焊接专业英语第1单元

Unit One Basic Knowledge of Welding
Module 1 Welding
一、课文参考翻译
焊接
“焊接”是指用填充金属（或不用），通过加热（可以用或不用压力），在工件之间形成连续的固态金属。

通过焊接形成的接头是不可拆的。

焊接接头的组成
焊接接头是“工件的连接点或者是将要被连接的或已被连接的工件的边缘区域”。

焊接接头由参与焊接的所有部分所组成，包括焊缝、熔合区和热影响区。

焊接接头的组成如图1-1所示。

焊缝是指通过焊接过程所形成的连接区域，焊缝是在焊接过程中被熔化的区域。

熔合区是在焊接接头中，位于焊缝和热影响区之间的过渡区。

热影响区是邻近熔化的金属，并且受焊接热作用影响的母材部分。

母材是指被焊接的材料。

图1-1 焊接接头的组成
接头的种类
有五种基本的接头形式，它们是对接接头、角接接头、T型接头、搭接接头和端接接头，这五种接头形式如图1-2所示。

图1-2 五种基本的接头种类 焊接位置
焊接发生在结构所需要的位置上。

基于这一点，焊接技术已经发展成允许在任何位置焊接。

某种焊接方法具有全位置焊接的能力，而其他的焊接方法只适用于一个或两个焊接位置。

有四种基本的焊接位置，它们是平焊（1G ）、横焊（2G ）、立焊（3G ）和仰焊（4G ），图1-3表示四种焊接位置的开坡口焊。

对于角焊，有船形位置焊（1F ）、平角焊（2F ）、立角焊（3F ）、仰角焊（4F ），如图1-4所示。

对于管子的对接焊，焊接位置是1G(管子转动，管子轴线水平)、2G （管子垂直固定）和5G （管子水平固定），如图1-5所示。

图1-3 板件开坡口焊的焊接位置
对接接头 角接接头
端接接头
T 型接头 搭接接头
平焊位置 横焊位置 立焊位置 仰焊位置工件和焊缝的
轴线都水平 工件竖直放置，
焊缝的轴线水平 工件竖直放置，焊缝的轴线竖直 工件和焊缝的轴线都水平
1F2F3F4F
船形位置焊平角焊立角焊仰角焊
图1-4 角焊缝焊接位置
1G 2G 5G 水平转动垂直固定水平固定
图1-5管子对接焊焊接位置
在焊接工艺规程中，必须标明焊接位置。

如果是立焊，则应该标明是向上立焊（PF or 3F-up）还是向下立焊（PG）。

焊缝的种类
有多种不同的焊缝形式，当焊缝以横截面表示时，最好由其横截面的形状描述。

最常用的焊缝是角焊缝（它的名字就是以横截面的形状命名的）和对接焊缝。

其它焊缝有塞焊缝、槽焊缝、点焊缝、缝焊缝、堆焊焊缝、封底焊缝和打底焊缝等。

二、问题参考答案
问答题：
1. What is welding?
Welding means that filler metal may or may not be used and heat with or without pressure is used, but the result is that a continuity of solid metal is formed between the workpieces.
2. How many parts does the welded joint consist of?
There are three parts. They are weld, bond area and heat-affected zone.
3. How many kinds of welded joints are there? And what are they?
There are five. They are butt joint, corner joint, T joint, lap joint and edge joint.
4. What types of welds do you know about?
There are butt weld, fillet weld, plug weld, slot weld, spot weld, seam weld, surfacing weld, back bead, backing bead, and so on.
判断对错：
1. All of the welding processes have all-position capabilities.
(F)
改正：Not all of the welding processes have all-position capabilities.
三、阅读材料
焊接方法分类
大多数的焊接方法都需要应用能量（加热或加压）以形成合适的连接，因此
焊接方法可以根据所使用的能源的种类进行分类和命名。

