焊接接头的组成

焊接接头的设计焊接是制造各种金属制品的一项重要工艺，由于它具有独特优异的技术经济指标。

已被广泛应用于机械制造、石油化工、海洋船舶、航空航天、电力、电讯及家用电器等各个领域。

一、焊接接头的设计：用焊接方法连接的接头称为焊接接头，焊接接头由焊缝、热影响区及相邻母材金属三部份组成。

在一些重要的焊接结构中，如锅炉、压力容器、船体结构中，焊接接头不仅是重要的连接元件，而且与所连接的部件共同承受工作压力、载荷、温度和化学腐蚀。

为此，焊接接头已成为整个金属结构不可分割的组成部分，它对结构运行的可靠性和使用寿命起着决定性的影响。

焊接接头的设计除了考虑焊接接头与母材金属的强度和塑性外，焊接接头的设计主要还包括如下内容：1、确定焊接接头的形式和位置在手工电弧焊中，由于焊件的厚度、结构的形状及使用条件不同，其接头形式及坡口形式也不相同。

根据国家标准GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》的规定，焊接接头的基本形式可分为四种：（见图焊接接头形式A）对接接头：两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，它是在焊接结构中采用最多的一种接头形式。

T形接头：一焊件的端面与另一焊件的表面构成直角或近似直角的接头，称为T形接头。

角接接头：两焊件端面间构成大于30度，小于135度夹角的接头，称为角接头。

搭接接头：两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头。

有时焊接结构中还有其他类型的接头形式，（见图焊接接头形式B）如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等。

焊接接头的形式：主要取决于焊件的结构形状和板厚。

焊接接头的位置：应布置在便于组装、焊接和检查（包括无损检测）的部位。

2、设计焊接接头的坡口形式和尺寸当确定了焊接接头的的形式后，还应设计焊接接头的坡口形式及尺寸：I形对接接头（不开坡口）当钢板厚度在6mm以下，一般不开坡口，采用I形对接接头，只留1~2mm的接缝间隙；V形坡口对接接头（见图V形坡口）当钢板厚度为7~40mm时，可采用V 形坡口，V形坡口分为V形坡口、钝边V形坡口、单边V形坡口、钝边单边V 形坡口四种，它的特点是加工容易，但焊后焊件易产生角变形。

