【机械制造】焊接基础知识ppt模版课件.ppt

山东省特种设备检验研究院,第二章 焊接基本知识,2.1 锅炉压力容器常用的焊接方法 2.1.1 焊接的定义和特点 1.定义 GB/T3375-94焊接术语：通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，是工件达到结合的一种方法。 金属焊接：通过适当手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（或分子）间的结合而连接成一体的连接方法。,山东省特种设备检验研究院,2.焊接的优点 （1）节省材料，减轻结构重量，经济性好 （2）简化加工与装配工序，生产周期短，生产效率高 （3）接头强度高，密封性好 （4）结构设计的灵活性大，可实现材料的优化组合 （5）利用拼焊可大大突破铸造和锻压的能力 （6）焊接工艺容易实现机械化和自动化,山东省特种设备检验研究院,3. 焊接的缺点 （1）容易产生较大的焊接变形和残余应力 （2）容易产生焊接缺陷 （3）焊接接头与母材存在较大的组织不均匀，由此引起的性能不均匀。 （4）焊接环境对人体有一定的危害。 强光、高温、有毒气体等,山东省特种设备检验研究院,2.1.2 焊接方法分类,熔焊 接头处局部熔化，然后再冷却结晶成一体的方法。,山东省特种设备检验研究院,2. 压焊 利用摩擦、扩散和加压等物理作用，克服两个表面的不平度，除去氧化膜及污染物，使两个连接表面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成为固相焊接，由于固相焊接时通常加压，因此称压焊。 压焊： 加热：接触部位加热到塑性状态或熔化，后加压 不加热：只加压，引起塑性变形,山东省特种设备检验研究院,3. 钎焊 采用熔点比较低的金属材料作为钎料，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。 软钎焊 450钎料（铜、银、镍合金为主）-强度较高,锅炉压力容器主要采用熔化焊。 焊接占制造工作量的30%以上。 焊接质量影响锅炉压力容器的产品质量和安全可靠性。,山东省特种设备检验研究院,2.1.3 手工电弧焊 1. 手工电弧焊的特点 手工电弧焊是利用电弧放电时产生的热量熔化焊条和焊件，从而获得牢固接头的焊接过程。,山东省特种设备检验研究院,优点：工艺灵活，适应性强，特别适于锅炉压力容器内件、接管、补强、支座等部位焊接及球罐和绕带容器焊接。 缺点：劳动强度大、生产效率低、依赖于工人的技术水平,山东省特种设备检验研究院,2. 手工电弧焊设备 交流电焊机 旋转直流电焊机： 交流电使电动机旋转，带动发电机电枢旋转发出直流电供焊接使用。 硅整流直流电焊机：将工频交流电整流为直流电的手工电焊设备。,锅炉压力容器焊接： 采用低氢型焊条，直流反接 （焊条接正极，工件接负极）,山东省特种设备检验研究院,3. 手工电弧焊焊条 （1）焊芯 作为电极产生电弧 作为熔化金属，形成焊缝 牌号： 一律用汉语拼音的H开头 后面紧跟钢号 末尾-A 高级优质焊丝 硫磷含量0.030% -E 特级焊条钢 硫磷含量0.020% -C 特级焊条钢 硫磷含量0.015%,山东省特种设备检验研究院,（2）药皮 作用： 提高电弧燃烧的稳定性 防止空气对熔化金属的不良作用 保证焊缝金属的脱氧作用 加入合金元素提高焊缝金属的机械性能 提高焊接生产率,山东省特种设备检验研究院,（3）焊条的种类 按用途分：很多 按药皮熔渣： 碱性焊条（熔渣碱度1.5） 酸性焊条 （熔渣碱度1.5）,药皮成分：TiO2 、MnO2、FeO、SiO2 等酸性氧化物及少量有机物。工艺性能好，成型美观，对锈、油水敏感度小，抗排气能力强焊缝抗裂性差，焊缝力学性能较低，一般用于结构焊接。,含有CaCO3 、CaF2、CaSiO3、MgCO3等碱性氧化物。