焊接知识培训讲义

教案《焊接工艺》授课教师：授课时间：第一讲§9-1金属焊接性的基本概念教学目的：金属焊接性的概念焊接性影响因素教学重点：焊接性概念教学难点：焊接性影响因素教学过程：一、金属焊接性的基本概念1、焊接性金属焊接性是指材料在施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。

金属焊接性是指材料对焊接加工的适应性，又分为工艺焊接性和使用焊接性。

(1) 工艺焊接性是指在一定的焊接工艺条件下能否获得优质致密、无缺陷焊接接头的能力。

(2) 使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的程度。

使用焊接性与产品的工作条件有密切关系。

2、影响焊接性的因素(1)材料因素材料因素有钢的化学成分、冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态和力学性能等。

其中化学成分（包括杂质的分布）是主要的影响因素。

对焊接性影响较大的因素有碳、硫、磷、氢、氧和氮。

对钢中合金元素来说，还有锰、硅、铬、镍、钼、钛、钒、铌、铜和硼等。

(2)工艺因素包括施工时所采用的焊接方法、焊接工艺规程和焊后热处理等。

对于同一母材，当采用不同的焊接方法和工艺措施时，会表现出不同的焊接性。

（3）设计因素是指焊接结构的安全性不但受材料的影响，而且在很大程度还受到结构型式的影响。

焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性也发生影响。

结构的刚度过大，接口的断面突然变化，焊接接头的缺口效应等，均会不同程度地造成脆性破坏的条件。

此外，在某些部位焊缝过度集中和多向应力状态也会对结构的安全性有不良影响。

（4）服役环境因素是指焊接结构的工作温度、负荷条件和工作环境。

如在高温下工作时有可能发生蠕变；在低温或冲击载荷下工作时，会发生脆性破坏；在腐蚀介质中工作时，接头会发生腐蚀等。

3、评价焊接性准则：（1）评定焊接接头产生焊接缺陷的倾向（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求小结：1、金属焊接性概念2、金属焊接性的影响因素作业：P109 第1题课后记：第二讲§9-2 常用焊接性试验方法教学目的：1、了解常用焊接性试验方法2、用间接估算法、斜丫形坡口试验法教学重点：碳当量估算法教学难点：热影响区最高硬度法教学过程：复习提问：焊接性概念及影响因素是什么？一、焊接试验的研究目的与方法焊接冷裂纹试验直接法再热裂纹试验层状撕裂试验热应变时效脆化试验工艺焊接性焊接气孔敏感性试验由碳当量推测焊接性裂纹敏感指数及临界应力为判据间接法连续冷却组织转变图焊接性试验方法分类断口分析及相组织分析焊接热影响区最高硬度焊接热、应力模拟试验直接法实际产品结构运行的服役试验压力容器的爆破试验使用焊接性焊缝及接头的常规力学性能试验焊缝及接头的低温脆性试验间接法焊缝及接头的高温性能试验（蠕变、持久等）焊缝及接头疲劳、动载试验焊缝及接头抗腐性、耐磨性及应力腐蚀开裂试焊接性试验方法的分类1、焊接性试验的研究目的研究目的：制定最佳焊接工艺和正确选材2、金属焊接性的研究方法（1）对母材进行的试验方法（2）对焊接接头的试验方法二、常用焊接性试验方法（一）间接估算法1、碳当量估算法碳当量：把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。

（1）计算公式国际焊接学会（I I W）推荐C ECE=C+Mn/6+(C r+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)①适用于中高强度的非调质低合金高强钢。

②一般可用碳当量预热某钢种的焊接性，以便确定是否需要采取预热和其他工艺措施。

化学成分取上限。

③板厚小于20mm。

CE < 0.4%, 焊接性良好，不需预热。

CE = 0.4%~0.6%，需适当预热、控制线能量等工艺措施CE > 0.6%, 属较难焊材料，需采取较高预热温度2、焊接热影响区（HAZ）最高硬度法焊缝金属切点熔合线图9-3 硬度测定位置在O点两侧各取7个以上的点（测点15个以上）各点的间距0.5mm。