焊接接头的组成焊接接头是指通过焊接方法将两个或多个金属材料接合在一起的连接部分。

焊接接头通常由焊缝、熔渣、毛刺、气孔、裂纹和变形等六部分组成。

下面将详细介绍这几个组成部分。

1. 焊缝焊接接头中最显著的部分是焊缝。

焊缝是通过加热金属材料至熔化状态并使它们重新结合在一起形成的。

焊缝的形状取决于焊接时所采用的类型和方法。

焊缝可以分为直缝、环缝、搭接缝、对接缝、角缝和T型缝等多种类型。

2. 熔渣在焊接过程中，有一些不完全热融的金属氧化物和其他杂质会形成熔渣。

熔渣会在焊缝表面形成一层覆盖物，这也是可能使焊接更加困难的原因。

熔渣具有较低的密度，通常会浮在金属熔混物的表面，是通过机械方式切割或冲洗方法清除的。

3. 毛刺在焊接接头的前后面，在焊缝边缘和底边上通常会留下毛刺，这是由于焊接时被融化的金属流到接缝表面，而造成的不规则边缘。

毛刺会降低焊接的质量，因此需要对其进行处理。

4. 气孔气孔指在焊接接头中出现的气体腔。

气孔的出现是由于在熔池中困住气体、杂质或未熔化的焊材等原因。

气孔的出现通常导致焊接接头的机械性能降低，甚至出现焊接裂缝。

5. 裂纹在焊接中，常常会出现焊接裂纹。

裂纹的出现是由于焊接材料或基材的冷却速率不均、热应力或剪切应力等原因引起的。

裂纹的出现会明显降低焊接接头的机械性能。

6. 变形在焊接接头中，由于加热和冷却过程中材料发生变形，因此会导致焊接接头的形状和尺寸发生变化。

焊接接头的变形会影响到其外观、尺寸精度和机械性能。

总之，焊接接头是由多种部件组成的，每个部件都会影响焊接接头的机械性能和质量。

在焊接过程中，需要注意避免熔渣、气孔和裂纹等缺陷的出现，以获取高质量的焊接接头。

一端外螺纹一端焊接接头一端外螺纹一端焊接接头是一种常见的管道连接方式，它由一段具有外螺纹的管道材料和一段焊接接头组成。

这种连接方式主要用于连接两个不同类型的管道或管道与设备之间，以实现安全、可靠的流体传输。

一端外螺纹是指管道材料的一段具有外螺纹的特性，通常是通过加工或使用螺纹连接器实现的。

外螺纹的设计和规格通常符合国际标准，如ISO 7-1、NPT（美国国家管螺纹）或BSP（英国标准管螺纹）等。

外螺纹的作用是与另一段具有相应内螺纹的管道或设备进行连接。

另一端的焊接接头是通过将管道材料与焊接材料进行加热熔化，并在冷却后形成坚固的连接。

焊接接头通常由焊工使用相应的焊接方法和设备进行操作，以确保焊接质量和连接强度。

一端外螺纹一端焊接接头的连接过程通常如下：1. 准备工作：首先需要准备好待连接的管道材料和焊接接头，确保其表面光洁、无油污和杂质。

同时，准备好所需的工具和设备，如扳手、焊接机等。

2. 加工外螺纹：对一端的管道材料进行外螺纹加工，确保螺纹的尺寸和规格符合要求。

这可以通过机械加工或使用螺纹连接器来实现。

3. 准备焊接接头：对另一端的焊接接头进行准备，包括清洁焊接接头的表面，调整焊接设备的参数和选择合适的焊接材料。

4. 进行焊接：将焊接接头与外螺纹的管道材料对准，并进行焊接。

焊接过程中需要控制焊接温度、焊接时间和焊接压力等参数，以确保焊接质量。

5. 检查和测试：焊接完成后，需要进行检查和测试，以确保焊接接头的质量和连接的可靠性。

这可以包括目视检查、超声波检测、压力测试等。

总之，一端外螺纹一端焊接接头是一种常见的管道连接方式，它通过外螺纹和焊接两种方式实现管道材料的连接。

这种连接方式具有连接简便、可靠性高的优点，广泛应用于工业领域的管道系统中。

钎焊接头的构成过程
1.准备工作：在进行钎焊接头之前，需要准备好所需的工具和材料，
包括各种规格的钎焊材料、气焊设备、钢丝刷、砂纸、洗涤剂、布料等。

2.清洁表面：钎焊接头的成功与否与焊接前的表面清洁程度有很大关系。

首先，使用钢丝刷或砂纸将接头表面的氧化皮和杂质清除干净。

然后，用洗涤剂清洗接头表面，确保表面干净无尘。

3.涂覆草酸和钎剂：涂覆草酸和钎剂有助于增强钎焊接头的可靠性。

草酸能去除金属表面的氧化皮，使钎焊能够更好地连接；钎剂能降低钎焊
温度，防止氧化。

使用刷子将草酸均匀地涂在接头表面，然后再使用刷子
涂覆钎剂。

4.加热和钎焊：将气焊设备预热至适宜的温度。

将火焰置于接头附近，沿着接头的长度均匀移动，逐渐加热接头。

在开始加热之前，要先预热接
头的基材，然后再移动火焰。

一旦接头达到合适的温度，就可以开始钎焊了。

将钎焊材料放在接头上，让其融化并填充到接头之间。

确保钎焊材料
在接头周围均匀分布，并充分填充接头间隙。

5.冷却和清洁：待钎焊过程完成后，将接头冷却到室温。

冷却过程中
不可急于处理接头，以免引起热裂纹。

冷却完成后，用布料擦拭钎焊接头，清洁残留的焊渣和钎剂。

需要注意的是，在进行钎焊接头之前，需要根据具体材料的性质选择
适当的钎焊材料，并确保选用的材料与被接材料相容，并且钎焊接头所需
的温度低于被接材料的熔点，以防止材料烧损或熔化。

此外，在进行钎焊
接头时应遵循相应的安全操作规程，如佩戴防护眼镜和手套，确保自身安全。

焊接接头的金相组织(metallurgical structure of the weld joint )1．焊接接头的组成及区域特征典型的对接焊接接头主要由三个部分组成：（1）焊缝( weld )焊缝金属的结晶凝固冷却方式主要依靠母材金属热传导，所以液态金属结晶很自然呈柱状晶成长，且成长方向垂直于焊接熔池壁，最终汇交于熔池中部形成八字形柱状树枝晶结晶形式。

