文档内容
2025年一级建造师
机电工程管理与实务
精讲班
主讲老师：刘忠海2.3 焊接技术2.3 焊接技术
2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
2.3.2 焊接方法和焊接工艺
2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.3.4 焊接质量检验2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
1.焊接设备
1)焊接设备分类2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
1.焊接设备
1)焊接设备分类
焊条电弧焊设备 主要包括焊机、焊钳、焊接电缆和地线夹钳等
钨极惰性气体保 主要由焊机、焊 按焊接操作自 可分为手工和自动两大类
护焊设备 枪、供气系统、 动化程度
水冷系统、焊接
按焊接电流种 可分为直流、交流和脉冲电
电 缆线和遥控器
类 流钨极惰性气体保护焊设备
等组成。
CO ₂ 气体保护 主要由焊机、焊枪、送丝机构、供气系统和控制系统组成
焊设备
埋弧焊设备 埋弧焊机组成：焊接小车和机头 按焊接过程的自动化程度可
移动机构、送丝机、焊丝矫正压 分为机械化、自动和全自动
紧机构、焊接电 源、控制系统等 三类2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
1.焊接设备
1)焊接设备分类2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
1.焊接设备
1)焊接设备分类
电渣焊设 主要由焊机、机头、电控系统、水 焊接方法可分为：丝极电渣焊、板极电
备 冷成型(滑)块组成。 渣焊、熔嘴电渣焊。
螺柱焊设 由焊机、控制器、 按其电源种 分为电弧螺柱焊和电容储能放电螺柱焊
备 焊枪、地线钳、焊 类和焊接方 两大类。
接电缆等部分组成 式
焊接机器 是集机械、计算机、传感器、人工智能等多方面知识技术于一体的现
人 代化、自动化设备。
机器人 由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成
焊接设备 由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)
等部分组成
智能机器人 还有传感系统，如激光或摄像传感器及
其控制装置等。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
2)常用焊接设备的应用
焊条 在各类焊接结构制造业得到较广泛应用。如在建筑钢结构制造安装、船舶
电弧 制造、海洋工程结构制造、输油气管线安装施工、大型液化气储罐建造、
焊机 特种设备及化工装备制造等方面仍占有重要的地位。
钨极 钨极惰性 ① 应用的金 除了低熔点、易挥发的金属材料(如铅、锌等)以
惰性 气体保护 属材料种类 外，均可以采用钨极惰性气体保护焊机进行焊
气体 焊机是一 多 接。
保护 种优质的
②适用的接 常规钨极惰性气体保护焊使用的接头范围为
焊机 弧焊焊接
头厚度范围 0.5～4.0mm。
应用 设备，在
③ 适用各种 包括平焊、平角焊、横焊、立焊和仰焊，以及
各类焊接
焊接位置 水平固定的管件对接头的全位置焊。由于空气
结构生产
对流、过堂风、微风都可能破坏气体对焊接区
中得到
的保护，野外施工时应配置附属防风设施。
了广泛的
应用。 ④ 可用于焊 钨在采用手工自熔和手工填丝的作业方式基础
接自动化。 上，可配备各种机械化和自动化焊接设备进行
机械化、自动化和全自动化焊接，也可以与焊
接机器人系统集成，实现焊接自动化。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
2)常用焊接设备的应用
CO₂气体保 CO₂气体保护焊是我国重点推广的一种焊接技术，主要用于低碳
护焊机应用 钢及低合金钢等焊接，也适用于易损零件的堆焊及铸钢件的补焊
等。在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
2.焊接材料
1)焊条的分类及选用
(1)焊条分类
按焊条药皮 氧化钛型、钛钙型、氧化铁型、低氢型、纤维素型、石墨型、钛铁矿
成分 型、盐基型八大类
按用途 结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊
焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊
条、特殊用途焊条十大类。
按熔渣性质 碱性焊条(又称作低氢型焊条)和酸性焊条。
