂紋形成 。w窄而深的熔池或者是帶有凹坑窄而深的熔池或者是帶有凹坑的弧坑容易引起弧坑裂紋。的弧坑容易引起弧坑裂紋。熱裂紋熱裂紋的防止的防止措施措施w合理選用焊條合理選用焊條合適的焊接工藝合適的焊接工藝開圓弧形坡口開圓弧形坡口填滿弧坑填滿弧坑鎳鐵焊條鎳鐵焊條高釩鑄鐵焊條高釩鑄鐵焊條結(jié)構(gòu)鋼焊條結(jié)構(gòu)鋼焊條（堿性）（堿性）小電流，快焊速，不擺動小電流，快焊速，不擺動焊后錘擊，焊后錘擊，消除應(yīng)力消除應(yīng)力小融合比小融合比

13、氣孔產(chǎn)生的原因氣孔產(chǎn)生的原因2）氫氣孔）氫氣孔 1)CO氣孔氣孔鑄鐵含碳高，在焊鑄鐵含碳高，在焊接中，生成大量的接中，生成大量的COCO，熔池在冷切結(jié)，熔池在冷切結(jié)晶時來不及逸出晶時來不及逸出 焊接材料或焊件焊接材料或焊件坡口內(nèi)存在油、水、坡口內(nèi)存在油、水、銹、污垢銹、污垢4.1.2氣孔氣孔氣孔的防止措施氣孔的防止措施w1)CO氣孔氣孔w a.加強保護(hù)加強保護(hù) w 鑄鐵氣焊時，不采用氧化焰，而采用中性焰或弱碳化焰，同時，鑄鐵氣焊時，不采用氧化焰，而采用中性焰或弱碳化焰，同時，使用溶劑（使用溶劑（CJ201CJ201）保護(hù)，防止氧化）保護(hù)，防止氧化w b.利用藥皮脫氧利用藥皮脫氧w 采用石墨型藥

14、皮焊條（采用石墨型藥皮焊條（z8），石墨也就是碳，是強脫氧劑），石墨也就是碳，是強脫氧劑（還原劑），所以可以防止焊縫中的碳氧化，防止和消除（還原劑），所以可以防止焊縫中的碳氧化，防止和消除CO氣孔氣孔w2）氫氣孔）氫氣孔w a.嚴(yán)格清理嚴(yán)格清理 w 焊前清理鑄件坡口和焊絲，除去油、水、銹、污垢等，可以用汽焊前清理鑄件坡口和焊絲，除去油、水、銹、污垢等，可以用汽油或丙酮擦洗，鑄件坡口也可以用氣焊火焰燒烤，但控制溫度在油或丙酮擦洗，鑄件坡口也可以用氣焊火焰燒烤，但控制溫度在400400以下以下w b.烘干焊條烘干焊條w 焊條使用前要烘干，特別是堿性焊條和石墨型焊條。前者的烘干焊條使用前要烘干，特別

15、是堿性焊條和石墨型焊條。前者的烘干溫度為溫度為350450 350450 ，保溫，保溫2h,2h,后者為后者為150 150 ，保溫，保溫2h.2h.wC.采用直流反接采用直流反接 氣孔傾向小氣孔傾向小氣孔的防止措施氣孔的防止措施 有色金屬的發(fā)展及應(yīng)用 當(dāng)前全世界金屬材料的總產(chǎn)量約8億t，其中有色金屬材料約占5，處于補充地位，但有色金屬的特殊作用卻是鋼鐵材料無法代替的。 航天航天電子、信息、汽車、電子、信息、汽車、交通、輕工等交通、輕工等4.2鋁及鋁合金焊接缺陷鋁及鋁合金焊接缺陷鋁鎂合金焊絲鋁鎂合金焊絲ER5183 用途：化工壓力容器、核工業(yè)、造船、制冷行業(yè)、鍋爐、航空航天工業(yè)等純鋁焊絲純鋁焊

16、絲ER1100 廣泛用于鐵路機(jī)車、電力、化學(xué)、食品等行業(yè)。廣泛用于鐵路機(jī)車、電力、化學(xué)、食品等行業(yè)。 鋁及鋁及 鋁合金鋁合金特點特點應(yīng)用應(yīng)用 密度低、強度高、耐腐蝕密度低、強度高、耐腐蝕導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、可焊接及導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、可焊接及加工性能好，應(yīng)用僅次于加工性能好，應(yīng)用僅次于鋼鐵，成為第二大金屬。鋼鐵，成為第二大金屬。航空航天航空航天 、汽車、高速、汽車、高速列車、地鐵車輛、飛機(jī)列車、地鐵車輛、飛機(jī)、艦船等艦船等w 鋁及其合金的化學(xué)活性很強，表面極易形成難熔鋁及其合金的化學(xué)活性很強，表面極易形成難熔氧氧化膜（化膜（AlAl2 2O O3 3熔點約為熔點約為20502050，MgOMgO熔點約為熔

17、點約為25002500），加，加之鋁及其合金之鋁及其合金導(dǎo)熱性強導(dǎo)熱性強，焊接時易造成，焊接時易造成不熔合不熔合現(xiàn)象。由于現(xiàn)象。由于氧化膜密度與鋁的密度接近，也易成為焊縫金屬的氧化膜密度與鋁的密度接近，也易成為焊縫金屬的夾雜物夾雜物。同時，氧化膜（特別是有同時，氧化膜（特別是有MgOMgO存在的不很致密的氧化膜）存在的不很致密的氧化膜）可吸收較多水分而成為焊縫可吸收較多水分而成為焊縫氣孔氣孔的重要原因之一。此外，的重要原因之一。此外，鋁及其合金的線膨脹系數(shù)大，焊接時容易產(chǎn)生鋁及其合金的線膨脹系數(shù)大，焊接時容易產(chǎn)生翹曲變形翹曲變形。這些都是焊接生產(chǎn)中頗感困難的問題。這些都是焊接生產(chǎn)中頗感困難的問

18、題。 熱裂紋的形成原因熱裂紋的形成原因 鋁及其合金焊接時，常見的熱裂紋主要是焊縫凝固裂紋和近縫區(qū)液化裂紋。熱處理強化鋁合金有更大的熱裂傾向（1）鋁合金典型的共晶合金 凝固溫度區(qū)間大，如合金成分中的雜質(zhì)超過規(guī)定范圍時，形成較多的低容共晶，在熔池凝固過程中，在應(yīng)力作用下，焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋4.2.1 熱裂紋熱裂紋w（2） 鋁及鋁合金的線膨脹系數(shù)比鋼約大1倍，而凝固時收縮率比鋼大兩倍，熔池金屬冷卻速度很快在拘束條件下焊接時易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，也是促使鋁合金具有較大裂紋傾向的原因之一。熱裂紋的形成原因熱裂紋的形成原因w 母材的合金系對焊接熱裂紋有重要的影響。w 對于焊縫金屬的凝固裂紋，主要是通過合理

