電子課件-《焊工工藝與技能訓練(第二版)》-A02-1048 第九單元

第九單元

常用金屬材料的焊接課題1

金屬材料焊接基礎知識課題2

中碳鋼焊接操作課題3

低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接操作課題4

珠光體耐熱鋼焊接操作課題5

奧氏體不銹鋼焊接操作課題6

鑄鐵焊補操作課題7

承壓鋼管散熱器焊接操作課

題

1

金屬材料焊接基礎知識焊接的常用金屬材料包括碳素鋼、普低鋼、耐熱鋼、不銹鋼、鑄鐵等，由于不同金屬材料的化學成分、使用

性能、工作條件和淬硬傾向均不盡相同，因而在焊接過

程中，如果采取的工藝措施不正確，常常會產(chǎn)生裂紋、

氣孔等缺陷，這就要求合理地選擇焊接方法。正確地選用焊接材料，采取必要的預熱、后熱及焊后熱處理等工藝方法來減少和防止這些缺陷，避免因此而

所帶來的危害。一

、熱裂紋、冷裂紋及氣孔裂紋是焊接結(jié)構(gòu)最危險的缺陷，不僅會使產(chǎn)品報廢，而且還可能引起嚴重的事故，在焊接生產(chǎn)中出現(xiàn)的裂紋

形式多種多樣。焊接接頭裂紋分布形態(tài)示意圖1—縱向裂紋2—橫向裂紋3—焊根裂紋

4—焊趾裂紋

5—焊道下裂紋6—層狀撕裂

7—火口裂紋71.熱裂紋焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近高溫區(qū)產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋。熱裂紋絕大多數(shù)產(chǎn)生在焊縫

金屬中，露出焊縫外表面的裂紋斷面有明顯的氧化色彩，

熱裂紋發(fā)生在晶界上，

一般為沿晶裂紋。(1)熱裂紋產(chǎn)生的原因由于焊接過程是一個局部加熱的過程，焊縫金

屬從液態(tài)變成固體時，體積要縮小，

同時凝固后的焊縫金屬在冷卻過程中

體積也會收縮，而焊縫周圍金屬阻礙

了上述這些收縮，使焊縫受到一定的

拉應力作用。焊縫中液體夾層的形成a)

結(jié)晶初期b)結(jié)晶后期a)

b)(2)影響生成熱裂紋的因素1)合金元素對生成熱裂紋的影響①硫②碳③硅2)一次結(jié)晶組織對熱裂紋傾向的影響3)力學條件對產(chǎn)生熱裂紋的影響(3)防止熱裂紋產(chǎn)生的措施1)降低母材和焊絲的含硫量2)降低焊縫的含碳量3)提高焊絲的含錳量4)加變質(zhì)劑5)形成雙相組織6)采用適當?shù)墓に嚧胧?2)防止冷裂紋產(chǎn)生的措施1)焊前預熱和焊后緩冷2)采用減少氫的工藝措施3)合理選用焊接材料4)采用適當?shù)墓に噮?shù)5)選用合理的裝焊順序6)進行焊后熱處理2.冷裂紋冷裂紋是指焊接接頭冷卻到較低溫度(對于鋼來說在M,溫度以下)時產(chǎn)生的焊接裂紋。(1)冷裂紋產(chǎn)生的原因1)淬硬傾向2)氫的作用3)焊接應力3.氣孔焊接時，熔池中的氣泡在熔池金屬凝固時未能及時逸出，

而殘留下來所形成的空穴，稱為氣孔。(1)影響因素1)鐵銹和水分3)熔池受到空氣侵入2)焊接的冶金作用4)其他影響因素(2)防止氣孔的措施1)焊前仔細清理焊件，除銹、去污。2)焊前將焊條或焊劑按規(guī)定進行烘干，焊絲不得生銹。3)加強熔池保護，焊劑或保護氣體送給不能中斷。4)正確選擇焊接工藝參數(shù)。5)選用含碳量較低及脫氧能力強的焊條，并采用直流反接進行焊接。二、預熱、后熱及焊后熱處理1.預熱預熱能降低焊后冷卻速度，而對于給定成分的鋼種，焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能取決于冷卻速度的大小。2.后熱焊后，為防止焊件急冷，將焊件保溫、緩冷，可以減緩焊縫和熱影響區(qū)的冷卻速度，起到與預熱相似的作用。3.焊后熱處理三、

焊條的選用依據(jù)1.焊件的力學性能、化學成分(1)低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼可按其強度等級來選用相應強度的焊條。在焊接結(jié)構(gòu)剛性大、受力情況復雜時，應選用比鋼材強度低一級的焊條；焊接一般合金結(jié)構(gòu)鋼時，焊條的選用仍以強度等級為依據(jù)；焊接其余鋼類材料(如

耐熱鋼、不銹鋼)時，焊條的選擇應從保證焊接接頭的特

殊性能出發(fā)，要求焊縫金屬的主要合金成分與母材相近或

相同。(2)焊條的強度確定后，需要進一步確定焊條的性質(zhì)，選用酸性焊條還是堿性焊條，這主要取決于焊接結(jié)構(gòu)、鋼

材厚度(即剛性的大小)、焊件載荷的情況(靜載還是動載)和

鋼材的抗裂性及得到直流電源的難易等。一般來說，如果焊縫要求塑性、沖擊韌性和抗裂性能較高，且在低溫條件下工作，應選用堿性焊條。如果低碳鋼

焊件受某種條件限制而無法清理坡口處的鐵銹、油污和氧

化皮等臟物，應選用對鐵銹、油污和氧化皮敏感性小，抗

氣孔性能較強的酸性焊條。(3)焊接低碳鋼與低合金鋼、不同強度等級的低合金鋼等時，一般選用與較低強度等級鋼材相匹配的焊條。2.焊件的工作條件及使用性能(1)如果焊件的工作環(huán)境有特定要求(如低溫、水下等),應選用相應條件的焊條(如低溫焊條、水下焊條等)。(2)珠光體耐熱鋼一般選用與鋼材化學成分相似的焊條，或根據(jù)焊件的工作溫度來選取。3.簡化工藝、提高生產(chǎn)率、降低成本(1)薄板焊接或點焊宜采用E4313