渣流动性好，抗裂性能好，冲击韧性较高。广泛用于锅炉压力容器制造。对锈、油水敏感，易产生焊接缺陷。一般只用直流焊接。,山东省特种设备检验研究院,（4）焊条的编号,0或1 表示全位置焊，2用于平焊或平角焊，4用于向下立焊,山东省特种设备检验研究院,4. 手工电弧焊的焊接规范 （1）焊接电流 焊接电流取决于焊条直径和焊缝位置。电流大易出现咬边、烧穿等，焊接电流小，容易出现未焊透、夹渣。 （2）电弧电压 电弧长电压高，熔化宽度大。一般20-25伏 （3）焊条直径 一般用3-5mm 直径焊条，工件厚度大于12mm，可用4-6mm直径焊条，但必须用直径小于3.2 mm的焊条打底。 （4）焊接速度 通常不超过10m/h （5）焊接层数 一般是工件厚度与焊条直径比值的整数倍。,山东省特种设备检验研究院,5. 手工电弧焊的焊接位置及特点 （1）平焊,平焊是焊接在水平面上任何方向的焊缝。平焊在生产上应用最为广泛。其优点是操作容易，劳动强度小，焊条熔滴容易过渡到熔池、熔池形状和金属容易保持，焊缝质量较高；与其它空间位置的焊接比较，生产率较高，因可使用较大的焊条直径和焊接电流。,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,（2）立焊 立焊是焊接在垂直乎面上垂直方向的焊缝。立焊时，由 于焊条的熔淌和熔池内金属容易下流所以操作较困难。,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,（3）横焊 横焊是焊接在垂宣平面上水平方向的焊缝。横焊时，熔化金属由于重力作用，容易下流而产生咬口、焊瘤及未焊透等缺陷。因此，应采用短电弧，小直径的焊条以及适当的焊接电流利运条方法。,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,（4）仰焊 仰焊时，必须保持最短的电弧长度，以使熔滴在很短的时间内，从焊条末端过渡到熔池中去。 为减少焊接熔池的面况使焊缝容易成形，则焊条直径和焊接电流要比平焊时小。仰焊时所用的焊条宜径要视被口形状而定，一般为32或4毫米。若焊条直径较大则熔池面积过大，容易造成熔化金属向下垂落的情况。,山东省特种设备检验研究院,2.1.4 埋弧自动焊 焊丝I末端和焊件7之间产生电弧2后，电弧的辐射热使焊丝末端周围的焊剂5熔化，有部分被蒸发，焊剂蒸气将电弧周围的熔化焊剂熔渣4排开，形成一个封闭空间使电弧与外界空气陌绝，电弧在此空间内继续燃烧焊丝便不断熔化，并以滴状落下，与焊件被熔化的液态金属混合形成焊接熔池3。随着焊接过程的进行电弧向前移动，焊接熔池也随之冷却而凝固，形成焊缝6。比重较轻的熔渣浮在熔池的表面，冷却后成为渣壳8。,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,埋弧自动焊的优点 （1）生产率高 5-10倍 （2）焊缝质量好 （3）节省焊接材料和电能 （4）焊件变形小 （5）改善了劳动条件,山东省特种设备检验研究院,埋弧自动焊焊接规范 （1）焊接电流 当其他参数保持不变时，随着焊接电流的增加，熔池底部的液态金属被排出的作用加强，电弧便直接加热熔池底部的未熔化金属，使熔深成正比增加。,山东省特种设备检验研究院,（2）电弧电压 随着电弧电压的增加，焊缝的熔宽有明显地增加，而熔深和增强量则将所下降。,熔宽,熔深,增强量,山东省特种设备检验研究院,（3）焊接速度 当其他条件不变时随着焊接速度的增加，焊缝的线能量减小，熔宽明显地变窄，而增强量则稍有增加。过分地增加焊接速度后，由于电弧对焊件的加热不足会造成焊件的未焊透和焊缝边缘的未熔合现象。,山东省特种设备检验研究院,（4）焊丝直径 随着焊丝直径的增加，电弧的摆动作用加强，焊缝的熔宽增加而熔深则稍有下降。当捍接电流不变时，随着焊丝直径的变细，电流密度则增加，熔深也便相应地增加。