按特殊性能 超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、底层焊条、铁粉高效焊条、
抗潮焊条、水下焊焊条、重力焊焊条、仰焊焊条等2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(2)焊条选用要求
① 在设计有规定时应按设计文件要求选用。
② 设计无规定时应在满足结构安全、可靠使用的前提下，
以改善作业条件和提高技术经济效益为原则，综合考虑以下因
素：钢材化学成分及力学性能，焊缝金属性能，钢结构特点
(板厚、接头形式)和受力状态，工艺性，焊接位置和施焊条件
(室内、野外、空间大小),焊接工作量(焊缝长度、焊缝当量)。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(3)同种钢材焊接时焊条选用原则
① 焊缝金属的力学性能和化学成分匹配的原则。
② 保证焊接构件的使用性能和工作条件的原则。
③ 满足焊接结构特点及受力条件的原则。
④ 考虑施工条件和可操作性的原则。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(3)同种钢材焊接时焊条选用原则
① 焊缝金属的力学性能和化学成分匹配的原则。
规定要求焊缝金属与母材等强 应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材
度 的焊条
合金钢 要求焊缝金属合金成分与母材相同或接近。
焊接结构刚性大、接头应力高、 考虑选用比母材强度低的焊条。
焊缝易产生裂纹
母材中碳、硫、磷等元素的含 应选用抗裂性能好的低氢型焊条。
量偏高,焊缝中易产生裂纹2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(3)同种钢材焊接时焊条选用原则
① 焊缝金属的力学性能和化学成分匹配的原则。
例如：钢结构工程选择焊接材料时，应根据设计要求，除
保证焊接接头强度、塑性不低于母材标准规定的下限值以外，
还应保证焊接接头的冲击韧性不低于母材标准规定的冲击韧性
下限值。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(3)同种钢材焊接时焊条选用原则
② 保证焊接构件的使用性能和工作条件的原则。
承受动载荷和冲击载荷的 除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的
焊件 塑性和韧性，可选用塑、韧性指标 较高的低氢型焊
条。
接触腐蚀介质的焊件 根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类 焊条或其
他耐腐蚀焊条。
高温、低温、耐磨或其他 应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途
特殊条件下工作的焊件 焊条。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(3)同种钢材焊接时焊条选用原则
③ 满足焊接结构特点及受力条件的原则
结构形状复杂、刚性大的厚大 应选用抗裂性好、韧性好、氢裂纹倾向低的
焊件,在焊接过程中，冷却速度 焊条。
快，收缩应力大，易产生裂纹， 例如：低氢型焊条、超低氢型焊条和高韧性
焊条等。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(3)同种钢材焊接时焊条选用原则
④ 考虑施工条件和可操作性的原则。
焊件的焊接部位不能翻转 应选用适用于全位置焊接的焊条。
受力不大、焊接部位难以 应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊
清理的焊件 条。
没有直流焊机时 必须选用可交、直流两用的焊条。
在狭小或通风条件差的场 在满足使用性能要求的条件下，应选用酸性焊
合 条或低尘焊条。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(4)异种钢焊接时焊条选用的原则
碳钢和低合金钢 一般要求焊缝金属或接头强度不低于两种被焊金属的最低强
焊接 度，选用的焊条强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度
较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低
于强度较高而韧性较差侧的母材性能。
低合金钢和奥氏 应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选