型焊條，焊件不易燒穿且易引弧。(2)在滿足焊件使用性能和焊條操作性能的前提下，應選用規(guī)格大、效率高的焊條。(3)在使用性能基本相同時應盡量選擇價格較低的焊條。四、手工堆焊及焊補1.手工堆焊技術堆焊主要用來修復機械設備工作表面的磨損部分和金屬表面的殘缺部分，以恢復結(jié)構(gòu)原來的尺寸，或堆焊耐磨、

耐蝕的特殊金屬蓋面層。在垂直位置上的堆焊各堆焊層的排列方向堆焊時焊道的連接軸的堆焊順序堆焊順序2.鑄鋼件缺陷和裂紋的焊補技術(1)缺陷的焊補鑄鋼件的缺陷一般有2種：

一是明缺陷，焊接時電弧能直接作用到整個缺陷表面；二是暗缺

陷，焊接時只能在局部缺陷上進行焊補。(2)裂紋的焊補

焊補前應徹底檢查裂紋，并用鏨削或碳弧氣刨的方法將裂紋修成一定的坡口形式。裂紋兩端的鉆孔位置五、

鋼的焊接性1.焊接性概念金屬的焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應性，主要是指在一定的焊接工藝條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程

度用它包括2個方面的內(nèi)容：(1)接合性能即在一定的焊接工藝條件下，

一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性。(2)使用性能即在一定的焊接工藝條件下，

一定金屬的焊接接頭對使用要求的適應性。2.影響焊接性的因素(1)材料因素

(3)結(jié)構(gòu)因素(2)工藝因素

(4)使用環(huán)境3.焊接性的間接判斷法課題2

中碳鋼焊接操作一

、中碳鋼焊接工藝1.中碳鋼的焊接性與低碳鋼相比，中碳鋼含碳量較高，因此其強度較高，焊接性較差，常見的中碳鋼有35鋼、45鋼及55鋼等，其焊

接性表現(xiàn)為：(1)焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋(2)熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋2.中碳鋼焊接工藝要點(1)盡量采用堿性焊條表9—1

中碳鋼焊接的焊條選用鋼材牌號焊接性焊

條

型

號不要求等強度要求等強度35、ZG35較好E4303E4301E4316E4315E5016E501545、ZG45較差E4303

E4301E4316

E4315

E5016

E5015E5516E551555、ZG55較差E4303E4301E4316E4315E5016

E5015E6016—D1

E6015—DI(2)預熱

中碳鋼的預熱溫度取決于材料的含碳量、焊件的大小和厚度、焊條類型、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)剛度等。(3)焊接工藝措施1)焊接坡口盡量開成U

形，以減少焊件熔入量。2)焊接第一層焊縫時，盡量采用小電流、低焊速，以減小焊件熔入焊縫金屬中的比例(減小熔合比),防止熱裂紋，但應注意將母材熔透，避免產(chǎn)生夾渣及未熔合等缺陷。3

)

堿

性

焊

條

在

焊

前

要

按

照

要

求

烘

干

，

烘

干

溫

度

為350~450℃,保溫時間2h。4)錘擊焊縫，以減小焊接殘余應力，細化晶粒。5)焊接結(jié)束時，應將焊件放在石棉灰中或在爐中緩冷。6)對含碳量高、厚度大和剛性大的焊件，焊接后應進行必要的熱處理，以消除應力。焊接層次焊接方法焊材直徑(mm)焊接電流(A)電弧電壓(V)預熱溫度(℃)層間溫度(℃)I鎢極氬弧焊φ260～6512~13200——填充(2~5)層焊條電弧焊d3.2110~12520~21200155蓋面層焊條電弧焊φ4145～16522~24200100二、

中碳鋼焊接技能訓練中碳鋼焊接的焊件圖如圖所示，焊件是工作壓力為24MPa

的高壓管道，

材質(zhì)為45鋼。高壓管道焊件圖表9—2

中碳鋼焊接方法及相應的焊接工藝參數(shù)技術要求采用TIG焊打底層，焊條電弧焊蓋面層。操作步驟圖

示說

明焊前準備焊件放在V形架上焊絲H08Mn2SiA,

22mmm焊絲焊條E501532mm焊條為E5015

dAm焊條鈰

鎢

極

，02.5mm鈰鎢極焊炬測溫筆測量預熱溫度(1)制備焊件考慮到45鋼受熱容易出現(xiàn)淬硬傾向，不能用火焰切剖，要采用機械加工，對管子

一側(cè)加工出坡口清理坡口；用角向磨光機將坡口內(nèi)外50mm處鐵

銹清理干凈，使之露出金屬光澤(2)裝配、定位焊將2段管子平放在V形架上，留出3.5mm的根部間隙，采用鎢極氟弧焊在10點、2點、5點處用連接板定位焊3處(3)準備焊接材料、保護氣體及其他焊絲為H08Mn2SiA,直徑φ2mm焊條為E5015,直徑φ3.2,φ4.0mm鎢極為鈰鎢極，直徑φ2.5mm采用氬氣，單面保護(氣體純度為99.98%以上),鋼管內(nèi)部不充氫準備一定數(shù)量的保溫用石棉布(4)焊前預熱焊前采取氧—乙炔焰預熱，用2把H01—20焊炬在管兩側(cè)對稱加熱，預熱軌跡為“w”形。并用測溫筆測量工件焊縫范圍的溫度，約

達到200℃表9—3

中碳鋼焊接操作操作步驟圖

示說

明打底層(鎢極氯弧焊)12

焊絲連接板9

3

55°-65°焊槍

1030°6引

弧12\焊絲110°(1)引弧當達到預熱溫度后，在仰位過6點10mm

處引弧，鎢極在坡口內(nèi)高頻起弧，引燃電弧后，電

弧始終保持在間隙中心(2)焊接焊接時，引弧后起焊，逐漸移動焊炬，變化角度如圖所示。由2個焊工在對稱位置同

時焊接，采用內(nèi)部送絲法(即焊絲在管子內(nèi)部遞送)9-30°焊槍6焊接角度190°12焊絲9-5焊槍30°3(3)接頭用角向磨光機將接頭處磨成斜坡，在接頭前10mm處引弧，引至弧坑處熔焊，當形成新

