初级电焊工培训.pptx

培训提纲培训提纲第一节第一节 手弧焊的工艺特点手弧焊的工艺特点 第二节第二节第二节第二节 水平焊接位置操作要点水平焊接位置操作要点水平焊接位置操作要点水平焊接位置操作要点 第三节第三节第三节第三节单面焊双面成形水平位置焊单面焊双面成形水平位置焊第三节第三节第三节第三节 电弧焊常见焊接缺陷防止方法电弧焊常见焊接缺陷防止方法电弧焊常见焊接缺陷防止方法电弧焊常见焊接缺陷防止方法 第四节第四节第四节第四节 手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害 第五节第五节第五节第五节 金属结构焊接工艺金属结构焊接工艺金属结构焊接工艺金属结构焊接工艺 第一节第一节 手弧焊的工艺特点手弧焊的工艺特点一、优点一、优点一、优点一、优点(1)(1)工艺灵活、适应性强适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢和不锈钢工艺灵活、适应性强适用于碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢和不锈钢等各种材料的平、立、横、仰各种位置以及不同厚度、结构形状的焊接。等各种材料的平、立、横、仰各种位置以及不同厚度、结构形状的焊接。(2)(2)质量好与气焊及埋弧焊相比，金相组织细，热影响区小，接头性能好。质量好与气焊及埋弧焊相比，金相组织细，热影响区小，接头性能好。(3)(3)易于通过工艺调整易于通过工艺调整(如对称焊等如对称焊等)来控制变形和改善应力。来控制变形和改善应力。(4)(4)设备简单、操作方便。设备简单、操作方便。二、缺点二、缺点二、缺点二、缺点(1)(1)对焊工要求高，焊工的操作技术和经验直接影响产品质量的好坏。对焊工要求高，焊工的操作技术和经验直接影响产品质量的好坏。(2)(2)劳动条件差焊工在工作时必须手脑并用，精神高度集中，而且还要受到劳动条件差焊工在工作时必须手脑并用，精神高度集中，而且还要受到高温烘烤，有毒、烟、尘和金属蒸气的危害。高温烘烤，有毒、烟、尘和金属蒸气的危害。(3)(3)生产率低生产率低 受焊工体质的影响，焊接工艺参数选择较小，故生产率低。受焊工体质的影响，焊接工艺参数选择较小，故生产率低。三、适用范围三、适用范围三、适用范围三、适用范围在造船、锅炉及压力客器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业在造船、锅炉及压力客器、机械制造、建筑结构、化工设备等制造维修行业中都广泛使用手工电弧焊。中都广泛使用手工电弧焊。第二节第二节 各种焊接位置操作要点各种焊接位置操作要点所谓焊接位置指焊接时焊件接缝所处的空间位所谓焊接位置指焊接时焊件接缝所处的空间位置。根据焊缝倾角和焊缝转角的不同，有置。根据焊缝倾角和焊缝转角的不同，有平焊、平焊、立焊、横焊和仰焊立焊、横焊和仰焊等焊。等焊。多层焊时，第一层打底焊道应采用小直径焊条，运条方法应视间隙的大小而定。多层焊时，第一层打底焊道应采用小直径焊条，运条方法应视间隙的大小而定。间隙小时可用直线形运条法，间隙大时可用直线往复式运条法，以防烧穿。第二间隙小时可用直线形运条法，间隙大时可用直线往复式运条法，以防烧穿。第二层焊道，可用直径较大的焊条，用直线形或小锯齿形运条法，进行短弧焊。以后层焊道，可用直径较大的焊条，用直线形或小锯齿形运条法，进行短弧焊。以后备层均可用锯齿形运条法，并且摆动范围应逐渐加宽，摆动到坡口两边时，应稍备层均可用锯齿形运条法，并且摆动范围应逐渐加宽，摆动到坡口两边时，应稍作停留，防止出现熔合不良、夹渣等缺陷。应注意每层焊缝不能过厚，否则使焊作停留，防止出现熔合不良、夹渣等缺陷。应注意每层焊缝不能过厚，否则使焊渣流向熔池前面，造成焊接困难。各层之间的焊接方向应相反，其接头也应相互渣流向熔池前面，造成焊接困难。各层之间的焊接方向应相反，其接头也应相互错开，每焊完一层焊缝，要把表面焊渣和飞溅等清除干净后才能焊下一层，以保错开，每焊完一层焊缝，要把表面焊渣和飞溅等清除干净后才能焊下一层，以保证焊缝质量和减小变形。多层多道焊的焊接方法与多层焊相似，焊接时，采用直证焊缝质量和减小变形。多层多道焊的焊接方法与多层焊相似，焊接时，采用直线运条法。线运条法。(2)(2)开坡口的对接平焊，坡口有开坡口的对接平焊，坡口有V V型和型和X X型。可采用多层焊法如图型。可采用多层焊法如图663 3和多层多道焊法如图和多层多道焊法如图6464。图图图图63 63 多层焊多层焊多层焊多层焊 图图图图64 64 多层多道焊多层多道焊多层多道焊多层多道焊2、角接平焊、角接平焊角接平焊形成的焊缝为角焊缝，详见图角接平焊形成的焊缝为角焊缝，详见图65。角焊缝接焊脚尺寸。