第九单元
焊缝和母材的不连续
目录
介绍 (2)
不连续 (3)
总结 (20)
关键术语和定义 (20)
第九单元
焊缝和母材的不连续
介绍
焊接检验师很重要的一项工作就是评估焊缝是否符合要求。在评估的各个阶段中，检验师必须检验焊缝或焊件中的不规则，我们经常把这些不规则叫做不连续。
通常不连续就是一个均匀连续物体中的中断。因此，高速公路上的一个碰撞处就可以认为是一个不连续，因为它中断了光滑连续的路面。焊接中我们所担心的不连续是裂纹，气孔，咬边和未熔合等。
了解这些不连续对焊接检验师来说是非常重要的，原因有很多，首先，焊接检验师经常会对焊缝进行外观检查，看是否存在这些不连续。发现不连续后，焊接检验师必须要有能力来描述它们的特性，位置和范围，从而判定按照相应的规范要求，该不连续是否需要返修。
如果需要作进一步处理，焊接检验师必须有能力准确地描述出该不连续的范围，以便生产人员进行返修。
在描述这些不连续前，很有必要知道不连续和缺陷之间的差异。人们经常会把这两个术语混淆起来。作为一个焊接检验师，你应该知道不连续和缺陷这两个术语之间的差别。
不连续的特点就是引入了不规则从而成为一个不连续的结构，而缺陷是特殊的不连续，它能损害构件的使用。也就是说，缺陷也是一种不连续，按相应的规范，这种不连续大量产生时会损害构件的使用。
为了衡量一个特定的不连续是否是一个真正的缺陷，必须有一些标准来规定这些不连续的合格限值。当不连续的尺寸或密集度超过了这些限值，那么它就是缺陷。所以我们可以认为缺陷就是一个“不合格的不连续”。因此，我们说它是一个缺陷就意味着它是不合格的，应作进一步的处理，使得它符合相关规范规定的要求。
根据构件的不同用途，不连续可能是缺陷，也可能不是缺陷。因此，每个行业有不同的标准或规范来规定不连续的合格限值。
因此，以下对焊缝不连续的讨论仅限于它们的特性，原因和处理，而不参照特定的合格限值。只有按某一个适用的标准，才能判断是合格的不连续或是不合格的缺陷。
尽管如此，我们还是讨论一下不连续的影响和危害程度。这样的讨论可以有助于你了解为什么有些不连续不管它的尺寸和范围如何都是不合格的，而其它一些少量的不连续是可以接受的。
有种方法可以解释不连续的形状。不连续的形状可分为两类：线性和非线性。线性不连续的长度要比宽度大的多。而非线性不连续的长度和宽度相当。在垂直于应力方向上的线性不连续要远比非线性不连续危害性大的多，因为线性不连续更容易扩展从而导致失效。
另外，不连续的危害程度与它端部的形状有关。端部的形状是指不连续端点的形状。一般来说，不连续端部越尖锐，它的危害性就越大。这是因为尖锐的不连续更容易延伸。同样的，这也取决于不连续与所受应力之间的方向。我们经常把线性不连续与它的端部形状综合考虑。所以，如果在垂直于应力方向有一个端部很尖锐的线性不连续，那么这个线性不连续对该构件的承载能力是有很大危害的。
如果我们把不连续按照它们端部尖锐程度来分，从最尖锐的开始排序，一般为裂纹，未熔合，未焊透，夹渣和气孔。这个顺序与大多数规范也是一样的。极少数情况下允许有裂纹。未熔合也不允许存在或仅允许有少量。大多数的规范允许有少量的未焊透、夹渣和气孔存在。不同的行业和工况，允许的量也不同。但是一般来说，不连续越尖锐，就越限制它的存在。
为了进一步说明不连续端部的重要性，我们来看一个例子，在这个例子中，你将看到我们将使用一种技术来阻止裂纹的延伸，这种技术可能你也用过。这种技术就是在裂纹端部钻一个止裂孔。虽然这种技术并不能矫正裂纹，但是它能阻止裂纹的延伸。这是因为在裂纹端部钻的孔可以降低应力集中，从而可以使开裂处能够承受相应的载荷，裂纹不会继续延伸。
还有一种方法就是按照构件所受的载荷来判别不连续的危害性。举个例子，如果一条焊缝是压
力边界，那么一旦焊缝中的不连续占整个壁厚很大比例时，那么这些不连续将是很危险的。这时如果构件是受疲劳载荷（如循环载荷），这些不连续会在表面产生很尖锐的凹痕，从而使构件更容易失效。这些表面的凹痕产生应力集中，也就是在凹痕处应力得到集中或放大。这样的应力集中会导致局部过载，哪怕整个截面的应力很低。应力集中放大处所受载荷可用应力集中系数来表示，尖锐的表面裂纹，其应力集中系数可高达10。
这就好比你想折断一根焊丝。你可以来回弯曲焊丝直至断裂。但是你得弯很多次才能使焊丝断裂。假如你拿一根同样的焊丝，把它放在一个硬表面上，拿边缘尖锐的凿锤击打，就会在焊丝的表面形成一个很尖锐的凹痕。现在你只需弯一两次就可以折断焊丝，这是由于凹痕处的应力集中。
因此，对承受疲劳载荷的构件来说，表面不应有不连续以避免产生尖锐的凹痕。所以，受疲劳载荷构件的表面通常要求机加工，以使表面很光滑。应避免几何形状的突变。
对于这些构件，目视检查是一个很有效的方法。因此，作为一名焊接检验师，在判定这些构件是否运行良好中扮演着非常重要的角色。焊接检验师可以从构件表面的不连续或它的尖锐程度来判定这些构件是否满足工况要求。
不连续
对不连续有了一个大概的了解后，让我们来探讨一下在日常检验中常见的焊缝和母材的不连续。以下所列的是一些不连续，它们的定义可参照AWS标准A3.0“焊接术语和定义标准”，或可参照本单元后面的“关键术语和定义”部分。
?裂纹
?未熔合
?未焊透
?杂质
?夹杂
?夹钨
?气孔
?咬边
?未焊满
?焊瘤
?焊缝凸起
?焊缝加强高
?引弧烧伤
?飞溅
?夹层
?层状撕裂
?划伤和结疤
?尺寸
裂纹
首先讨论的是裂纹，也是最危险的不连
续。之所以危害性最大是因为裂纹是线性不连
续，而且它的端部非常尖锐。正是因为裂纹的
端部非常尖锐，所以它在有应力的情况下易于
扩展和延伸。
当载荷或应力超过构件的抗拉强度时会
产生裂纹。换句话说，在过载的情况下会
产生裂纹。焊接时或是有载荷时可产生应
力。载荷没有超过构件的最大承载能力
时，已存在的缺口或应力集中处可产生局
部应力集中而超过了构件的抗拉强度，这
时，裂纹就在应力集中处产生了。因此，
裂纹通常跟表面和内部的不连续有关，因
为这些不连续会产生应力集中，而这些不
连续是跟焊接有关的。
可用不同的方法对裂纹分类。其中一
种方法就是把裂纹分成热裂纹和冷裂纹。所谓的冷裂纹和热裂纹是指产生裂纹时的金属温度。我们常用这种方法来区分裂纹是怎么产生的，因为有些裂纹可分为冷裂纹或热裂纹。
热裂纹是在金属凝固时的高温下产生的，
这种裂纹是在晶间扩展的，也就是说，这种裂
纹是在晶粒间形成的。如果我们观察一个热裂
纹的断裂面，我们会看到各种回火的颜色说明
热裂纹是在高温下产生的。冷裂纹是在金属冷
却到室温后产生的。那些在在役条件下形成的
裂纹也是冷裂纹。延迟裂纹、焊道下裂纹、氢
致裂纹都是冷裂纹。冷裂纹可在晶粒间或晶粒
内扩展。
裂纹还可以按它与焊缝纵轴的方向来分
类。与焊缝纵轴平行的裂纹为纵向裂纹。同样
的，与焊缝纵轴垂直的裂纹为横向裂纹。这些
裂纹多形成于焊缝或母材。纵向裂纹是由于焊
接的横向收缩应力或是在役应力形成的。图9.1
是在坡口焊中部的纵向裂纹。焊缝表面的气孔
使裂纹更易扩展。
横向裂纹通常是由于焊缝的纵向收缩应力
或是母材韧性差而造成的。图9.2是HY-130钢
GMAW焊时形成的两条横向裂纹，已经延伸到
了母材内。图9.3是角焊缝中焊喉的裂纹。
我们还可以按照它们在焊缝中的不同位
置分类。包括：焊喉、根部、焊趾、弧坑、焊道下、热影响区和母材的裂纹。
所谓焊喉裂纹是因为裂纹是沿着焊喉延伸，或者是沿着焊缝截面的最小通经延伸。它们通常
是纵向裂纹也是热裂纹。焊喉裂纹可在焊缝表
面看得到。因此，术语“中心裂纹”通常就是
指这种情况。
在垂直于焊缝轴线上拘束度大的接头，
尤其当焊缝截面小的时候容易形成焊喉裂纹。
因此，根部焊道单薄或是内凹的角焊缝可能会
产生焊喉裂纹，因为它们减小了截面积从而使
接头承受不了横向的焊缝收缩应力。图9.4是
一个角焊缝焊喉裂纹的例子。
根部裂纹通常是纵向的，但是它们可能会
在焊缝或母材内扩展。之所以叫它根部裂纹是
因为它们通常在焊缝根部或是根部表面形成。
与焊喉裂纹一样，它们通常与焊接收缩应力有
关。因此，它们通常是热裂纹。接头装配或准
备不当会导致根部裂纹。比如，根部间隙过大
会导致应力集中而产生根部裂纹。
焊趾裂纹是指焊趾处开裂而扩展到母
材。焊缝的几何形状，如焊缝加强高或内凹可
能会在焊趾处形成应力集中。再加上热影响区
的金相组织韧性较差，从而更易产生焊趾裂
纹。焊趾裂纹通常是冷裂纹。焊趾开裂是由焊
接横向收缩应力或在役应力造成的，或是两者
兼而有之。焊接件在役时的疲劳载荷往往是产
生焊趾裂纹的主要原因。图9.5是典型的焊趾
裂纹。
弧坑裂纹发生在单个焊道的终点处。如
果焊工在收弧的时候没有完全填满熔池，将在
收弧处形成浅滩或是弧坑。这样的薄弱区域，
再加上焊接收缩应力，将形成弧坑裂纹或是网
络状的裂纹，这些裂纹都是以弧坑为中心向外
散发。当弧坑裂纹是以径向分布时，通常也称
为弧坑星状裂纹。
由于弧坑裂纹是在焊接熔池凝固时产生
的，所以它也是一种热裂纹。图9.6是发生在
铝GTAW焊道上的弧坑裂纹。弧坑裂纹的危
害性很大，因为裂纹很容易扩展。如图9.7所
示。
尽管弧坑裂纹主要是由于焊工收弧时操作不当有关，也与填充金属有关，因为如果填充金属流动性好，那么焊缝凝固时会形成一个表面凹的焊缝。比如牌号后两位是-16的不锈钢药皮焊条（如E308-16，E309-16，E316-16等）。牌号后两位为-16的是二氧化钛型的药皮，这种类型的药皮焊条会形成平的或微微凹的焊缝。因此，当焊工使用这些焊条时必须非常小心地添满弧坑以防止产生弧坑裂纹。
接下来是焊道下裂纹。尽管是与焊接操作有关，但是焊道下裂纹是位于热影响区而不是焊缝金属。
顾名思义，它靠近热影响区的熔合线。从截面上看，焊道下裂纹通常与焊道熔合线平行。
图9.8是典型的焊道下裂纹的外型。它们在内部所
以很难发现。但是，它们也可能会扩展到表面，这样外
观检验时也能发现。
焊道下裂纹是一种非常有害的裂纹，因为它可能会
在焊接很多小时以后才开始扩展。所以焊道下裂纹也称
为延迟裂纹。因此，对于有焊道下裂纹倾向的材料，应
在焊后冷却至室温后48至72小时以后再进行最终检验。