19、確定焊縫的合金成分，并配合適當(dāng)?shù)暮附庸に噥磉M(jìn)行控制。 防止焊接熱裂紋的途徑w（1 1）合理使用焊絲）合理使用焊絲 w 不同的母材配合不同的焊絲，在剛性不同的母材配合不同的焊絲，在剛性T T形接頭試樣上進(jìn)行形接頭試樣上進(jìn)行TIGTIG焊焊( (非熔化極非熔化極/ /鎢極氬弧焊），具有不同的裂紋傾向，采用成分與鎢極氬弧焊），具有不同的裂紋傾向，采用成分與母材相同的焊絲時，具有較大的裂紋傾向，不如改用其他合金組成母材相同的焊絲時，具有較大的裂紋傾向，不如改用其他合金組成的焊絲。采用的焊絲。采用Al-5%SiAl-5%Si焊絲（焊絲（HS311HS311），），焊接時可產(chǎn)生較多的低容焊接時可產(chǎn)生較多的

20、低容共晶，流動性好，對裂紋起到共晶，流動性好，對裂紋起到“愈合愈合”作用作用，所以具有優(yōu)良的抗裂，所以具有優(yōu)良的抗裂效果；焊接鋁鎂合金時，在焊縫中生成脆性的效果；焊接鋁鎂合金時，在焊縫中生成脆性的MgMg2 2Si,Si,使接頭的塑形使接頭的塑形和耐腐蝕性能降低，可采用和耐腐蝕性能降低，可采用HS33HS33（含（含TiTi的鋁鎂合金焊絲），具有的鋁鎂合金焊絲），具有較好的耐蝕及抗熱裂性能。較好的耐蝕及抗熱裂性能。Al-Zn-MgAl-Zn-Mg合金專用焊絲合金專用焊絲X5180X5180（Al-Al-4%Mg-2%Zn-0.15%4%Mg-2%Zn-0.15%ZrZr）也具有相當(dāng)高的抗裂性能

21、。）也具有相當(dāng)高的抗裂性能。 w（2 2）合理的焊接工藝）合理的焊接工藝w 選用熱量集中的焊接方法如鎢極氬弧焊；采用小的焊接電流； 板厚超過10mm的焊件焊接或重要結(jié)構(gòu)點固焊時，采用預(yù)熱措施，一般預(yù)熱溫度控制在200250之間；多層焊時，層間溫度不低于預(yù)熱溫度氣孔氣孔4.2.2氣孔氣孔w2. 2. 氣孔的形成原因氣孔的形成原因w (1) 焊接區(qū)內(nèi)存在氫的來源w w w w (2) 鋁合金中氫的溶解度存在突變w (3) 導(dǎo)熱系數(shù)大熔池結(jié)晶速度快w (4) 密度低w（1 1）減少氫的來源）減少氫的來源 a a 對焊接材料干燥處理，降低氣氛中的水分對焊接材料干燥處理，降低氣氛中的水分w 使用的焊接材

22、料（包括保護(hù)氣體、焊絲、使用的焊接材料（包括保護(hù)氣體、焊絲、焊條等）要嚴(yán)格限制含水量，使用前需干燥處理。焊條等）要嚴(yán)格限制含水量，使用前需干燥處理。一般認(rèn)為，氬氣中的含水量小于一般認(rèn)為，氬氣中的含水量小于0.08%0.08%時不易形成時不易形成氣孔。氬氣的管路也要保持干燥。按氣孔。氬氣的管路也要保持干燥。按純氬純氬（GB/T4842-1995GB/T4842-1995）規(guī)定：用于焊接的氬氣純度大）規(guī)定：用于焊接的氬氣純度大于于99.99%99.99%。w b b 焊前清除焊絲及母材表面的焊前清除焊絲及母材表面的氧化膜氧化膜和污染物和污染物w 氣孔的防止w 焊前處理十分重要。焊絲及母材表面的焊前

23、處理十分重要。焊絲及母材表面的氧化膜應(yīng)徹底清除，采用化學(xué)方法或機(jī)械方法氧化膜應(yīng)徹底清除，采用化學(xué)方法或機(jī)械方法均可，若兩者并用效果更好。均可，若兩者并用效果更好。w 例如對鋁合金母材化學(xué)清洗后，焊前可例如對鋁合金母材化學(xué)清洗后，焊前可用細(xì)鋼絲刷再全面刷一遍近縫區(qū)，并用刮刀刮用細(xì)鋼絲刷再全面刷一遍近縫區(qū)，并用刮刀刮削坡口端面和焊縫兩側(cè)削坡口端面和焊縫兩側(cè)20mm20mm范圍的母材；將坡范圍的母材；將坡口下端（根部口下端（根部) )刮去一個倒角，成為倒刮去一個倒角，成為倒V V形小坡形小坡口（口（鏟根鏟根，防止根部氧化膜引起的氣孔，防止根部氧化膜引起的氣孔）；裝）；裝配時要防止再度弄臟。機(jī)械清理后

24、表面氧化速配時要防止再度弄臟。機(jī)械清理后表面氧化速度很快，應(yīng)及時進(jìn)行焊接。度很快，應(yīng)及時進(jìn)行焊接。w(2) (2) 控制焊接工藝控制焊接工藝w 焊接參數(shù)的影響可歸結(jié)為對熔池在高焊接參數(shù)的影響可歸結(jié)為對熔池在高溫存在時間的影響，也就是對氫溶入時間和溫存在時間的影響，也就是對氫溶入時間和氫析出時間的影響。熔池高溫存在時間增長，氫析出時間的影響。熔池高溫存在時間增長，有利于氫的逸出，但也有利于氫的溶入；反有利于氫的逸出，但也有利于氫的溶入；反之，熔池高溫存在時間減少，可減少氫的溶之，熔池高溫存在時間減少，可減少氫的溶入，但也不利于氫的逸出。焊接參數(shù)不當(dāng)時，入，但也不利于氫的逸出。焊接參數(shù)不當(dāng)時，如造