角焊缝接焊脚尺寸(在角焊在角焊缝中画出的最大等腰三角形中直角边的长度缝中画出的最大等腰三角形中直角边的长度)的大小采用单层焊、多层焊的大小采用单层焊、多层焊和多层多道焊。当焊脚尺寸小于和多层多道焊。当焊脚尺寸小于6mm时的焊缝用单层焊，采用时的焊缝用单层焊，采用4mm的的焊条；焊脚尺寸为焊条；焊脚尺寸为68mm时，用多层焊，采用时，用多层焊，采用45mm的焊条；焊脚的焊条；焊脚尺寸大于尺寸大于8mm时用多层多道焊。焊条直径的选择，一般焊脚尺寸小于时用多层多道焊。焊条直径的选择，一般焊脚尺寸小于14mm，用直径，用直径4mm的焊条；焊脚尺寸大于的焊条；焊脚尺寸大于14mm，用直径，用直径5mm的焊条，的焊条，便于操作并提高生产率。便于操作并提高生产率。对多层多道焊，在焊接第一道焊缝时，应用较大电流，以得到较大的溶对多层多道焊，在焊接第一道焊缝时，应用较大电流，以得到较大的溶对多层多道焊，在焊接第一道焊缝时，应用较大电流，以得到较大的溶对多层多道焊，在焊接第一道焊缝时，应用较大电流，以得到较大的溶深；焊第二道焊缝时，由于焊件温度升高，应用较小的电流和较快的焊深；焊第二道焊缝时，由于焊件温度升高，应用较小的电流和较快的焊深；焊第二道焊缝时，由于焊件温度升高，应用较小的电流和较快的焊深；焊第二道焊缝时，由于焊件温度升高，应用较小的电流和较快的焊速，以防止垂直板产生咬边现象。焊条的角度随每一道焊缝的位置不同速，以防止垂直板产生咬边现象。焊条的角度随每一道焊缝的位置不同速，以防止垂直板产生咬边现象。焊条的角度随每一道焊缝的位置不同速，以防止垂直板产生咬边现象。焊条的角度随每一道焊缝的位置不同而有所不同，详见图而有所不同，详见图而有所不同，详见图而有所不同，详见图6666。角接平焊的运条手法，第一层角接平焊的运条手法，第一层角接平焊的运条手法，第一层角接平焊的运条手法，第一层(打底焊打底焊打底焊打底焊)一般不做横向摆动外可以采用圆一般不做横向摆动外可以采用圆一般不做横向摆动外可以采用圆一般不做横向摆动外可以采用圆圈形、三角形、锯齿形和直线形。圈形、三角形、锯齿形和直线形。圈形、三角形、锯齿形和直线形。圈形、三角形、锯齿形和直线形。在实际生产中，如焊件能翻动时，应尽可能把焊件放成船形位置进行焊在实际生产中，如焊件能翻动时，应尽可能把焊件放成船形位置进行焊在实际生产中，如焊件能翻动时，应尽可能把焊件放成船形位置进行焊在实际生产中，如焊件能翻动时，应尽可能把焊件放成船形位置进行焊接，见图接，见图接，见图接，见图6767。船形位置焊接可避免产生咬边等缺陷，焊缝美观平整，。船形位置焊接可避免产生咬边等缺陷，焊缝美观平整，。船形位置焊接可避免产生咬边等缺陷，焊缝美观平整，。船形位置焊接可避免产生咬边等缺陷，焊缝美观平整，又有利于使用大直径焊条和用大的焊接电流，提高生产率。运条手法可又有利于使用大直径焊条和用大的焊接电流，提高生产率。运条手法可又有利于使用大直径焊条和用大的焊接电流，提高生产率。运条手法可又有利于使用大直径焊条和用大的焊接电流，提高生产率。运条手法可用月牙行或锯齿形。用月牙行或锯齿形。用月牙行或锯齿形。用月牙行或锯齿形。图图图图65 65 角焊缝角焊缝角焊缝角焊缝 图图图图66 66 焊条的角度随每道焊缝位置的改变焊条的角度随每道焊缝位置的改变焊条的角度随每道焊缝位置的改变焊条的角度随每道焊缝位置的改变 图图图图 6767船行位置焊接船行位置焊接船行位置焊接船行位置焊接 3、搭接平焊搭接平焊形成的焊缝为一种填角焊缝。焊接时焊条与下板表面间的角度应搭接平焊形成的焊缝为一种填角焊缝。焊接时焊条与下板表面间的角度应随下板的厚度增大而增大详见图随下板的厚度增大而增大详见图6868。焊条与焊接方向的角度以。焊条与焊接方向的角度以75758585为宜。当焊脚尺寸为为宜。当焊脚尺寸为6mm6mm时，用时，用4 45mm5mm焊条，用斜圆圈形运条法进单道焊条，用斜圆圈形运条法进单道焊。当焊脚尺寸为焊。当焊脚尺寸为6 68mm8mm时，采用多层焊，焊第一层用时，采用多层焊，焊第一层用4 45mm5mm焊条，以焊条，以直线形运条为宜；第二层用直线形运条为宜；第二层用5mm5mm焊条，运条方法为斜圆圈形。当焊脚大于焊条，运条方法为斜圆圈形。当焊脚大于8mm8mm时，采用多层多道焊，较多层焊容易掌握。搭接平焊除以上说明外其时，采用多层多道焊，较多层焊容易掌握。搭接平焊除以上说明外其它方面与一般角焊缝焊接相同，开始焊接时电流可大些，当焊件温度升高它方面与一般角焊缝焊接相同，开始焊接时电流可大些，当焊件温度升高后，电流可小些，以防板边缘熔化过多而咬边，确保焊缝成型良好。后，电流可小些，以防板边缘熔化过多而咬边，确保焊缝成型良好。图图图图68 68 搭接平焊的焊条角度搭接平焊的焊条角度搭接平焊的焊条角度搭接平焊的焊条角度 单面焊双面成形水平位置焊单面焊双面成形水平位置焊一一.