焊接线能量

焊接基本原理焊接：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺。

比热流：单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。

焊接温度场：焊件上包括内部某瞬时的温度分布称为温度场。

稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间而变动时，称为稳定温度场；随时间而变动时，称为非稳定温度场。

准稳定温度场：经过一段时间后达到饱和状态，形成暂时稳定的温度场。

焊接线能量：电弧在单位焊缝长度上所释放的能量。

熔滴比表面积：熔滴的表面积与其质量之比 .R VA ρρ/ 3/S==短渣：随温度升高粘度急剧下降，随温度下降粘度急剧上升。

（适用所有焊）长渣：随温度升高粘度下降缓慢的熔渣。

联生结晶：焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半融化的晶粒为核心向内生长，生长方向为散热最快方向，最终长成柱状晶粒。

晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式为联生结晶。

竞争生长：晶粒长大具有一定结晶位向，当晶粒最大结晶位向与散热最快方向一致，最有利于晶粒长大，晶粒优先得到生长，当这两个方向不一致时，晶粒长大停止。

短段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在50至400mm，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。

长段多层焊：多层焊时每道焊缝长度在1m以上，在这种情况下，前层焊缝冷却到较低温度才开始焊接下一道焊缝。

焊接热循环：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。

碳当量：把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。

焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。

焊接拘束度：R单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。

焊接拘束应力：热应力、组织应力、结构自身拘束条件所造成的应力，三种应力的综合作用统称为拘束应力。

焊接工程验收要求I主控项目1.对有冲击韧性要求的焊缝，施焊时应测量焊接线能量，并应作记录。

焊接线能量应符合设计文件和焊接工艺文件的规定。

检查数量：全部检查。

检查方法：采用计量仪表、秒表、钢尺测量和检查焊接记录。

2、对规定进行中间无损检测的焊缝，无损检测应在外观检查合格后进行,焊健质量应符合本规范第8章的有关规定。

检查数量：符合设计文件的规定。

检查方法：检查无损检测报告。

3、对道间温度有明确规定的焊缝，道间温度应符合焊接工艺文件的规定。

要求焊前预热的焊件,其道间温度应在规定的预热温度范围内。

检查数量：全部检查。

检查方法：采用测温仪器测量和检查焊接记录。

4、规定背面清根的焊缝，在清根后应进行外观检查，清根后的焊缝应露出金属光泽，坡口形状应规整,满足焊接工艺要求。

当设计文件规定进行磁粉检测或渗透检测时，磁粉检测或渗透检测的焊缝质量不应低于现行行业标准《承压设备无损检测》JB/T4730规定的I级。

检查数量：全部检查。

检查方法：观察检查，检查磁粉检测或渗透检测报告。

5、当规定进行后热时，其后热温度、后热时间应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236的有关规定和焊接工艺文件的规定。

检查数量：全部检查。

检查方法：采用测温仪器测量和检查焊接记录。

11一般项目6、定位焊缝焊完后，应清除熔渣进行检查,定位焊缝的尺寸和质量应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236的有关规定和焊接工艺文件的规定。