高强钢易于产生这种裂纹。（如ASTM A 514）
焊道下裂纹是因为焊接区有氢的存在。氢可能来自
于填充金属、母材、大气或是焊接件表面的污物。如果
焊接时有氢存在的话，氢可能会进入热影响区。当金属
发热时可溶解大量的氢离子H+。
但是当金属凝固时，金属溶解氢的能力将下降。氢
离子就会移动到热影响区的晶粒边界。这时，单个的氢
原子合成氢分子（H2）。由于氢分子体积大，不能在金属
结构中移动。所以这些氢分子就沉积下来。这时，如果
周围的金属韧性不好的话，由于这些沉积的氢分子导致
内部压力增加而
产生焊道下裂纹。作
为一名焊接检验师，
你应该意识到这个潜
在的问题以防止它的
发生。防止产生焊道
下裂纹最好的方法
是，当焊接有这种裂
纹倾向的材料时，消
除氢的来源。比如手
工电弧焊用低氢焊
条。有规定时，这些
焊条应保存在适当的
保温筒内以保持其水
分含量低。如果在大
气环境下放置时间太
长，焊条会吸潮而产
生裂纹。焊件表面应
清理干净以消除氢的
来源。也可用预热的
方法来消除裂纹。
由于热影响区的
韧性比焊缝和母材要差，所以即使没有氢也会在热影响区开裂。拘束度大的时候，收缩应力足以在热影响区产生裂纹，尤其是脆性材料，如铸铁。我们先前讨论的焊趾裂纹就是一种特别的热影响区裂纹。
母材本身也有可能出现裂纹。这种裂纹可能与焊缝有关，也可能与焊缝无关。通常母材裂纹与构件在役时的应力集中有关。从射线探伤的底片上看，裂纹是一条很细很黑的线，很容易与其它线性不连续区分开来，裂纹不会很直，因为它们往往是沿着材料截面的最小通经扩展。图9.9是射线探伤底片上典型的纵向裂纹，很可能是根部裂纹。图9.10显示的是典型的横向裂纹。
未熔合
未熔合是一种焊接不连续，即焊缝金属和熔合面
或焊道间没有熔合。也就是说，熔合度低于规定范围。
由于未熔合而呈线形并且端部很尖锐，所以未熔合是
值得注意的不连续。它存在于焊接区域的很多部位。
图9.11是发生各种位置上的未熔合。
图9.11（A）是坡口面和焊道间的未熔合。更为常见的是，未熔合还与夹渣有关。实际上，由于清理不干净而引起的夹渣可能会影响焊缝的熔合。
我们常常认为未熔合是内部的焊接缺陷。但是它也会发生于焊缝的表面。如图9.11（B）和图9.12。
未熔合另一种不标准的名称叫冷隔，此名称经常不恰当地用来形容焊缝和母材或不同焊道之间的未熔合，特别是使用熔化极气体保护焊。图9.13及图9.14是焊缝和母材之间的未熔合（冷隔）。
未熔合的起因有很多。通常是由于焊工操作不当。有些焊接方法更易产生未熔合，因为加热不够集中，导致金属不能充分熔化。例如GMAW焊短路过渡时，对于必须熔合的接头部位，焊工应认真焊接。否则，有些区域的金属就不能熔化和熔合。
另外，接头形状可能会限制熔合。比如对某一焊接方法的焊条直径，坡口的角度不够。再则，端面的污物，包括氧化皮和氧化层也会影响焊缝的熔合。
射线探伤很难发现未熔合，除非射线角度合适。
典型的未熔合靠近原来的坡口面而且它的宽度和体
积都很小，所以很难在射线探伤底片上观察，除非射
线与未熔合平行或是在一条直线上。
如果未熔合能在射线探伤底片上看得到的话，它
是一条黑度更黑的线，通常要比裂纹或条状夹渣的影
像更直。这些影像的侧面位置则显示了它们的实际深
度。例如，在一个单面V型坡口焊缝中，靠近根部的
未熔合在射线探伤底片上显示在焊缝的中心线上，而
靠近焊缝表面的未熔合则显示在焊趾部位。
图9.15中的线性显示是在焊接接
头坡口面处形成的未熔合。
未焊透
未焊透，如未熔合一样，也
是一种不连续，仅跟坡口焊缝有关。
当要求全焊透时，焊缝金属没有贯穿
整个接头的厚度。它通常靠近焊缝根
部。图9.16是几个未焊透的例子。大
多数规范都对允许未焊透的量和度都作了限制，有些规
范不允许任何未焊透。如果图9.16中的焊缝满足设计师
要求
的话，我们还有另外一种说法。就是所谓的局部焊透；
也就是说，这些焊缝不需要全焊透。比如，一个焊接接
头，设计要求局部焊透，然后也这样焊了，如果焊缝尺
寸足够的话也是可以接受的。不过，如果一个焊接接头
要求全焊透而没有焊透的话是不能接受的。
需要注意的是以前有些所谓的未焊透现已改称为几
个非标准的术语。如IP和LP。对于坡口焊缝来说，正确
的术语应是未焊透而不是其它术语。图9.17是坡口焊缝
根部未焊透的照片，而图9.18是射线探伤中未焊透的影像。
产生未焊透的原因与未熔合一样，即操作不当，接头形状不当或是过量的污物。射线探伤中未焊透的影像通常为黑色的线。一般比未熔合的影像更直，因为它与坡口根部的准备有关。它集中在两个焊接件的坡口连接处。
杂质
杂质是残留的外界固体物质，如渣，焊剂，钨或氧化物。所以，杂质包括金属和非金属。夹渣，顾名思义，是由于在焊缝截面或表面中，用于保护熔化金属的焊剂残留在固化金属中而形成夹渣。固态的焊剂、渣存在于焊缝截面中从而使金属不能熔化。这就削弱了构件的使用性。我们常常会认为夹渣完全包容在焊缝的截面内，但是我们也能在焊缝表面发现夹渣。图9.19就是一个表面夹渣的例子。
与未熔合一样，夹渣发生在焊缝与母材之间或是在焊道
之间。事实上，夹渣常常与未熔合有关。只有渣保护的
焊接方法才会形成夹渣。通常是由于焊工操作不当而形
成的，比如运条不当和焊道间清理不干净可导致夹渣。
通常，焊工运条不当或焊接参数不当会形成非预期的焊
缝形状，从而影响了层间清理。后续焊道会覆盖住残留
的焊渣而产生夹渣。
图9.20所示的夹渣实际上是在焊缝始焊/止焊处的
缺陷。
由于渣的密度要比金属低得多，所以夹渣在射线照相上是相对较暗的显示，具有不规则的外形，如图9.20和图9.21所示。但是，药皮焊条渣的密度与金属差不多，所以很难从射线照相中判定由这些焊条形成的夹渣。
夹钨通常与GTAW焊有关，GTAW焊是由钨极产生电弧。如果钨极与焊接熔池接触，电弧熄灭，熔化的金属沿着钨极的端部凝固。移开钨极时，钨极端部很容易断裂，如果不打磨去除，钨将陷入焊缝中。
GTAW焊时，如果焊接电流超过了钨极直径的推荐值也会产生夹钨。这时，电流密度过大，钨极开始分解，碎片熔敷到焊缝金属里面。如果焊工没有正确地打磨钨极，上述情况也会发生。
如果打磨时在钨极周围形成圆环而不是与钨极轴向一致，将导致应力集中从而是钨极端部率先断裂。产生夹钨的其它原因包括：
（1）填充金属与热的钨极端部接触
（2）由于飞溅物污染了钨极端部
（3）钨极伸出过长，导致钨极过热
（4）钨极夹头没有夹紧
（5）保护气体流量不足或风速过大，导致钨极端部氧化
（6）保护气体不合适
（7）钨极有缺陷，如开裂或裂纹
（8）给定尺寸的钨极电流过大
（9）钨极打磨不当
（10）钨极太小
夹钨很少在焊缝表面发现，除非当钨极碎片熔敷进中间焊道后，焊接检验师有机会看到这些中间焊道。主要是由射线照相来发现夹钨。由于钨的密度比钢或铝大得多，所以在射线探伤底片上显示的是很淡的区域。图9.22所示。
气孔
AWS A3.0把气孔定义为“由于在固化过程中气体残留而形成的空穴缺陷（不连续）”。因此我们可以把气孔认作为在固化焊接金属中的汽泡或空洞。由于它的特殊的球状，气孔通常被认为是损害最小的缺陷。然而如果焊缝是压力边界用于保存气体或液体，那么气孔可能被认为是有危害的。这是由于气孔可能成为泄漏途径。
与裂纹一样，有几个不同的名字定义气孔的特殊
形式。总的来说，它们通常与相对位置或单个气孔的
形状有关。因此如均匀分散气孔，簇气孔，线状气
孔以及用于更好地描述气孔出现率的管状气孔。一个
空洞也可以定义为气孔或空穴。
均匀分散气孔是许多空穴没有规律地出现在整焊
缝上。密集气孔是许多气孔聚集在一起。线状气孔是
许多气孔以直线排列。
在上述的形状中，空穴或气体穴通常是球状的。
图9.23所示的是在焊缝表面均匀分散气孔的例子。图
9.24是线状气孔，并与裂纹相连。图9.25是在焊缝表
面一些单个的气孔。
还有一些形状的气孔，气孔不是球状的而是长条
形的。图9.26就是在焊缝表面出现长条形气孔的例子。
通常称之为条虫状气孔。当气体残留在熔化金属和固
化的焊渣之间时，就会出现这样的表面状况。SAW时
使用颗粒状焊剂深度太大时，这种现象也会出现。这
是因为焊剂的重量太大以致气体无法逸出而出现这种
现象。
另一长条形气孔形式是管状气孔。如果焊缝的主
要作用是保存气体或液体时管状气孔通常认为是最危
害的状况。因为这可能导致发生泄漏。（见图9.27）。
气孔通常是由于焊接区域有潮汽或有杂质，由
于焊接加热而分解形成气体造成的。这些杂质和潮
汽来自于焊条，母材，保护气体或周边环境。但是，
焊接技术的变化也可能形成气孔。例如在用低氢焊
条的SMAW中电弧过长。在SAW中采用太高的焊
速时会产生管状气孔。因此，当气孔出现时，意昧
着在焊接的某个方面失控。需要化时间去研究以确
定是什么原因造成了该焊接缺陷。
射线探伤中发现气孔的，它是以轮廓分明的黑色区域
出现。因为它代表材料密度的极大的损失。除了管状
气孔，通常都会以圆状显示出现。而管状气孔是带着
尾巴的圆状显示。图9.28和9.29就分别显示了密集气
孔和线状气孔的射线照片。
咬边
咬边是靠近焊缝的母材上的表面缺陷。这是由于在焊接过程中母材熔化后，没有足够的填充材料适当的填入所引起的沉陷而造成的。结果是在母材上形成线性坡口，使母材可能具有相对尖锐的形状。由于是表面缺陷，对那些要承受疲劳载荷的结构有很大的危害。图9.30所示的是在角焊缝和坡口焊缝中的咬边和焊瘤。有意思的是，你会注意到对于坡口焊缝，咬边可能即会出现在焊缝表面也会出现在根部表面。
图9.31说明了在一个角焊缝上的典型的咬边外观。这张图片是咬边如何最佳展现的例子。当灯光适当地放置，咬边会产生明显的阴影。有经验的焊接检验师能发现这一现象，并采用一些技术，如用手电筒照在母材表面，在咬边产生的地方，阴影就会出现。
。
另一种技术是在涂漆后对焊缝进行目视检验，特别是当所使
用淡颜色的漆，如白色或黄色。在正常的光线下观察，咬边存在
的阴影更加明显。这种技术有一问题，就是在进行焊缝修补前，
漆必须要去掉，以防止其他的如气孔之类的缺陷出现。当然该部
件在焊缝修补后要重新涂漆。
咬边通常是由于不正确的焊接技艺所引起的。特别是如