定义定义:在坡口一侧进行焊接，除了在坡口内侧形成良好的焊在坡口一侧进行焊接，除了在坡口内侧形成良好的焊缝，同时在背面形成完好的、符合工艺要求的焊缝，这种焊缝，同时在背面形成完好的、符合工艺要求的焊缝，这种焊接工艺方法，就称为单面焊双面成形。接工艺方法，就称为单面焊双面成形。二。应用范围二。应用范围在实际生产中，有很多这样的产品，如小直径的容器、在实际生产中，有很多这样的产品，如小直径的容器、管道、以及背面难以施焊的重要结构件，除了对焊缝的内部质管道、以及背面难以施焊的重要结构件，除了对焊缝的内部质量有严格的要求外，还对焊缝的外观有严格的要求，这时，就量有严格的要求外，还对焊缝的外观有严格的要求，这时，就必须使用这样的焊接方法，才能满足工艺的要求。现在，这项必须使用这样的焊接方法，才能满足工艺的要求。现在，这项焊接工艺方法已经成为我国检验锅炉压力容器焊接的主要项目。焊接工艺方法已经成为我国检验锅炉压力容器焊接的主要项目。三。操作方法三。操作方法1.焊前准备及清理焊前准备及清理焊件尺寸：焊件尺寸：125x300 x10 2件件 单边坡口单边坡口 30度度 坡口预留钝边坡口预留钝边2MM焊件材料：焊件材料：Q235焊条焊条 ：E4303 2.5毫米毫米 3.2毫米毫米清理：清理：将坡口两侧将坡口两侧20MM用钢丝刷或砂轮机打磨除用钢丝刷或砂轮机打磨除锈，露出金属光泽。锈，露出金属光泽。2.定位：定位：在坡口内侧定位点固，预留间隙在坡口内侧定位点固，预留间隙34MM。定位位置。定位位置在焊件两侧在焊件两侧20MM范围内，两点定位，定位的焊条与正范围内，两点定位，定位的焊条与正式施焊的焊条相同。式施焊的焊条相同。定位后预留反变形。定位后预留反变形。2034工艺参数：工艺参数：电流：打底层为电流：打底层为80100A，填充及盖面层为，填充及盖面层为120160A四四.正式施焊正式施焊1.打底焊：打底焊：打底层焊接是至关重要的，因为它将关系到背面的成形质量以及焊件根部的内部质量。所以，在焊接时，对施焊者的基本功要求极高。具体操作方法：采用连弧焊接，短弧。运条方法可采用直线往复型或锯齿型。焊接时，熔池清晰、明亮，运条速度均匀。起头：在定位点前引弧后焊条退至定位点，产生熔池后运条至间隙处下压，当听到“扑”的一声后，这表示电弧已经击穿试件根部，并产生熔孔。这时上提焊条，保持焊条与试件之间24MM，然后做锯齿型或直线往复型运条，直至焊条终了。接头：接头：接头时与起焊相似，需充分熔化前一个熔池，并做下压的动作，击穿根部并产生熔孔，保证接头质量。收尾收尾：收尾时，要填满弧坑，并避免熔池金属下淌。层间清理层间清理：在清理时，用钢丝刷将焊趾处的药渣刷净，以免在填充时造成缺陷。难点：难点：接头时电弧击穿根部的时机掌握和熔孔的形状及大小。2.填充层的焊接：填充层的焊接：填充层选用3.2MM焊条，需两遍焊接完成。在焊接时，可用锯齿型或月牙型运条方法，电流可调至145180A，大电流的好处是可以将打底焊时产生的部分缺陷以及层间清理时未清理干净的药渣溶出，并便于保持良好的焊缝成型，便于盖面层的焊接。3.盖面层的焊接：盖面层的焊接：盖面层焊接时选用3.2MM焊条，电流应相应减小到135160A。以便于控制熔池温度，保持熔池形状，保证焊缝余高。在焊接时，采用锯齿型运条，在接头时可采用回焊强迫成型法，以利于焊缝的成型美观，焊波均匀。在收尾时，填满弧坑。难点难点：熔池形状的保持，接头的质量。五五.总结：总结：这种焊接方法对施焊者的基本功要求以及焊接时的应变能力有较高要求，并要求施焊者在焊接过程中做到胆大、心细、手法熟练，所以，在平时的练习中，要做到多练多想多问，活学活用。只有这样，才能真正掌握这项较高难度的焊接工艺方法。第三节第三节 电弧焊常见焊接缺陷防止方法电弧焊常见焊接缺陷防止方法一、焊缝表面尺寸不符合要求一、焊缝表面尺寸不符合要求焊缝表面高低不平、焊缝宽窄不齐、尺寸过大或过小、角焊缝单边以及焊脚尺寸不符合均属于焊缝表面尺寸不符合要求，见图626。1、产生原因焊件坡口角度不对，装配间隙不均焊接速度不当或运条手法不正确，焊条和角度选择不当或改变，加上埋弧焊焊接工艺选择不正确等都会造成焊件缺陷。2、防止方法选择适当的坡口角度和装配间隙；正择焊接工艺参数，特别是焊接电流值，采用恰当运条方法和角度，以保证焊缝成形均匀一致。二、焊接裂纹二、焊接裂纹在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接接头局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙叫焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。