的熔孔，輸送焊絲，如此焊完打底層(4)收弧動作不應太快，焊槍慢慢往外拉出，熄弧焊接角度2填充層、蓋面層(焊條電弧焊)各層之間均應清渣，待層間溫度達到要求后方可

焊接。每焊完一層都要錘擊焊縫，減小焊接殘余應力焊后保溫緩冷焊縫焊接后，要用石棉布包扎住，使其緩慢冷卻下來焊后熱處理用長度18～20m的繩形加熱器纏繞接頭焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm熱處理升溫速度為240℃/h,升到680℃保溫220min,降溫速度為180℃/h,降到300℃后空冷檢查焊縫焊縫根部要求無裂紋。管路分段試壓要求達到

31MPa焊縫無滲漏。焊縫X射線20%抽查檢測，評定標準按CB/T3323—2005規(guī)定的Ⅱ級焊縫要求課題3

低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接操作低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是在碳鋼基礎上加入了含量少于5%的合金元素用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼分為Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690強度級別，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的特點是強度高，塑性、韌性良好，焊接及其加工性能較好，廣泛應用于壓力容器、車輛、船舶、

橋梁和其他各種金屬結(jié)構(gòu)。一、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性主要取決于化學成分，強度級別較低(300~400

MPa級)的低合金結(jié)構(gòu)鋼，由于鋼中合金元素含量較少，因此焊接性較好，接近于普通低碳鋼，隨著鋼材強度級別的提高，鋼中合金元素含量相應提高，鋼材的淬硬傾向增大，其所含的有些元素在焊接熱循環(huán)作用下，促使形成低熔點物質(zhì)，使焊縫金屬和熱影響區(qū)出現(xiàn)各種不利組織，

造成焊接性變壞，并導致裂紋的產(chǎn)生，因而必須采取一定的

工藝措施。焊接時易出現(xiàn)的主要問題是：1.熱影響區(qū)的淬硬傾向2.焊接接頭的冷裂紋3.熱裂紋二、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接工藝要點1.坡口加工、裝配及定位焊坡口加工可采用機械加工，其加工精度較高。焊接件的裝配間隙不能過大，避免強力裝配定位，定位點固焊應

選用與焊接同類型的焊接材料，也可選用強度等級稍低的

焊條或焊絲。鋼材牌號焊條電弧焊焊條牌號埋弧自動焊CO?氣體保護焊焊絲牌號焊絲牌號焊劑牌號Q345E5003

E5001E5016

E5015不開坡口中板開坡口

厚板開坡口H08AH08MnAH10Mn2H10Mn2

H10MnSiHJ431HJ350ER49—1ER50—6Q390E5016

E5015E5516—GE5515—G不開坡口中板開坡口厚板開坡H08MnAH10MnSiH10Mn2

H08Mn2SiH08MnMoAHJ431HJ350HJ250ER49—1ER50—6Q420E5516—GE5515—GE6016—D?E6015—D?H08MnMoAHJ431HJ350Q460E7015—GE7015—D,E6016—D?E6015—D?H08Mn2MaAHO8MnMoVAHJ350HJ250表9—4

常用低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接用焊條、焊絲及焊劑2.選擇合適的焊接材料3.正確選擇焊接參數(shù)采取焊前適當預熱和焊后緩冷的措施，來降低接頭的淬硬傾向，改善顯微組織，提高韌性。4.焊后及時進行熱處理低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼制造的厚壁容器、剛度大的焊接結(jié)構(gòu)以及一些在低溫、耐蝕條件下工作的構(gòu)件，常常要求

焊后及時熱處理。技術要求1.承壓管道采取焊條電弧焊與埋弧自動焊進行焊接。2.管道完成后，要保證法蘭與圓管的垂直度和焊縫外觀尺寸，且無焊接缺陷存在。承壓管道焊件圖三、

低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接技能訓練焊件為承壓管道，焊件材質(zhì)為Q345。1.焊接工藝分析在定位焊時使用與正式焊接時完全相同的焊條，嚴格遵守工藝規(guī)程，必要時應進行預熱。2.焊接工藝參數(shù)表9—5

埋弧自動焊焊接工藝參數(shù)層次焊絲直徑(mm)焊接電流(A)電弧電壓(V)焊接速度(m/h)電源極性圓筒環(huán)縫o4.0720~75034～3630～32直流反接操作步驟圖

示說

明焊前準備清除污物卷制圓管成形圖圓管段的裝配、定位焊(1)選擇焊條、焊接設備選用E5015型焊條，直徑分別為φ3.2、φ4.0mm;選用HJ431熔煉焊劑；選用焊絲H08A,直徑為φ4mm選用的設備包括剪切機、刨邊機、卷板機、焊接滾輪架、氧—乙炔焰氣割設備、直流弧焊機和埋弧自動焊機(2)下料

將Q345(16Mn)鋼板按圖樣尺寸用剪切機或氧—乙炔焰切制出2節(jié)圓管所需的板料。下料時，要留出適當?shù)木戆逵嗔?卷板余量待圓管卷完后再用氧乙炔焰割除),其長度約為卷板機兩輥中心距離的一半。因為有的卷板機在板材兩端各要留出一段不能彎曲的剩余直邊(3)氣割法蘭用氧—乙炔焰氣割法蘭坯料(4)加工V形坡口用刨邊機或氧一乙炔焰在鋼板的側(cè)邊加工出圓管接縫處的60°V形坡口(5)加工法蘭用車床加工法蘭。內(nèi)孔、外圓

直徑要符合圖樣要求，并用鉆床加工法蘭上8個

均布的螺栓孔(6)卷制圓管在卷板機將兩節(jié)圓管板料卷成圓管3.Q345

鋼焊接操作操作步驟圖

示說

明焊前準備(7)清理鐵銹和污物將圓管及法蘭接口待焊處30mm范圍內(nèi)進行表面清理鐵銹和污物(8)將卷好的2節(jié)圓管分別進行圓管縱縫對接裝配，留出2～3mm間隙；用φ3.2mm焊條，每隔