体不锈钢的焊接 用铬镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的奥氏体不锈钢焊条，
但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
2)钨极材料特性及种类
(1)钨极材料特性
手工钨极氩弧焊用的电极材料应具有较强的电子发射能力，
能形成稳定的电弧，具有耐高温性，在电弧高温下不易蒸发和
损耗，能承受较大的焊接电流，具有足够的强度和耐磨性等。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
2)钨极材料特性及种类
(2)钨极种类
纯钨 使用最早的一种电极材 由于纯钨极发射电子所要求的电压较高，因此要
极 料，钨极熔点为3387℃, 求焊机具有高的空载电压。另外，纯钨极易烧损，
沸点为5900℃。 所以逐渐被钍钨极所取代。
钍钨 在纯钨中加入1%～2%的 具有较高的热电子发射能力和耐熔性，具有容易
极 氧化钍，即为钍钨极。 引弧、所需空载电压低的性能，许用电流比同直
径的纯钨极可提高1/3,不易烧损，使用寿命长。
但钍钨极的粉尘具有微量的放射性，因此在磨削
电极时，必须加强劳动防护措施。
铈钨 在纯钨中加入2%以下的 比钍钨极具有更多的优点，易引弧、电弧稳定，
极 氧化铈，即为铈钨极。 弧束细长、热量集中，最大许用电流密度可增加
5%～8%, 烧损小、寿命长。由于铈钨极几乎没有
放射性危害，因此，铈钨极是目前应用最广的一
种电极材料。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
3)焊丝分类及选用
(1)焊丝分类
按截面结构形式 分为实心焊丝和药芯焊丝两类
按焊丝型号(牌 气体保护焊丝 以型号来划分
号)
埋弧焊丝 以牌号来划分。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(2)焊丝选用原则
① 焊丝按规定代号选择适用的焊接方法
实心焊丝 用于钨极气体保护焊 选择实心焊丝的成分主要考虑焊缝金属应与母
和熔化极气体保护焊 材力学性能或物理性能的良好匹配，如耐磨性、
耐蚀性，焊缝应是致密的和无缺陷的。
药芯焊丝 用于采用CO₂ 和 CO₂ 用于普通结构
Ar+CO₂ 为保护气体的
Ar+CO₂ 用于重要结构
熔化极气体保护焊
自保护药 与焊条相似，不用另 抗风能力优于气体保护焊，通常可在四级风力
芯焊丝 加气体保护焊 下施焊，适用于野外或高空作业，在国外建筑
行业中已广泛使用，在我国长输油气管道焊接
中也得到应用。我国药芯焊丝现行标准中，自
保护药芯焊丝的型号类别占据较大的比例。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
4)焊接气体分类及应用
(1)焊接气体分类
气焊、切割用气体 助燃气体(O₂ ); 可燃气体：乙炔、丙烷、石油气、天然
气等。
焊接保护用气体 二氧化碳(CO₂ )、氩气(Ar)、氦气(He)、氮气(N₂ )、 氧
气 (O₂ )和氢气(H₂ )。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(2)焊接气体的应用
① 焊接用气体的选择，主要取决于焊接、切割方法。除
此之外，还与被焊金属的性质、焊接接头质量要求、焊件厚度
和焊接位置及工艺方法等因素有关。
② 采用氮气进行弧焊时，用N₂ 作为保护气体，可焊接铜
和不锈钢。N₂ 也常用于等离子弧切割，作为外层保护气。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
(2)焊接气体的应用
③ H₂ 作为还原性气体，焊接时与O₂ 混合燃烧，作为气
焊的热源。
④ 混合气体一般是根据焊接方法、被焊材料以及混合比
对焊接工艺的影响等进行选用。
焊接低合 从减少氧化物夹杂和焊缝含氧量出发 希望采用纯Ar做保护气体
金高强钢
从稳定电弧和焊缝成型出发 希望向Ar 中加入氧化性气体。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
5)焊剂分类及应用
(1)焊剂的分类
按照生产工艺的不同 可分为熔炼焊剂、粘结焊剂和烧结焊剂。
按照焊剂中添加的脱氧剂、 可分为中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂。
合金剂分类
不同类型焊剂可以通过相应的牌号及制造厂的产品说明书予以识别。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
5)焊剂分类及应用
(2)埋弧焊剂应用
埋弧焊用的焊剂是一种重要的焊接材料，它的焊接工艺性