1、热裂纹的产生原因与防止方法焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹叫热裂纹。(1)产生原因是由于熔池冷却结晶时，受到的拉应力作用，而凝固时，低熔点共晶体形成的液态薄层共同作用的结果。增大任何一方面的作用，都能促使形成热裂纹。(2)防止方法控制焊缝中的有害杂质的含量即碳、硫、磷的含量，减少熔池中低熔点共晶体的形成。预热：以降低冷却速度，改善应力状况。采用碱性焊条，因为碱性焊条的熔渣具有较强脱硫、脱磷的能力。控制焊缝形状，尽量避免得到深而窄的焊缝。采用收弧板，将弧坑引至焊件外面，即使发生弧坑裂纹，也不影响焊件本身。2、冷裂纹的产生原因及防止方法焊接接头冷却到较低温度时度以下产生的焊接裂纹叫冷裂纹。(1)产生原因主要发生在中碳钢、低合金和中合金高强度钢中。原因是焊材本身具有较大的淬硬倾向，焊接熔池中溶解了多量的氢，以及焊接接头在焊接过程中产生了较大的拘束应力。(2)防止方法从减少这三个因素的影响和作用着手。1)焊前按规定要求严格烘干焊条、焊剂，以减少氢的来源。2)采用低氢型碱性焊条和焊剂。3)焊接淬硬性较强的低合金高强度钢时，采用奥氏体不锈钢焊条。4)焊前预热。5)后热焊后立即将焊件的全部(或局部)进行加热或保温、缓冷的工艺措施叫后热。后热能使焊接接头中的氢有效地逸出，所以是防止延迟裂纹的重要措施。但后热加热温度低，不能起到消除应力的作用。6)适当增加焊接电流，减慢焊接速度，可减慢热影响区冷却速度，防止形成淬硬组织。3、再热裂纹的产生原因与防止方法焊后焊件在一定温度范围再次加热(消除应力热处理或其它加热过程如多层焊时)而产生的裂纹，叫再热裂纹。再热裂纹一般发生在熔点线附近，被加热至12001350的区域中，产生的加热温度对低合金高强度钢大致为580650。当钢中含铬、钼、钒等合金元素较多时，再热裂纹的倾向增加。防止再热裂纹的措施，第一是控制母材中铬、钼、钒等合金元素的含量；第二是减少结构钢焊接残余应力；最后在焊接过程中采取减少焊接应力的工艺措施，如使用小直径焊条，小参数焊接，焊接时不摆动焊条等。4、层状撕裂的产生原因与防止方法焊接时焊接构件中沿钢板轧层形成的阶梯状的裂纹叫层状撕裂，见图627。产生层状撕裂的原因是：轧制钢板中存在着硫化物、氧化物和硅酸盐等非金属夹杂物，在垂直于厚度方向的焊接应力作用下(图中箭头)，在夹杂物的边缘产生应力集中，当应力超过一定数值时，某些部位的夹杂物首先开裂并扩展，以后这种开裂在各层之间相继发生，连成一体，形成层状撕裂的阶梯形。防止层状撕裂的措施是严格控制钢材的含硫量，在与焊缝相连接的钢材表面预先堆焊几层低强度焊缝和采用强度级别较低的焊接材料。三、气孔三、气孔焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，残存下来形成的空穴叫气孔。1、产生原因(1)铁锈和水分对熔池一方面有氧化作用，另一方面又带来大量的氢。(2)焊接方法埋弧焊时由于焊缝大，焊缝厚度深，气体从熔池中逸出困难，故生成气孔的倾向比手弧焊大得多。(3)焊条种类碱性焊条比酸性焊条对铁锈和水分的敏感大得多，即在同样的铁锈和水分含量下，碱性焊条十分容易产生气孔。(4)电流种类和极性当采用未经很好烘干的焊条进行焊接时，使用交流电源，焊缝最易出现气孔；直流正接气孔倾向较小；直流反接气孔倾向最小。采用碱性焊条时，一定要用直流反接，如果使用直流正接，则生成气孔的倾向显著加大。(5)焊接工艺参数焊接速度增加，焊接电流增大，电弧电压升高都会使气孔倾向增加。2、防止方法(1)对手弧焊焊缝两侧各10mm，埋弧自动焊两侧各20mm内，仔细清除焊件表面上的铁锈等污物。(2)焊条、焊剂在焊前按规定严格烘干，并存放于保温桶中，做到随用随取。(3)采用合适的焊接工艺参数，使用碱性焊条焊接时，一定要短弧焊。四、咬边四、咬边由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷叫咬边，如图628所示。1、产生原因主要是由于焊接工艺参数选择不当，焊接电流太大，电弧过长，运条速度和焊条角度不适当等。2、防止方法选择正确的焊接电流及焊接速度，电弧不能拉得太长，掌握正确的运条方法和运条角度。埋弧焊时一般不会产生咬边。五、未焊透五、未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象叫未焊透。见图629。1、产生原因焊缝坡口钝边过大，坡口角度太小，焊根未清理干净，间隙太小；焊条或焊丝角度不正确，电流过小，速度过快，弧长过大；焊接时有磁偏吹现象；或电流过大，焊件金属尚未充分加热时，焊条已急剧熔化；层间或母材边缘的铁锈、氧化皮及油污等未清除干净，焊接位置不佳，焊接可达性不好等。2、防止方法正确选用和加工坡口尺寸，保证必须的装配间隙，正确选用焊接电流和焊接速度，认真操作，防止焊偏等。