200mm定位焊，其焊縫長度約20mm,保證焊透焊條電弧焊

焊接圓管縱縫焊接圓管(1)焊條電弧焊焊接圓管，圓管里面縱縫采用分段跳焊法及直線運條法(2)圓管外面的V形坡口縱縫，采用分段跳焊法進行多層焊接，打底層焊接用φ3.2mm焊條，其余各層焊道用φ4.0mm焊條，采用鋸齒形運條直至焊完，使焊縫余高在0～3mm,圓滑過渡整體裝配、

定位焊(1)將焊好的2節(jié)圓管進行圓度矯正。消除焊

接變形，然后整體環(huán)縫對接裝配裝配時，對稱定位焊接4~6處，長度約25mm,

保證焊透(2)將2節(jié)圓管與法蘭進行裝配，保證圓管與

法蘭之間垂直，然后進行定位焊，使壓力管道裝

配成一體焊條電弧焊

圓管環(huán)縫底層采用焊條電弧焊焊接圓筒環(huán)縫底層。將焊件置于焊接滾輪架上，保持勻速轉(zhuǎn)動，選擇φ4.0mm的焊條，焊接電流為120A,運用直線往復運條法完成打底層焊接埋弧自動焊焊接環(huán)縫時，利用操縱伸臂式焊接

操作機，將焊機移到圓簡上方，使焊絲逆簡體轉(zhuǎn)向偏離中心約35mm,把焊劑保留盒放在焊接部

位，堆撒焊劑。調(diào)整焊接參數(shù)后，進行引弧引弧時，采取慢速引弧法(劃擦引弧法),即：

焊件先轉(zhuǎn)動—焊絲慢速送給—劃擦焊件—引燃電

弧—正常送絲焊接焊接過程中，轉(zhuǎn)動圓管，適時添加焊劑，注意

焊接過程的聲音是否正常，并觀察焊縫成形，對工藝參數(shù)進行必要的調(diào)整，以保持焊接的穩(wěn)定性焊接結(jié)束時，環(huán)縫的始端與尾端應重合30~50

mm埋弧自動焊圓筒環(huán)縫的蓋面層外環(huán)縫焊接示意圖焊接環(huán)縫操作焊條電弧焊法蘭與圓管之間的角焊縫焊接法蘭與圓管角焊縫時，底層用直線運條法，其他各層焊道應采用斜鋸齒形運條法，以避免產(chǎn)生焊縫偏下和咬邊的缺陷。由于法蘭比圓管厚，焊接時要使電弧偏于法蘭一側(cè)，以形成熔合良好

的焊縫最后，清理圓管內(nèi)熔渣，進行封底焊接焊后處理(1)焊后，回收焊劑，清理熔渣，檢查焊件的焊接質(zhì)量(2)焊后，還應切斷一切電源，清理現(xiàn)場，整理好焊接設備；確認無火種后，才能離開工作現(xiàn)場4.產(chǎn)品檢驗項目主要檢驗下列項目：(1)焊件幾何尺寸

由于焊件經(jīng)過彎制、裝配和焊接，容易引起變形，應根據(jù)圖樣測量圓管的圓度和法蘭與圓管間的垂直度是否符合要求。(2)焊縫的外觀尺寸

檢查焊縫的焊腳尺寸、焊縫寬度和焊縫余高應滿足要求，焊縫接頭應圓滑過渡，收尾處不應有弧坑。(3)焊縫外觀無缺陷

焊縫表面應均勻，接頭處不應接偏，焊波不應有脫節(jié)現(xiàn)象，焊縫應無夾渣、氣孔、未焊透等缺陷，

焊縫無明顯咬邊。課題4

珠光體耐熱鋼焊接操作高溫下具有足夠的強度和抗氧化性的鋼叫耐熱鋼，珠光體耐熱鋼是以鉻、鉬為主要合金元素的低合金鋼。一

、珠光體耐熱鋼的特性1.高溫強度普通碳素鋼在超過400℃的溫度下無法長時間工作，因此不能作為耐熱材料使用，珠光體耐熱鋼中具有鉬、鎢、

鈮、鋁、硼等多種合金元素后，其高溫強度顯著提高，在

500~600℃仍能保持較高的強度。2.高溫抗氧化性由于鉻和氧的親和力比鐵和氧的親和力大，高溫時在金屬表面首先生成比較致密的氧化鉻，相當于形成了一

層保護膜，可以防止內(nèi)部金屬受到氧化，所以耐熱鋼中

一般都含有鉻。二、

珠光體耐熱鋼的焊接性由于珠光體耐熱鋼中主要元素是碳并含有一定數(shù)量的鉻

和鉬田還有的含有釩、鎢、硅、鈦、硼等元素田這些合金元素的存在會使焊縫和熱影

響區(qū)具有淬硬傾向用焊后在空氣中冷卻時開珠光體耐熱鋼易產(chǎn)生硬而脆的馬氏體用不僅影響

焊接接頭的力學性能

而且產(chǎn)生很大的內(nèi)應力

再加上較高的擴散氫濃度

使焊縫和熱影響

區(qū)有冷裂傾向用材料牌號焊條型號預

熱

(℃

)焊

后回

火(℃

)12CrMoE5515—BI150~300670～71015CrMoE5515—B2250~300680~720Cr2MoE6015—B3250～350720～75012Crl

MoVE5515—B2—V250~350700～74015Crl

MolVE5515—B2—VNb250～350730～76012Cr5MoE5MoV300～400740～76012Cr9MolE9Mo300~400730～75012Cr2MoWVBE5515—B3—VWB300～400750～78012Cr3

MoVSiTiBE5515—B3—VNb300～400750～780三、

珠光體耐熱鋼焊接1.預

熱預熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施，可以有效地防止冷裂紋和再熱裂紋。表9—7

常用珠光體耐熱鋼焊條的選用及預熱、焊后熱處理2.保溫焊和連續(xù)焊所謂保溫焊是指整個焊接過程中，經(jīng)常測量并使焊縫附近30~100

mm范圍內(nèi)保持足夠的溫度。連續(xù)焊就是指焊接過程不間斷。3.短道焊短道焊的目的是使焊縫及熱影響區(qū)緩慢冷卻，即如果要焊一條長焊縫，則每一道不要焊太長，使被焊的這一