能、化学冶金性能是决定焊缝金属的主要因素。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
6)焊接材料的复验要求
(1)钢结构的焊接材料复验
建筑结构安全等级为一级的一、二级焊缝、
建筑结构安全等级为二级的一级焊缝、
大跨度的一级焊缝、
重级工作制吊车梁结构中的一级焊缝
所用焊接材料应按到货批次进行复验，合格后方可使用。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
6)焊接材料的复验要求
(2)特种设备的焊接材料复验
球罐用的焊条和药芯焊丝应按批号进行扩散氢复验。
焊条、焊丝、焊剂超过期限时，应经复验合格后方可使用。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
7)焊条保管、烘干
① 焊条入库时需按照其质量证明书进行验收，并检查其
包装无破损、无受潮和雨淋现象。焊条必须存放在干燥通风、
整洁的库房中，摆放在距离地面、墙面300mm以上的架子上，
应保持上下、左右空气通畅，以免受潮。焊条在库房中应按照
种类、牌 号、批次、规格及入库时间等分类存放，每种焊条
应有明确的标识，避免混放。焊条库房中应装有温度计和湿度
计，库房内温度不得低于5℃,湿度不得大于60%。2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
7)焊条保管、烘干
焊条药 吸附水 温度超过100℃时蒸发
皮的水
结晶水 温度为200~ 400℃时蒸发
分
化合水 更高温度下去除2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
7)焊条保管、烘干
② 使用前应按照说明书规定进行烘干。
焊条种类 烘干温度 保温时间
一般酸性焊条 70~150℃ 1~1.5h
碱性焊条 300~ 400℃ 1~2h
烘干后的焊条应随烘随用，并应存放在保温桶内，以免再
次受潮。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
1.焊接方法
焊接是利用加热、加压或二者并用的方法，将两种或两种
以上的同种或异种材料，通过原子或分子之间的结合或扩散连
接成一体的工艺过程。按照焊接过程中金属所处的状态及工艺
特点，焊接可分为熔化焊、压力焊及钎焊三种。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
1.焊接方法
1)熔化焊
(1)熔化焊是指在焊接过程中，将焊接接头在焊接电弧等
热源作用下加热至熔化状态，在温度场、重力等作用下，不加
压力，两个工件熔化的液态金属发生混合现象，待温度降低后，
熔化部分凝结，两个工件就被牢固地焊在一起的方法。
(2)熔化焊可以分为：电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、
激光焊等。最常见的电弧焊又可以进一步分为：焊条电弧焊、
气体保护焊、埋弧焊及等离子焊等。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
1.焊接方法
1)熔化焊
(3)常用的熔化焊分类及代号见表2.3-1。
标准号
GB/T 5185-2005 TSGZ6002—2010、
焊接方法
NB/T47014—2023
焊条电弧焊 111 SMAW
埋弧焊 121 SAW
钨极气体保护焊 141 GTAW
熔化极气体保护焊 131(135) GMAW(MAG)
电弧焊
自保护药芯焊丝电弧焊 114 FCAW
电渣焊 72 ESW
气电立焊 73 EGW
其他
短路电弧螺柱焊 784 SW2.3.2 焊接方法和焊接工艺
1.焊接方法
2)压力焊
(1)压力焊是指通过对焊件施加压力(加热或不加热)来完
成焊接的方法。
(2)压力焊可以分为爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、
超声波焊、高频焊以及电阻焊等。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
1.焊接方法
3 ) 钎焊
钎焊是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热温
度高于钎料而低于母材熔点的情况下，利用液态钎料润湿母材，
填充接头间隙，并与母材相互扩散下连接焊件的方法。其包括
硬钎焊和软钎焊两种。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
2.焊接工艺
1)焊接接头