六、未熔合六、未熔合熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分叫未熔合，如图630所示。1、产生原因层间清渣不干净，焊接电流太小，焊条偏心，焊条摆动幅度太窄等。2、防止方法加强层间清渣，正确选择焊接电流，注意焊条摆动等。七、夹渣七、夹渣 焊后残留在焊缝中的熔渣叫夹渣，见图6311、产生原因焊接电流太小，以致液态金属和熔渣分不清；焊接速度过快，使熔渣来不及浮起；多层焊时，清渣不干净；焊缝成形系数过小以及手弧焊时焊条角度不正确等。2、防止方法采用具有良好工艺性能的焊条，正确选用焊接电流和运条角度，焊件坡口角度不宜过小，多层焊时，认真做好清渣工作等。八、焊瘤八、焊瘤焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上，所形成的金属瘤叫焊瘤。见图632。1、产生的原因操作不熟练和运条角度不当。2、防止方法提高操作的技术水平。正确选择焊接工艺参数，灵活调整焊条角度，装配间隙不宜过大。严格控制熔池温度，不使其过高。九、塌陷九、塌陷单面熔化焊时，由于焊接工艺选择不当，造成焊缝金属过量透过背面，而使焊缝正面塌陷、背面凸起的现象叫塌陷。见图633。产生的原因塌陷往往是由于装配间隙或焊接电流过大所致。十、凹坑十、凹坑焊后在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分叫凹坑。见图634面的凹坑通常叫内凹。凹坑会减少焊缝的工作截面。产生的原因电弧拉得过长，焊条倾角不当和装配间隙太大等。十一、烧穿十一、烧穿焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫烧穿。1、产生的原因对焊件加热过甚。2、防止方法正确选择焊接电流和焊接速度，严格控制焊件的装配间隙。另外，还可采用衬垫、焊剂垫、自熔垫或使用脉冲电流防止烧穿。十二、夹钨十二、夹钨钨极惰性气体保护焊时，由钨极进入到焊缝中的钨粒叫夹钨。夹钨的性质相当于夹渣。1、产生原因主要是焊接电流过大，使钨极端头熔化，焊接过程中钨极与熔池接触以采用接触短路法引弧等。2、防止方法降低焊接电流，采用高频引弧。第四节第四节 手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害手弧焊常见焊接缺陷的产生原因及危害焊接缺陷按其在焊缝中的位置，可分为内部缺陷和外部缺陷两大类。外部缺陷位于焊缝的外表面，直接或用低倍的放大镜就能看到。外部缺陷主要包括焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、塌陷、表面气孔、表面裂纹、烧穿等；内部缺陷主要包括未焊透、内部气孔、内部裂纹、夹渣等。内部缺陷位于焊缝内部，须用无损探伤法或用破坏性试验才能发现。下面分别叙述各种焊接缺陷的特征、产生原因和防止措施。一、焊缝形状方面的缺陷一、焊缝形状方面的缺陷1、焊缝尺寸不符合要求主要指焊缝高低不平、宽窄不一，余高过高和不足等。焊缝尺寸过小会降低焊接接头的承载能力；焊缝尺寸过大会增加焊接工作量，使焊接残余应力和焊接变形增加，并会造成应力集中。焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀、焊接电流过大或过小、运条方式或速度及焊角角度不当等均会造成焊缝尺寸不符合要求。2、咬边由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷即为咬边，详见图6一35。3、焊瘤焊瘤焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤即为焊瘤，详见图636。焊瘤不仅影响焊缝外表的美观，而且焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成应力集中。对于管道接头来说，管道内部的焊瘤还会使管内的有效面积减少，严重时使管内产生堵塞。焊缝间隙过大、焊条位置和运条方法不正确、焊接电流过大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤的产生。焊瘤常在立焊和仰焊时发生。4、烧穿烧穿焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿，详见图637。烧穿在手工电弧焊中，尤其是在焊接薄板时，是一种常见的缺陷。烧穿是一种不允许存在的焊接缺陷。产生烧穿的主要原因是焊接电流过大，焊接速度太低当装配间隙过大或钝边太薄时也会发生烧穿现象。为了防止烧穿，要正确设计焊接坡口，确保装配质量，选用适当的焊接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂垫等办法防止熔化金属下塌及烧穿。