（2）熔合区( fusion zone )指焊缝与母材交接的过渡区，即熔合线处微观显示的母材半熔化区。

在焊接时，液态的焊缝金属与固态母材金属的交界面，便形成了熔合线（fusion line），即接头横截面上宏观腐蚀所显示的焊缝轮廓线。

以大多数（低碳）碳素钢和低合金钢为例：熔合区的温度处于固相线和液相线之间。

焊缝与母材产生不规则结合，形成了参差不齐的分界面。

该区晶粒十分粗大，化学成分和组织极不均匀，冷却后为过热组织。

区域很窄，金相观察难以区分，但对接头强度和韧性却有很大影响，常是产生裂纹和脆性破坏的发源地。

（3）热影响区（heat affected zone）在焊接和切割过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和机械性能变化的区域。

焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，距焊缝不同距离的点上经历着不同的焊接热循环，这些点实质上都受到一次特殊的热处理。

和一般金属热处理一样，每个点都引起不同的组织转变，于是就形成了在组织和性能上不均匀的焊接热影响区。

在这个区中，有些部位的组织和性能可能是优于也可能劣于母材焊前的组织性能。

显然，劣于母材的部位便成为焊接接头中最薄弱环节。

决定热影响区的分区及特征的因素是多方面的，大致可分为三个方面：○1母材的冶金特征母材金属在焊接热循环作用下是否存在固相转变；有固相转变的材料是纯金属、单相合金或多相合金；是否是同素异构转变；是否是扩散型的相变。

例如，焊接无固相转变的金属，在热影响区上主要出现的是晶粒粗大现象，有时也有再结晶现象。

1 什么是焊接接头？它有哪几种类型？用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。

它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。

在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。

根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。

其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。

2 什么是坡口？常用坡口有哪些形式？根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。

开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。

坡口的形式由GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：常用的坡口形式有I形坡口、Y型坡口、带钝边U形坡口、双Y形坡口、带钝边单边V形坡口等，见图2。

3 表示坡口几何尺寸的参数有哪些？它们各起什么作用？⑴ 坡口面焊件上所开坡口的表面称为坡口面，见图3。

⑵ 坡口面角度和坡口角度焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角度，见图4。

开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。

坡口角度（或坡口面角度）应保证焊条能自由伸入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。

⑶根部间隙焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。

亦称装配间隙。

根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。

因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。

⑷钝边焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。

钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。

7 承压设备焊接接头设计焊接接头由焊缝金属、热影响区及相邻母材三部分组成。

在压力容器、锅炉和管道等过程设备中，焊接接头不仅是重要的连接元件，而且与所连接部件一起承受工作压力、其它载荷、温度和化学腐蚀介质的作用。

焊接接头作为整个受压部件或承压设备不可分割的组成部分，对运行可靠性和工作寿命起着决定性的影响。

因此，焊接接头的正确设计对于保证产品的质量具有十分重要的意义。

7．1 焊接接头设计基础7.1.1 焊接接头的基本类型与特点焊接接头主要起两个作用：一是连接作用，即把被焊件连成一个整体；二是承力作用，即承受被焊工件所受的载荷。

焊接与被焊工件并联的接头，焊缝仅承担很小的载荷，即使焊缝断裂，结构也不会立即失效，这种接头中的焊缝称为联系焊缝，如图7－1a所示。

焊缝与被焊工件串联的接头，焊缝承受全部载荷，一旦焊缝断裂，结构会立即失效，这种焊缝称为承载焊缝，如图7－1b所示。

设计时联系焊缝不一定要求焊透或全长焊接，也不必计算焊缝强度，而承载焊缝必须计算强度，且必须采用全熔透焊接。

过程设备中常用的典型焊接接头类型有对接接头、T形或十字接头、搭接接头和角接接头等，如图7－2所示。

(a) (b)图7－1 联系和承载焊缝a）联系焊缝b）承载焊缝对接接头较其它接头受力状况好，应力集中程度小，焊接时易保证质量，是优先广泛应用的接头。

对于不同厚度的焊件，为了保证焊透，大多都要把焊件的对接边缘加工成各种形式的坡口。

对接接头焊前对工件的边缘加工和装配要求较高。

通常设备壳体上的纵、环焊缝均为对接接头。

T形及十字形接头能承受各种方向的力和力矩，其接头亦有不同类型，有不焊透和焊透的，有不开坡口和开坡口的。

不开坡口者通常均为不焊透的，其应力集中很大，不适用于重载或动载荷。

开坡口焊透的T形或十字形接头其应力集中显著减小，适用于承受动载荷及重载荷。

接管、人孔等与设备壳体或封头相连的多为T形或角接接头。

搭接接头的应力分布很不均，受力状况不好，疲劳强度较低，不宜承受动载荷。