(1)焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区和母材金属组成。
(2)焊接接头形式：对接接头、T形接头、角接接头及搭接
接头等。焊接接头形式主要是由两焊件的相对位置所决定。
熔化焊焊接接头的组成
a）对接接头 b）搭接接头
1－焊缝金属 2－熔和线 3－热影响区 4－母材2.3.2 焊接方法和焊接工艺
2.焊接工艺
2)焊缝形式
(1)焊缝坡口形式。坡口分成I形(不开坡口)、V形、单边V
形 、U形、双U形、J形等各种坡口形式。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
2.焊接工艺
2)焊缝形式
(2)焊缝结合形式。分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽
焊缝、端接焊缝。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
2.焊接工艺
2)焊缝形式
(3)焊缝在施焊时的空间位置。分为平焊缝、立焊缝、横
焊缝、仰焊缝。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
2.焊接工艺
2)焊缝形式
(4)焊缝形状
对接接头、对接焊缝形状尺寸 焊缝长度、焊缝宽度、焊缝余高
T形接头对接焊缝或角焊缝形状 焊脚、焊脚尺寸、焊缝凸(凹)度
尺寸2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3)预热及焊后热处理
(1)进行焊前预热和焊后热处理，以防止延迟裂纹的产生。
若不能及时进行热处理，则应在焊后立即后热200～350℃保温
缓冷，焊后热处理可降低焊接残余应力，防止裂纹的产生。
(2)焊后热处理应符合设计文件规定或相关施工标准、规
范、焊接工艺评定报告的要求。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定
焊接工艺评定是为验证所拟定的焊接工艺正确性而进行的
试验过程及结果评价。
1)焊接工艺评定实施
焊接工艺评定应在本单位进行。焊接工艺评定所用设备、
仪表应处于正常工作状态，金属材料、焊接材料应符合相应标
准，由本单位操作技能熟练的焊接人员使用本单位设备焊接试
件。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定
1)焊接工艺评定实施
焊接工艺评定报告 记载验证性试验及其检验结果，对拟定的预焊接
(PQR) 工艺规程进行评价的报告。
焊接工艺评定预规 为进行焊接工艺评定所拟定的焊接工艺文件。
程 (PWPS)
焊接工艺规程(WPS) 根据合格的焊接工艺评定报告编制，用于产品施
焊的焊接工艺文件。
焊接工艺指导书 与制造焊件有关的加工和操作细则性作业文件。
(WWI) 焊工施焊时使用的作业指导书，可保证施工时质
量的再现性。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定
1)焊接工艺评定实施
一个焊接工艺评定报告可用于编制多个焊接作业指导书。
一个焊接作业指导书可以依据一个或多个焊接工艺评定报告编
制。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定
2)焊接工艺评定相关规范使用要求
锅炉焊接 应根据产品焊接接头形式进行焊接工艺评定，并编制焊接作业指导
前 书。
压力容器 受压元件焊缝、与受压元件相焊的焊缝、熔入永久焊缝内的定位焊
施焊前 缝、受压元件母材表面堆焊与补焊，以及上述焊缝的返修焊缝都应
进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺支持。
长输管道 应制定详细的预焊接工艺规程，并对此焊接工艺进行评定。
焊接前
工业管道 应根据《承压设备焊接工艺评 管道承压件与承压件焊接、承压件
定》NB/T 47014—2023的要求 与非承压件焊接均应采用经评定合
进行焊接工艺评定。 格的焊接工艺。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定
2)焊接工艺评定相关规范使用要求
燃气、热力公用 应根据《承压设备焊接工艺评定》NB/T 47014— 2023的要
金属管道焊接 求进行焊接工艺评定。
非金属PE管道焊 应根据《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》TSG D2002—
接 2006 的要求进行焊接工艺评定。
钢结构焊接前 针对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头、焊