果当焊接运行速度太快，与焊缝连接的母材金属的熔化所引起的
凹穴没有充足的填充金属适当的填入，咬边更易产生。当焊接加
热过高，引起母材金属过多熔化，或当运条不当，咬边也可产生。
当在射线照片中发现咬边，而且不是使用涂漆技术，那么咬
边将是如图9.32所示，在焊缝加强的趾或根部以一深色，模糊形
状出现。必须注意是的用射线检测表面咬边是是一种时间，金钱
及资源上的浪
费。表面咬边可
以靠仔细的目
视检验发现；一旦发现，有必要在射线探伤前进行
修补。
未焊满
如表面咬边一样，未焊满也是一种由于材料横
截面上的损失而形成表面缺陷。然而，未焊满是在
坡口焊缝的焊缝金属中出现，而咬边是在靠近焊缝
的母材上出现。简单地说，未焊满是由于没有足够
的填充金属适当地填入焊接接头而造成的。当发现
这种情况，这通常意昧着焊工还没有完成这道焊
缝，或还没有理解焊接要求。图9.33就是在一坡
口焊接图形中的未焊满的外观。
就像咬边，未焊满可同时在焊缝的表面和根部上
出现。在管
子接头根部的未焊满有时称为内部凹陷或行话称
为“内凹”。这是由于在焊第二焊道时使根部焊道
过度加热和熔化而引起的。
图9.34是坡口焊缝中未焊满。如果带有未焊
满，当光线以适当的方向照射，由于表面凹陷，未
焊满处会产生一道阴影。
引起未焊满的主要原因是焊工所采用的技术。
过快的焊速（移动）使得无足够的填充金属熔化并
填平焊接区域。
焊瘤
另一种由于焊接技巧不当而引起的表面缺陷是焊瘤。焊瘤被描述为在焊趾或焊根外焊接金属的突起。它就像焊接金属溢出接头，并留在邻近的母材表面。由于它特殊的外观，焊瘤有时被称为“翻转”。翻转不是一个标准术语，不应该被使用。
图9.35所示的是焊瘤如何在角焊缝和坡口焊缝中出现的。就像咬边和未焊满情况，焊瘤能在坡口焊缝的表面，或是根部出现（见图9.30）。同样地，当光线适当地照射，有一个显尔易见的阴影。
焊瘤，因为它能在焊件表面引起尖锐的缺口，所以它是一个值得注意的不连续。更进一步地说，如有大量的焊瘤出现，能掩盖由于应力集中而导致裂纹扩展。焊瘤的出现通常是由于焊工使用了不适当的焊接技术。这就是说，如果焊接移动速度太慢，大量熔化的填充金属就将过多填入接头。结果就是过多的金属溢出并留在母材表面而没有熔合。有些类型的填充金属更容易出现这种缺陷。因为熔化时，流动性太大无法抗拒重力。因此，它们可能仅仅用在由于重力而将熔化的金属保持在接头的焊接位置。当在如图9.30所示的横焊位置焊接，焊瘤和咬边常常会出现。
焊缝凸起
这种焊接缺陷仅用于角焊缝。焊缝凸起是大量的焊
接金属堆积在角焊缝面上，从而超过了所预期的齐平
度。凸度定义为是从凸起的角焊缝面至连接焊趾线的最
大垂直距离。图9.36是一条凸起的角焊缝。
在某些限度内，凸起是不危险的。事实上，通常都
希望略有凸起以保证由于有凹面的存而减少角焊缝的尺
寸和强度。然而当凸度过大超过了某个限制，那么该不
连续就成为值得注意的缺陷。
事实上过多的焊缝金属存在也不是一个真正的问
题，除非出于经济上的考虑考虑，填充金属超过了绝对必要的量。由于过多凸度存在引起的真正问题是导致角焊缝轮廓在焊趾处存在尖锐的凹坑。这些凹坑可以产生削弱结构的应力集中，特别是当结构处于疲劳载荷下。因此，在焊接过程中过多的凸面应该避免，或在焊趾处填入多一些焊接金属，在焊缝和母材之间形成光滑过渡来纠正。
当焊接速度太低时，当热输入太少或当运条不当时，凸面会产生。这导致过多的填充金属填入，母材表面没有适当润湿。在母材金属表面有杂质或使用的保护气体没有把这些杂质充分清除，也会形成不希望出现的角焊缝外形。
焊缝加强高(余高)
焊缝加强高与凸面相类似，除了其只能在坡口焊缝中存在。焊缝加强高是因为焊接金属
大于所需量填入接头而产生的。两个其他的术语，即表面加强高和根部加强高是描述加强高在焊接接头的某一个面存在的特殊术语。顾名思义，表面加强高出现于焊接接头完成的这一边，而根部加强高是出现在接头的背面。
图9.37显示了单面焊焊接接头的表面和根部的
加强高。对于双面焊的焊接接头，两个面的加强高都
称为表面加强高，如图9.38所示。
象凸面那样，由于过多的加强高所带来的问题
是出现尖锐凹坑。这些凹坑是由于填入
过量的焊接金属在焊趾上而形成的。焊缝加强高越大，凹坑问题越严重。在图9.39中所示的图形就说明了加强高的量对焊接接头疲劳强度的影响。
从图中可显然易见，由于焊缝加强高的增加而引起的加强角度的增加，焊接接头的抗疲劳很大减弱。然而，如图9.40所示，减少焊缝加强并不真正改善此情况。
正如该图所示，只有在打磨以增加焊缝角度和凹坑的半径后，这种情况才真正改善。
引弧烧伤（电弧触击）
引弧烧伤是非常有害的母材上的不连续，特别是
在低合金和高强度钢上。引弧烧伤是由于有意无意地
在远离焊接接头的母材上起弧而造成的。它的出现是
由于在母材表面局部的熔化，然后由于大量的热量被
周围的母材吸收而迅速冷却。在某些材料上，特别是
高强度钢，引弧烧伤可以产生含有马氏体的局部热影
响区。如果变硬，脆性化的显微结构就产生，产生裂
纹的倾向就增大。大量的结构和压力容器的失效都可
能追溯至是由于焊接引弧烧伤的存在，裂纹往往从引
弧烧伤处产生而引起灾难性的后果。
图9.41是一张显微照片，所显示的是在一个锅炉管表面的引弧烧伤。深色显微结构是形成的马氏体。这样的引弧烧伤提供了一个裂纹起始点，此起始点导致了这个锅炉管的最终失效。引弧烧伤通常是由于不适当的焊接技术而造成的。应该让
焊工知道引弧烧伤所引发的潜在危险。由于它们代表潜在的危险，所以引弧烧伤是不允许的。如果焊工坚持在接头以外处引弧，那么此焊工就不应该进行生产焊接。因此这是焊工的纪律和工作态度。工件上的夹具连接不当也会产生引弧烧伤。
另一个应用于焊接检验的重要注意点是使用双头通电磁化法的磁粉探伤。因为此方法取决于电流通过此物件而产生磁场的导电率，如果在检验中在探头与金属表面之间没有足够的接触，就有引弧烧伤产生的可能性。虽然不像焊接引弧烧伤那样严重，但这样的电弧烧伤也能产生有害的影响
飞溅
AWS A3.0描述飞溅为，“在熔焊时，金属
颗粒喷出而没有形成焊缝的部分。”我们通常考虑
是那些实际粘在焊缝母材上的颗粒。然而，那些
从焊缝和母材中飞出的颗粒也被认作飞溅物。因
为这个原因，另一种定义是那些熔化金属的量与
实际构成焊接接头之间的量差。
从危害性来看，在许多应用中，飞溅可能不
是大问题。然而，大的飞溅球可以有足够的热量
在母材表面上形成类似引弧烧伤效应的局部热影
响区。另外母材表面上的飞溅可以形成局部应力集中。在母材在役的过程中这种应力集中会产生问题。
这样的例子如图9.42所示，裂纹在粘附在母材的飞溅球上形成。在腐蚀环境中，应力集中会形成应
力腐蚀裂纹，也就是所说的碱脆性。而且飞溅的
存在，它降低了合格焊缝的外观质量。如图9.43
所示。
飞溅引起的另一问题就是必须处理其所造
成的不规则表面。在用各种无损探伤方法做焊缝
检验时，飞溅既可能防碍试验或会产生无规则的
指示，这些指示可能会隐藏住真正的裂纹。例如，
在超声波探伤中，靠近焊缝的飞溅会阻碍探头和
偶合剂。另外飞溅也能在磁粉和渗透试验中引起
问题。如果表面要涂漆，飞溅也会造成影响。飞
溅能引起油漆过早地失效（剥落）。
飞溅是由于焊接电流过大造成。因为大电流在焊接区域过度紊乱。一些焊接工艺被认为会比其他工艺产生更多的飞溅。如气体保护焊中的短路过渡和熔滴过渡比射流过渡产生更多的飞溅。另一能够帮助控制产生飞溅量的方面是气体保护焊和药蕊焊丝气体保护焊的保护气体的选用。与直接使用二氧化碳作为保护气体相比较，用二氧化碳与氩混合气可以减少飞溅的量。另外也可以在邻近区域涂上防飞溅的物质以减少飞溅。
分层
这种特殊的不连续是一种母材的缺陷。分层是由于在钢的制造过程中有非金属杂质的存在而造成的。这些杂质通常是由当钢仍在熔化过程中产生的氧化物所形成的。在以后的轧制过程中，这些杂质伸长而成为长条。如果这些长条特别大并且成平面形状，就形成了分层。在某一条件下生成的最大分
层形式称为缩孔，它是在最终固化阶段在钢块的上部形成的。少数情况下，在钢块轧制成钢板或条前，没有被完全切除。缩孔通常包含一些复杂的氧化物，是与钢板形成分层一起轧出的。
另一个被错误地应用的可以与分层术语相互交换的术语是剥离。美国焊接协会标准B1.10，焊缝的无损探伤指南，不同地定义了这二个术语。B1.10称剥离是分层在应力下的分离。如此，根据美国焊接协会标准，二个术语之间的主要不同只是钢板截面分离的程度。
熔焊的热量足以再熔化靠近焊缝区域上这些分层长条，这些长条的端部或者熔合，或者可能是开口的。
当热切割时分层也可能出现，因为切割操作的热量足以打开
平面长条，以致它们能被看到。分层可能有危害也有可能没有危
害，主要取决于构件的载荷。如果应力与分层垂直，那么此分层
会严重地削弱结构。然而，如果分层与所受应力平行，那么可能
不会引起任何注意。
如果分层存在于坡口表面，那么在焊接期间其可能会产生进
一步的问题。在这种情况下，由于应力集中可以从分层处扩展为
焊缝金属裂纹。在图9.44中就是这一现象的一个例子。
另一个与分层开口到坡口表面存在的有关问题是它们成为
氢气聚积的主要场所。在焊接过程中，氢溶解于熔化的金属并为
焊道下裂纹的出现提供了必要的元素。
因为分层是在钢的制造过程中产生的，所以除了对胚料进行切除
外，几乎没有什么办法能防止其出现。采购低杂质的钢将强有力地减
少分层存在。然而焊工和焊接检验师没有任何方法去防止其出现。在
含有分层的材料用作焊件前，所有以上的都能通过充分的目视和或无
损探伤检验去发现分层。比目视检验的更好的发现分层的方法是用超
声波探伤。射线探伤不能发现分层，因为如果材料有分层，但在射线
黑白度上也无任何变化。为了说明这一点，想象比较一块单独的1/2
英吋厚的板和二块1/4英吋厚的板重叠在一起的射线探伤。在二个探
伤底片上看，它们的黑白度没有区别。因为射线所通过的是相同的总
厚度。
层状撕裂
另一重要的母材不连续是层状撕裂。它被描述为在母材上与轧制
表面方向平行的梯状撕裂。当在Z方向或厚度方向上应力过高，出现
层状撕裂。这常常是由于焊接收缩引起。撕裂总是处于母材内，通常