小结：1、碳当量估算法、2、热影响区最高硬度法作业：某钢材的合金元素含量如下，试计算其碳当量（0.77%）并说明相应工艺措施。

C : 0.28~0.35 Mn: 0.8~1.1 Si: 0.9~1.2Cr: 0.8~1.1 Ni: <0.3课后记：第三讲§9-3 常用焊接性试验方法教学目的：了解斜Y型坡口试验法教学重点：斜Y型坡口试验法应用教学难点：斜Y型坡口裂纹试验法过程教学过程：提问：什么是碳当量？IIW推荐碳当量公式如何？授新：斜Y型坡口试验法常用焊接裂纹繁感性试验方法有：焊接热裂纹、焊接冷裂纹、消除应力裂纹试验、层状撕裂。

斜Y型坡口焊接裂纹试验法应用：焊接接头热影响区冷裂纹试验碳素钢和低合金高强钢打底焊缝及其热影响区冷裂纹倾向1、试件制备：坡口加工：机械切割加工2、试验方法（1）焊条：低氢型焊条、直径4~5mm。

（2）上下各层正面和背面交替焊。

（3）焊实验焊缝前清理焊缝（4）试验参数焊条直径４mm。

焊接电流：170Ａ±10A。

电弧电压：24V±2V。

焊接速度：150 mm/min。

（5）焊完48h后，开始检测解剖。

3、计算方法（1）表面裂纹率：Cf =∑Lf/L×100﹪CF―表面裂纹率∑Lf―表面裂纹长度之和L―试验焊缝长度（2）根部裂纹率Cr=∑Lr/L×100﹪.Cs=Hc/H×100﹪结论：裂纹率不超过20﹪不应有根部裂纹小结：1、斜Y型坡口试验法应用2、斜Y型坡口试验法试验方法作业：P109 第3、4题课后记：第四讲§10-1 碳钢的焊接性教学目的：1、了解碳钢的分类；2、了解碳钢的焊接性。

教学重点：碳钢的焊接性教学难点：碳钢的分类教学过程：提问：斜Y型坡口试验适用于什么情况？一、碳钢的分类：1、按含碳量多少低碳钢≤0.25﹪中碳钢 0.25﹪~0.6﹪高碳钢＞0.6﹪2、按脱氧方法不同沸腾钢：脱氧不完全半镇静钢：脱氧不完全镇静钢：完全脱氧特殊镇静钢：完全脱氧3、按钢的质量普通碳素钢 S≤0.05﹪ P≤0.05﹪优质碳素钢 S≤0.035﹪ P≤0.035﹪高级优质碳素钢 S≤0.030﹪ P≤0.035﹪特殊优质碳素钢 S≤0.020﹪ P≤0.025﹪4、按用途分碳素结构钢：基本对应低碳钢碳素机械零件用钢：基本对应中碳钢碳素工具钢：基本对应高碳钢二、碳钢的焊接性1、焊接性：取决于含碳量含碳量增加、钢的硬度和强度提高，焊接性变差2、焊接性判定：经验公式：Ceq=C+Mn/6+si/24﹪简化：Ceq=C+Mn/6（1）Ceq＜0.4时淬硬倾向小，焊接性良好不需预热、后热和控制层温度。

（2）Ceq=0.4~0.6﹪淬硬倾向较大，焊接性差较一般需预热等相应工艺措施（3）、Ceq＞0.6﹪淬硬倾向严重，焊接性很差必须采取措施：较高预热温度、控制层间温度、后热及采用低氢焊接工艺。

小结：1`、碳钢的分类2、分析碳钢的焊接性作业：P121 第二题 .课后记：第五讲§10-2碳钢的焊接工艺(之一)----低碳钢焊接工艺教学目的：掌握低碳钢的焊接工艺教学重点：低碳钢的焊接工艺教学难点：低氢焊接工艺教学过程：复习提问：碳钢的分类有哪些？授新：低碳钢的焊接工艺一、低碳钢的焊接性低碳钢的含碳量较低，且除Mn、Si、S、P等常规元素外，很少有其他合金元素，因而焊接性良好。