检查数量：全部检查。

检查方法：观察检查和钢尺、焊缝检测尺检查。

7、对规定进行酸洗、钝化处理后的焊缝及其附近表面的质量应符合设计文件和下列规定；1）酸洗后的焊缝及其附近表面不得有明显的腐蚀痕迹、颜色不均匀的斑纹和氧化色。

2）酸洗后的焊缝表面应用水冲洗干净，不得残留酸洗液。

3）钝化后的焊缝表面应用水冲洗，呈中性后擦干水迹。

检查数量：全部检查。

检查方法：观察检查和PH值检直，设计文件规定的其他检查方法及检查记录。

焊接线能量名词解释
焊接线能量是指在焊接过程中发挥作用的能量。

焊接线能量包括热能、电能和光能三种形式。

1.热能：焊接过程中产生的热能是焊接线能量的主要形式。

通
过点燃焊接材料（如气焊、电弧焊）或者使用激光束在焊接区域聚焦等方式，将电能或者光能转化为热能，在焊接接头上升高温度，实现金属材料的熔化和熔池的形成。

2.电能：电焊是较常见的焊接方式之一，焊接电流通过焊接电
极流经焊件，产生由电流通过焊件引起的电阻加热。

电能是通过电流提供的，焊接电流的大小决定了焊接热量的多少。

3.光能：激光焊接是利用激光束对焊接区域进行聚焦，产生高
能量密度的光能，在焊接材料表面引起局部熔化。

光能在激光焊接中起到熔化金属的作用，实现高精度和高能量密度的焊接。

焊接线能量会根据焊接工艺、材料和焊接目标的不同而有所变化。

合理控制焊接线能量的大小和分布，对于获得理想的焊缝质量和焊接强度至关重要。

在焊接过程中热源沿焊件的某一方向移动，焊件上任一点的温度都经历由低到高的升温阶段，当温度达到最大值后又经历由高到低的降温阶段。

在焊缝两侧不同距离的各点，所经历的这种热循环是不同的，如图3－12所示。

焊接是一个不均匀的加热和冷却过程，也可以说是一种特殊的热处理过程。

与金属材料一般热处理相比，或与塑性成形或凝固成形相比，焊接时的加热速度特别快，冷却速度也相当快，这是造成焊接接头组织不均匀性和性能不均匀性的重要原因。

焊接热循环的主要参数是加热速度，峰值温度T max，高温停留时间t H，冷却速度（或冷却时间t8/5或t8/3）如图3－13所示（1）加热速度采用不同的焊接方法和不同的线能量，焊接不同厚度的低碳钢或低合金结构钢，根据实测结果加热速度如表3－4所示通常随着加热速度的提高，钢的固态相变温度Ac1和Ac3也相应的提高，而且Ac1和Ac3之间的温差也变大，如表3－5所示。

随着钢中碳化元素的增多（例如18Cr2Wv钢），这一效果更为显著。

（2）峰值温度T max属的板厚h及离热源中心距离有关。

（3）高温停留时间t H所谓高温停留时间是指在相变温度Ac1以上停留时间。

如图3－13所示，它包含加热过程高温停留时间t和冷却过程高温停留时间t"。

在相变温度以上停留时间，对于相的溶解、奥氏体的扩散均匀化以及晶粒度都有很大影响。

对于钢来说t H越长，越有利于奥氏体的均匀化，但温度太高，例如在1100℃以上的停留时间过长，将会使奥氏体晶粒严重长大，造成晶粒脆化。

tH与焊接能量E，被焊金属的工件板厚h以及焊件的初始温度T0以及加热最高温度T max等因素有关。

（4）冷却速度冷却速度，特别是在固态相变温度范围内冷却速度，即800～500℃及800～300℃时的冷却速度是焊接热循环中极其重要的参数，它将决定焊接接头的组织、性能及接头质量。

冷却速度对过冷奥氏体的转变影响很大，图3－14 为冷却速度对Fe－C合金平衡状态图上各临界线及临界点的影响。

焊接冶金学基本原理绪论1)焊接：焊接是指被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

2)焊接、钎焊和粘焊本质上的区别:焊接：母材与焊接材料均熔化，且二者之间形成共同的晶粒；钎焊：只有钎料熔化，而母材不熔化，在连接处一般不易形成共同晶粒，只有在母材和钎料之间形成有相互原子渗透的机械结合；粘焊：既没有原子的相互渗透而形成共同的晶粒也没有原子间的扩散，只是靠粘接剂与母材的粘接作用。

3)熔化焊热源：电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热。

压力焊和钎焊热源：电阻热、摩擦热、高频感应热。

4)焊接加热区：可分为活性斑点区和加热斑点区5)焊接温度场：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为焊接温度场。

表示方法：等温线或者等温面。

特点：焊接时焊件上各点的温度在每一瞬时都在有规律的变化。

影响因素：（1）热源的性质；（2）焊接线能量；（3）被焊金属的热物理性质；<热导率，比热容容积比热容，热扩散率，热焓，表面散热系数>;（4）焊件的板厚和形状。

6)稳定温度场：当焊件上温度场各点温度不随时间变化时，称之7)准稳定温度场：恒定功率的热源作用在焊件上做匀速直线运动时，经过一段时间后，焊。

，件传热达到饱和状态，温度场会达到暂时稳定状态，并可随着热源以同样速度移动。

8)焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程。

9）焊接热传递的三种形式：传导、对流和辐射。

由热源传热给焊件的热量以辐射和对流为主，而母材和焊丝获得热能后热的传播以传导为主。

10）焊接线能量：热源功率q与焊接速度v的比值。

热输入：在单位时间内，在单位长度上输入的热能。

第一章焊接化学冶金1）平均熔化速度：单位时间内熔化焊芯质量或长度。

平均熔敷速度：单位时间内熔敷在焊件上的金属质量称为平均熔敷速度。

(真正反应焊接质量的指标)损失系数：在焊接过程中，由于飞溅、氧化、蒸发损失的一部分焊条金属(或焊丝)质量与熔化的焊芯质量之比称焊条损失系数。

焊接冶金学（基本原理）部分习题及答案绪论一、什么是焊接，其物理本质是什么?1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用,使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺.2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。

