金属工艺学_武汉理工大学-焊接基础230216

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21
焊接缺陷与检验
焊接接头的不完整性称焊接缺陷。
焊缝中常见的缺陷
a)焊瘤b)裂纹
c)焊渣d)气孔e)咬边f )未焊透

22
焊前检验
原材料检验和焊接结构鉴定。
过程检验
跟踪检查，焊接工艺参数检验（如焊接电流、焊接速度等）、结构装配检验和焊缝尺寸检验。
焊后检验
焊接质量的综合评定，能否投入使用的关键。
检验内容：外观检查、焊缝密封性检验和焊缝内部缺陷检验。

23
焊接接头检验方法
破坏检验
•取样检验，破坏试验。
•焊缝金属化学成分及金相组织检验、焊缝及接头力学性能试验等。
非破坏检验
•不破坏焊接结构和焊接接头状态的前提下，直接检查和评定焊接质量。
•外观检查、密封性检验和物理探伤。

24
常用非破坏检验方法
外观检查
•着色探伤
•荧光探伤
•磁粉探伤
密封性检验
•煤油试验
•气密性检验
•水压试验
无损探伤
•声发射探伤
•超声波探伤
•激光全息探伤

着色探伤
利用渗透性很强的有色油液喷到焊缝位置，去除油液后，用显微剂可显示出带有色彩的缺陷形状图像，从而判断缺陷的位置和严重程度。
荧光探伤
将焊缝位置涂上荧光油液，停留5~10min，去除油液后，再涂以氧化镁粉。将多余氧化镁粉去除后，用紫外线照射，可看到缺陷处的荧光物质发光，由此确定缺陷种类和大小。
磁粉探伤
利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行的无损检验。通过强磁场使工件磁化，在工件表面均匀撒上磁粉，有缺陷的位置会出现磁粉聚集现象，从而可找到缺陷位置。

•煤油试验
煤油的渗透性很强，可透过极小的贯穿性缺陷。将煤油涂在焊缝一侧，在另一侧涂白粉水溶液并使其干燥。当煤油透过后，在白粉处显示明显的油斑，可确定贯穿性缺陷的位置和大小。
气密性检验
将压缩空气（或氨、氦、氟利昂、卤素气体等）压入焊接容器，利用容器内外气体的压力差检查有无泄漏。可充气并加压到觃定试验压力，保压一定时间，观察压力表数值是否下降，并用肥皂水在焊缝处寻找和确定漏气部位的位置。
水压试验
将焊接容器灌满水，排尽空气，用水压泵加入静水压力并维持一定的时间，观察焊缝位置是滞有泄漏，并确定缺陷位置。

声发射探伤
固体材料在外力作用下的变形和破坏会发出声波，通过声换能器可以检验出发声位置，确定缺陷部位。声发射探伤利用了声发射现象，对载荷作用下的工件进行动态检测，可了解缺陷的形成过程和使用条件下的发展趋势。
激光全息探伤
激光全息照相可得到被摄物体的空间像，固体物质受外力作用时，物质内部缺陷会在所对应的表面处产生微小的相对位移，与无缺陷处形成差异。将受力和不受力时的全息图像在同一激光照射下建立成像，可以看到缺陷位置的波纹图样变化，从而判断出缺陷大小和位置。
超声波探伤
频率在20000Hz以上，能透入金属材料深处，在不同介质界面处，产生反射波，检测焊件时在荧光屏上可看到始波和底波。

25
焊接规范
分析工作条件并提出性能要求
提出设计方案和优化设计
按照设计内容分步进行设计

26
焊接结构设计的主要内容和顺序
选择焊接结构材料（母材）
确定焊接方法及焊接材料
确定焊接接头及坡口形式
合理布置焊缝位置
制订简明的焊接工艺

27
•1．板厚小于3 mm
焊缝较短应选用CO2焊。
•2．板厚在3～10 mm
强度较低，且焊缝较短应选用手工电弧焊。
•3．板厚在10 mm以上
焊缝为长直焊缝或环焊缝应选用埋弧焊。

•1．板厚小于3mm
无密封要求应选用电阻点焊，有密封要求应选用缝焊。
•2．板厚在3～10mm
焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用CO2自动焊。
•3．板厚大于10mm
焊缝为长直焊缝和环焊缝隙，应选用埋弧焊或电渣焊。

•1．板厚小于3 mm
应选用脉冲钨极氩弧焊。
•2．板厚在3～10 mm
焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩弧或等离子弧自动焊。