接 位置、焊后热处理等各种参数及参数的组合，施工单位
应按照《钢结构焊接规范》GB 50661—2011进行焊接工艺评
定试验，并以此编制焊接工艺卡指导现场焊接施工2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定
3)焊接工艺评定规则
(1)按照《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014—2023,
把焊接所有工艺参数分为重要因素、补加因素和次要因素三种。
(2)重要因素变化的情况都需要重新进行评定，如焊接方
法、母材分类、母材厚度、焊丝类别、预热、焊后热处理、保
护气体种类、电流种类和极性等变化都可以成为重要因素。2.3.2 焊接方法和焊接工艺
3.焊接工艺评定
3)焊接工艺评定规则
(3)当有冲击韧性要求时，补加因素就上升为重要因素，
如线能量、平焊改立焊、多道焊改为单道焊等，反之则下降为
次要因素。次要因素变化则无需要进行评定，如坡口形式尺寸、
焊丝规格、保护气体流量等，但需要重新编制焊接工艺规程。2.3.3 焊接应力与焊接变形
1.降低焊接应力的措施
1)设计措施
(1)减少焊缝的数量和尺寸，可减小变形量，同时降低焊
接应力。
(2)避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。
(3)优化设计结构，如将容器的接管口设计成翻边式，少
用承插式。2.3.3 焊接应力与焊接变形
1.降低焊接应力的措施
2)工艺措施
(1)采用较小的焊接线能量。较小的焊接线能量的输入能
有效地减小焊缝热塑变的范围和温度梯度的幅度，从而降低焊
接应力。
(2)合理安排装配焊接顺序。合理的焊接顺序，使焊缝有
自由收缩的余地，从而降低焊接中的残余应力。
例如：在大型储罐底板的焊接中，先进行短焊缝的焊接，
再焊接长焊缝。焊接过程中不受外力约束，使其自由收缩，可
以有效地降低短焊缝中的残余应力。2.3.3 焊接应力与焊接变形
1.降低焊接应力的措施
2)工艺措施
(3)层间进行锤击。焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，
使金属晶粒间的应力得以释放，能有效地减小焊接残余应力，
从而降低焊接应力。
例如：在进行铸铁部件的焊接时，不及时进行敲击以释放
应力，焊缝周边的母材会出现明显的裂纹。2.3.3 焊接应力与焊接变形
1.降低焊接应力的措施
2)工艺措施
(4)预热拉伸补偿焊缝收缩(机械拉伸或加热拉伸)。对于
那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，采用预热或机械方式，使之
与焊接区同时拉伸(膨胀)和同时压缩(收缩),就能减小焊接应
力，这种方法称为预热拉伸补偿法。
(5)焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条。由于焊缝的金
属填充物具有良好的塑性，通过塑性变形，可有效地减小内应
力。2.3.3 焊接应力与焊接变形
1.降低焊接应力的措施
2)工艺措施
(6)预热。构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。
焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能
减小焊接残余应力。
(7)消氢处理。采用低氢焊条、焊后及时进行消氢处理，
都能有效降低焊缝中的氢含量，预防氢致集中应力。
消氢处理的温度一般为300～350℃,保温2～6h后冷却。消
氢处理的主要目的是使焊缝金属中的扩散氢逸出，降低焊缝及
热影响区的含氢量，防止氢致冷裂纹的产生。2.3.3 焊接应力与焊接变形
1.降低焊接应力的措施
2)工艺措施
(8)焊后热处理。利用材料在高温下屈服极限的降低，使
内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形
逐渐增加而使应力降低。焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极
限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝
金属冲击韧 性的影响随钢种不同而不同。2.3.3 焊接应力与焊接变形
1.降低焊接应力的措施
2)工艺措施
(9)利用振动法来消除焊接残余应力。构件承受变载荷应
力达到一定数值，经过多次振动后，结构中的残余应力逐渐降
低，即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一般大型