在热影响区外，一般平行于焊缝熔合边界。图9.45所示的是层状撕裂
出现的典型图形。
层状撕裂一种不连续，它与接头实际形状直接有关。因此，焊接
收缩应力试图在轧制金属的Z方向或厚度方向上拉它的那些接头形状
将更易于产生层状撕裂。正如我们在第六单元中所学，当金属轧制时，
比较其在纵向和横向上的特性，它在Z方向上的强度和延伸性更低。其它影响材料层状撕裂敏感性的因素是其厚度和杂质存在的程度。材料越厚，所含杂质量越高，那么其出现层状撕裂的可能性就越大。
对于层状撕裂的形成，有三种状况必须同时存在。它们是厚度方向上的应力，敏感接头形状以及材料杂质含量高。因此，为了避免层状撕裂的出现，必须削除这
三种因素的任何一种。总的来说，用较洁净的钢材是解决问题的
方法。
划伤和结疤
划伤和结疤是与钢加工工艺有关的另一些母材的不连续。它们不
同于分层。因为它们是在轧制表面，而不是边缘。如果是横截面向的，
它们可能会在与轧制表面平行方向的一段距离中存在，然后最终在表
面方向结束。划伤也称为可能在金属表面出现的纵向裂缝或开裂。划
伤主要是由于钢块在浇注后处理不当或在热处理和轧制过程中引起
的。结疤是由于轧制厂轧制过程中产生的毛刺或凸起。
图9.46和9.47分别所示的是深的划伤和一簇密集的浅痕。图4.48
是结疤的例子。因为划伤和结疤与分层一样，是由于钢厂加工不当所
引起的。所以如果带有它们的材料被用于制造，焊接检验师所能做到
是发现它们而不是控制它们的出现。用目视，磁粉，渗透，超声波或
涡流检验可以很好地发现它们。
尺寸的不连续
到此为止所有讨论的缺陷都可以划分为结构型的缺陷。然而还有
另一组可划分为尺寸上不规则。尺寸上不规则是尺寸（大小）和/或形
状上的缺陷。这些不规则可以在焊缝上出现，或在整个焊接结构上出现。因为尺寸缺陷可能无法提供合适的结构，所以焊接检验师必须考虑和检查它们。
检验包括焊缝尺寸和长度的测量以保证有足够的焊接金属承受负荷。其它的测量包括由焊接引起过度的变形或翘曲。
在激光和电子束焊接中的不连续
大部分在前面讨论的缺陷也能在电子和激光束焊接中出
现。另外，还有几种缺陷只有在这二种焊接工艺中出现。这是
由于由这些工艺以及高焊接速度所生产的窄而深的焊缝形状。
这些缺陷的第一种称为错焊。如图4.49所示，焊束偏离
了焊接接头。当激光或电子束的小直径轴没有对准接头根部
（特别是对于厚部件）或沿着接头长度方向，这种不连续就会
产生。对于电子焊接，甚至当光束或电子束对准了，但在光束
或电子束上的电磁力也能引起偏离接头。带有与电磁特性不同
的电子和激光束的金属焊接也能产生这样的偏离（如图 4.49
所示）。
如果在沿着上表面，光束或电子束错过了接头，目视检
验应该容易地发现。然而，如果所错焊的接头在下表面出现（如
图4.49所示），或在较宽的焊缝面出现（钉头形状），这就很难被目视检验发现。错焊接头只能占所预期强度的一小部分。
电子和激光焊接的另一种不连续是在焊缝底部形成空隙，此空隙常常称为根部气孔。这通常是由于气体在焊接金属上形成而没有足够的时间从焊接金属深处逸出而
造成的。因为电子束焊接是在真空下完成的，气孔能够容易被留住。
电子束（焊接时）熔化了的金属没有完全填满，从而形成空隙或冷疤。
焊缝越深，这个问题越严重。
收缩空隙，微裂纹或热裂也能在电子和激光束焊接的焊缝中心附
近形成。这是因为焊缝是从两边向中心线固化的。这沿着焊缝中心
线造成了巨大的收缩应力，从而产生这些不连续。
另一问题是熔深不均匀或是销钉现象。这主要在局部焊透的接头
中出现。但也能在全焊透接头的根部出现。图9.50显示销钉现象。
对于电子束焊接，这是由于电子束的能量密度变化，在焊接期间
元素的蒸发和焊接熔池的紊乱引起的。这主要在高功率，熔深大的焊
缝中出现。在激光束焊接中，熔深不均匀与激光束的偶合和去偶引起
的。这是由于光束反射偏离了组件的上表面并与在焊缝上的蒸汽相互
作用引起的，以及受不同激光种类影响。
在全焊透激光焊中，和在电子束焊中，焊缝有焊穿的倾向。当这
种情况出现，那么液态金属要被从焊缝根部挤出而形成飞溅。当焊接
容器时，这构成了问题。因为飞溅会附在相反的表面或在容器中成为
松动的颗粒。
销钉现象常常是伴随着在焊缝根部或两边未完全熔化，如图9.50所示。这常常是由于非常狭窄的光束，不恰当的或不统一的接头装配以及过快的焊接速度而造成的。
总结
在焊缝和/或母材中常常会有一些地方不够完美，我们称之为不连续。如果不连续达到一定大小，它可能会影响结构的服役。规范通常规定了不连续所允许的限度。大于这些限度的不连续被称为缺陷。缺陷是那些需要纠正的不连续。不连续的严重性取决于许多因素，包括其是否是线性或非线性的，它端部的形状和它是否开口到表面。
不连续以许多不同的形式存在，包括裂纹，未熔合，未焊透，夹渣，气孔，咬边，未焊满，焊瘤，凸面，焊接加强高，引弧烧伤，飞溅，分层，层状撕裂，表面划伤或结疤，以及尺寸形的不连续。
通过了解这些不连续是如何形成的，焊接检验师可以成功地发现原因从而阻止问题的出现。
关键术语和定义
引弧烧伤－由电弧所引起的不连续，包括任何局部再熔化的金属，受热影响的金属，或任何金属表面形状的改变。
原子氢－氢的离子形式，如H＋，它所对应的是含两个氢原子的氢分子，氢分子为H2。氢原子的同义词是新生氢。
一、填空题 1、焊接结构是以金属材料轧制的板材和型材作基本元件，采用焊接加工方法，按照一定的结构组成的，并能承受载荷的（金属）结构。P1 2、焊接结构的分类：按钢材类型可分为板结构和格架结构；按综合因素分类可分为容器和管道结构、房屋建筑结构、桥梁结构、船舶与海洋结构、塔桅结构和机器结构。P2-4 3、管材对接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和多位置；板材对接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和立焊位置；板材角接的焊接位置可分为：平焊位置、横焊位置和立焊位置。P15 5、凡是用文字、图形和表格等形式，对某个焊件科学地规定其工艺过程方案和规范及采用相应工艺装备的技术文件，称之为焊接生产工艺规程。它是生产中的技术指导性文件，是技术准备和生产管理及制定生产进度计划的依据。P21 6、焊接结构制造工艺过程的主要工序有：划线（放样或号料）、切断、成形、边缘加工、制孔、装配、焊接、检验、涂漆等。P22 7、焊接结构的生产通常由四部分组成，分别是：1 生产前的准备、2 金属加工或零、部件的制作、3 装配焊接、4 成品加工、检查验收和包装出厂。P27 8、在焊接结构制造的零件加工过程中，根据对工件所产生的作用和加工结果，钢材的基本加工方法可分为：变形加工和分离加工。P38 9、在焊接结构制造的零件加工过程中，钢材经过划线和号料后，就转入下料工序，其中，主要的完成方式主要有：机械切割和热切割。P62 10、在进行焊接结构生产的装配过程中，必须具备以下三个基本条件：定位、夹紧、以及测量。 11、在焊接结构生产中，选择合理的装配一焊接顺序很关键，目前，装配一焊接顺序基本有三种类型：整装整焊、分部件装配、和随装随焊。P144 12、在焊接结构生产的转配过程中，根据不同产品、不同生产类型，有不同的装配工艺方法，主要有：互换法、选配法、和修配法。P144 13、焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工的空间位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装备。P174 14、焊接机器人工作站通常由工业机器人、焊接设备、周边设备、系统控制设备、辅助装置、等部分组成。P208 15、焊接生产线可分为三种类型，分别是：刚性焊接生产线、柔性焊接生产线、和介于二者之
南水北调中线一期引江济汉工程 渠道7标土建及金结、电气设备安装工程 （合同编号：HBNSBD-YJ01-2011-07） 钢筋焊接工艺性实验 中国水电基础局有限公司 引江济汉工程渠道7标项目经理部 二○一一年十二月
目录 一、工程概况： (3) 二、试验目的： (3) 四、施工准备： (3) 1、机械设备 (3) 2、人员配置： (4) 3、材料 (4) 4、作业条件： (4) 五、操作工艺： (4) 1、搭接焊工艺 (5) 六、抽样检查： (6) 七、钢筋电弧焊质量标准： (6) 八、施工注意事项： (7) 1、避免工程质量通病： (7) 2、主要安全技术措施： (8)
钢筋电弧焊工艺性试验方案 一、工程概况： 引江济汉工程是南水北调的配套工程，引水干渠全长67.23km。渠道7标为起止里程桩号38+800~42+968，本标段施工内容包含干渠渠道（其中后港镇湖汊倒虹吸（桩号39+300）、老堤坡湖汊倒虹吸（桩号40+863）、后港船闸（桩号40+980）及金属结构、电气设备安装工程等。引水干渠按1级建筑物设计，干渠上的跨渠倒虹吸等主要建筑物按1级建筑物设计，倒虹吸的进出口连接建筑物、消能防冲设施等次要建筑物按3级建筑物设计。船闸干渠侧闸首、导航墙按1级建筑物设计；闸室、另一闸首按3级建筑物设计，导航墙按4级建筑物设计。后港至引江济汉渠堤路公路为四级，路面宽5m，路基6m。二、试验目的： 通过焊接工艺性试验确定钢筋电弧焊的各项焊接参数，确保现场钢筋焊接质量；根据施工图纸要求，焊接形式为搭接焊。 三、编制的依据： （1）《钢筋焊接及验收规范》JGJ 18-96 (2)《水工混凝土钢筋施工规范》(DL／T 5169—2002) （3）设计下发钢筋图纸要求。 （4）引江济汉渠道7标招投标文件。 四、施工准备： 1、机械设备 电弧焊的主要设备是ZX6-500直流弧焊机。其各种参数见下表一：