手工电弧焊焊接薄板时，可采用跳弧焊接法或断续灭弧焊接法。4、烧穿在焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷称为烧穿，详见图637。烧穿在手工电弧焊中，尤其是在焊接薄板时，是一种常见的缺陷。烧穿是一种不允许存在的焊接缺陷。产生烧穿的主要原因是焊接电流过大，焊接速度太低当装配间隙过大或钝边太薄时也会发生烧穿现象。为了防止烧穿，要正确设计焊接坡口，确保装配质量，选用适当的焊接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂垫等办法防止熔化金属下塌及烧穿。手工电弧焊焊接薄板时，可采用跳弧焊接法或断续灭弧焊接法。5、未焊透焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊透，如图638。未焊透常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。未焊透不仅使焊接接头的机械性能降低，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后会引起裂纹未焊透产生的原因是焊接电流太小；运条速度太快；焊条角度不当或电弧发生偏吹；坡口角度或对口间隙太小；焊件散热太快；氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合等。凡是造成焊条金属和基本金属不能充分熔合的因素都会引起未焊透的产生。防止未焊透的措施包括：正确选择坡口型式和装配间隙，并清除掉坡口两侧和焊层间的污物及熔渣；选用适当的焊接电流和焊接速度；运条时，应随时注意调正焊条的角度，特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时，更要注意调整焊条角度，以使焊缝金属和母材金属得到充分熔合；对导热快、散热面积大的焊件，应采取焊前预热或焊接过程中加热的措施。6、未熔合未熔合指焊接时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分；或指点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。详见图639。未熔合产生的危害大致与未焊透相同。产生未熔合的原因有：焊接线能量太低；电弧发生偏吹；坡口侧壁有锈垢和污物；焊层问清渣不彻底等。7、凹坑、塌陷及未焊满凹坑指在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分，详见图640。塌陷指单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝金属过量透过背面，使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象，详见图641。由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽，这种现象即未焊满。上述缺陷削弱了焊缝的有效截面，容易造成应力集中并使焊缝的强度严重减弱。塌陷常在立焊和仰焊时产生，特别是管道的焊接，往往由于熔化金属下坠出现这种缺陷。手工电弧焊应注意在收弧的过程中，使焊条在熔池处作短时间的停留，或作环形运条以避免在收弧处出现凹坑。二、夹渣二、夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣，详见图642。夹渣与夹杂物不同，夹杂物是由于焊接冶金反应产生的，焊后残留在焊缝金属中的非金属杂质，如氧化物、硫化物、硅酸盐等。夹杂物尺寸很小，呈分散分布。夹渣一般尺寸较大。常为一毫米至几毫米长。夹渣在金相试样磨片上可直接观察到，用射线探伤也可检查出来。夹渣外形很不规则，大小相差也极悬殊，对接头性能影响比较严重。夹渣会降低焊接接头的塑性和韧性；夹渣的尖角处，造成应力集中；特别是对于淬火倾向较大的焊缝金属，容易在夹渣尖角处产生很大的内应力而形成焊接裂纹。1、夹渣产生的原因熔渣未能上浮到熔池表面就会形成夹渣。夹渣产生的原因有：（1）在坡口边缘有污物存在。定位焊和多层焊时，每层焊后没将熔渣清净，尤其是碱性焊条脱渣性较差，如果下层熔渣未清理干净，就会出现夹渣。（2）坡口太小，焊条直径太粗，焊接电流过小，因而熔化金属和熔渣由于热量不足使其流动性差，会使熔渣浮不上来造成夹渣。（3）焊接时，焊条的角度和运条方法不恰当，对熔渣和铁水辨认不清，把熔化金属和熔渣混杂在一起。（4）冷却速度过快，熔渣来不及上浮。（5）母材金属和焊接材料的化学成分不当，如当熔渣内含氧、氮、锰、硅等成分较多时，容易出现夹渣。