焊件使用振动器消除应力。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
1)焊接变形的分类
焊接变形可分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和室温
条件下的残余变形。就残余变形而言，又可分为焊件的面内变
形和面外变形。
面内变形 焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形
面外变形 分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
2)焊接变形的危害
焊接变形的危害主要表现在：降低装配质量、影响外观质
量、降低承载力、增加矫正工序、提高制造成本五个方面。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
3)预防焊接变形的措施
(1)进行合理的焊接结构设计
① 合理安排焊缝位置。焊缝尽量对称于构件截面的中性
轴；焊缝不宜过于集中。
② 合理选择焊缝数量和长度。在保证结构有足够承载力
的前提下，应尽量选择较小的焊缝数量、长度和截面尺寸。
③ 合理选择坡口形式。尽可能减小焊缝截面尺寸，例如：
选用对称的坡口、U形坡口等。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
3)预防焊接变形的措施
(2)采取合理的装配工艺措施
① 预留收缩余量法。为了防止构件焊接以后发生尺寸缩
短，可将预计发生缩短的尺寸在焊前预留出来。为了保证预留
的准确，应将估算、经验和实测三者结合起来。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
3)预防焊接变形的措施
(2)采取合理的装配工艺措施
② 反变形法。为了抵消焊接变形，在焊前装配时，先将
构件在焊接加热产生变形的相反方向，进行人为的预设变形，
这种方法称为反变形法。只要预计准确，反变形控制得当，就
能取得良好的效果。反变形法常用来控制角变形和防止设备壳
体局部下塌。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
3)预防焊接变形的措施
(2)采取合理的装配工艺措施
③ 刚性固定法。刚性固定法广泛用于工程中焊接较小的
构件，对防止角变形和波 浪变形有显著的效果。为了防止薄
板焊接时的变形，常在焊缝两侧采用型钢、压铁或楔子压紧固
定。例如：在大型储罐底板焊接时采用较多；现场组焊塔器、
球罐时，往往采 用弧形加强板、日字形夹具进行刚性固定。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
3)预防焊接变形的措施
(2)采取合理的装配工艺措施
④ 合理选择装配程序。对于大型焊接结构，适当地分成
几个部件进行装配焊接，然后再组焊成整体。这样，小部件可
以自由地收缩，而不至于引起整体结构的变形。例如：压力容
器分节制造等。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
3)预防焊接变形的措施
(3)采取合理的焊接工艺措施
① 合理的焊接方法。尽量用气体保护焊等热源集中的焊
接方法。不宜用焊条电弧焊，特别不宜选用气焊。
②合理的焊接线能量。尽量减小焊接线能量的输人以有效
地减小变形。2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
3)预防焊接变形的措施
(3)采取合理的焊接工艺措施
③ 合理的焊接顺序和方向。例如，储罐底板焊接顺序：
先焊中幅板、边缘板对接焊缝外300mm长；待焊接完壁板和边
缘板角焊缝后，再焊接边缘板剩余对接焊缝；最后焊接中幅板
和边缘板的环焊缝。2.3.4 焊接质量检验
1.焊接检验方法
1)破坏性检验
常用的破坏性检验包括：
力学性能试验 弯曲试验、拉伸试验、冲击试验、硬度试验、断裂性试
验、疲劳试验
化学分析试验 化学成分分析、不锈钢晶间腐蚀试验、焊条扩散氢含量
测试
金相试验 宏观组织、微观组织
焊接性试验2.3.4 焊接质量检验
1.焊接检验方法
2)非破坏性检验
常用的非破坏性检验包括：外观检验，无损检测(渗透检
测PT、磁粉检测MT、超声检测UT、射线检测RT)。
射线检测进行中2.3.4 焊接质量检验
1.焊接检验方法
2)非破坏性检验
无损检测适用范围见表2.3-2
检测方法 适用范围
材料 焊接接头形式 透照厚度 ( mm )
射线检测 金属材料 对接接头、角接接头、管板角焊缝等 钢 ： < 3 8
超声检测 金属材料 对接接头、T形焊接接头、角接接头和 容器：6~500
对堆焊层等 管道：6~150