. 焊接质量检验方法和标准1目的规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求，适用范围：适用于焊接产品的质量认可。2责任生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均匀，O2C是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表评价标准说明 缺陷类型假焊系指未熔合、未连接焊缝中断等焊接缺陷（不能 不允许保证工艺要求的焊缝长度） 焊缝表面不允许有气孔焊点表面有穿孔气孔 焊缝中出现开裂现象不允许裂纹 不允许夹渣 固体封入物允许焊缝与母材之间的过度太剧烈H≤0.5mm 咬边 不允许5mm H＞0.母材被烧透不允许烧穿 求的区域，在有功能和外观金属液滴飞出要飞溅 不允许有焊接飞溅的存在3mm 焊缝太大H值不允许超过 过高的焊缝凸起 位置偏离焊缝位置不准不允许1 / 9 . 值不允许超过2mm 板材间隙太大H 配合不良二、焊缝质量标准保证项目、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及烘焙1记录。、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。2级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规范的II、I 、3规定，检验焊缝探伤报告级焊缝不得有表面级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。II焊缝表面I、II 级焊缝不得有咬边，未焊满等I气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且缺陷基本项目焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。长度焊缝内允许直径级焊缝每50MM、II级焊缝不允许；III表面气孔：I 倍孔径≤6；气孔2个，气孔间距≤0.4t级焊缝不允许。咬边：I，且两侧咬边总≤100mm连续长度≤0.05t,且≤0.5mm, II级焊缝：咬边深度≤10%焊缝长度。长。≤1mm0.1t,III级焊缝：咬边深度≤，且为连接处较薄的板厚。t注：，三、焊缝外观质量应符合下列规定 一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级和二级焊1缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹、和电弧擦伤等缺陷2 / 9 . 二级焊缝的外观质量除应符合本条第一款的要求外，，尚应满足下表的有关2规定3 三级焊缝应符合下表有关规定 焊缝质量等级检测项目二级三级
焊接作业指导书及焊接 工艺 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
焊接作业指导书及焊接工艺 1．目的：明确工作职责，确保加工的合理性、正确性及可操作性。规范安全操作，防患于未然，杜绝安全隐患以达到安全生产并保证加工质量。 2．范围： .适用于钢结构的焊接作业。 .不适用有特殊焊接要求的产品及压力容器等。 3．职责：指导焊接操作者实施焊接作业等工作。 4.工作流程 作业流程图 4.1.1.查看当班作业计划 4.1.2.阅读图纸及工艺 4.1.3.按图纸领取材料或半成品件 4.1.4.校对工、量具；材料及半成品自检 4.1. 5.焊接并自检 4.1.6.报检
.基本作业: 4.2.1.查看当班作业计划：按作业计划顺序及进度要求进行作业，以满足生产进度的需要。 4.2.2.阅读图纸及工艺：施焊前焊工应仔细阅读图纸、技术要求及焊接工艺文件，明白焊接符号的涵义。确定焊接基准和焊接步骤；自下料的要计算下料尺寸及用料规格，参照工艺要求下料。有半成品分件的要核对材料及尺寸，全部满足合焊图纸要求后再组焊。 4.2.3.校准：组焊前校准焊接所需工、量具及平台等。 4.2.4.自检、互检：所有焊接件先行点焊，点焊后都要进行自检、互检，大型、关键件可由检验员配合检验，发现问题须及时调整。 4.2. 5.首件检验：在批量生产中，必须进行首件检查，合格后方能继续加工。 4.2.6.报检：工件焊接完成后及时报检，操作者需在图纸加工工艺卡片栏及施工作业计划上签字。（外加工件附送货单及自检报告送检）。 5.工艺守则： .焊前准备
焊接工艺规范及操作规程 1．目的和适用范围 1．1 本规范对本公司特殊过程――焊接过程进行控制，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。 1．2 本规范适用于各类铁塔结构、桁架结构、多层和高层梁柱框架结构等工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构工程中，钢材厚度≥4mm的碳素结构钢和低和金高强度结构钢的焊接。适用的焊接方法包括：手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊及相应焊接方法的组合。2．本规范引用如下标准： JGJ81－2002《建筑钢结构焊接技术规程》 GB50205－2001《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50017－2003《钢结构设计规范》 3．焊接通用规范 3．1 焊接设备 3．1．1 焊接设备的性能应满足选定工艺的要求。 3．1．2 焊接设备的选用： 手工电弧焊选用ZX3－400型、BX1－500型焊机 CO2气体保护焊选用KRⅡ－500型、HKR－630型焊机 埋弧自动焊选用ZD5（L）－1000型焊机 3．2 焊接材料 3．2．1 焊接材料的选用应符合设计图纸的要求，并应具有钢厂和焊接材料厂出具的质量证明书或检验报告；其化学成份、力学性能和其它质量要求必须符合国家现行标准规定。3．2．2 焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》（GB／T5117），《低合金钢焊条》（GB／T5118）的规定。 3．2．3 焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》（GB／T14957）、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB／T8110）及《碳钢药芯焊丝》（GB／T10045）、《低合金钢药芯焊丝》（GB／T17493）的规定。 3．2．4 埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB／T5293）、《低合金钢埋弧焊用焊剂》（GB／T12470）的规定。
焊接工艺试验报告 工程（产品）名称 钢筋焊件 试验报告编号 DQHJ008 委托单位 XX 建设公司 工艺指导书编号 HJZD008 项目负责人 依据标准 《钢筋焊接及验收规程》 试样焊接单位 XX 建设公司 施焊日期 焊工 XX 资格代号 XX 级别 中级 母材钢号 HRB235 规格 Φ22 供货状态 甲供 生产厂家 西林 化学成分和力学性能 C(%） Mn(%) Si(%) S(%) P(%) δs (MPa) δb (MPa) δ5(%) Akv(J) 标准 0.20 1.00~1.60 ≤0.55 ≤0.040 ≤0.040 ≮335 470~630 ≮21 ≮34 合格证 0.20 1.37 0.43 0.015 0.020 385 565 24 50 复验 / / / / / / / / / 碳含量 0.42% 焊接材料 生产厂家 牌号 类型 直径(mm) 烘干制度（℃×h ） 备注 焊条 天津金桥 J422 E4303 3.2 150×2 \ 焊丝 \ \ \ \ \ \ 焊剂或气体 \ \ \ \ \ \ 焊接方法 电渣压力焊 焊接位置 平焊 接头形式 对接 焊接工艺参数 见焊接工艺试验指导书 接头处理 人工 焊接设备型号 BX-630 电源及极性 交流 预热温度（℃） \ 层间温度（℃） ≤80 后热温度（℃）及时间（min ） \ 焊后热处理 \ 试验结论：本试验按《钢筋焊接及验收规程》（JGJ 18-2003）规定，根据工程情况编制工艺评定指导书、焊 接试件、制取并检验试样、测定性能，确认试验记录正确，试验结果为： 合 格 。焊接条件及工艺参数 范围按本试验指导书执行。 试验 年 月 日 检测单位： （签章） XX 建设公司技术开发部 年 月 日 审核 年 月 日 技术负责人 年 月 日
焊接检验工艺学 练习题 （练习题按教材10章的顺序排列，后附： 美国惯用单位制和公制转换表， 答案附于最后） 上海振华重工集团陆建华等人翻译 上海市焊接学会刘榴校对 ２００９年６月
第1章焊接检验和取证 Q1-1e Why is there an increasing need for weld quality? 为什么焊接质量的要求越来越高? a．safety安全 b．economics经济 c．1ess conservative design较少保守的设计 d．government regulations政府规定 e．all ofthe above以上皆是 Q1-2c What AWS document describes the rules for the CWI certification program? 哪份AWS文件阐述了CWI 证书程序规定? a．AWS 5．5 b．AWS D1．1 c．AWS QCl d．AWS 5．1 e．AWS 14．1 Q1-3b Weld quality control should begin after welding has been initiated．焊接质量控制应在焊接已经开始后进行。 a．true正确 b．false错误 Q1-4b What are the three welding inspector certifications covered in AWS QC l? AWS QC1中包括的三种焊接检验证书是哪三种? a．CAWI, CWI, BWI b．CWI, CAWI, SCWI c．SCWI, CWI, ACWI d．Levels I，II，and III e．None of the above以上都不是 Q1-5d What is generally considered to be the most important quality of a welding inspector?焊接检验员最重要的素质是什么? a．graduation from a welding vocational program 毕业于焊接专业 b．an engineering degree 工程师职称 c．an associates’degree 助理职称 d．professional attitude 职业态度 e．hold a certified welder certificate 拥有注册的焊工证书 Q1-6c The vision requirements for a CWI are near vision acuity on： CWI 视力要求与哪一项最接近： a．Jaeger J1 at not less than 24 in Jaeger J1不少于24英寸 b．Jaeger J2 at not less than 12 in Jaeger J2不少于12英寸