25、成氫的溶入量多而又不利于逸出時，氣如造成氫的溶入量多而又不利于逸出時，氣孔傾向勢必增大?？變A向勢必增大。w 鋁及其合金的化學(xué)活性很強，表面極易形成難熔鋁及其合金的化學(xué)活性很強，表面極易形成難熔氧化膜（氧化膜（Al2O3Al2O3熔熔點約為點約為20502050，MgOMgO熔點約為熔點約為25002500），加之鋁及其合金，加之鋁及其合金導(dǎo)熱性強導(dǎo)熱性強，焊接時易造成焊接時易造成不熔合不熔合現(xiàn)象。由于氧化膜密度與鋁的密度接近，也易現(xiàn)象。由于氧化膜密度與鋁的密度接近，也易成為焊縫金屬的成為焊縫金屬的夾雜物夾雜物。4.2.3夾渣夾渣4.3銅及銅合金焊接缺陷銅及銅合金焊接缺陷銅及 銅合金較高的導(dǎo)電導(dǎo)

26、熱性、較高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、抗磁性、耐蝕性、抗磁性、耐蝕性、加工性。加工性。特點特點分類分類純銅純銅黃銅（銅鋅合金）黃銅（銅鋅合金）青銅（青銅（ 黃銅、白銅黃銅、白銅 以外的銅合金以外的銅合金 ）白銅（銅鎳合金）白銅（銅鎳合金）熱裂紋熱裂紋w1.易產(chǎn)生熱裂紋易產(chǎn)生熱裂紋 w為了防止熱裂紋的產(chǎn)生，焊接銅及銅合金時為了防止熱裂紋的產(chǎn)生，焊接銅及銅合金時可采取以下一些治金措施?？刹扇∫韵乱恍┲谓鸫胧?。 4.3.1熱裂紋熱裂紋熱裂紋產(chǎn)生的原因熱裂紋產(chǎn)生的原因w1）焊接應(yīng)力大）焊接應(yīng)力大w 銅和大多數(shù)銅合金的導(dǎo)熱系數(shù)比普通碳鋼大銅和大多數(shù)銅合金的導(dǎo)熱系數(shù)比普通碳鋼大7-10倍，熱倍，熱影響區(qū)寬。同時銅的線膨

27、脹系數(shù)比鐵大影響區(qū)寬。同時銅的線膨脹系數(shù)比鐵大15%，而收縮率比鐵，而收縮率比鐵大一倍以上。大一倍以上。w2）形成低熔共晶）形成低熔共晶w 銅能與其中的雜質(zhì)如鉍、硫、鉛等形成銅能與其中的雜質(zhì)如鉍、硫、鉛等形成低容共晶低容共晶；銅氧；銅氧化之后生成氧化亞銅也能和銅生成低容共晶。化之后生成氧化亞銅也能和銅生成低容共晶。w 這些低熔共晶積聚在晶粒邊界，高溫時在應(yīng)力作用下形這些低熔共晶積聚在晶粒邊界，高溫時在應(yīng)力作用下形成熱裂紋成熱裂紋熱裂紋的防止措施熱裂紋的防止措施w（1）控制焊絲的成分）控制焊絲的成分w 嚴(yán)格控制鉍、硫、鉛等雜質(zhì)的含量，嚴(yán)格控制鉍、硫、鉛等雜質(zhì)的含量， 通過焊絲加入通過焊絲加入硅、

28、錳、碳、磷等合金元素增強對焊縫的脫氧能力硅、錳、碳、磷等合金元素增強對焊縫的脫氧能力。 w（2）焊前預(yù)熱）焊前預(yù)熱w 大多數(shù)銅和銅合金焊前都需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般大多數(shù)銅和銅合金焊前都需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般300至至600，有的甚至更高；減少焊接應(yīng)力。，有的甚至更高；減少焊接應(yīng)力。w（3）合理的焊接方法與工藝）合理的焊接方法與工藝w 選用氬弧焊方法以減少銅的氧化。氣焊時加入氣焊溶選用氬弧焊方法以減少銅的氧化。氣焊時加入氣焊溶劑劑CJ301，進(jìn)行保護(hù)。有時可對焊縫進(jìn)行熱態(tài)或冷態(tài)的錘擊，進(jìn)行保護(hù)。有時可對焊縫進(jìn)行熱態(tài)或冷態(tài)的錘擊，減少焊接應(yīng)力。減少焊接應(yīng)力。氣孔氣孔 氣孔是銅及銅合金焊接時一個主要

29、問氣孔是銅及銅合金焊接時一個主要問題，只要在氬氣中加入筒量的氫和水蒸氣，題，只要在氬氣中加入筒量的氫和水蒸氣，焊縫即出現(xiàn)氣孔（主要為焊縫即出現(xiàn)氣孔（主要為H2和和CO），產(chǎn)生），產(chǎn)生氣孔的傾向比碳鋼嚴(yán)重得多氣孔的傾向比碳鋼嚴(yán)重得多 4.3.2熱裂紋熱裂紋氣孔產(chǎn)生的原因氣孔產(chǎn)生的原因w原因如下：原因如下： w（1）銅的熱導(dǎo)率比低碳鋼高）銅的熱導(dǎo)率比低碳鋼高7倍以上，所以銅焊縫結(jié)晶很快，熔池易為倍以上，所以銅焊縫結(jié)晶很快，熔池易為氫所飽和而形成氣泡，在凝固結(jié)晶很快的情況下，氣泡不易析出，促使氫所飽和而形成氣泡，在凝固結(jié)晶很快的情況下，氣泡不易析出，促使焊縫中形成氣孔。焊縫中形成氣孔。 w（2）氫在

30、銅中的溶解度隨溫度升高而增大，直到熔點時氫在銅中的溶）氫在銅中的溶解度隨溫度升高而增大，直到熔點時氫在銅中的溶解度達(dá)最高值，溫度再提高，液態(tài)銅開始蒸發(fā)，氫的溶解度下降。解度達(dá)最高值，溫度再提高，液態(tài)銅開始蒸發(fā)，氫的溶解度下降。 w（3）焊件和焊絲表面有油、水、銹、污垢）焊件和焊絲表面有油、水、銹、污垢w（4）熔池當(dāng)中的氧化亞銅）熔池當(dāng)中的氧化亞銅(Cu2O)在焊縫凝固時不溶于銅而析出，與氫在焊縫凝固時不溶于銅而析出，與氫或或CO反應(yīng)，生成氣體。反應(yīng)，生成氣體。w Cu2O+2H=2Cu+H2Ow Cu2O+CO=2Cu+CO2w（5）氬弧焊時氮也是形成氣孔的原因，隨著氬氣中氮含量的增加，氣）氬