段在較短時間內(nèi)重復受熱。短道焊4.減小焊接約束力由于鉻鉬耐熱鋼裂紋傾向比較大，故在焊接時焊縫的約束度不能過大，以免造成過大的剛度。5.錘擊焊縫每焊完1根或2根焊條就立即錘擊，以消除焊接應力。6.焊后緩冷焊后緩冷是焊接鉻鉬耐熱鋼的重要工藝措施之一，一般是焊后立即用石棉布覆蓋焊縫及近縫區(qū)，小零件可直接放

在石棉灰中冷卻。7.焊后熱處理厚壁容器及管道在焊后常進行高溫回火，即將焊件加熱至650~750℃(低于Ac1),

保溫一定時間，然后在靜止空

氣中冷卻。大型的焊接結(jié)構(gòu)一般要進行消除應力退火，即將焊件加熱到500~650℃范圍，經(jīng)保溫后緩慢冷卻。8.焊條的選擇焊接耐熱鋼的焊條主要應根據(jù)焊件的化學成分選擇，而不是根據(jù)焊件在常溫下的力學性能選擇。為了確保焊接

接頭的高溫強度和高溫抗氧化性不低于基體金屬，焊條的

合金含量應與焊件相當或者略高一些。一般用低氫型焊條#鉻鉬耐熱鋼用焊條見上表。9.焊接實例某火電廠的530℃高壓鍋爐過熱器管，材質(zhì)為15CrMo

鋼。壁厚為16mm,采用焊條電弧焊，選用焊條E5515—B2。0℃以上施焊時，焊前預熱至150~200℃。0℃以下施焊時，預熱至250~300℃。施焊時，選用直流反接電源，短弧焊接，焊后進行680~720℃回火處理，對鍋爐受熱面管子進行焊后熱處理時，

焊縫應緩慢升溫，加熱速度應控制在100℃/min以下，保證內(nèi)、外壁溫差不大于50℃,冷卻時用石棉布覆蓋，讓其緩慢冷卻至300℃,然后在靜止的空氣中自然冷卻。四、

珠光體耐熱鋼的焊接技能訓練焊件為15CrMo

鋼管。技

術

要

求1.

管子裝配要保證相互垂直。2.

要求焊縫焊透，背面成形良好。

3.

焊縫寬度c=5,焊縫余高h=2±1。15CrMo

鋼管的焊件圖1.焊接工藝分析(1)珠光體耐熱鋼管采用鎢極氬弧焊打底層，焊條電弧焊填充層、蓋面層。(2)焊條使用前烘干，溫度為350℃,保溫1.5h。(3)焊前預熱溫度為150~300℃,加熱的范圍為坡口兩側(cè)

100mm

處。(4)焊接時應嚴格控制參數(shù)，不允許超出規(guī)定范圍。(5)熱處理方法為電加熱法2.焊接工藝參數(shù)表9—8

15CrMo

鋼管焊接工藝參數(shù)層次焊接方法焊絲直徑(mm)焊接電流(A)焊接速度(m/h)電源極性打底層鎢極氬弧焊φ2.510050直流正極性填充層、蓋面層焊條電弧焊φ3.2110100直流反極性操作步驟圖

示說

明焊前準備直管段焊條斜開口管段焊絲(1)焊件制備材質(zhì)為15CrMo的耐熱鋼管，

規(guī)格為φ108mmx5mm若干段按焊件圖要求對鋼管進行相貫展開下料，并

在接縫的管子邊緣加工出60°坡口(2)清理焊件修銼坡口鈍邊，并認真清理坡口20mm范圍的鐵銹等污物。如果坡口是利

用火焰切制獲得，應進行打磨，直至露出金屬

光澤(3)準備焊接材料

選用φ3

.

2

mm的

E5515—B2焊條和φ2.5mm的TIG—R31焊絲裝配、定位焊(4)裝配、定位焊裝配時，根部間隙為

2mm。定位焊2～3點，定位焊縫長度5~10mm,并用尖鏟將定位焊縫兩端鏟削成緩坡形3.15CrMo

鋼管焊接操作15CrMo

鋼管焊接操作表9—9操作步驟圖

示說

明焊接打底層(手工鎢極氬弧焊)焊接前，將整根管子一端堵住，另一端充氬

氣，對管子進行氟氣保護。焊接打底層時，鎢極對準坡口根部邊緣熔化

鈍邊，保持熔孔大小一致，使管子內(nèi)壁充分熔

透。填充焊絲量要少，動作要有節(jié)奏。焊接過

程中，如果發(fā)現(xiàn)裂紋，應立即停下來補焊好后

再繼續(xù)施焊，但應避免多次重復焊接熄弧時，電流應逐漸衰減，并將電弧慢慢轉(zhuǎn)

移到坡口上來熄滅，不允許在弧坑中心突然斷

弧，以免產(chǎn)生裂紋焊接填充層、

蓋面層(焊條電弧焊)填充層、蓋面層采用直流反接施焊。焊接過

程中，焊件溫度不低于150～300℃。采用多層

焊，電弧長度小于焊條直徑，層間焊道接頭互

相錯開30～50mm。由于焊縫金屬比母材的線膨脹系數(shù)大，弧坑處焊肉薄，冷卻收縮時易出

現(xiàn)裂紋，所以不應多次引弧和斷弧?；】右?/p>

滿，接頭換焊條動作要快，不允許在管子上引

弧，防止損傷母材表面。每焊完一層后要徹底

清渣，再焊下一層。焊接過程中，焊口兩側(cè)各

100mm區(qū)域的溫度應不低于預熱溫度焊后處理——(1)焊后立即進行680～720℃無中斷高溫回火處理，消除焊接應力(2)清理焊縫，檢查焊縫質(zhì)量(3)焊后，還應切斷一切電源，清理現(xiàn)場，整理好焊接設備；確認無火種后，才能離開工