28
焊接材料的选择原则
在满足使用性能要求的前提下，尽量选用焊接性能好的材料
异种金属的焊接，要注意它们的焊接性能，要尽量选用化学成分、物理性能相近的材料。
设计焊接结构时，应多采用工字钢、槽钢、角钢等型材，以降低结构重量，减少焊缝数量，简化焊接工艺，增加结构件的强度和刚性。

在满足使用性能要求的前提下，尽量选用焊接性能好的材料
•低碳钢和碳当量小于0.4%的低合金钢，焊接性能好尽量选用；
•含碳量大于0.4%的碳钢、碳当量大于0.4%的合金钢，焊接性不好，设计时一般不用；
•镇静钢脱氧完全，组织致密，质量较高，重要结构应选用；
•沸腾钢易产生裂纹，厚板还可能出现层状撕裂。

29
焊接接头及坡口的形式
焊接接头的基本形式有对接、搭接、角接和T形接等。
a)对接接头
b)T形接头
c)十字接头
d)搭接接头
e)角接接头
f)端接接头
g)套管接头
h)斜对接接头
i)卷边接头
j)锁底接头

对接接头
受力均匀，保证质量，强度高，节约材料，但下料精度要求高。
搭接接头
接头不在同一平面，有附加弯矩，金属消耗量大，尽量避免采用。
T形接头和角接头
T形接头和角接头受力较对接接头复杂，但接头成直角或一定角度连接时，必须采用这种接头形式。

30
焊接接头及坡口的形式
接头形式的确定与焊接方法因素的关系很大
•焊条电弧焊可采用对接、搭接、T形接、角接四种接头形式；
•埋弧焊采用的形式与焊条电弧焊基本相同；
•电渣焊的接头可采用对接、T形接、角接形式，常用对接形式；
•点焊与缝焊只能用搭接；钎焊常用搭接。

坡口形式
•焊条电弧焊对板厚为1~6mm对接接头施焊时，一般可不开坡口（Ι形坡口）直接焊成。
板厚增大时
•为保证焊透，接头处应根据工件厚度预制出各种形式的坡口，坡口角度和装配尺寸按标准选用。
两个焊件的厚度相同时
•常用的坡口形式及角度可按前面图中选用。

Y形坡口和U形坡口用于单面焊，其焊接性较好
•但焊后角度变形大，焊条消耗量也多
双Y形坡口双面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较少
•但有时受结构形状限制
U形坡口根部宽，焊条可深入，易焊透，且坡口角度小，焊条消耗小
•但坡口形状复杂，只在重载厚板结构中采用

31
接头过渡形式
设计焊接构件最好采用相等厚度的金属材料，以便获得优质的焊接接头。
板厚相差较大时，焊接接头处应力集中，易导致焊不透等缺陷。

不同厚度金属材料对接时允许的厚度差
较薄板的厚度/mm 允许厚度差（δ1-δ）/mm
2~5 1
6~8 2
9~11 3
≥12 4

32
接头过渡形式
钢板厚度不同的角接与T形接头受力焊缝，可考虑下图的过渡形式。
焊缝的合理布置
1．焊缝应尽可能分散
2．焊缝的位置尽可能对称布置
3．焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置
4．焊缝应尽量避开机械加工表面
5．焊缝位置应便于焊接操作

33
31焊接件结构工艺设计焊件的结构工艺性就是要从结构形状、焊缝布置、接头形式等方面综合考虑如何能保质保量，低耗高产地实现设计要求。
结构工艺性焊缝应具有良好的可焊性便于施焊，应能保证焊接质量和节省工时及便于机械化焊接和降低成本
材料塑性较好时着重预防焊接变形材料塑性较差或结构刚度较大时主要应预防应力和裂纹
焊接结构不能翻转或现场翻转设备及焊工技术水平受限时应避免设计仰焊缝为便于采用自动焊提高生产率，焊缝应呈直线或环形的，断续焊缝应改成连续的，操作空间应能容纳机械装置
应考虑节省材料如图在重量不变的情况下刚度可提高几倍，适用于跨度大而载荷不高的场合，节约了原材料
变角接为对接以增加接头强度如图在重量不变的情况下刚度可提高几倍，适用于跨度大而载荷不高的场合，节约了原材料受压丁字接头应使接触面直接接触传递压力，可减小焊缝面积筋板切角可避免焊缝交叉，减小应力
受压丁字接头应使接触面直接接触传递压力，可减小焊缝面积
筋板切角可避免焊缝交叉，减小应力
焊缝的尖角部分易产生应力集中,诱发裂纹,应改为平缓过渡

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