31、弧焊時氮也是形成氣孔的原因，隨著氬氣中氮含量的增加，氣孔數(shù)量隨之上升?？讛?shù)量隨之上升。 氣孔防止措施氣孔防止措施w（1）焊前清理焊件和焊絲）焊前清理焊件和焊絲w 防止焊縫金屬吸收氫氣及氧化，焊件表面在焊前應(yīng)去油污、水分等，焊條、防止焊縫金屬吸收氫氣及氧化，焊件表面在焊前應(yīng)去油污、水分等，焊條、焊劑要烘干使用，焊絲表面不得有水分。焊劑要烘干使用，焊絲表面不得有水分。 w（2）采用脫氧焊絲）采用脫氧焊絲w 對焊縫加強脫氧，加入硅、鋁、鐵、錳等脫氧元素。對焊縫加強脫氧，加入硅、鋁、鐵、錳等脫氧元素。w （3）加強保護(hù)）加強保護(hù) w 采用氬弧焊可減少氣孔。氣焊時加入氣焊溶劑采用氬弧焊可減少氣孔。氣焊時

32、加入氣焊溶劑CJ301，加強保護(hù)和去除銅的，加強保護(hù)和去除銅的氧化膜氧化膜w （4）焊前預(yù)熱）焊前預(yù)熱w 焊前預(yù)熱工件，降低熔池的冷切速度，使氣體能夠上浮析出焊前預(yù)熱工件，降低熔池的冷切速度，使氣體能夠上浮析出w （5）選擇合適的焊接工藝參數(shù)）選擇合適的焊接工藝參數(shù)w 降低冷卻速度，熔深不可過大。降低冷卻速度，熔深不可過大。難熔合難熔合(未融合）及易變形未融合）及易變形 w 焊接純銅及銅合金時，如果采用的焊接焊接純銅及銅合金時，如果采用的焊接參數(shù)與焊接低碳鋼差不多，母材散熱太快，參數(shù)與焊接低碳鋼差不多，母材散熱太快，填充金屬與母材不能很好地熔合，焊后變形填充金屬與母材不能很好地熔合，焊后變形也

33、較嚴(yán)重，（銅和銅合金焊接時常出現(xiàn)焊縫也較嚴(yán)重，（銅和銅合金焊接時常出現(xiàn)焊縫和母材之間、多層焊時焊縫之間不融合）這和母材之間、多層焊時焊縫之間不融合）這與銅的熱導(dǎo)率、線脹系數(shù)和收縮率有關(guān)。與銅的熱導(dǎo)率、線脹系數(shù)和收縮率有關(guān)。 未融合及變形產(chǎn)生的原因未融合及變形產(chǎn)生的原因w （1） 銅的熱導(dǎo)率大銅的熱導(dǎo)率大，20攝氏度時銅的熱導(dǎo)率比鐵大攝氏度時銅的熱導(dǎo)率比鐵大7倍多，倍多，1000攝氏度時大攝氏度時大11倍多，焊接時熱量迅速從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去，倍多，焊接時熱量迅速從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去，焊接區(qū)難以達(dá)到熔化溫度，使母材與填充金屬很難熔合。焊接區(qū)難以達(dá)到熔化溫度，使母材與填充金屬很難熔合。w （2）銅在熔化溫

34、度時的表面張力比鐵小）銅在熔化溫度時的表面張力比鐵小1/3，而流動性比鐵，而流動性比鐵大大11.5倍，倍，表面成形能力差表面成形能力差。w （3）銅的）銅的線脹系數(shù)比鐵大線脹系數(shù)比鐵大15%，凝固時的收縮率比鐵大，凝固時的收縮率比鐵大1倍倍以上，再加上銅的導(dǎo)熱能力強，使焊接熱影響區(qū)加寬，焊接時以上，再加上銅的導(dǎo)熱能力強，使焊接熱影響區(qū)加寬，焊接時如被焊工件剛度低，又無防止變形的措施，很容易產(chǎn)生較大變?nèi)绫缓腹ぜ偠鹊?，又無防止變形的措施，很容易產(chǎn)生較大變形。形。未融合防止措施未融合防止措施w因此，焊接時必須采用功率大、熱量集中的因此，焊接時必須采用功率大、熱量集中的熱源，并采取預(yù)熱措施，不允許采

35、用懸空單熱源，并采取預(yù)熱措施，不允許采用懸空單面焊接，單面焊時，反面必須加墊板或成形面焊接，單面焊時，反面必須加墊板或成形裝置。裝置。 w1)焊前預(yù)熱焊前預(yù)熱 （減少熱量散失）（減少熱量散失）w2采用較大線能量（增加焊接熱量）采用較大線能量（增加焊接熱量）二、典型容器和結(jié)構(gòu)的缺陷二、典型容器和結(jié)構(gòu)的缺陷典型容器和結(jié)構(gòu)的缺陷典型容器和結(jié)構(gòu)的缺陷w一、壓力容器缺陷一、壓力容器缺陷w二、梁、柱缺陷二、梁、柱缺陷一、壓力容器缺陷一、壓力容器缺陷w 對于鍋爐、壓力容器等承壓設(shè)備殼體，其焊接接頭質(zhì)對于鍋爐、壓力容器等承壓設(shè)備殼體，其焊接接頭質(zhì)量的好壞，將直接影響結(jié)構(gòu)的可靠性。而焊接缺陷的類型與量的好壞，將

36、直接影響結(jié)構(gòu)的可靠性。而焊接缺陷的類型與數(shù)量則是焊接質(zhì)量評定的基本指標(biāo)。焊接檢驗的目的在于防數(shù)量則是焊接質(zhì)量評定的基本指標(biāo)。焊接檢驗的目的在于防止和發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，并對其作出適當(dāng)處理，以確保設(shè)備的使止和發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，并對其作出適當(dāng)處理，以確保設(shè)備的使用安全。用安全。w 焊縫外部形狀和尺寸的缺陷，主要有錯邊、角變形、咬焊縫外部形狀和尺寸的缺陷，主要有錯邊、角變形、咬邊、未焊滿及焊縫余高過大等。焊縫外部的形狀與尺寸，雖邊、未焊滿及焊縫余高過大等。焊縫外部的形狀與尺寸，雖和焊縫內(nèi)部質(zhì)量沒有必然的聯(lián)系，但卻會造成相當(dāng)大的應(yīng)力和焊縫內(nèi)部質(zhì)量沒有必然的聯(lián)系，但卻會造成相當(dāng)大的應(yīng)力集中，成為誘發(fā)破壞事故的主要

