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焊接培训教材

（供学习参考）

焦作市巨行特种设备有限公司

2010年5月22日

第一章 电焊条 .................................................... 4 第一节 焊条的组成及作用 ....................................... 4 一、焊芯 .......................................................... 4 二、药皮 .......................................................... 4 第二节 焊条的种类、型号及规格 ............................... 5 一、焊条的种类及型号 .............................................. 5 二、酸性焊条与碱性焊条 ............................................ 9 第三节 焊条的选用原则 ........................................ 10 一、等强度原则 ................................................... 10 二、等同性原则 ................................................... 10 三、等条件原则 ................................................... 11 第四节 焊条的检验和保管 .................................. 11 一、焊条的检验 ................................................... 11 二、焊条的贮存、保管及烘干 ....................................... 12 第二章 焊接工艺 ................................................ 12 第一节 坡口形式和焊接位置 .................................... 13 一、手工电弧焊的坡口 ............................................. 13 二、手工电弧焊焊接位置 ........................................... 14 第二节 焊接工艺参数的选择 .................................. 14 一、焊条种类和牌号的选择 ......................................... 15 二、焊接电源种类和极性的选择 ..................................... 15 三、焊条直径的选择 ............................................... 15 四、焊接电流的选择 ............................................... 15

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五、电弧电压 ..................................................... 16 六、焊接速度 ..................................................... 17 七、焊接层数的选择 ............................................... 17 第三节 基本操作技术 ......................................... 17 一、引弧 ......................................................... 17 二、运条 ......................................................... 18 三、焊缝的起头 ................................................... 20 四、焊接的收尾 ................................................... 20 五、焊缝的接头 ................................................... 21 第四节 定位焊与定位焊缝 ...................................... 22 第五节 单面焊双面成形操作技术 ............................... 23 一、单面焊双面成形接头形式 ....................................... 23 二、加弧焊和断弧焊特点 ........................................... 23 第六节 各种位置的焊接 ....................................... 24 一、平焊 ......................................................... 24 二、立焊 ......................................................... 26 三、横焊 ......................................................... 28 四、仰焊 ......................................................... 29 第三章 锅炉压力容器常用钢材的焊接 ................................ 31 一、低碳钢的焊接 ................................................. 31 二、低合金高强度钢的焊接 ......................................... 32 三、珠光体耐热钢的焊接 ........................................... 37 四、不锈钢的焊接 ................................................. 39

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第一章 电焊条

第一节 焊条的组成及作用

涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极叫电焊条，简称焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。通常焊条引弧端有倒角，药皮被除去一部分，露出焊芯端头。有的焊条引弧端涂有黑色引弧剂，引弧更容易。不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色，以便识别焊条型号。在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。 一、焊芯

焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。 1.焊芯的作用 ① 作电极产生电弧。

② 焊芯熔化后成为填充金属，与熔化了的母材混合形成焊缝。 2.焊芯的分类及牌号

根据《焊接用钢丝》标准规定，专门用于制造焊芯和焊丝的钢材，可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。焊条钢牌号一律用汉语拼音字母H做字首，其后紧跟钢号，表示方法与优质碳素结构钢、合金钢相同。

若钢号末尾注有高字（或用字母A表示），为高级优质焊条钢，含硫、磷量较低。若末尾注有“特”字（或用字母E表示），为特级焊条钢，含硫、磷均小于0.03%。

H1Cr19NiTi——铬镍钛不锈钢焊条钢。常用焊芯的牌号、代号及其化学成分见附录1-1。 二、药皮

涂敷在焊芯表面的有效成分叫药皮。它由几种或几十种成分组成。 药皮的作用如下：

1.稳弧作用 焊条药皮中含有稳弧物质，可保证电弧容易引燃和燃烧稳定。

2.保护作用 药皮熔化时产生气体和熔渣，可隔离空气，保护熔融金额。熔渣冷却后，在焊缝表面形成渣壳，可防止焊缝表面金属不被氧化并减慢焊缝的冷却速度，有利于熔池中气体逸出，减少产生气孔的可能性，并改善焊缝成形。

3.冶金作用 药皮中加有脱氧剂和合金剂，通过熔渣与熔化金属的化学反应，可减少氧、硫、磷等有害杂质，使焊缝金属获得符合要求的力学性能。

4.渗合金 药皮中加有铁合金，这些合金元素熔化后过渡到熔池中，可提高焊缝金属中合金

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元素的含量，从而改善焊缝金属的性能，通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属，如在碳钢上堆焊不锈钢、高速钢等。