故使用同样大小的电流时，小直径焊丝可以得到较大的熔深。当焊件要求一定熔深时，使用小直 径焊丝还可以节省电能(因它使用的焊接电流较小)。,山东省特种设备检验研究院,（5）焊丝倾角 在焊丝向前倾斜一定角度焊接时，电弧对熔池底部液态金属的排出作用减弱，故熔深有所减小，但电弧对焙池前面焊件的预热作用加强，故熔宽有所增加。当焊丝向后倾斜一定角度时，电弧对熔池底部波态金属的排出作用加强故熔深和增强量皆有增加。,山东省特种设备检验研究院,2.1.5 亚弧焊 电弧在氢气流中燃烧，钨极为电极之一，基本金属为电极之二。电弧区及熔他都由氩气保护，使之与空气隔开。用钨极和基本金属(工件)之间产生的电弧热来熔化基本金属和焊丝，待冷却后凝固联成一体的焊接方法。用于打底焊，避免未焊透。,山东省特种设备检验研究院,亚弧焊的优点： （1）焊接质量好 （2）便于实现全自动化焊接 （3）热影响区小，焊接变形小 （4）电弧稳定，飞溅少，焊缝美观 缺点： 氩气成本昂贵，生产率低。,山东省特种设备检验研究院,2.1.5 二氧化碳气体保护焊 C02焊是以C02作为保护气体，依靠焊丝与焊件之间产生的电弧来熔化金属的一种熔化极电焊。,山东省特种设备检验研究院,二氧化碳气体保护焊的优点： 成本低 质量好 生产率高 抗锈能力强 操作性能好,山东省特种设备检验研究院,2.1.7 电渣焊 电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源来熔化电极(焊丝或板极)和焊件而形成焊缝的一种焊接方法。电渣焊在重型机械制造工业和造船工业中应用较为广泛。,山东省特种设备检验研究院,电渣焊的特点： （1）对于大厚度的焊件可以一次焊成 （2）生产率高、焊接材料消耗少 （3）宜在垂直位置焊接 （4）渣池对被焊工件具有较好的预热作用 （5）焊后必须进行正火或回火处理 （6）焊缝成型系数调节范围大,山东省特种设备检验研究院,2.2 焊接接头 2.2.1 焊接接头形式 对接接头 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，称对接接头。 对接接头是最常见和最合理的接头形式 如筒体接头、封头拼接接头、封头与筒体接头等。 对接接头处结构基本是连续的，应力分布也比较均匀。接头余高过高或过低都会引起应力集中。 对接接头余高一般不会超过3mm。,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,对接接头的坡口形式,用于重要锅炉和容器焊缝,用于一般锅炉和容器焊缝,山东省特种设备检验研究院,2. 搭接接头 两块板料相叠，在端部或侧面角焊的接头，称为搭接接头 属于角焊缝，结构并不连续，应力集中比较大。常用于立式金属储罐的罐壁和罐底板的焊接。,山东省特种设备检验研究院,3. 角接接头 两构件成直角或一定角度，而在其连接边缘焊接的接头，称为角接接头。 常用于锅炉压力容器接管、法兰、夹套、管板、管子、凸缘等,山东省特种设备检验研究院,4. T字接头 两构件成T字形焊在一起的接头，称为T字接头。,山东省特种设备检验研究院,2.2.2 焊接接头的组成 焊缝 焊件经焊接后形成的结合部分 熔合区 焊接接头中焊缝与母材交接的过渡区域 热影响区 焊接过程中，材料受热的影响而发生金相组织和机械性能变化的区域。,焊接接头示意图,山东省特种设备检验研究院,2.2.3 焊接接头的组织和性能 焊缝金届是由熔池的液态金属凝因而成，熔池从高温冷却到常温，通常要经过两次组织变化。第一次是从液态转变为固态(即奥氏体)时的结晶过程，称为一次结晶；第二次是当焊缝金属温度低于相变时发生的组织转变，称为焊缝的二次结晶。常温下焊缝组织是二次结晶。焊缝组织除与化学成分有关外在很大程度上取决于焊接熔他的一次结晶和焊缝金属的二次结晶，而焊缝金属的性能又与焊缝金属的组织有着密切的联系。 1.