磁粉检测 铁磁性材 对接接头、T形焊接接头和角接接头等 —
料
—
渗透检测 非多孔性金 不限制
属材料2.3.4 焊接质量检验
2.焊接过程质量检验
1)焊前质量检验
母材和焊材 对所有工程使用的母材和焊接材料在使用前都应进行检查验
收。
零部件结构尺寸 焊件组对前应检查各零部件的结构尺寸。
组对质量 组对后应检查组对构件焊缝的形状及位置、对接接头错边量、
角变形、组对间隙、搭接接头的搭接量及贴合质量、带垫板
对接接头的贴合质量。
坡口清理检查 在施焊前应对坡口及坡口两侧进行清理检查
焊接前的确认 通常把“组对后、焊接前检查”确定为质量控制点。在全部
焊前准备工作经检查符合规定要求时方可开始焊接工作；由
焊工和焊接检查人员确认焊接准备工作的质量，对于不符合
规定的接头有权拒绝施焊。2.3.4 焊接质量检验
2.焊接过程质量检验
2)焊中质量检验
(1)定位焊缝 应清除定位焊缝渣皮后进行检查
(2)多层(道)焊。 每层(道)焊完后，应立即对层(道)间进行清理，并进行外观检
查，检查合格后方可进行下一层(道)的焊接。对多层(道)间温
度有要求时，应测量多层(道)间的焊前温度，并形成记录。
(3)后热。 进行后热焊缝时应检查加热范围、后热温度和后热时间，并形
成记录。2.3.4 焊接质量检验
3)焊后质量检验
(1)焊缝外观检验2.3.4 焊接质量检验
3)焊后质量检验
(1)焊缝外观检验
焊缝表面不允许存在 包括：裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、外露夹渣、
的缺陷 未焊满。
允许存在的其他缺陷 例如：咬边、角焊缝厚度不足、角焊缝焊脚不对称等。
几何尺寸 容器焊接后应检查几何尺寸：同一端面最大内直径与最
小内直径之差、椭圆度、矩形容器截面上最大边长与最
小边长之差、焊接接头棱角度(环向和轴向)等。2.3.4 焊接质量检验
3)焊后质量检验
(2)焊缝表面无损检测
① 设计文件无规定时，焊缝无损检测可选用磁粉检测(MT)
或渗透检测(PT) 方法。例如：现场焊接的管道和管道组成件
的承插焊焊缝、支管连接焊缝(对接式支管连接焊缝除外)和补
强圈焊缝、密封焊缝、支吊架与管道直接焊接的焊缝，以及管
道上的 其他角焊缝，其表面应进行磁粉检测或渗透检测。2.3.4 焊接质量检验
3)焊后质量检验
② 渗透检测前，焊缝表面不得有铁锈、焊渣、焊接飞溅
及各种防护层等；磁粉检测前，焊缝表面及其两侧25mm范围内，
不得有油脂、污垢、焊渣、焊接飞溅或其他粘附磁粉的物质等。2.3.4 焊接质量检验
3)焊后质量检验
(3)焊缝内部无损检测
①射线检测
射线检测的优点是：检测结果有直接记录(底片),可以获
得缺陷的投影图像，缺陷定性、长度测量比较准确，对体积型
缺陷和薄壁工件中的缺陷，检测率较高；其缺点是：厚壁工件
的缺陷检出率偏低，缺陷在工件厚度方向的位置难以确定，自
身高度难以 测量，对面积型缺陷的检出受到多种因素的影响，
有时会漏检，射线对人体和环境有危害，防护成本、检测成本
较高，而且射线检测速度较慢等。2.3.4 焊接质量检验
3)焊后质量检验
②超声检测
超声检测的优点是：面积型缺陷的检出率较高，穿透能力
强，适用于厚壁工件，定位准确，可以测量缺陷自身高度，对
人体和环境无害，检测成本较低、检测速度快等；其缺点是：
缺陷定性困难，定量精度不高，常用的(不可记录)脉冲反射法
超声波检测结果无直接见证记录，无缺陷直观图像，薄壁工件
检测困难，一般需要对探头扫查面进行打磨处理，增加了工作
量。2.3.4 焊接质量检验
④衍射时差法超声波检测(TOFD)
波在传播过程中遇到与波长尺寸接近的障碍物时会发生明
显的衍射现象，TOFD检测依靠从探头发出的超声波与被检工件
内部结构(主要是指缺陷)的“端角”和“端点”处相互作用后
产生衍射波，经过对衍射波进行分析，进而来判定被检工件内
部结构状态的一种检测方法。2.3.4 焊接质量检验
⑤相控阵超声检测(PA)
相控阵超声检测是根据设定的延迟法则激发相控阵阵列探
头各独立压电晶片(阵元),合成声束并实现声束的移动、偏转
和聚焦等功能，再按一定的延迟法则对接收到的超声信号进行
处理并以图像的方式显示被检对象内部状态的超声检测方法。2.3.4 焊接质量检验
4)其他检验
(1)硬度检验 工业管道的焊接接头，热处理后应测量硬度值，焊接接
头硬度测量区域应包括焊缝和热影响区。
(2)腐蚀试验 要求做耐腐蚀性能检验的容器或者受压元件，应按设计
文件制备耐腐蚀试验试件并进行检验与评定。
(3)金相试验 奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊缝铁素体含量应与母材一
致，母材奥氏体含量均为：40%～60%。谢谢 观看
THANKS