作現(xiàn)場課題5

奧氏體不銹鋼焊接操作不銹鋼類型新牌號(GB/T20878—2007)舊牌號(GB/T4237—1992)奧氏體不銹鋼022Cx19Nil?00Cr19Nil006Cr19Nil00Cr18Ni912Cr18N91Crl8Ni910Cr18Nil21Crl8Nil206Cr25Ni200Cr25Ni2006Cr23Nil30Cr23Ni1306Crl8NilITi0Crl8Nil0Ti07Cr19Ni11Ti1Cr18NilITi06Cr18Nil1Nb0Crl8Nil1Nb奧氏體—鐵素體不銹鋼022Cr18Ni5Mo3Si2N00Cr18Ni5Mo3Si214Cr18Ni11Si4AITi1Crl8Nil1Si4AITi12Cr21Ni5Ti1Cr21Ni5Ti022Cr25Ni6Mo2N鐵素體不銹鋼10Cr171Cr1710Cr17Mo1Cr17Mo008Cr27Mo00Cr27Mo馬氏體不銹鋼12Grl31Cr1320Cr132Crl330Cr133Cr13一、不銹鋼簡介在不銹鋼中，奧氏體不銹鋼比其他不銹鋼具有更優(yōu)良的耐腐蝕性、耐熱性和塑性，且焊接性良好，因此應用最廣泛。表9—10

常用不銹鋼新舊牌號對照二、

奧氏體不銹鋼的焊接1.奧氏體不銹鋼的焊接性奧氏體不銹鋼雖具有良好的耐蝕性、耐高溫性、塑性和焊接性，但施焊中如果焊接工藝選擇不當，也會產(chǎn)生下列

問題：(1)晶間腐蝕問題在焊接奧氏體不銹鋼時，可采用下列措施防止和減少焊件產(chǎn)生晶間腐蝕：控制含碳量；添加穩(wěn)定劑；進行固溶處

理；采用雙相組織；加快冷卻速度。(2)焊接熱裂紋防止熱裂紋措施包括：使用堿性焊條，采用小電流、快焊速，焊接結(jié)束或中斷時收弧慢且填滿弧坑，或采用氬弧

焊打底焊等來。鋼材牌號工作條件及要求選用焊條06Cr19Nil0工作溫度低于300℃,同時具有良好的耐腐蝕性能E308—16E308—15E308L—1612Crl8Ni9Ti要求優(yōu)良的耐腐蝕性能，及要求采用含鈦、穩(wěn)定的Crl8Ni9Ti型不銹鋼E347—16E347—1506Crl7Nil2Mo2Ti抗無機酸、有機酸、堿及鹽腐蝕E316—16E316—15要求良好的抗品間腐蝕性能E318—1606Crl8Nil2Ma2Cu2Ti在硫酸介質(zhì)中要求更好的腐蝕性能E317MoCu06Cr25Ni20高溫工作(工作溫度低于1100℃)不銹鋼與碳鋼焊接E310—16E310—152.奧氏體不銹鋼的焊接工藝(1)焊條電弧焊焊條的選用按照藥皮性質(zhì)的不同，奧氏體不銹鋼焊條可以分為酸性鈦鈣型藥皮焊條和堿性低氫型藥皮焊

條。表9—11

常用奧氏體不銹鋼焊條的選用焊接工藝焊接時，應采用小電流、快焊速，焊條在橫向上無擺動，一次焊成的焊縫不宜過寬，寬度不應超過焊條直徑的3倍。多層焊時，每一層焊完要徹底清除熔渣，并控制層間溫度，待前層焊縫冷卻后(<60℃)再焊接下一層。焊接開始時，不要在焊件上隨便引弧，以免損傷焊件表面，影響焊件的耐腐蝕性，

焊后可采取強制冷卻措施，加速接頭冷卻。(2)氬弧焊氬弧焊目前普遍用于不銹鋼的焊接。(3)埋弧自動焊奧氏體不銹鋼的埋弧自動焊一般用于焊接中厚度(厚度為6~50mm)不銹鋼板，采用埋弧自動焊不

僅可以提高生產(chǎn)率，而且也能顯著提高焊縫質(zhì)量。表9—12

奧氏體不銹鋼常用焊接方法焊接材料的選用焊接材料鋼號焊條電弧焊氨弧焊理弧白動焊焊條辟號焊條型號焊絲焊絲焊劑022Cr19N10A002E308L—16103Cr21Ni10HD3C21Ni10H151

SJ60106Cr19N1012Cr18Ni9AI02A107E308—16E308—15106C:21Ni10H06C21Ni10H260

SJ601

S608

STO107Crl9Nil1Ti06CrI8NiIITiA132A137E347—16F347—15HDSCrl9NilOTiHOSG19NilOTiH/260HJ1S1SJ608SJ70106Crl8NilINhHD8C20Ni10Nb108C:20Nil0NIHJ260HJI17210Cr18Ni12A102A107F308—16E308—15H08Gr21Ni10H08G2INilOSiH08C2IN10H08CI2IN10SiH26006Cr23Ni13A302A307E309—16E309—15H03Gr24Ni13H03Cr24Ni13HI26006Cr25Ni20A402A407B310—16E310—15H08Gr26N21HO8Cr26Ni21H?60(4)氣焊

由于氣焊方便、靈活，不易燒穿，可焊各種空

間位置的焊縫，因此可以用于焊接沒有耐腐蝕要求的不銹鋼

薄板結(jié)構(gòu)、薄壁管等。3.焊接實例用奧氏體不銹鋼板制作三氯氫硅成品儲槽，鋼板厚度為5mm,

筒體直徑為φ1200mm,

儲槽總長3590mm。筒體縱、環(huán)焊縫均采用焊條電弧焊，焊條型號為E308

16,直徑φ3.2mm

。

焊接電流為90~110A

。焊前開鈍邊V形坡口，鈍邊高度為2mm,

坡口向外。焊接時，正面先焊1條焊道，

然后焊背面。背面(與腐蝕介質(zhì)接觸的一面)焊接時不需刨焊根，焊1道即成，以利于焊縫的耐腐蝕性。筒體縱、環(huán)焊縫焊接后，在設備上開孔，因板較薄，可用碳弧氣刨。開孔時，要從設備里面往外吹，支座加強板和人孔加強板為Q235

鋼板，與不銹鋼筒體焊接時采用E309—16

焊條。焊接工作結(jié)束后，進行X射線檢驗，并進行充水試驗。三、奧氏體不銹鋼的焊接技能訓練焊材質(zhì)為06Cr18Ni11Ti,

鋼管壁厚為3mm,屬于薄壁管。技術要求1.