焊接时有以下特点：1、可装配成各种不同的接头，适应各种不同位置的施焊，且焊接工艺和技术较简单，容易掌握。

2、焊前一般不需预热。

3、塑性较好，焊接接头产生裂纹的倾向小，适合制造各类大型结构件和受压容器。

4、不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源没有特殊要求，交直流弧焊机都可以焊接。

对焊接材料也无特殊要求，酸性碱性都可。

5、低碳钢焊接时，如果焊条直径或工艺参数选择不当，也可能出现热影响区晶粒长大或时效硬化倾向。

焊接温度越高，热影响区在高温停留时间越长，晶粒长大越严重。

二、低碳钢的焊接工艺1、低碳钢焊接材料选用⑴焊条E43××系列如：E4303、E4315、E4316⑵焊丝焊剂焊丝：H08A、H08MnA焊剂：HJ431、HJ430⑶二氧化碳气体保护焊丝焊丝：ER49-1 ER50-2至E50-7⑷氩弧焊焊丝要求用专用的氩弧焊焊丝2、低碳钢焊接工艺要点（1）、焊前清理（2）、深而窄坡口形式（3）、刚性增大，宜选用低氢型焊条和严格工艺措施（4）、严寒时，低氢型焊条和严格工艺措施3、各种焊接方法在低碳钢中的应用常用的方法有：（1）焊条电弧焊：适用于板厚在2—50mm的对接接头、T字接头、十字接头、搭接接头和堆焊等。

（2）埋弧焊：适用于板厚在3—150之间的对接接头、T字接头、十字接头。

（3）电渣焊：特别适用于焊接50-300mm的厚板。

（4）C O2气体保护焊：比较适用于薄板及大型结构件的角焊缝的焊接。

4、常用缺陷及防止措施：见表10-7小结：1、低碳钢的焊接性分析；2、低碳钢的焊接工艺。

作业：P121 第 3、 5题课后记：第六讲§10-2碳钢的焊接工艺(之二)----中碳钢焊接工艺教学目的：1、中碳钢的焊接工艺教学重点：中碳钢的焊接方法及焊材的选用教学难点：中碳钢的焊接工艺要点教学过程：复习提问：低碳钢常用的焊接方法有哪些？授新一、中碳钢的焊接性中碳钢的含碳量为0.25%～0.6%，与低碳钢相比，含碳量较高。

随着钢中质量分数的增加钢材的强度和硬度增加，塑性和韧性下降，焊接性变差。

主要焊接缺陷是：热裂纹、冷裂纹、气孔和接头脆性，有时热影响区的强度还会下降。

二、中碳钢的焊接工艺1、焊接方法常用的方法是焊条电弧焊和CO2焊2、中碳钢焊接材料选用⑴要求等强的构件：采用E5015、E5515等强度级别较高的焊条。

⑵不要求等强的构件：采用E4303、E4315等强度级别较低些的焊条。

⑶特殊情况：即母材不能焊前预热时，可采用奥氏体不锈钢焊条。

3、中碳钢焊接工艺要点（1）坡口制备为减少熔合比，一般采用U形或V形坡口，并将坡口两侧的油污和铁锈等清除干净。

（2）预热预热温度取决于碳当量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法。

通常35、45钢预热150～250℃。

刚性很大时，提高到250～400℃。

（3）焊接电源一般选用直流弧焊电源的反极性，降低裂纹倾向和气孔。

（4）焊后热处理600～800℃消除应力热处理。

采取保温、缓冷措施，以减少裂纹的产生。

（5）采用低氢焊接工艺应当尽量选用低氢型焊材；焊前严格清理；烘干焊条；采用窄焊道、短弧操作方法。

（6）多层多道焊，前几层采用小电流、慢速焊，中间层采用较大线能量。

小结：1、中碳钢的焊接性分析；2、中碳钢的焊接工艺。

作业：课后记：第七讲§10-2碳钢的焊接工艺(之三)----高碳钢焊接工艺教学目的：掌握高碳钢的焊接工艺教学重点：高碳钢的焊接工艺教学难点：高碳钢的焊接工艺要点教学过程：复习提问：碳钢的分类有哪些？一、高碳钢的焊接性1、化学成分及种类：高碳钢的含碳量大于0。