一次结晶的特点 熔他金属的结晶过程和一般的金属结晶一样，也是生核和晶 核长大的过程，然而焊按时镕池的结晶也有它的特殊之处。 (1)熔池冷却速度大。 (2）熔池中液体金属处于过热状态。 (3)熔池中心和边缘的温度梯度大。 (4)熔池是在运动状态下结晶，带有周期性。,山东省特种设备检验研究院,偏析：一次结晶过程中，由于冷却速度快，焊缝金属元素来不及扩散，会产生化学成分分布不均匀的现象，这种现象称为偏析。 低碳钢和低合金钢在平衡状态下的二次结晶组织是铁素体加少量珠光体。随冷却速度增加，珠光体含量增加，铁素体含量减少，焊缝强度硬度提高，塑性韧性下降。 奥氏体钢的焊缝组织一般是奥氏体加少量的铁素体。 焊接接头的薄弱部位不在焊缝，而在熔合区和热影响区。 焊缝余高并不能增加整个焊接接头的强度。余高的存在导致结构不连续，产生应力集中，使疲劳强度下降。,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,不易淬火钢的组织和性能 (1)熔合区 即焊缝金属与母材相邻的熔合线附近又称半熔化区，温度处于固液相线之间。此区在化学成分和组织性能上都有较大的不均匀性。在靠近母材一侧金属组织是处于过热组织，塑性很差。在各种熔化焊的条件下，这个区的范围虽然很窄，但对焊接接头的强度、塑性都有很大的影响，在许多情况下熔合区是产生裂纹，局部脆性破坏的发源地。 （2)过热区 此区的金属是处于过热状态，过热区的温度范围是处在固相线以下到1100左右，在这样高的温度下，奥氏体晶粒发生严重的长大，冷却之后获得晶粒粗大的过热组织(一般焊后晶粒度都在l一2级)。此区的塑性很低尤其是冲击韧性通常要降低20一30。因此焊接刚度较大的结构队常在过热区产生裂纹。,山东省特种设备检验研究院,(3)相变重结晶区(正火区) 金属被加热到Ac3以上稍高的温度后将发生重结晶(即铁索体和珠光体全部转变为奥氏体)，然后在空气中冷却就会使金属晶粒得到均匀而细小的铁素体和珠光体。相当于热处理时的正火组织，又称正火区或细晶区，此区的温度范围约在Ac3一ll00之间。 (4)不完全重结晶区 （部分相变区） 焊接时处于Ac1-Ac3之间范围的热影响区就是属于不完全重结晶区。对于低碳钢和某些低合金钢焊接时，当金属加热温度稍高于Ac1，首先珠光体转变为奥氏体；温度升高，部分铁素体逐步向奥氏体中溶解，温度越高，溶解的越多。处于Ac1-Ac3范围内只有一部分组织发生了相变重结晶的过程，而始终未熔入奥氏体中的铁素体便发生长大，变成了粗大的铁素体组织，所以这个区的金属组织是不均匀的，晶粒大小不一。一部分是经过重结晶的晶粒细小的铁素体和珠光体，另一部分是粗大的铁索体。由于晶粒大小不同，因此机械性能也不均匀。,山东省特种设备检验研究院,2. 易淬火钢热影响组织和性能,山东省特种设备检验研究院,2.3 焊接应力与变形 2.3.1 概念和分类 1.焊接应力,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,2. 焊接变形,山东省特种设备检验研究院,2.3.2 产生焊接应力和变形的原因 1.焊件上的温度不均匀 2. 熔敷金属的收缩 3. 金属组织的转变 4. 焊件的刚性约束 2.3.3 焊接应力的控制措施 合理的装配和焊接顺序 焊前预热 焊后保温 重新结构设计,山东省特种设备检验研究院,2.3.4 消除焊接应力的方法 1.焊后进行热处理 2.机械法 如锤击、压展、过载等 3.振动法,山东省特种设备检验研究院,2.4 锅炉压力容器常用钢材的焊接 2.4.1 钢材的焊接性 钢材在采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接规范参数及焊接结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。 