37、原因之一。集中，成為誘發(fā)破壞事故的主要原因之一。焊接缺陷類型焊接缺陷類型w常見的焊接缺陷有常見的焊接缺陷有咬邊、凹陷、焊瘤、氣孔、咬邊、凹陷、焊瘤、氣孔、夾渣、裂紋、未焊透、未熔合夾渣、裂紋、未焊透、未熔合等。通常按缺等。通常按缺陷在焊縫中的位置不同，分為陷在焊縫中的位置不同，分為外部缺陷外部缺陷和和內(nèi)內(nèi)部缺陷部缺陷兩大類。兩大類。w外部缺陷有表面裂紋、表面氣孔、咬邊、凹外部缺陷有表面裂紋、表面氣孔、咬邊、凹陷、滿溢、焊瘤、孤坑等，這些缺陷主要與陷、滿溢、焊瘤、孤坑等，這些缺陷主要與焊接工藝和操作技術(shù)水平有關(guān)。還有些是外焊接工藝和操作技術(shù)水平有關(guān)。還有些是外觀形狀和尺寸不合要求的外部缺陷，如錯

38、邊、觀形狀和尺寸不合要求的外部缺陷，如錯邊、角變形和余高過高等。角變形和余高過高等。w內(nèi)部缺陷常見的有各種裂紋、未熔合、未焊內(nèi)部缺陷常見的有各種裂紋、未熔合、未焊透、氣孔、夾渣和夾鎢等。透、氣孔、夾渣和夾鎢等。焊接缺陷的危害焊接缺陷的危害w焊接缺陷對設(shè)備的影響，主要是在缺陷周圍焊接缺陷對設(shè)備的影響，主要是在缺陷周圍產(chǎn)生產(chǎn)生應(yīng)力集中應(yīng)力集中，嚴(yán)重時使原缺陷不斷擴(kuò)展，嚴(yán)重時使原缺陷不斷擴(kuò)展，直至破裂。同時，直至破裂。同時，焊接缺陷對疲勞強度、脆焊接缺陷對疲勞強度、脆性斷裂以及抗應(yīng)力腐蝕開裂都有重大的影響。性斷裂以及抗應(yīng)力腐蝕開裂都有重大的影響。由于各類缺陷的形態(tài)不同，所產(chǎn)生的應(yīng)力集由于各類缺陷的形

39、態(tài)不同，所產(chǎn)生的應(yīng)力集中程度也不同，因而對結(jié)構(gòu)的危害程度也各中程度也不同，因而對結(jié)構(gòu)的危害程度也各不一樣。不一樣。氣孔氣孔 w焊縫中的氣孔一般呈單個球狀或群狀，因此焊縫中的氣孔一般呈單個球狀或群狀，因此氣孔周圍應(yīng)力集中并不嚴(yán)重，其應(yīng)力集中系氣孔周圍應(yīng)力集中并不嚴(yán)重，其應(yīng)力集中系數(shù)一般不大于數(shù)一般不大于2.5。 w若焊縫中出現(xiàn)成串或密集氣孔時，由于氣孔若焊縫中出現(xiàn)成串或密集氣孔時，由于氣孔的截面比較大，因此，成串氣孔要比單個氣的截面比較大，因此，成串氣孔要比單個氣孔危險得多。孔危險得多。 w在多層高壓容器焊接中，由于層板間有油、在多層高壓容器焊接中，由于層板間有油、銹等雜物，在坡口面堆焊時易產(chǎn)生

40、氣孔銹等雜物，在坡口面堆焊時易產(chǎn)生氣孔w在環(huán)焊縫焊接時，在在環(huán)焊縫焊接時，在X光底片上，環(huán)焊縫的光底片上，環(huán)焊縫的半熔合區(qū)產(chǎn)生帶尾巴的氣孔，形狀似蝌蚪。半熔合區(qū)產(chǎn)生帶尾巴的氣孔，形狀似蝌蚪。w夾渣夾渣的危害與其形狀和尺寸有關(guān)。當(dāng)夾渣呈連續(xù)的細(xì)條狀且的危害與其形狀和尺寸有關(guān)。當(dāng)夾渣呈連續(xù)的細(xì)條狀且排列方向垂直于受力方向時，是比較危險的。排列方向垂直于受力方向時，是比較危險的。w裂紋、未熔合和未焊透裂紋、未熔合和未焊透比氣孔和夾渣的危害都大，它們不僅比氣孔和夾渣的危害都大，它們不僅降低了結(jié)構(gòu)的有效承載截面積，而且更重要的是產(chǎn)生應(yīng)力集降低了結(jié)構(gòu)的有效承載截面積，而且更重要的是產(chǎn)生應(yīng)力集中，有誘發(fā)脆性

41、斷裂的可能。尤其是裂紋，在其尖端存在著中，有誘發(fā)脆性斷裂的可能。尤其是裂紋，在其尖端存在著缺口效應(yīng)，容易出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)，會導(dǎo)致裂紋的失穩(wěn)和擴(kuò)缺口效應(yīng)，容易出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)，會導(dǎo)致裂紋的失穩(wěn)和擴(kuò)展，以致造成整個結(jié)構(gòu)的斷裂，所以裂紋是焊接結(jié)構(gòu)中最危展，以致造成整個結(jié)構(gòu)的斷裂，所以裂紋是焊接結(jié)構(gòu)中最危險的缺陷。險的缺陷。w在鍋爐和壓力容器中，不允許存在任何裂紋和未熔合。在鍋爐和壓力容器中，不允許存在任何裂紋和未熔合。w未焊透未焊透，系指基體金屬和焊縫金屬之間未被，系指基體金屬和焊縫金屬之間未被電弧熔化而留下空隙的一種焊接缺陷，常發(fā)電弧熔化而留下空隙的一種焊接缺陷，常發(fā)生在單面焊根部和雙面焊中部。這