如果包括钎焊，那么焊接方法的分类如下：
（1）熔焊
①氧乙炔焊
②电弧焊
焊条电弧焊；熔化极气体保护电弧焊，包括：熔化极惰性气体保护电弧焊和活性气体保护电弧焊；钨极气体保护电弧焊或钨极惰性气体保护电弧焊；药芯焊丝电弧焊；气电焊；等离子弧焊；埋弧焊；
③电渣焊；
④热剂焊；
⑤激光束焊；
⑥电子束焊
（2）压焊
①电阻焊，包括：点焊、缝焊、对焊
②冷压焊
③摩擦焊
④超声波焊
⑤真空爆炸焊
⑥扩散焊
⑦高频焊
（3）钎焊
这种焊接方法的分类方式被称作家谱方式。

实际上，没有统一命名焊接方法的方式。

很多焊接方法是根据热源或保护方式命名的，但某些特殊的焊接方法是以接头的型式命名的，例如螺柱焊、点焊和对焊。

整体分类无法考虑接头型式，因为相同型式的接头可以采用不同的焊接方法来焊接。

螺柱焊可以采用电弧焊或凸焊进行焊接，而点焊可以采用电阻焊、电弧焊或电子束焊进行焊接，对焊可以采用电阻焊、闪光焊或任何一种其他的焊接方法进行焊接。

虽然在使用中焊接方法常用名称缩写，但全称应遵循下面的描述方式：第一，保护方式的陈述；第二，热源或能源的种类；第三，接头的种类（这
是特殊的，通常是不重要的）。

当谈及到焊接方法时，经常涉及到所使用的方式，尤其是采用手工操作还是自动操作。

焊接的实际操作可以分为三个主要部分：
（a）焊接条件的控制，尤其是电弧长度、焊条或焊丝的送进速度以及时间。

（b）电极、焊炬或焊接机头沿着焊接方向的移动和导向。

（c）焊件的移动。

根据上面提到的工件被焊时的自动化程度，焊接方法可分为手工的、半自动的或自动的。

手工焊可以被理解为焊接参数是由操作者控制的，并且焊接方式也是由操作者控制的；半自动焊是指焊接条件如电弧长度、送丝速度和焊接时间是机器自动控制的，而电极、焊炬或机头的移动和导向是手工操纵的；自动焊是指至少（a）和（b）部分是由机器自动完成的。

Module 2 Stresses Occurring in Welding
一、课文参考翻译
焊接过程中产生的应力
对于焊工来说，了解一些关于应力和应变的知识是重要的。