管子對口錯邊不大于0.5。2.

焊縫波紋均勻，背面成形好。3.

全部焊縫的焊縫寬度c=6±1;焊縫余高h=2±1。奧氏體不銹鋼管焊件圖1.焊接工藝分析奧氏體不銹鋼管采用鎢極氬弧焊接。(1)焊接過程中要嚴格控制熔池溫度，防止焊接接頭出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，而影響焊件的耐腐性能。(2)不銹鋼管的液態(tài)金屬比較黏稠、流動性差，可能會出現(xiàn)底層仰焊部位未焊透的缺陷。焊接時，要調(diào)整好焊槍

角度，要等待形成熔孔后再填焊絲。(3)要避免整體焊縫仰位超高、平位偏低等缺陷，焊接時，在仰位應該填絲少些，平位填絲應多些，立位時焊槍

擺動速度應快些，平位時應慢些。層次焊絲直徑(mm)焊接電流(A)焊接速度(m/h)電源極性打底層φ2.08030直流正極性蓋面層φ2.09540直流正極性5.焊接工藝參數(shù)表9—13奧氏體不銹鋼管焊接工藝參數(shù)操作步驟圖

示說

明焊前準備奧氏體不銹鋼管段焊絲

鎢極鎢極氬弧焊機(1)焊件制備按照焊件圖尺寸要求，剪切、下料奧氏體不銹鋼鋼管6段，尺寸為φ32mm×3mm×30

mm,焊縫接口側(cè)加工30°

坡口，由多節(jié)管子組對一組焊件(2)焊接材料、設備的準備選用直徑φ2.0mm的06Grl8NilITi不銹鋼焊絲，焊絲剪

成500mm左右長度選用直徑φ2.0mm的鎢極(WCe—20),端頭磨成30°圓錐形，錐端直徑為φ0.5mm選用WS—300型手工鎢極氳弧焊機，采用直

流正極性(3)裝配、定位焊將清理好的焊件固定在V

形槽上，留出2mm間隙，保證管段同心，管

段間均采用一點定位焊，定位焊縫長度5~8

mm3.奧氏體不銹鋼鋼管焊接操作表9—14

奧氏體不銹鋼鋼管焊接操作水平固定管的焊接分前、后半部進行。從仰

焊位置過管中心線5～10mm

處起焊，按逆時針方向先焊前半部，焊至平焊位置越過管中心線5~10mm

收尾，再按順時針方向焊接后半

部(4)將焊件水平固定在焊接操作架上，距地面高度為800～900mm

。然后，向管內(nèi)充入氧氣，將管內(nèi)空氣置換出來，即可施焊固定不銹鋼管焊件裝配、定位焊確定焊接順序說

明焊接順序操作步驟焊前準備后

半圖

示打底層焊接仰焊位置

立焊位置立焊位置平焊位置水平固定管打底焊時，應根據(jù)焊接位置的不同變換填絲方式在仰焊及斜仰焊爬坡位置時，宜采用內(nèi)填絲法，即焊絲順著坡口間隙插入管內(nèi)，由管內(nèi)側(cè)向熔池過渡熔滴，這樣可以避免背面焊縫產(chǎn)生內(nèi)凹當在立焊、斜平焊及平焊位置時恢復常用的外填絲法，焊槍和焊絲角度如圖所示蓋面層焊接采用月牙形擺動，焊槍角度與打底焊時相同，采用外填絲法從時鐘6點處引弧，焊槍作月牙形擺動，在坡口邊緣及底層焊道表面熔化并形成熔池后，開始填絲焊接。焊絲與焊槍同步擺動，在坡口兩側(cè)稍加停頓，各加1滴熔滴，并使其與母材良好熔合。反復地擺動一填絲，進行焊接在仰焊部位時，填絲量應適當減少一些，以防熔敷金屬下墜。在立焊部位時，焊槍的擺動頻率要適當加快，以防熔滴下淌。到平焊部位時，每次填充的焊絲要多些，以防焊縫不飽滿焊后處理(1)清理焊縫，檢查焊縫質(zhì)量(2)焊后，還應切斷一切電源；關閉氣路和電源，將焊槍盤好掛起，整理好焊接設備；確認無火種后，才能離開工作現(xiàn)場課題6

鑄鐵焊補操作鑄鐵的焊接技術主要應用在鑄造缺陷的焊補和已損壞鑄件的修復中，很少作為零部件生產(chǎn)的手段。鑄鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金。按照碳在組織中存在的形式不同，鑄鐵可分為灰鑄鐵、白口鑄鐵、可鍛

鑄鐵和球墨鑄鐵等。1.灰鑄鐵灰鑄鐵中的碳以片狀石墨的形式分布于金屬基體中，其斷口呈暗灰色。2.白口鑄鐵白口鑄鐵中的碳全部以滲碳體(Fe3C)

形式存在于金屬中，其斷面呈銀白色，故稱白口鑄鐵。3.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵中的石墨呈團絮狀，它是白口鑄鐵經(jīng)長時間石墨化退火而成。4.球墨鑄鐵球墨鑄鐵中的石墨以球狀分布。二、

灰鑄鐵的焊接性灰鑄鐵的焊接性不良，特別是在電弧焊時，如果焊條選用不當，或者沒有采取一些特殊的工藝措施，則會

產(chǎn)生一系列的缺陷。1.焊后產(chǎn)生白口組織(1)產(chǎn)生白口組織的原因主要是由于冷卻速度快和石墨化元素不足。(2)防止白口組織的方法1)減慢焊縫的冷卻速度2)改變焊縫化學成分3)采用釬焊方法進行焊補2.產(chǎn)生裂紋(1)產(chǎn)生裂紋的原因灰鑄鐵的塑性接近零，抗拉強度低，因此焊接過程中局部快速加熱和冷卻時會形成較大的內(nèi)應力，容易產(chǎn)生裂