二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？1、对被焊接的材质施加压力:目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触.2、对被焊材料加热（局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态,此时接触面的氧化膜迅速破坏,降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。

三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？钎焊母材不溶化,熔焊母材溶化.1. 温度场定义,分类及其影响因素。

1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态.2、分类：1) 稳定温度场—-温度场各点温度不随时间而变动;2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动;3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动,热饱和状态；或随热源一起移动。

3、影响因素:1) 热源的性质2) 焊接线能量3) 被焊金属的热物理性质a. 热导率b. 比热容c. 容积比热容d. 热扩散率e. 热焓f. 表面散热系数4) 焊件厚板及形状第一章二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点?1、药皮反应区：指焊条受热后,直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。

(100-1200℃) 1) 水分蒸发:100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出 2) 某些物质分解：形成Co,CO2，H2O ，O2等气体 3) 铁合金氧化 ：先期氧化,降低气相的氧化性2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1) 温度高：1800－2400℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 3) 时间短速度快:0.01-0.1s ；0。

钢板被广泛用于诸如建筑、桥梁、压力容器、储罐、管线和船舶等基础建设和大型建筑中。

建筑构件的大型化和高层化发展趋势要求钢板的厚度增加，同时具有更高的综合性能，包括更高的力学性能、高效的加工性能以及优良的抗腐蚀性能和抗疲劳破坏性能等。

但是，随着钢板强度的提高，其冲击韧度和焊接性能显著下降，焊接裂纹敏感性增加。

特别是随着焊接线能量的提高，传统低合金高强钢的焊接热影响区性能(强度、韧性)恶化，易产生焊接冷裂纹问题，给大型钢结构的制造带来困难。

由于焊接为厚板加工的主要方式，满足大线能量焊接性能也逐步成为各种钢种所具备的一种性能。

所以，在追求高强度的同时，改善钢板的韧性以提高钢板的焊接性能越来越迫切。

提高钢大线能量焊接性能的主要技术手段钢大线能量焊接的主要难点在于其热影响区(HAZ)的强度和韧性随着输入线能量的增大而降低。

因此，HAZ的韧性成为制约钢大线能量焊接的关键因素。

为了解决HAZ的韧性问题，国内外相继开展了大线能量焊接用钢的研究工作，提出的改善韧性的方法主要有降低C含量和Ceq、利用微合金元素和氧化物夹杂细化奥氏体晶粒、获得韧性好的组织如针状铁素体以及贝氏体组织的超低碳钢、通过改进生产工艺提高韧性等。

1 奥氏体晶粒的细化晶粒细化是同时提高钢的强度和韧性的唯一途径。

通过降低奥氏体的晶粒尺寸来增加形核点密度以细化铁素体晶粒的方法已经被广泛研究。

原奥氏体晶粒越细小，HAZ的晶粒也就越小，韧性也就会越好。

在钢中引入微量的合金元素，形成弥散分布的高熔点颗粒。

这些颗粒一方面以“钉轧”的形式阻碍奥氏体晶界的迁移，限制奥氏体晶粒的长大，同时增加了相变过程中的形核点，从而使钢的组织更加细小。

目前研究较多的是Ti元素对高温奥氏体的细化作用。

研究发现，Ti在钢中形成细小弥散的TiN粒子，在焊接热循环过程中有效阻止奥氏体晶粒的长大，促进针状铁素体析出，从而改善HAZ的韧性。

研究人员发现，Nb可以加强Ti的细化作用。

Nb在钢中与N也有着强烈的亲和力，可以取代部分Ti，与N形成(Ti，Nb)N颗粒，其溶解温度在1350℃以上，可以钉轧、拖拽高温奥氏体晶界的迁移。