焊接性包括两个方面： 工艺焊接性：没有裂纹，即抗裂性 使用焊接性：使用中的可靠性。 力学性能 ： 强度、塑性、韧性、硬度及抗裂纹扩展性等。 其他特殊性能： 耐热性、耐腐蚀、耐高温、耐疲劳、抗时效,山东省特种设备检验研究院,2.4.2 低碳钢的焊接 Q235B、Q235C、20g、20R等，有一定强度、塑性、韧性，满足中低压容器的使用要求。 低碳钢的焊接性 低碳钢塑性较好，没有淬硬倾向，对焊接加热和冷却不敏感，焊缝和热影响区不易产生裂纹。 焊前不需预热，对厚工件或低温环境，适当预热 镇静钢杂质少，偏析少，不易形成低温共晶，对裂纹不敏感。 工艺选择不当时，易出现晶粒长大现象。 可采用交直流全位置焊接，工艺简单。,山东省特种设备检验研究院,2.4.3 低合金钢的焊接 低合金钢具有较高的强度，较好的塑性和韧性，工艺性好，强度比低碳钢高的多，在锅炉压力容器中广泛应用。 钢材的强度等级越高，碳当量越大，可焊性越差。 低合金钢的焊接特点： （1）热影响区的淬硬倾向。热影响区易出现脆性马氏体组织。 影响淬硬倾向的三因素：化学成分及结构因素；焊接方法和焊接规范；焊口的起焊温度和焊后的冷却速度。 （2）焊接接头裂纹。低合金钢容易出现焊接冷裂纹（延迟裂纹） 延迟裂纹的影响因素：焊缝和热影响区的氢含量；热影响区的淬硬程度；焊接残余应力的大小。,山东省特种设备检验研究院,2.4.4 奥氏体不锈钢焊接 奥氏体不锈钢焊接容易出现的缺陷是晶间腐蚀和热裂纹 （1）晶间腐蚀 不锈钢在450-850的温度范围内停留，钢中的碳会向奥氏体晶界扩散，并在晶界处和铬形成化合物，析出碳化铬，使晶间附近铬含量减少产生“贫铬区”。 焊接时在升温和降温时无法避开450-850的温度范围，所以焊接接头金属容易出现“贫铬”。在腐蚀性介质中工作，就会产生晶间腐蚀。控制措施： 使焊缝形成双相组织 严格控制含碳量 添加稳定剂 进行焊后热处理 采用正确的焊接工艺,山东省特种设备检验研究院,（2）热裂纹 奥氏体钢树枝晶间低熔点杂质偏析，使晶间和晶内热膨胀系数不同，使焊缝区产生较大的温差和收缩内应力，使焊缝中容易出现热裂纹。 控制措施： 在焊缝中加入形成铁素体的元素，形成双相组织 减少母材和焊缝的含碳量 严格控制焊接规范,山东省特种设备检验研究院,2.5 焊接缺陷 2.5.1 外观缺陷 1.咬边 由于工件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时流过去补充所致。因而在电流过大，电弧拉得太长以及焊条角度不当时均会造成咬边 电流和焊速要适当；焊条角度和运条方法应正确，电弧不要太长。,山东省特种设备检验研究院,2.焊瘤 在角焊、立焊、校焊、仰焊叭容易产生焊瘤。其原因众电弧拉得太长；焊速太慢；焊条角度或运条方法不正确。对接焊时主要是由于电流太大，造成后半根焊条过热，熔化过快等原因，致使熔池铁水猛增而造成焊瘤。 措施：使焊缝处于平焊，正确操作，规范合理，使用无偏心焊条。,山东省特种设备检验研究院,3. 凹坑 是指焊缝表面或背面局部低于母材的部分。 主要是收弧时焊条未作短时间停留造成的。凹坑减小了焊缝的有效截面积。容易出现弧坑裂纹和弧坑缩孔。 措施：收弧时让焊条在熔池内作短时间停留或环形摆动。,山东省特种设备检验研究院,4. 未焊满 焊缝表面上连续的或断续的沟槽。 根本原因：填充金属不足。规范取得过小，焊条细或运条不当。 消弱了焊缝的强度，容易产生应力集中，由于规范太弱冷却速度增大，容易产生气孔、裂纹等。 措施：加大焊接电流，焊缝加盖面焊。 5. 烧穿 焊接过程中，熔深超过工件厚度，溶化金属从焊缝背面流出，形成穿孔性缺陷。 成因：电流过大，速度太慢，电流停留时间长 措施：减小装配间隙、速度合适、加垫板，或用脉冲焊接等。,山东省特种设备检验研究院,6. 其他表面缺陷 （1）成形不良 外观几何尺寸不符合要求 （2）错边 工件自厚度方向上错开一定位置 （3）塌陷 输入量过大，溶化金属过多，是液态金属向焊缝背面塌落。 （4）表面气孔或弧坑缩孔 （5）各种焊接变形 角变形、扭曲、波浪变形等。,山东省特种设备检验研究院,2.5.2 气孔和夹渣 1.气孔 熔池金屑在高温时，吸收了过多的气体或由于熔池内部冶金反应产生的气体，在熔池冷却凝固时来不及逸出，而在焊缝内部或表面形成了孔穴。有单个球状气孔、密集气孔、条状气孔、均部气孔及链状气孔组成,山东省特种设备检验研究院,气孔产生的机理： 产生气孔的根本原因是焊接过程中存在的各种气体。焊接时，过热的熔滴和熔池液体金属可熔化过饱和的气体，同时通过冶金反应也产生各种气体，在焊缝金属结晶过程中气体来不及逸出，从而导致气孔。气孔生成包括三个过程，即气泡的生核，长大和上浮。 危害：使焊缝疏松，降低了强度和塑性，容易引起应力集中。 措施： 清除油污、铁锈、水分和杂质；采用碱性焊条并烘干；直流反接并用短电流施焊；含前预热焊后缓冷；采用偏大的规范施焊。,山东省特种设备检验研究院,2. 夹渣 焊后熔渣残存在焊缝中的现象。 分为金属夹渣和非金属夹渣。金属中夹杂主要是夹钨、夹铜,非金属夹渣：,山东省特种设备检验研究院,产生夹渣的原因 破口尺寸不合理 破口有污物 层间清渣不彻底 焊接线能量小 焊后散热太快，金属凝固快 焊条药皮脱渣性不好 钨极熔化脱落 焊条摆动不良，熔渣不上浮 夹渣容易产生应力集中，易产生裂纹。,山东省特种设备检验研究院,2.5.3 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。 裂纹的分类 按尺寸 （1）宏观裂纹 肉眼可见 （2）微观裂纹 显微镜下才能发现 （3）超显微裂纹 晶间裂纹和晶内裂纹 从产生温度看： （1）热裂纹 产生于Ac3线附近的裂纹，焊接完毕出现，有称结晶裂纹 （2）冷裂纹 焊毕冷至马氏体转变温度Ms点以后产生的裂纹，又称延迟裂纹。,山东省特种设备检验研究院,按裂纹产生的原因 （1）再热裂纹 接头冷却后再加热至500-700时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料的焊接热影响区呢的粗晶区，一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂状态。 （2）层状撕裂 在具有丁字接头或角接头的厚大构件中，沿钢板的扎制方向分层出现的阶梯状裂纹。 主要是钢材在扎制过程中硫化物、氧化铝等夹杂在其中，形成各向异性。在焊接应力或拘束应力作用下，金属沿扎制方向的杂质开裂。 （3）应力腐蚀裂纹 在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力外，还与焊缝组织有关。,山东省特种设备检验研究院,再热裂纹,层状撕裂,应力腐蚀裂纹,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,3. 热裂纹 （1）形成机理 在焊缝金属凝固末期，敏感温度区在固相线附近的高温区。在焊缝金属凝固的过程中，结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界，形成液态薄膜，在特定敏感温度区间，强度极小， 由于焊缝收缩而受到拉应力，最终开裂形成裂纹。 热裂纹是沿晶界开裂，发生在杂质较多的低碳钢、低合金钢和奥氏体不锈钢中。 （2）影响因素 合金元素和杂质元素含量，尤其是硫磷含量 冷却速度大，偏析严重，结晶温度区间增大 结晶应力和拘束应力使部分金属受拉,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,防止结晶裂纹的措施： 1.减小硫磷等杂质元素的含量，降低含碳量 2. 加入一定的合金元素，减小柱状晶的偏析 3. 采用熔深较浅的焊缝，使低熔点物质上浮 4. 合理使用焊接规范，采用预热和后热，减小冷却速度 5. 