（6）焊接电流过小，使熔池存在时间太短。（7）焊条药皮成块脱落而未熔化，焊条偏心，电弧无吹力磁偏吹等。2、防止夹渣产生的措施（1）认真将坡口及焊层间的熔渣清理干净，并将凹凸处铲平，然后施焊。（2）适当地增加焊接电流，避免熔化金属冷却过快，必要时把电弧缩短，并增加电弧停留时间，使熔化金属和熔渣分离良好。（3）根据熔化情况，随时调整焊条角度和运条方法。焊条横向摆动幅度不宜过大，在焊接过程中始终应保持轮廓清晰的焊接熔池，使熔渣上浮到铁水表面，防止熔渣混杂在熔化金属中或流到熔池前面而引起夹渣。（4）正确选择母材和焊接材料；调整焊条药皮或焊剂的化学成分，降低熔渣的熔点和粘度，能有效地防止夹渣。三、气孔三、气孔1、气孔的形成焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴称为气孔。气孔可分为密集气孔、条虫状气孔和针状气孔等。焊缝中形成气孔的气体主要是氢气、一氧化碳、氮气等。气孔可能产生在焊缝表面或隐藏在焊缝内部深处。小的气孔要在显微镜下才能看到，大的气孔直径可达3mm。2、气孔对焊缝性能的影响气孔对焊缝的性能有较大影响，它不仅使焊缝的有效工作截面减少，使焊缝机械性能下降，而且破坏了焊缝的致密性，容易造成泄漏。条虫状气孔和针状气孔比圆形气孔危害性更大，在这种气孔的边缘有可能发生应力集中，致使焊缝的塑性降低。因此在重要的焊件中对气孔应严格地控制。3、防止气孔产生的措施为防止气孔的产生，应从母材方面、焊接材料方面和焊接工艺等方面采取措施。（1）在母材方面，应在焊前清除焊件坡口面及两侧的水分、锈、油污及防腐底漆。在焊接材料方面，手工电弧焊时，如果焊条药皮受潮、变质、剥落、焊芯生锈等，都会产生气孔。焊条焊前烘干对防止气孔的产生，十分关键。一般说，酸性焊条抗气孔性好，要求酸性焊条药皮的含水量不得大于4。对于低氢型碱性焊条，要求药皮的水分含量不得超过0.1。气体保护焊时，保护气体的纯度必须符合要求。（2）在焊接工艺方面，手工电弧焊时，焊接电流不能过大否则，焊条发红，药皮提前分解，保护作用将会失去。焊接速度不能太快。对于碱性焊条，要采用短弧进行焊接，防止有害气体侵入。当发现焊条有偏心时，要及时转动或倾斜焊条。焊接复杂的工件时，要注意控制磁偏吹，因为磁偏吹会破坏保护产生气孔。焊前预热可以减慢熔池的冷却速度，有利于气体的浮出。选择正确的焊接规范，运条速度不应过快，焊接过程中不要断弧，保证引弧处、接头处、收弧处的焊接质量，在焊接时避免风吹雨打等均能防止气孔产生。实践证明，焊接时极性对气孔有一定的影响，直流反接的气孔倾向小，直流正接的气孔倾向大，交流时介于两者之间。4、二氧化碳气体保护焊时气孔的产生及防止方法二氧化碳气体保护焊时，由于在焊接熔池表面上没有熔渣覆盖，同时二氧化碳气流对熔池又有较大的冷却作用，使熔池凝固较快，不利于气体在溶池凝固前逸出，因而容易出现气孔。二氧化碳气体保护焊产生气孔的气体来源、气孔类型及防止方法有以下三方面：1）一氧化碳气孔。当焊丝中的硅、锰脱氧元素含量不足时，熔池中生成的一氧化碳气体不能完全从熔池中逸出，便形成了一氧化碳气孔。通常一氧化碳气孔产生在焊缝内部，为虫状，其表面比较光滑，并沿结晶方向分布。（2）氮气孔。气体保护焊时，氮气深入熔池的原因有，喷嘴孔径过大、气体流量太小、喷嘴与焊件间距离太远、焊速太快等。氮气孔大多成堆出现，形状与蜂窝相似。（3）氢气孔。由于二氧化碳气体不纯，焊件和焊丝表面有铁锈、油污和水气，使熔池中溶入大量的氢气。氢气孔大多出现在焊缝表面，其断面呈螺钉状或针状，从焊缝表面观察呈圆喇叭口形，在气孔四周有光滑的内壁，在个别情况下氢气孔也会在焊缝内部产生，形状为圆形小球状。气体保护焊时，主要是保证保护气流对焊缝金属具有良好的保护作用。焊接速度太快时，熔池尾部有可能处于喷嘴的保护区以外。手工钨极氩弧焊填加焊丝时，已受热的丝端头要在保护范围之内停留，防止产生氧化。第五节金属结构焊接工艺焊接是现代制造金属结构的基本工艺方法。金属结构大部分是用板、型钢、管材等焊成，焊接的金属结构具有强度和刚度高、结构重量轻、施工简便等优点。但也存在下述问题：一是在整个结构中，由于各部位的受力情况不同，所以对焊缝的要求也不一样。二是焊接残余应力对结构的承载能力有一定的影响，残余应力的逐步松弛，又会引起结构的尺寸与形状的变化，给组装带来很多困难，严重的可能影响结构的使用。三是如果结构设计和焊接工艺不当，有可能造成结构有很大的应力集中，使在动载荷或低温条件下工作的结构产生脆断。针对以上问题，在金属结构的焊接前应首先充分做好焊前的准备工作，并根据各种长度的焊缝确定正确的焊接方法，在金属结构的焊接中，根据结构的特点采用适当的焊接工艺。一、焊前的准备工作一、焊前的准备工作焊前的准备工作做得好坏，与焊接金属结构的产品质量有着密切的关系。