42、等于在焊生在單面焊根部和雙面焊中部。這等于在焊縫上存在一個缺口，因此，未焊透往往是導(dǎo)縫上存在一個缺口，因此，未焊透往往是導(dǎo)致脆性破壞的起裂點，在交變載荷作用下，致脆性破壞的起裂點，在交變載荷作用下，它也可能誘發(fā)疲勞破壞。國內(nèi)外都曾出現(xiàn)過它也可能誘發(fā)疲勞破壞。國內(nèi)外都曾出現(xiàn)過因未焊透而引起容器破壞的事例。因未焊透而引起容器破壞的事例。w w例如，某國一根外徑為例如，某國一根外徑為120mm，壁厚為，壁厚為14mm的高壓油管，因為在單面的高壓油管，因為在單面對接焊縫中有對接焊縫中有35mm未焊透，結(jié)果在該處產(chǎn)生疲勞裂紋并貫穿到外壁，未焊透，結(jié)果在該處產(chǎn)生疲勞裂紋并貫穿到外壁，高壓油呈霧狀噴出，造成

43、爆炸并發(fā)生火災(zāi)。又如國內(nèi)一臺多層式高壓容高壓油呈霧狀噴出，造成爆炸并發(fā)生火災(zāi)。又如國內(nèi)一臺多層式高壓容器，封頭和筒體連接環(huán)縫的根部有未焊透，因而在水壓試驗中發(fā)生脆斷，器，封頭和筒體連接環(huán)縫的根部有未焊透，因而在水壓試驗中發(fā)生脆斷，造成封頭掉頭事故。所以，在壓力容器中，全焊透結(jié)構(gòu)不允許存在未焊造成封頭掉頭事故。所以，在壓力容器中，全焊透結(jié)構(gòu)不允許存在未焊透缺陷。透缺陷。w咬邊咬邊是指焊縫與基體金屬之間出現(xiàn)的凹陷，是指焊縫與基體金屬之間出現(xiàn)的凹陷，它將造成應(yīng)力集中。試驗研究結(jié)果表明，咬它將造成應(yīng)力集中。試驗研究結(jié)果表明，咬邊嚴(yán)重時其應(yīng)力集中系數(shù)往往超過邊嚴(yán)重時其應(yīng)力集中系數(shù)往往超過3，對脆性，對脆

44、性斷裂、疲勞壽命和抗應(yīng)力腐蝕能力均會帶來斷裂、疲勞壽命和抗應(yīng)力腐蝕能力均會帶來不良后果。不良后果。w未焊滿未焊滿系指焊縫坡口未被熔注金屬填滿，因而使焊縫的高度系指焊縫坡口未被熔注金屬填滿，因而使焊縫的高度低于基體金屬。焊縫余高過大是指焊縫上熔液金屬超出基體低于基體金屬。焊縫余高過大是指焊縫上熔液金屬超出基體金屬表面的高度，超過了標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍。未焊滿和余高過金屬表面的高度，超過了標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍。未焊滿和余高過大，均屬形狀不連續(xù)區(qū)，因而會造成應(yīng)力集中，妨礙無損探大，均屬形狀不連續(xù)區(qū)，因而會造成應(yīng)力集中，妨礙無損探傷的操作，嚴(yán)重時易在該處誘發(fā)缺陷。傷的操作，嚴(yán)重時易在該處誘發(fā)缺陷。w錯邊錯邊是指對

45、接焊縫的兩個接頭不平齊而產(chǎn)生是指對接焊縫的兩個接頭不平齊而產(chǎn)生的位錯，角變形是指對接焊縫兩邊雖已對平，的位錯，角變形是指對接焊縫兩邊雖已對平，但兩塊板的中心線不在同一直線上，即在焊但兩塊板的中心線不在同一直線上，即在焊縫處有折角。角變形主要由焊接變形產(chǎn)生，縫處有折角。角變形主要由焊接變形產(chǎn)生，而錯邊是由于卷板和焊前裝配錯誤造成的。而錯邊是由于卷板和焊前裝配錯誤造成的。這兩種缺陷，主要是在焊縫局部區(qū)域會因結(jié)這兩種缺陷，主要是在焊縫局部區(qū)域會因結(jié)構(gòu)不連續(xù)而產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。構(gòu)不連續(xù)而產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。w1968年年4月，日本千葉發(fā)生的球形容器脆性破壞事故，其主月，日本千葉發(fā)生的球形容器脆性破壞事故

46、，其主要原因就是由于焊縫外部形狀和尺寸造成的缺陷。該球形容要原因就是由于焊縫外部形狀和尺寸造成的缺陷。該球形容器容積為器容積為1000m3，內(nèi)徑，內(nèi)徑12.5m，頂板厚，頂板厚27mm，底板厚，底板厚28mm。在現(xiàn)場裝配焊接時，把頂板上一塊厚。在現(xiàn)場裝配焊接時，把頂板上一塊厚27mm的月牙的月牙板，錯用在底極板上，因頂極板比底極板小板，錯用在底極板上，因頂極板比底極板小20mm，焊縫對，焊縫對不上，不得不另嵌進(jìn)鋼板再進(jìn)行焊接，焊縫兩側(cè)錯邊約不上，不得不另嵌進(jìn)鋼板再進(jìn)行焊接，焊縫兩側(cè)錯邊約3mm，角變形約，角變形約67。結(jié)果在水壓試驗時，整個球體。結(jié)果在水壓試驗時，整個球體突然破裂，裂縫全長約突

47、然破裂，裂縫全長約1000mm，并有一塊，并有一塊23070mm的的碎片飛出。事后查明，裂縫是從碎片飛出。事后查明，裂縫是從錯邊及角變形錯邊及角變形處開始的，因處開始的，因而認(rèn)為這是脆斷的主要原因。而認(rèn)為這是脆斷的主要原因。二、梁、柱缺陷二、梁、柱缺陷w焊接中，同樣會產(chǎn)生內(nèi)部或外部缺陷焊接中，同樣會產(chǎn)生內(nèi)部或外部缺陷w除此之外，就是焊接變形除此之外，就是焊接變形w關(guān)鍵的問題：關(guān)鍵的問題：防止焊接變形防止焊接變形減小和預(yù)防變形的措施減小和預(yù)防變形的措施w1.焊接結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計w (1)選擇合理的焊縫形狀和尺寸選擇合理的焊縫形狀和尺寸 (2)減少焊縫的數(shù)量減少焊縫的數(shù)量 (3)對

48、稱布置焊縫對稱布置焊縫w2.工藝措施工藝措施w (1)選擇合理的裝配焊接順序選擇合理的裝配焊接順序 (2)反變形法反變形法 (3)剛性固定法剛性固定法 (4)合理地選擇焊接方法和焊接參數(shù)合理地選擇焊接方法和焊接參數(shù) (5)熱平衡法熱平衡法 (6)散熱法散熱法二、二、控制焊接殘余變形的措施控制焊接殘余變形的措施1.1.焊接結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計能有效地減小焊接殘余變形，主要可以從以下合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計能有效地減小焊接殘余變形，主要可以從以下幾個方面考慮。幾個方面考慮。(1)(1)選擇合理的焊縫形狀和尺寸選擇合理的焊縫形狀和尺寸 在保證結(jié)構(gòu)具有足夠承載能力的前提下，在保證結(jié)構(gòu)具