采用合理的装配次序，减小焊接应力,山东省特种设备检验研究院,结晶裂纹： 裂纹沿纵向发展，从上到下分布在焊缝中心部分的细柱状晶区内,山东省特种设备检验研究院,铁素体和珠光体，裂纹分布在树枝间,断口表面可以看到完整位的树直径的表面。表面光滑，是高温下液相结晶时形成的自由表面。,山东省特种设备检验研究院,4. 再热裂纹 （1）特征 产生于焊接热影响区的过热粗晶区 再热裂纹产生的温度 碳钢、合金钢 550-600 ，不锈钢300 再热裂纹为晶界开裂 容易产生于沉淀强化的钢中 与焊接残余应力有关 （2）机理 近缝区金属在焊接热循环的作用下，强碳化物相沉积在晶内，使晶内强化城度大大高于晶界，且强化相在晶内会阻碍晶粒内部的局部调整，从而阻碍晶粒的整体变形。因此，应力松弛产生的塑性变形由晶界承担，于是，晶界产生滑移，在三晶粒交界处产生应力集中，从而产生裂纹。,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,（2）再热裂纹防止措施 注意合金元素对再热裂纹的影响 合理预热或后热，控制冷却速度 降低焊接残余应力 避免应力集中 避开再热裂纹产生的敏感温度 避开再热裂纹温度敏感区的停留时间,山东省特种设备检验研究院,640下2小时断裂。再热裂纹是沿晶断裂,山东省特种设备检验研究院,5. 冷裂纹 （1）特征 产生于较低温度，且是焊接后一段时间，又称延迟裂纹 主要发生在热影响区，少量在焊缝区 冷裂纹可能是沿晶、穿晶或混合开裂 引起的破坏是典型的脆断 （2）产生的机理 产生了淬硬的组织 焊接接头部位具有残余拉应力 焊接接头内含氢,山东省特种设备检验研究院,山东省特种设备检验研究院,（3）防止焊接冷裂纹的措施 采用低氢型焊条，严格烘干。 提高预热温度，采用后热措施，保证层间温度，避免淬硬组织 采用合理焊接规范和焊接顺序，减少焊接变形和应力 焊后及时进行消氢热处理,山东省特种设备检验研究院,焊条烘干不充分在焊缝根部应力集中出产生裂纹，贯穿先共析铁素体，断口显示了与氢活动有关的空位聚合， 孔穴长大与微裂纹串接撕裂的形态。,山东省特种设备检验研究院,2.5.4 未焊透 母材金属未熔化，焊缝金属未进入接头根部的现象。 产生的原因 焊接电流小，熔深浅 坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大 产生了磁偏吹的现象 焊条偏心度太大 层间焊跟清理不良 2、危害 减少了焊缝的有效截面积，产生应力集中，降低焊缝的疲劳强度，易发展成裂纹。,山东省特种设备检验研究院,3. 未焊透的防止 加大焊接电流 焊角焊缝用交流代替直流 合理设计坡口并加强清理 采用短弧焊,山东省特种设备检验研究院,2.5.5 未熔合 指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。 坡口未熔合、层间未熔合、根部未熔合 产生的原因 焊接电流过小 焊接速度过快 焊条角度不对 产生了弧偏吹现象 母材未熔化就被铁水覆盖 母材表面有污物，影响焊缝金属与母材的熔合。,山东省特种设备检验研究院,2.未熔合的危害 属面积性缺陷，减少了有效承载面积，产生应力集中，危害性较大。 3. 防止措施 采用较大焊接电流，正确进行施焊，注意坡口清洁。,山东省特种设备检验研究院,2.5.6 其他缺陷 （1）焊缝化学成分或组织不符合要求 匹配不当或烧损等原因，使化学成分或组织发生变化，机械性能和耐腐蚀性能下降。 （2）过热和过烧 过热：规范不合理，热影响区长时间在高温下停留，使晶粒变得粗大。-可通过热处理逆转 过烧：过热组织温度进一步升高，时间延长，使晶界氧化或局部熔化，就会产生过烧组织不可逆转 （3）白点 在焊缝金属拉断面上出现的白斑，是由于氢的聚集造成的。,山东省特种设备检验研究院,过热造成的开裂,过烧,山东省特种设备检验研究院,