没有这些必要的知识，他的焊接工作将总是会失败的。

材料被加热时，将向各个方向膨胀。

因此，一根钢棒将会变长、变宽、变粗。

如果随后发生冷却，那么这根钢棒将再一次收缩并且恢复到原来的尺寸。

如果钢棒在长度方向的膨胀受到阻碍，那么情况就不同了。

如果钢棒S塞在两个刚性表面A 和B之间，而且正好配合，然后加热，那么钢棒将具有膨胀的趋势，而A和B将限制它的膨胀，如图2-1所示，结果在钢棒中将产生压缩应力。

加热越强烈，内部的压缩应力也就越大。

如果加热不强烈，压缩应力将低于屈服点，并且在应力作用下只发生弹性变形。

随后冷却，将会恢复到原来的状态：这根钢棒将再一次正好配合于AB两个表面之间。

然而，如果加热较强烈，压缩应力将超过屈服点，那么材料将发生塑性变形，因此材料将会被镦粗。

而钢棒冷却时，会在所有方向收缩，也包括长度方向。

冷却后，钢棒将比原来缩短。

如果钢棒在AB两面之间不能自由活动，而是在两端被牢固地夹住或焊牢，如图2-2所示，那么它也会经历上述相同的变化，只是在冷却时，固定的夹持点将阻止钢棒缩短。

图2-1 两个钢性表面之间金属棒的膨胀图2-2 两端固定的金属棒的膨胀
换句话说，拘束应力使钢棒保持在原位，而在钢棒内部产生了拉应力。

二、问题参考答案
问答题：
1. How does the welding internal stress come about?
See Figure 2-1, if a bar (S) is slid between two rigid faces (A and B), where it fits exactly, and is then heated, the bar will have a tendency to expand, which will be opposed by A and B. As a result a compressive stress will be caused within the bar. If heating is more intense, with the result that the compressive stress exceeds the yield point, then plastic deformation takes place and the material will therefore be upset. While cooling the bar can contract in all directions. After cooling the bar will be shorter than it was at first. If the bar firmly clamped or welded at the ends, during cooling the fixed clamping points would have prevented the bar from shortening, it will cause a tensile stress in it.
判断对错：
1. If a welder knows nothing about stress and strain, his welding job would always fail.
（T）
2. As shown in Figure 2-1, if the compressive stress is below the yield point when the bar is heated, the bar will not revert to the original state after cooling.
（F）改正：If the compressive stress is below the yield point when the bar is heated, the bar will revert to the original state after cooling.
三、阅读材料参考译文
残余应力
如果金属不受约束，那么当金属被加热和冷却相同温度时，它将膨胀和收缩相同的长度。