常用焊接方法——焊接工艺 我公司是生产自动焊接设备的大型厂家。作为公司员工，就更应该了解常用焊接方法及焊接工艺。结合设备调试，这里将常用的埋弧焊、气体保护焊、钨极氩弧焊作为简要的讲述，以供有关人员参考。 一、埋弧焊 电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法称为埋弧焊。主要优点：劳动条件好，节省焊接材料和电能，焊缝质量好，生产效率高等。但不适合薄板焊接。（当焊接电流小于100A时，电弧稳定性差，目前板厚小于1mm的薄板还无法采用埋弧焊）只限于水平或倾斜度不大的位置施焊。 埋弧焊是高效焊接常用方法之一。主要用于：焊接各种钢板结构。焊接碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢和复合材料以及堆焊耐磨、耐蚀合金等。 焊接工艺参数对焊接质量影响较大的有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径与伸出长度、焊丝倾角、装配间隙与坡口大小等。此外焊剂层厚度及粒度对焊接质量也有影响。下面分别讲述它们对焊接质量的影响： 1.焊接电流： 焊接电流是决定熔深的主要因素。在一定范围内，焊接电流增加，焊缝的熔深和余高都增加。而焊缝的宽度增加不大。增大焊接电流能提高生产率，但在一定的焊接速度下，焊接电流过大会使热影响区过大，并产生焊瘤及焊件被烧穿等缺陷。若焊接电流过小，测熔深不足，
熔合不好、未焊透和夹渣，并使焊缝成形变坏。 2.电弧电压： 电弧电压是决定熔宽的主要因素。电弧电压增加时，弧长增加，熔深减小，焊缝宽度变宽，余高减小，电弧电压过大，溶剂熔化量增加，电弧不稳，严重时会产生咬边和气孔等。 3.焊接速度： 焊接速度增加，母材熔合比较小。焊接速度过高时，会产生咬边，未焊透，电弧偏吹和气孔等缺陷，焊缝余高大而窄成形不好。 4.焊丝直径与伸出长度： 当焊接电流不变时，减小焊丝直径，电流密度增加，熔深增大，成形系数减小。焊丝伸出长度增加时，熔深速度和余高都增加。 5.焊丝倾角： 焊丝前倾，焊缝成形系数增加，熔深变浅，焊缝宽度增加。焊丝后倾，熔深与余高增，。熔宽明显减小，焊缝成形不变。 6.装配间隙与坡口： 在其他工艺参数不变的条件下，装配间隙与坡口角度增大时，熔合比与余高减小，熔深增大，焊缝厚度基本保持不变。 7、焊机层厚度与粒度： 焊剂层太薄时，容易露弧，电弧保护不好，容易产生气孔或裂纹。焊剂层太厚，焊缝变窄，成形不好。 一般情况下，焊剂粒度对焊缝成形影响不大，但采用小直径焊丝焊薄板时，焊剂粒度对焊缝成形就有影响。若焊剂颗粒太大，电弧不
焊接工艺学 1－1焊接电弧的引燃过程 电弧具有两个特性，那就是它能发出强烈的光和大量的热。 1.焊接电弧 焊接电弧：由电源供给的，具有一定电压的两电极间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 2.焊接电弧的引燃过程 焊接电弧的引燃的有关因素：焊接电流强度、电弧中的电离物质、电源的空载电压及其特性等。 1－2焊接电弧的构造及静特性 1.焊接电弧的构造及温度焊接电弧的构造可划分三个区域：阴极区、阳极区、弧柱。 （1）阴极区的温度达2400－3500°K，放出的热量占36%左右。（2）阴极区的温度达2600－4200°K，放出的热量占43%左右。（3）弧柱的中心温度达6000－8000°K，放出的热量占21%左右。（4）电弧电压：电弧两端之间的电压降。 2.电弧的静特性 电弧静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。 影响电弧静特性的因素： （1）电弧长度的影响；
（2）电弧周围气体种类的影响； （3）电弧周围气体介质压力的影响。 1－3焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性 1.焊接电源的极性 正接：就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法。 反接：就是焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法。 2.焊接电源极性的应用 如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；焊接薄板采用酸性焊条时，可采用直流反接性，可防止烧穿。若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正接性和反接性之间。 1-4焊接电弧的偏吹 1.焊接电弧偏吹的原因 （1）焊条的偏心度过大； （2）电弧周围气流的干扰； （3）磁偏吹。 2.减少防止焊接电弧偏吹的方法 （1）采用小电流短弧焊接； （2）适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池。 （3）采用大坡口宽间隙。 1-5预热、后热、焊后热处理及提高手工电弧焊生产的途径 1.预热作用
关于发放《钢筋焊接（闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊）工艺试 验》的通知 集团公司各分（子）公司： 根据《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）中“4.1.3条”强制性条文要求，钢筋正式焊接前必须进行现场条件下的焊接工艺试验。集团公司技术部根据规范要求，特编制《钢筋焊接（闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊）工艺试验》通用文本，现下发给大家，请结合项目实际情况进行编制。 苏州第一建筑集团有限公司 技术部 2015年3月9日
钢筋焊接（闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊） 工艺试验 1.工程概况 2.试验目的、适用范围 根据JGJ18-2012强制性条文要求，在工程开工或者每批钢筋正式焊接之前，无论采用何种焊接工艺方法，均须采用与生产相同条件进行焊接工艺试验，以便了解钢筋焊接性能，选择最佳焊接参数，以及掌握担负生产的焊工的技术水平。通过本次钢筋焊接工艺性试验，确定钢筋闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊的各项参数，接头试件力学性能试验（拉伸、弯曲等）结果应符合质量检验与验收时的要求。 本次试验确定的连接施工工艺及参数适用于本工程内所有混凝土的钢筋焊接连接制作安装施工。每种牌号、每种规格钢筋至少做1组试件。若第1次未通过，应改进工艺，调整参数，直至合格为止。采用的焊接工艺参数应做好记录，以备查考。在焊接过程中，如果钢筋牌号、直径发生变更，应同样进行焊接工艺试验。 3.试验依据 （1）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012） （2）《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008） （3）《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007） （4）《非合金钢及细晶粒钢焊条》（GB/T5117-2012） （5）《热强钢焊条》（GB/T5118-2012） （6）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002（2011版）） 4.钢筋焊接试验作业指导书 4.1本次试验需要焊接的类别 序号焊接类别 钢筋焊条（焊剂） 品牌型号规格品牌型号
焊 接 检 验 标 准 编制/日期：审批/日期：