焊前的准备工作包括正确选择焊接规范、母材和焊接材料(电焊条)的选用、焊接用夹具的选用、装配质量的检查、坡口的选用及加工和清理、定位焊等。其中正确选择焊接规范可参见本章第二节一般焊接规范相应内容。1、材料的准备母材(焊件材料)的质量必须符合设计图纸的要求。母材应具有出厂合格证。如果焊件材料的性能成分不清楚，应通过化学分析和机械性能试验来鉴定。根据焊件的材质来确定母材是否需要预热；来选择合适的焊条；还要根据母材的材质来确定焊接生产的工艺等。焊接材料(焊条)的选择首先要适合母材的性质，在选择焊接材料时要特别注意以下三点：（1）焊接材料必须满足金属结构产品设计对焊接接头机械性能、工作条件(温度、介质、承载)的要求。（2）焊接材料应根据母材的可焊性选择，以保证获得优质、无缺陷的焊接接头。（3）选择焊接材料，还要根据焊接结构的具体情况、施工条件等，从提高生产率和降低成本出发来选择。2、焊接夹具的选用 使用合理的焊接夹具，不但能提高生产效率，还能获得优质的产品。例如，通过使用焊接夹具使接头处于平焊位置，所焊出的产品的焊缝既漂亮，又不容易产生缺陷，还能提高生产效率。总之，在焊接尺寸和形状相同的产品时，如果采用夹具固定并组装起来焊接，要比一个一个地进行测量、进行定位焊、再进行焊接的方法，效率高、制造精度均匀一致。3、焊接接头装配质量的检查在焊前的准备工作中，装配时应对坡口和焊接接头部位的精度进行检查。如果坡口过于狭窄，则可能产生未焊透，使接头的使用性能降低；如果坡口过宽，则焊后变形明显，而且消耗材料多、工时多，不经济。结构在装配时，还应检查装配间隙、错边量等是否符合图纸和工艺文件的要求。如果发现不符合要求的坡口和接头，要采取措施进行补救和修正。对于接头装配间隙过大时，绝对不允许采用填充金属的错误方法进行修补，如图643图644为角接头装配间隙过大时的修补方法，图644a为角接头间隙超过规定间隙15mm时的修补方法；图644b为间隙接近4mm时，应加大焊脚尺寸；当角接头间隙超过4mm时，就应使用垫板修复如图644c。对接接头的修补方法，详见图645。4、清理工作接头表面上的锈、水分、油、涂料、轧制氧化皮等，在焊接时容易引起气孔等缺陷，所以必须清理干净。在多层焊接时，必须使用钢丝刷等工具把每一层焊缝的焊渣清理干净。如果接头表面有油和水分时，可用气焊枪烘烤，并用钢丝刷清除。对于铁锈和轧制氧化皮等，可采用喷砂清除或采取用砂轮机研磨的方法来去除，并在坡口面上涂上1020um(11000mm)对焊接不会造成缺陷的防锈涂料。5、定位焊定位焊又称点固焊。定位焊缝起到在正式接之前把焊件组装成整体的作用，定位焊缝要做为正式焊缝的一部分而被保留在焊件之中，所以，其质量好坏及位置、长度是否合适，会直接影响正式焊缝的质量和焊件的变形豹大小。点固焊实际上比正式焊接显得更为重要，因此，定位焊缝所用的焊条及对焊工技术水平的要求与正式焊缝一样，甚至更高些。在焊接定位焊缝时，应注意以下几点：1）定位焊缝短小，起头和收尾部位很接近，因而容易产生始端未焊透，收尾部分有裂缝缺陷。要求在正式焊接之前必须把有缺陷的定位焊缝剔除重焊。2）定位焊缝应避免在焊件的端部、角部等容易引起应力集中的地方。3）定位焊所用的焊条要用正式焊接时技术文件中所规定用的焊条。焊条的直径比正式焊接的焊条细(324mm)焊接电流比正式焊接时大1015。4）焊接淬硬倾向较大的低合金高强钢和耐热钢时，焊定位焊缝也应预热，而且预热温度与焊正式焊缝时相同，并且应尽可能避免直接在坡口内焊接定位焊缝，可采用拉紧板、定位镶块等进行组装，正式焊接后在拆除这些工艺件以后应把焊点磨平，并检查有无表面裂纹。6、定位焊缝的厚度(在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离)、长度和间距可参照表61。当有起重需要时焊缝长度可适当加长。二、各种长度焊缝的焊接方法二、各种长度焊缝的焊接方法一般在500mm以下的焊缝为短焊缝；在5001000mm以内的焊缝为中等长度焊缝；焊缝长度在1000mm以上为长焊缝。在焊接金属结构时，为减小金属结构的变形，当焊缝长度不同时，采用的焊接顺序也就有所不同。现将各种常用的焊接方法说明如下：1、直通焊接法对于短焊缝的焊接一般采用直通焊接法。即从焊缝起点起焊，一直焊到终点，焊接方向始终保持不变。2、对称焊法对称焊法(见图646)一般适用于中等长度焊缝的焊接。即以焊缝的中点为起点，交替向两端进行直通焊。对称焊法的主要目的是为了减小焊接变形。3、分段退焊法分段退焊法(见图647)主要适用于中等长度焊缝的焊接。分段退焊法应注意第一段焊缝的起焊处要略低些，在下一段焊缝收弧时，就会形成平滑的接头。分段退焊法的关键在于预留距离要掌握合适，每一段预留长度最好等于一根焊条所焊的焊缝长度，以节约焊条。4、分中逐步退焊法分中逐步退焊