焊接过程中所进行的加热和冷却是不均匀的，而且在焊缝和临近焊缝的区域之间会存在温差。

不均匀的加热和局部拘束会在焊接区（包括焊缝金属）产生应力。

如果温度变化较大，应力将超过金属的屈服点，金属将发生屈服，以至于拘束应力或残余应力将维持在金属的屈服点。

这意味着在焊件内的屈服应力将同时产生在三个方向。

这些内部的或保留的应力被称作残余应力，即“在没有
外部作用力或温度梯度的情况下，在接头、工件或材料中存在的应力。

”
当作用于工件上的应力超过了屈服强度，那么工件将以塑性的方式屈服，以至于应力将减小到屈服点。

在具有单向应力的简单结构（此结构是由塑性材料制成的）中，这种现象是常见的。

然而，由于正常的加热和冷却所产生的收缩应力实际上是产生在三个方向上。

例如，在薄板中在X和Y方向上将产生相互垂直的拉应力，当板厚增加时，应力将产生在X、Y和Z三个方向上。

当单向应力作用于薄而脆的材料上时，这些材料将在拉力的作用下以脆性的方式断裂，断口将呈现出很少的或无塑性状态。

在这种情况下，材料无屈服点，因为此时材料的屈服强度和抗拉强度是相等的。

不产生塑性变形的断裂称为脆性断裂。

当在塑性材料中产生两向或三向应力时，尤其是在厚板中产生X、Y、Z 三向应力时，将形成脆性断口，这与脆性材料所形成的断口相似。

可以采用很多方式减小残余应力。

如果焊接应力超过了材料的屈服强度，材料就会产生塑性变形，从而使焊接应力更加均匀并且应力仍然维持在金属的屈服点。

这虽然不能消除残余应力，但至少将使应力分布更均匀。

另一种减小高的或峰值残余应力的方式是通过加载或加热焊缝附近区域以便拉伸焊缝，从而使它们膨胀来实现的。

加热使焊缝金属的屈服强度减小，而且膨胀将使焊缝中的峰值残余应力减小，这种方式也会使焊缝区的应力分布更加均匀。

减小峰值残余应力的更有效的方式是采用消除应力热处理。

在消除应力热处理中，焊件被均匀加热到高温，在高温时金属的屈服强度将大大降低。

然后，焊件缓慢而均匀地冷却，因此工件间的温差较小，冷却均匀，在焊件内部将产生均匀的低应力。

高温预热也会减小残余应力，因为整个焊件都处于相对高的温度状态，从而使冷却更加均匀，因此会减小峰值残余应力。

Module 3 Weld Crack
一、课文参考翻译
焊接裂纹
残余应力会导致焊接裂纹。

焊接裂纹可能产生于焊接过程中或焊后不久。

许多原因会导致裂纹，而且裂纹也可能在焊后多年以后产生。

由于焊接残余应力所导致的焊接裂纹和在焊接过程中或焊接后不久所产生的焊接裂纹将在此给予描
述。

裂纹是在焊缝中产生的最严重的缺陷。

在焊件中不允许存在裂纹，尤其焊件在低温条件下工作、受冲击载荷、承受反向应力或当焊件破坏会危及生命时更不允许存在裂纹。

为了防止在焊缝中产生裂纹，理解焊接裂纹产生的机理是很重要的。

在焊接过程中或焊后不久所产生的裂纹可被分为热裂纹和冷裂纹。

此外，裂纹可能产生在焊缝金属中或临近焊缝的母材中，通常产生在热影响区中。

焊接裂纹的形成有种种原因：
焊缝横截面不足以承受载荷
在低应力作用下，焊缝金属塑性不足，无法产生屈服
在淬硬的母材中由于氢而导致的焊道下裂纹
化学成分如硫、磷
较差的焊缝横截面形状
拘束应力和残余应力是在焊接过程中产生焊接裂纹的主要原因。

焊接拘束来自于许多因素：最重要的是焊件的刚度。

例如，如果焊件是由厚板组成，它将具有较高的自然拘束，那么在焊接接头中就很难产生屈服或移动，如果焊缝金属无足够的塑性，就会产生裂纹。

焊缝金属冷却时会产生收缩，如果被焊的工件不能相对于另一个移动的话，而且如果焊缝金属没有足够的塑性，将会形成裂纹。

此外，焊件的移动可能会将高载荷作用于其他的焊缝而使他们在焊接过程中产生裂纹。

最好的解决办法是使用较高塑性的焊缝金属或形成具有足够横截面积的焊缝，这样的焊缝将具有足够的强度以防止裂纹的形成。

当工件不能移动时，焊接裂纹会形成在根部焊道。

另一个可能的因素是熔敷金属的快速冷却。

如果母材是冷的而焊缝相对较小，那么焊缝将快速冷却，并将快速发生收缩，则会形成裂纹。

如果工件被预热了，冷却速度将会较慢，那么将会消除裂纹。

预热的原因之一是减小焊缝的冷却速度。

此外，如果母材处于高温，它将具有较低的屈服强度并且它对焊缝的约束将会减小。

形成这种裂纹的另一个原因是母材中合金元素的含量或碳含量。

当焊接含碳量高或合金含量高的母材时，母材少量的熔化且与焊条混合而形成焊缝，那么焊缝金属中会含有较高的碳和合金含量，它将具有高的强度，但具有较低的塑性，
从而没有足够的塑性进行塑性变形而形成裂纹。

这种裂纹可以通过使用塑性较好的焊缝金属或减小焊缝的冷却速度来消除，也可以通过减少母材混合到焊缝金属中的量来消除。

另一个因素是焊缝金属和热影响区中氢的含量。

当使用纤维素型焊条或使用潮湿的气体、潮湿的焊剂或材料表面存在碳氢化合物等而造成氢的存在时，在电弧气氛中的氢将被溶入熔池和邻近的母材。

当金属冷却的时候，氢的溶解度将减小，如果具有较大的拘束，那么就会形成裂纹。

这种裂纹可以通过增加预热温度、减小拘束和消除电弧气氛中的氢来减少。

总的来说，为了在焊接过程中消除焊接裂纹，应遵循下面的原则：
使用高塑性的焊缝金属
防止高的拘束
调整焊接工艺来减小拘束
使用合金元素含量少或含碳低的材料
通过预热减小冷却速度
使用低氢的焊接方法和填充金属
当裂纹形成在热影响区或者如果裂纹延迟形成，那么罪魁祸手可能是焊缝和热影响区中的氢，另一个重要因素是母材中高的碳含量或合金含量。