1、适用范围 本检验方法适用于公司生产所需之结构件的焊接过程。 2、施工准备 2.1材料和主要机具 2.1.1所需施焊的钢材、钢铸件必须符合国家现行标准和设计要求。 2.1.2根据设计要求选用适宜的焊条、焊丝、焊剂、电渣焊熔嘴等焊接材料，并应符合现行国 家行业标准。 2.1.3施工机具：交流电焊机、直流弧焊机、半自动CO2弧焊机、氩弧焊焊机、熔化嘴电渣 焊机、焊条烘箱、焊条保温筒、焊接检验尺等。 2.2作业条件 2.2.1施工前焊工应复查组装质量和焊接区域的清理情况，如不符合技术要求，应修整合格后 方可施焊。 2.2.2气温、天气及其它要求： (1)气温低于0℃时，原则上应停止焊接工作。 (2)强风天，应在焊接区周围设置挡风屏，雨天或湿度大的场合应保证母材的焊接区不残留 水分。 (3)当采用气体保护焊时，若环境风速大于2m/s，原则上应停止焊接。 2.3焊工必须经考试合格并取得合格证书，持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施 焊，焊工均应经过质量技术交底、安全交底和有关环境保护的交底。 3、操作工艺 3.1工艺流程 焊前准备→引弧→沿焊缝纵向直线运动，并作横向摆动→向焊件送焊条→熄弧 3.2焊前准备：根据钢种、板厚、接头的约束度和焊缝金属中含氢量等因素来决定预热温度和 方法。预热区域范围为焊接坡口两侧各80~100mm，预热时应尽可能均匀。 3.3引弧 3.3.1严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内引弧的局部面积应熔焊一次，不得留下 弧坑。 3.3.2对接和T形接头的焊缝，引弧应在焊件的引入板开始。 3.3.3引弧处不应产生熔合不良和夹渣，熄弧处和焊缝终端为了防止裂缝应充分填满坑口。 3.4焊接姿势 3.4.1平焊姿势：该姿势为焊接施工最理想姿势，因此尽可能创造条件采用平焊。 3.4.2船形焊接姿势：该姿势不易产生咬边、下垂等缺陷，一般对角焊缝要求成凹形时常采用。 3.4.3横向焊接姿势：该姿势熔化金属由于重力作用容易下淌，而使上侧产生咬边，下侧产生 焊瘤以及未焊透等缺陷。因此焊接时宜采用小直径焊条、适当的电流和短弧焊接。 3.4.4立焊姿势：该姿势熔化金属由于重力作用容易下淌，而使焊缝成型困难，易产生焊瘤、 咬边、夹渣及焊缝成型不良等缺陷。因此宜采用小直径焊条和较小的电流，并采用短弧焊接。 3.4.5仰焊姿势：必须保持最短的弧长，宜选用不超过4mm直径的焊条，焊接电流一般介于 平焊与立焊之间。 3.5焊接顺序和熔敷顺序 3.5.1尽可能减少热量的输入，并必须以最小限度的线能量进行焊接。 3.5.2不要把热量集中在一个部位，尽可能均等分散。 3.5.3采用“先行焊接产生的变形由后续焊接抵消”的施工方法。
焊接工艺学 1—1焊接电弧的引燃过程电弧具有两个特性，那就是它能发出强烈的光和大量的热。 1.焊接电弧 焊接电弧：由电源供给的，具有一定电压的两电极间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 2.焊接电弧的引燃过程 焊接电弧的引燃的有关因素：焊接电流强度、电弧中的电离物质、电源的空载电压及其特性等。 1—2焊接电弧的构造及静特性 1.焊接电弧的构造及温度焊接电弧的构造可划分三个区域：阴极区、阳极区、弧柱。 (1)阴极区的温度达2400—3500°K,放出的热量占36%左右。 (2)阴极区的温度达2600—4200°K,放出的热量占43%左右。 (3)弧柱的中心温度达6000—8000°K,放出的热量占21%左右。 (4)电弧电压：电弧两端之间的电压降。 2.电弧的静特性 电弧静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系。 影响电弧静特性的因素： (1)电弧长度的影响；
（2）电弧周围气体种类的影响； （3）电弧周围气体介质压力的影响。 1 —3焊接电源的极性、应用及电弧的稳定性 1.焊接电源的极性 正接：就是焊件接电源正极、电极接电源负极的接线法。 反接：就是焊件接电源负极、电极接电源正极的接线法。 2.焊接电源极性的应用 如焊接厚钢板采用酸性焊条时，可采用直流正接性，以获得较大的熔深；焊接薄板采用酸性焊条时，可采用直流反接性，可防止烧穿。 若酸性焊条采用交流电焊机时，其熔深则介于直流正接性和反接性之间。 1-4焊接电弧的偏吹 1.焊接电弧偏吹的原因 （1）焊条的偏心度过大； （2）电弧周围气流的干扰； （3）磁偏吹。 2.减少防止焊接电弧偏吹的方法 （1）采用小电流短弧焊接； （2）适当调整焊条角度，使焊条偏吹的方向转向熔池。 （3）采用大坡口宽间隙。 1-5预热、后热、焊后热处理及提高手工电弧焊生产的途径
焊接质量检验方法和标准1目的 规定焊接产品的表面质量、焊接质量、确保产品满足客户的要求， 适用范围：适用于焊接产品的质量认可。 2责任 生产部门，品质部门可参照本准则对焊接产品进行检验。 一、熔化极焊接表面质量检验方法和标准 CO2保护焊的表面质量评价主要是对焊缝外观的评价，看是否焊缝均匀，是否有假焊、飞溅、焊渣、裂纹、烧穿、缩孔、咬边等缺陷，以及焊缝的数量、长度以及位置是否符合工艺要求，具体评价标准详见下表
二、焊缝质量标准 保证项目 1、焊接材料应符合设计要求和有关标准的规定，应检查质量证明书及 烘焙记录。 2、焊工必须经考核合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。 3、I 、II级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收 规范的规定，检验焊缝探伤报告 焊缝表面I、II级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。II级焊缝不得有表面气孔夹渣、弧坑、裂纹、电焊擦伤等缺陷，且I级焊缝不得有咬边，未焊满等缺陷 基本项目 焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过渡
平滑，焊渣和飞溅物清除干净。 表面气孔：I、II级焊缝不允许；III级焊缝每50MM长度焊缝内允许直径≤0.4t；气孔2个，气孔间距≤6倍孔径 咬边：I级焊缝不允许。 II级焊缝：咬边深度≤0.05t,且≤0.5mm,连续长度≤100mm，且两侧咬边总长≤10%焊缝长度。 III级焊缝：咬边深度≤0.1t,，且≤1mm。 注：，t为连接处较薄的板厚。 三、焊缝外观质量应符合下列规定 1一级焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹、和电弧擦伤等缺陷 2二级焊缝的外观质量除应符合本条第一款的要求外，，尚应满足下表的有关规定 3 三级焊缝应符合下表有关规定 焊缝质量等级 检测项目二级三级 未焊满≤0．2+0．02t 且≤1mm，每 100mm 长度焊缝内未焊满累积长度≤25mm ≤0．2+0．04t 且≤2mm，每 100mm 长度焊缝内未焊满累积长度≤25mm 根部收缩≤0．2+0．02t 且≤1mm，长度不限≤0．2+0．04t 且≤2mm，长度不限 咬边≤0．05t 且≤0．5mm，连续长度≤100mm，且焊缝两侧咬边总长
第九单元 焊缝和母材的不连续 裂纹 定义: 是最危险的不连续。 分类：热裂纹和冷裂纹。 热裂纹是在金属凝固时的高温下产生的，这种裂纹是在晶间扩展的，也就是说，这种裂纹是在晶粒间形成的。如果我们观察一个热裂纹的断裂面，我们会看到各种回火的颜色说明热裂纹是在高温下产生的。 冷裂纹是在金属冷却到室温后产生的。那些在在役条件下形成的裂纹也是冷裂纹。延迟裂纹、焊道下裂纹、氢致裂纹都是冷裂纹。冷裂纹可在晶粒间或晶粒内扩展。 裂纹的位置：焊喉、根部、焊趾、弧坑、焊道下、热影响区和母材的裂纹。 焊喉裂纹是因为裂纹是沿着焊喉延伸，或者是沿着焊缝截面的最小通经延伸。它们通常是纵向裂纹也是热裂纹。焊喉裂纹可在焊缝表面看得到。因此，术语“中心裂纹”通常就是指这种情况。 焊喉裂纹产生的原因：在垂直于焊缝轴线上拘束度大的接头，尤其当焊缝截面小的时候容易形成焊喉裂纹。 根部裂纹通常是纵向的，但是它们可能会在焊缝或母材内扩展。之所以叫它根部裂纹是因为它们通常在焊缝根部或是根部表面形成。与焊喉裂纹一样，它们通常与焊接收缩应力有关。因此，它们通常是热裂纹。 焊趾裂纹是指焊趾处开裂而扩展到母材。焊缝的几何形状，如焊缝加强高或内凹可能会在焊趾处形成应力集中。再加上热影响区的金相组织韧性较差，从而更易产生焊趾裂纹。焊趾裂纹通常是冷裂纹。焊趾开裂是由焊接横向收缩应力或在役应力造成的，或是两者兼而有之。 弧坑裂纹发生在单个焊道的终点处。如果焊工在收弧的时候没有完全填满熔池，将在收弧处形成浅滩或是弧坑。这样的薄弱区域，再加上焊接收缩应力，将形成弧坑裂纹或是网络状的裂纹，这些裂纹都是以弧坑为中心向外散发。当弧坑裂纹是以径向分布时，通常也称为弧坑星状裂纹。 焊道下裂纹是一种非常有害的裂纹，因为它可能会在焊接很多小时以后才开始扩展。所以焊道下裂纹也称为延迟裂纹。焊道下裂纹是因为焊接区有氢的存在，焊件表面应清理干净以消除氢的来源。也可用预热的方法来消除裂纹。 热影响区裂纹：由于热影响区的韧性比焊缝和母材要差，所以即使没有氢也会在热影响区开裂。拘束度大的时候，收缩应力足以在热影响区产生裂纹，尤其是脆性材料，如铸铁。
焊接工艺学