49、有足夠承載能力的前提下，應(yīng)采用盡量應(yīng)采用盡量小的焊縫尺寸小的焊縫尺寸。尤其是角焊縫尺寸，對于結(jié)構(gòu)中僅起聯(lián)系。尤其是角焊縫尺寸，對于結(jié)構(gòu)中僅起聯(lián)系作用或受力不大的角焊縫，應(yīng)按板厚選取工藝上可能的作用或受力不大的角焊縫，應(yīng)按板厚選取工藝上可能的最最小焊縫尺寸小焊縫尺寸；對于受力較大的；對于受力較大的T T形或十字接頭，在保證強度形或十字接頭，在保證強度相同的條件下，采用開坡口的焊縫比不開坡口的角焊縫相同的條件下，采用開坡口的焊縫比不開坡口的角焊縫可可減少焊縫金屬減少焊縫金屬，對減小角變形有利，如圖，對減小角變形有利，如圖1-141-14所示。所示。 坡口形式不同，角變形量不同坡口形式不同，角變形量

50、不同. .(2)(2)減少焊縫的數(shù)量減少焊縫的數(shù)量 只要允許，多采用型材、沖壓件；只要允許，多采用型材、沖壓件；(3)(3)對稱布置焊縫對稱布置焊縫. . 合理安排焊縫位置梁、柱等焊接構(gòu)件常因焊縫偏心配置而產(chǎn)合理安排焊縫位置梁、柱等焊接構(gòu)件常因焊縫偏心配置而產(chǎn)生彎曲變形。合理的設(shè)計應(yīng)盡量把焊縫安排在結(jié)構(gòu)截面的中性生彎曲變形。合理的設(shè)計應(yīng)盡量把焊縫安排在結(jié)構(gòu)截面的中性軸上或靠近中性軸，力求在中性軸兩側(cè)的變形大小相等方向相軸上或靠近中性軸，力求在中性軸兩側(cè)的變形大小相等方向相反，起到相互抵消作用。如圖反，起到相互抵消作用。如圖1-161-16所示箱形結(jié)構(gòu)，圖所示箱形結(jié)構(gòu)，圖1-16a1-16a中中

51、焊縫集中于中性軸一側(cè)，彎曲變形大，圖焊縫集中于中性軸一側(cè)，彎曲變形大，圖1-16b1-16b的焊縫安排合的焊縫安排合理。理。2.2.工藝措施工藝措施合理的制訂工藝也能有效地減小焊接殘余變形，主要可以從以下幾合理的制訂工藝也能有效地減小焊接殘余變形，主要可以從以下幾個方面考慮。個方面考慮。(1)(1)選擇合理的裝配焊接順序選擇合理的裝配焊接順序1)1)大型而復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，只要條件允許，應(yīng)分成若干個結(jié)構(gòu)大型而復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，只要條件允許，應(yīng)分成若干個結(jié)構(gòu)簡單的部件，單獨進(jìn)行焊接，然后再總裝成整體。這種簡單的部件，單獨進(jìn)行焊接，然后再總裝成整體。這種“化整化整為零，集零為整為零，集零為整”的裝配焊

52、接方案的優(yōu)點是，部件的尺寸和剛的裝配焊接方案的優(yōu)點是，部件的尺寸和剛度小，度小，可利用小型胎夾具控制變形，并有利于焊件的翻轉(zhuǎn)與變可利用小型胎夾具控制變形，并有利于焊件的翻轉(zhuǎn)與變位。位。更重要的是，更重要的是，可以把影響總體結(jié)構(gòu)變形的因素分散到各個可以把影響總體結(jié)構(gòu)變形的因素分散到各個部件中部件中，以減小或消除其不利影響。應(yīng)當(dāng)注意的是，以減小或消除其不利影響。應(yīng)當(dāng)注意的是，所劃分的所劃分的部件應(yīng)易于控制焊接變形，部件總裝時焊接量少，同時也便于部件應(yīng)易于控制焊接變形，部件總裝時焊接量少，同時也便于控制總變形?？刂瓶傋冃?。2)2)正在施焊的焊縫應(yīng)盡量靠近結(jié)構(gòu)截面的中性軸正在施焊的焊縫應(yīng)盡量靠近結(jié)構(gòu)截

53、面的中性軸，如圖，如圖1-22a1-22a所所示的橋式起重機(jī)的主梁結(jié)構(gòu)。梁的大部分焊縫處于箱形梁的上示的橋式起重機(jī)的主梁結(jié)構(gòu)。梁的大部分焊縫處于箱形梁的上半部分，其橫向收縮會引起梁下?lián)系膹澢冃?，而梁制造技術(shù)半部分，其橫向收縮會引起梁下?lián)系膹澢冃?，而梁制造技術(shù)中要求該箱形主梁具有一定的上拱度，為了解決這一矛盾，除中要求該箱形主梁具有一定的上拱度，為了解決這一矛盾，除了將左右腹板預(yù)制上拱度外，還應(yīng)選擇最佳的裝配焊接順序，了將左右腹板預(yù)制上拱度外，還應(yīng)選擇最佳的裝配焊接順序，使下?lián)系膹澢冃巫钚?。使下?lián)系膹澢冃巫钚　?根據(jù)該梁的結(jié)構(gòu)特點，一般先將上蓋板與兩腹板裝成根據(jù)該梁的結(jié)構(gòu)特點，一般先將上

54、蓋板與兩腹板裝成形形梁梁( (圖圖1-22b)1-22b)，最后裝下蓋板，組成封閉的箱形梁。，最后裝下蓋板，組成封閉的箱形梁。形梁的裝形梁的裝配焊接順序是影響主梁上拱度的關(guān)鍵，應(yīng)先將各長、短肋板與配焊接順序是影響主梁上拱度的關(guān)鍵，應(yīng)先將各長、短肋板與上蓋板裝配，焊上蓋板裝配，焊A A焊縫，然后同時裝配兩塊腹板，焊焊縫，然后同時裝配兩塊腹板，焊B B和和C C焊縫。焊縫。這時產(chǎn)生的下?lián)蠌澢冃巫钚?。這時產(chǎn)生的下?lián)蠌澢冃巫钚　?因為使因為使形梁產(chǎn)生下?lián)蠌澢冃蔚闹饕蚴切瘟寒a(chǎn)生下?lián)蠌澢冃蔚闹饕蚴茿 A焊縫的收縮，焊縫的收縮，A A焊縫離焊縫離形梁截面中性軸越近，引起的彎曲變形越小。形梁截