紋。(2)防止裂紋的方法1)焊前預熱和焊后緩冷2)采用電弧冷焊減小焊接應力3)其他措施三、

灰鑄鐵的焊補灰鑄鐵的焊補主要是采用電弧焊或氣焊，也可采用釬焊或電渣焊。1.電弧焊按照焊件在焊接前是否預熱，焊條電弧焊可分為：(1)冷焊法

焊件在焊前不預熱，焊接過程中也不輔助加熱的焊接方法。(

2

)

熱

焊

法

焊

接

前

將

焊

件

全

部

或

局

部

加

熱

到600~700℃,并在焊接過程中保持一定溫度，焊后在爐中

緩冷的焊接方法。(3)半熱焊法

半熱焊法是在焊前將焊件預熱至300~400℃的焊接方法。2.氣焊氣焊火焰溫度比電弧溫度低得多，因而焊件的加熱和冷卻比較緩慢，這對防止灰鑄鐵在焊接時產(chǎn)生白口組織和

裂紋很有利。所以，用氣焊焊補的鑄件質(zhì)量一般比較好，

因而氣焊成為焊補鑄鐵的常用方法。但與電弧焊相比，氣

焊的生產(chǎn)率低，成本高，焊工的勞動強度大，焊件變形也

較大，焊補大型鑄件時難以焊透。因此，目前電弧焊已逐

步代替氣焊用于鑄鐵焊補。(1)焊絲與氣劑(2)火焰焊接火焰用中性焰或弱碳化焰，具體選用應根據(jù)焊補的情況。(3)操作要點焊接時，要在基體金屬熔透后再加入填充金屬，以防止熔合不良，發(fā)現(xiàn)熔池中有小氣孔和白亮點夾雜物時，可

以往熔池中加入少量氣焊熔劑，有助于消除夾渣。但是，氣焊熔劑不宜加入過多，否則容易引起夾渣、氣孔，適當加大火焰能率，提高熔池鐵水溫度，有利于氣

體及夾雜物浮起，因而能減少氣孔、夾渣。操作時，應使

火焰始終蓋住熔池，加入焊絲時，經(jīng)常用焊絲輕輕攪動熔

池，促使氣體、熔渣浮出，焊補將要結(jié)束時，應使焊縫稍

高于焊件表面，并用焊絲刮去雜質(zhì)較多的蓋面層。3.釬焊釬焊加熱溫度低，焊接速度快，因此焊接應力小。焊補過程中，基體金屬又不熔化，所以組織變化很小。常用銅

合金及其他有色金屬作釬料，釬縫塑性較好，容易避免裂

紋，除適于焊補一般缺陷外，釬焊更適于焊補面積較大而

深度較淺的加工面及磨損面。四、

球墨鑄鐵的焊接1.球墨鑄鐵的焊接性與灰鑄鐵不同，球墨鑄鐵經(jīng)過球化處理，其力學性能明顯提高。它主要用于制造力學性能要求較高的鑄件，還可以在一定范圍內(nèi)代替碳素鋼或合金鋼來制造強度較高、形狀復雜的鑄件，這就要求焊接球墨鑄鐵時既要保證不產(chǎn)生焊接缺陷，又要從等強度角度考慮，使焊縫有較好的強度和塑性。由于球墨鑄鐵本身的強度和塑性較好，

一般在焊接時不易產(chǎn)生裂紋，但是其焊接質(zhì)量的要求比灰鑄鐵高，相對來說焊接難度更大。2.球墨鑄鐵的焊條電弧焊球墨鑄鐵的電弧焊與灰鑄鐵相同，亦有冷焊法和熱焊法。五、灰鑄鐵的焊補技能訓練灰鑄鐵焊補的焊件圖如圖所示，焊件為開V形坡口的板料。材質(zhì)為HT200,

將鑄件刨削成V形坡口，模擬鑄件技術要求采用電弧冷焊法，運用螺釘加固法和鑲塊塞焊法來完成。灰鑄鐵焊補的焊件圖焊補。1.焊接工藝分析(1)灰鑄鐵焊件焊補的核心問題就是要使碳以石墨形式析出，從而避免白口組織的產(chǎn)生，影響鑄鐵石墨化的因

素主要是冷卻速度和化學成分。焊補時，盡可能減緩鑄件的冷卻速度，選擇焊接材料時，考慮增加碳、硅含量。(2)熱裂紋的位置及預防措施如下：1)焊補區(qū)以外的母材斷裂2)焊補區(qū)產(chǎn)生橫向裂紋3)沿熔合區(qū)裂紋(3)灰鑄鐵焊件焊補還要考慮熔合區(qū)白口組織的產(chǎn)生，可采用高鎳或純鎳焊條，采取電弧冷焊法來減少熔合區(qū)的白口傾向。操作步驟圖

示說

明焊前準備48149焊機

焊條(1)選用ZX5—300型晶閘管直流弧焊機(2)選用EZV高釩鑄鐵焊條和EZNiFe—1鎳

鐵鑄鐵焊條，直徑為φ3.2mm和04.0mm(3)按照焊件圖剪切下料，并將焊件加工成

80°V形坡口，鈍邊為6mm焊前準備焊件V形坡口鑲塊

加強板(4)準備鑲塊若干塊，采用4mm厚的Q235

鋼板，寬度根據(jù)坡口情況確定加強板采用10mm厚的Q235鋼板(具體加工和尺寸根據(jù)施焊需要確定),及若干根M10×

40mm螺釘2.灰鑄鐵焊補操作表9—15灰鑄鐵焊補操作底層焊接采用φ3.2mm的EZV高釩鑄鐵焊條，焊接電流為120～130A,焊接4～5層，堆焊高度約14

mm分段焊接，每焊接30mm滅弧，及時錘擊。按段依次將焊縫一層一層地焊至應有高度以后，再以倒退的次序，

一層一層地焊接下一段。當接近14mm的焊縫厚度時，應將最上面一層焊縫的不平部位補平，以便于下面進行的鑲塊焊接