目录 1焊接概述 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------5 1.1 焊接的定义[1]----------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.2 焊接过程的物理本质[1] ------------------------------------------------------------------------------------ 5 1.3 焊接方法的分类[2] ------------------------------------------------------------------------------------------ 5 1.4 常用焊接方法基本特点与应用[2] [3] ---------------------------------------------------------------------- 5 1.5 焊缝符号[4] --------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.5.1 基本符号------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.5.2 辅助符号--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 1.5.3补充符号 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10 1.5.4焊缝尺寸符号--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10 1.5.5指引线及说明（见表1-5-6） ---------------------------------------------------------------------------------------------10 1.5.6焊缝符号标注的原则和方法（见表1-5-7） -------------------------------------------------------------------------10 1.5.7常见金属焊接方法代号（见表1-5-8）--------------------------------------------------------------------------------10 1.5.8 焊缝符号标注示例（见表1-5-9） ------------------------------------------------------------------------------------10 2焊接设计 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.1 材料选用 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 2.1.1 母材材料选用-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13 2.1.1.1 钢结构对材料的要求[5]------------------------------------------------------------------------------------------------13 2.1.1.2 钢结构用钢的分类[5]------------------------------------------------------------------------------------------------13 2.1.1.2 钢结构用钢选用原则[5] [6] -----------------------------------------------------------------------------------------14 2.1.2焊接材料匹配[3] [7] [8] [9] [10] [11] ------------------------------------------------------------------------------------------------ 17 2.2 焊接方法的选用[12] ---------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.3 焊接结构设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 19 2.3.1焊接应力[5] [12] [13] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------19 2.3.1.1 焊接应力的特点和分类-----------------------------------------------------------------------------------------------19 2.3.1.2焊接残余应力对结构的影响----------------------------------------------------------------------------------------- 20 2.3.1.3从设计方面调节和控制焊接残余应力（工艺措施见下章） ---------------------------------------------21 2.3.2焊接变形[5] [12] [13] --------------------------------------------------------------------------------------------------------------21 2.3.2.1 焊接变形的特点和分类-----------------------------------------------------------------------------------------------21 2.3.2.2 焊接变形收缩余量计算-----------------------------------------------------------------------------------------------23 2.3.2.3从设计方面控制焊接残余变形（工艺方面见下章） -------------------------------------------------------24 2.3.3焊接接头构造的设计与选择（主要是熔焊接头） ---------------------------------------------------------------- 25 2.3.3.1焊接接头的基本类型[12] ----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 2.3.3.2常用焊接接头的工作特性[12] [6] ------------------------------------------------------------------------------------ 25 2.3.3.3设计与选择焊接接头须考虑的因素[12]-------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.3.4 坡口的设计与选择[12] [13][14] [15]----------------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.3.5 焊缝设计------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 2.3.3.6焊接接头的静强度计算------------------------------------------------------------------------------------------------31
第一章 1、解释下列名词：焊接电弧、热电离、场致电离、光电离、热发射、场致发射、光发射、粒子碰撞发射、热阴极型电极、冷阴极型电极。 焊接电弧：由焊接电源提供能量，在具有一定电压的两电极之间或电极与母材之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 热电离：气体粒子受热的作用而产生电离的过程。 场致电离：在两电极间的电场作用下，气体中的带电粒子的运动被加速，最终与中性粒子发生非弹性碰撞而产生电离。 光电离：中性粒子受到光辐射的作用而产生的电离过程。 热发射：固态或者液态物质（金属）表面受热后其中的某些电子具有大于逸出功的动能而逸出表面的现象。 场致发射：当固态或者液态物质（金属）表面空间存在强电场时，会使阴极较多的电子在电场的作用下获得足够的能量而克服电荷之间的静电吸引而发射出表面。 光发射：当固态或者液态物质（金属）表面接受光射线的辐射能量时，电极表面的自由电子能量增加最后飞出电极表面的现象。 粒子碰撞发射：当高速运动的粒子（电子或正离子）会碰撞金属电极表面，将能量传给电极表面的电子，使电子能量增加并飞出电极表面的现象。 冷阴极型电极：当使用钢，铜，铝等材料作为阴极时，其熔点和沸点都较低，阴极温度不可能很高，热发射不能提供足够的电子，这种电弧称为“冷阴极电弧”，电极称为“冷阴极型电极”。 热阴极型电极：当使用钨，碳等材料作阴极时，其熔点和沸点都较高，阴极可以被加热到很高的温度，电弧阴极区的电子可以主要依靠阴极热发射来提供，这种电弧称为“热阴极电弧”，电极称为“热阴极型电极”。 2、试述电弧中带电粒子的产生方式。 答：电弧中的带电粒子指的是电子、正离子和负离子。赖以引燃电弧和维持电弧燃烧的带电粒子是电子和正离子，这两种带电粒子的产生主要依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个过程。 气体的电离形式有：热电离，场致电离和光电离。 电子发射方式有：热发射场致发射光发射粒子碰撞发射 3、焊接电弧由哪几个区域组成？试述各区域的导电机构。 （1）焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。 （2）阴极区的导电机构有以下三类： A 热发射型——当采用W、C等热阴极型材料作为阴极，而且流过大电流时能发 生热发散性导电。 B 场致发射型——当采用Cu、Fe、Al等冷阴极型材料作为阴极，或采用W、C等 热阴极型材料作为阴极但电流比较小时，主要发生场致发射型导电。 C 等离子型——低气压钨极氩弧焊或使用冷阴极、小电流时容易产生的一种导电 机构。 阳极区的导电机构——阳极区主要接受来自弧柱的电子流，同时，还要向弧柱区发射正离子流。根据电弧电流密度的大小，阳极区可以通过两种方式提供正离子。 A 场致电离——电流密度较小时 B 热电离——电流密度较大 4、何谓最小电压原理？ 答：在电流和周围条件一定的情况下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的断面，以保