55、面中性軸越近，引起的彎曲變形越小。該方案該方案中，在裝配腹板之前焊中，在裝配腹板之前焊A A焊縫，結(jié)構(gòu)中性軸最低，因為焊縫焊縫，結(jié)構(gòu)中性軸最低，因為焊縫A A距距梁的截面中性軸最近，引起的下?lián)献冃尉托　Ｒ虼?，該方案是梁的截面中性軸最近，引起的下?lián)献冃尉托?。因此，該方案是最佳的裝配焊接順序，也是目前類似結(jié)構(gòu)在實際生產(chǎn)中廣泛采最佳的裝配焊接順序，也是目前類似結(jié)構(gòu)在實際生產(chǎn)中廣泛采用的一種方案。用的一種方案。3)3)對于焊縫非對稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接時應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)。對于焊縫非對稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接時應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)。如圖如圖1-23a1-23a所示壓力機(jī)的壓型上模，截面中性軸以上的焊縫多于

56、所示壓力機(jī)的壓型上模，截面中性軸以上的焊縫多于中性軸以下的焊縫，若裝配焊接順序不合理，最終將產(chǎn)生下?lián)系闹行暂S以下的焊縫，若裝配焊接順序不合理，最終將產(chǎn)生下?lián)系膹澢冃?。彎曲變形。解決的辦法是先由兩人對稱地焊接解決的辦法是先由兩人對稱地焊接1 1和和11焊縫焊縫( (圖圖1-21-23b)3b)，此時將產(chǎn)生較大的上拱彎曲變形此時將產(chǎn)生較大的上拱彎曲變形1 1并增加了結(jié)構(gòu)的剛性，并增加了結(jié)構(gòu)的剛性，再按圖再按圖1-23c1-23c的位置焊接焊縫的位置焊接焊縫2 2和和22，產(chǎn)生下?lián)蠌澢冃?，產(chǎn)生下?lián)蠌澢冃? 2，最，最后按圖后按圖1-23d1-23d的位置焊接的位置焊接3 3和和33，產(chǎn)生下?lián)蠌?/p>

57、曲變形，產(chǎn)生下?lián)蠌澢冃? 3，這樣，這樣1 1近似等于近似等于2 2與與3 3之和，并且方向相反，彎曲變形基本相互抵之和，并且方向相反，彎曲變形基本相互抵消。消。4)4)焊縫對稱布置的結(jié)構(gòu)焊縫對稱布置的結(jié)構(gòu)，應(yīng)由偶數(shù)焊工對稱地施焊。如圖，應(yīng)由偶數(shù)焊工對稱地施焊。如圖1-241-24所示的圓筒體對接焊縫，所示的圓筒體對接焊縫，應(yīng)由應(yīng)由2 2名焊工對稱地施焊。名焊工對稱地施焊。5)5)長焊縫長焊縫(1m(1m以上以上) )焊接時，可采用圖焊接時，可采用圖1-251-25所示的所示的方向和順序進(jìn)行方向和順序進(jìn)行焊接焊接，以減小其焊后的收縮變形。，以減小其焊后的收縮變形。( (分中分段退焊法、交替焊

58、法、分中分段退焊法、交替焊法、跳焊法、分中對稱焊法跳焊法、分中對稱焊法) )(2)(2)反變形法反變形法 反變形法是根據(jù)焊件的變形規(guī)律，焊前反變形法是根據(jù)焊件的變形規(guī)律，焊前預(yù)先將焊件向著與焊接變形的相反方向進(jìn)行預(yù)先將焊件向著與焊接變形的相反方向進(jìn)行人為的變形人為的變形( (反變形量與焊接形量相等反變形量與焊接形量相等) )，使，使之達(dá)到抵消焊接變形的目的。此法很有效，之達(dá)到抵消焊接變形的目的。此法很有效，但必須準(zhǔn)確地估計焊后可能產(chǎn)生的變形方向但必須準(zhǔn)確地估計焊后可能產(chǎn)生的變形方向和大小，并根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)條件和大小，并根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)條件靈活地運用。靈活地運用。 反變形法主要

59、應(yīng)用于控制反變形法主要應(yīng)用于控制角變形和彎曲變形角變形和彎曲變形，如圖，如圖1-171-17所所示是幾種不同焊接方法和不同焊接結(jié)構(gòu)運用反變形法防止變形示是幾種不同焊接方法和不同焊接結(jié)構(gòu)運用反變形法防止變形的示例。的示例。(3)(3)剛性固定法剛性固定法采用適當(dāng)辦法來采用適當(dāng)辦法來增加焊件的剛度或拘束度增加焊件的剛度或拘束度，可以達(dá)到減小其變，可以達(dá)到減小其變形的目的。常用的剛性固定法有以下幾種：形的目的。常用的剛性固定法有以下幾種： 薄板焊接時，可將其用定位焊固定在剛性平臺上，并且用薄板焊接時，可將其用定位焊固定在剛性平臺上，并且用壓鐵壓住焊縫附近，如圖壓鐵壓住焊縫附近，如圖1-181-18所

60、示，待焊縫全部焊完冷卻后，所示，待焊縫全部焊完冷卻后，再鏟除定位焊縫，這樣可避免薄板焊接時產(chǎn)生波浪變形。再鏟除定位焊縫，這樣可避免薄板焊接時產(chǎn)生波浪變形。 T T形梁焊接時容易產(chǎn)生角變形和彎曲變形，可以將兩根形梁焊接時容易產(chǎn)生角變形和彎曲變形，可以將兩根T T形形梁組合在一起，如圖梁組合在一起，如圖1-191-19所示，使焊縫對稱于結(jié)構(gòu)截面的中心所示，使焊縫對稱于結(jié)構(gòu)截面的中心軸，同時大大地增加了結(jié)構(gòu)的剛性，并配合反變形法軸，同時大大地增加了結(jié)構(gòu)的剛性，并配合反變形法( (圖中采圖中采用墊鐵用墊鐵) )，采用合理的焊接順序，對防止彎曲變形和角變形有，采用合理的焊接順序，對防止彎曲變形和角變形有