使用低氢型的填充材料、采用预热来减小冷却速度、使用塑性的填充金属是重要的。

当焊接高合金钢或高碳钢时，一个解决的办法是使用堆焊技术。

这样使接头的堆焊面的焊缝金属中碳和合金含量远低于母材，焊缝形成在被熔敷的材料表面上，在焊缝金属中可以减少碳及合金的含量，允许采用较高塑性的熔敷金属，整个接头的强度必须完全满足设计的要求；通过使用低氢型的焊接方法和填充金属，焊道下裂纹可以大大减少；降低冷却速度将大大降低产生裂纹的倾向；对使用而言，当焊缝尺寸太小时，也可能形成裂纹，在定位焊缝中这种情况最常见，因为定位焊缝将承担极大的载荷，许多的参考资料中都列出了用于不同厚度材料焊接的最小的角焊缝尺寸，如果采用这些最小尺寸的焊缝，将不会形成裂纹。

二、问题参考答案
问答题：
1. What kinds can weld crack be classified as?
Weld crack can be classified as hot crack or cold crack.
2. What factors can cause weld cracks?
Welds crack for a variety of reasons: Insufficient weld metal cross section to sustain the loads involved；Insufficient ductility of weld metal to yield under stresses involved；Underbead cracks due to hydrogen pickup in a hardenable base material；Chemistry, i.e., sulfur or phosphorus；Poor width-to-depth profile。

3. How to prevent from weld cracks when welding high-alloy base material?
This can be eliminated by using a more ductile weld metal or by reducing the cooling rate of the weld and also by reducing the amount of base metal picked up and mixed in with the weld metal.
4. How to prevent from weld cracks?
As a general rule, to eliminate weld cracking during fabrication it is wise to follow these principles: Use ductile weld metal; Avoid extremely high restraint; Adjust welding procedures to reduce restraint; Utilize low-alloy and low-carbon materials; Reduce the cooling rate by use of preheat; Utilize low-hydrogen welding processes and filler metals.
判断对错：
1. All the weld cracks occur during the manufacturing operation or immediately after the weldment is completed.
（F）改正：The welding cracks occur during the manufacturing operation, shortly or years after the weldment is completed.
2. The faster the cooling is, the easier the cracks occur.
（T）
3. Hydrogen can’t result in weld cracking.
（F）改正：Hydrogen can result in weld cracking.
4. It is very easy to produce crack in the tack welds.
（T）
三、阅读材料参考译文
焊缝失效分析
大型工程焊接结构的失效是很少发生的。

主要结构的重大失效以及调查结果通常都会被报道。

这些报道是有用的，因为它们提供了防止类似问题发生的信息。

为了确定起因，对结构部件的失效进行客观性的研究是重要的。

这可通过调查服役年限、失效条件和真正的失效形式进行。

这种研究应利用每一个可得到的信息、调查所有的因素并评价这些信息来获得失效的原因。

失效的原因通常是下面的一种：
1.由于错误的设计或材料的误用而导致的失效。

2.由于不正确的工艺或操作不当所导致的失效。

3.由于在服役过程中的变质所导致的失效。

下面是这三种情况的总结。

由于错误地设计或材料的误用而导致的失效是由于应力分析的不充分或错误的设计而造成的，例如用静载荷代替动载荷或疲劳载荷进行的不正确计算。

塑性失效是由于对材料的强度来说，载荷太大所引起的；而脆性失效可能是由于结构固有设计中局部应力集中引起的，或对于工件选错材料或采用不正确的接头形式所引起的。

由于不正确的工艺或操作不当导致失效：焊缝的质量可能低于标准；不当的装配质量如根部间隙的消失将导致不正确的熔深；也可能是由于采用不正确的填充金属而造成的。

过载是一个主要问题。

设备的正常磨损和滥用可能导致截面减少到不再能够承受载荷的程度；由于环境的腐蚀和应力集中的加重可能导致失效；也存在其他的情况如维修不当、较差的修理技术和超出使用者控制的意外情况的发生，或产品处于没有被设计的环境中而造成的。