5.改善焊接工艺性能 通过调整药皮成分，可改变药皮的熔点和凝固温度，使焊条末端形成套筒，产生定向气流，有利于熔滴向熔池过渡，可适应全位置焊接需要。

第二节 焊条的种类、型号及规格

一、焊条的种类及型号

根据焊条的用途可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铝及铝含金焊条、铜及铜合金焊条，铸铁焊条等，这里只介绍焊钢用的焊条。 1、碳钢焊条

根据GB5177-1995《碳钢焊条》标准规定，这类焊条的型号，根据熔敷金属的抗拉强度，药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分。型号编制方法如下：

E X1X2 X3X4

表示药皮类型及电流种类见表1-2-3，1-2-4。 表示焊接位置，详见表1-2-2。

表示熔敷金属的最低抗拉强度单位为kgf/mm2。 表示焊条。

碳钢焊条包括E43和E50两个系列，分别详见表1-2-3、1-2-4。

表1-2-2焊接位置（X3）的意义

X3 焊条使用位置 0或者说 全位置焊 平、立、横、仰 2 平焊 船形焊 4 向下立焊 例1

E 43 1 5

表示焊条药皮低氢钠型，并可采用直流反接焊接 表示焊条适用于全位置焊接

表示熔敷金属抗拉强度的最小值（420MPa） 表示焊条。

表1-2-3 E43系列焊条的性能

焊条型号 E4300 E4301 E4303 药皮类型 特殊型 钛铁矿型 钛钙型 焊接位置 平、立、仰、横 电流种类 交流或直流正、反接

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E4310 E4311 E4312 E4313 E4315 E4315 E4320 E4322 E4323 E4324 E4327 E4328 例2

高纤维钠型 高纤维钾型 高钛钠型 高钛钾型 低氢钠型 低氢钾型 氧化铁型 铁粉钛钙型 铁粉钛型 铁粉氧化铁型 铁粉低氢型 平、船形焊 船形焊① 平 直流反接 交流或直流反接 交流或直流正接 交流或直流正、反接 直流反接 交流或直流反接 交流或直流正接 交流或直流正、反接 交流或直流正、反接 交流或直流正接 交流或直流反接 ①平角焊又叫船形焊，下同。 E 43 0 3

表示氧化钛钙型药皮，焊接电流为交流或直流 表示焊条适用于全位置

表示熔敷金属抗拉强度的最小值 表示焊条。

2、低合金钢焊条

根据GB5118-1995《低合金钢焊条》规定，这类焊条根据熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分型号，具体表示方法如下

E XX X X — XX — X……X 表示熔敷金属的合金元素，用元素符号表示 表示熔敷金属化学成分分类代号，见表1-2-6 表示药皮类型见表1-2-5 表示焊条适用位置见表1-2-2

表示熔敷金属抗拉强度的最小值kgf/mm2

表示焊条

表1-2-4 E50系列焊条的性

焊条型号 E5001 E5002 E5010 E5011 E5014 E5015 E5016 E5018 E5024 E5027 药皮类型 钛铁矿型 钛钙型 高纤维素钠型 高纤维素钾型 铁粉钛型 低氢钠型 低氢钾型 铁粉低氢型 铁粉钛型 铁粉氧化铁型 焊接位置 电流种类 交流或直流正、反接 直流反接 平、立、仰、横 交流或直接反接 交流或直流正、反接 直流反接 交流或直流反接 平、船形焊 交接或直流 交汉或直流正接

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E5028 E5048 铁粉低氢型 平、立、仰、立向下 交流或直流反接 根据熔敷金属抗拉强度，低合金钢焊条分为50、55、60、70、75、85六个系列，每个系列的焊条药皮类型见表1-2-5。

表1-2-5 低合金钢焊条的药皮类型及适用焊接位置

焊条型号 E5010-x E5011-x E5015-x E5016-x E5018-x E5020-x E5027-x 药皮类型 高纤维素钢型 高纤维素钾型 低氢钠型 低氢钾型 铁粉低氢型 高氧化铁型 铁粉氧化铁型 焊接位置 电流种类 直流反接 交流或直流反接 E50系列——熔敷金属бb≥490MPa(50kgf/mm2) 平、立、横、仰 直流反接 交流或直流反接 船形焊 平 船形焊 平 交流或直流正接 交流或直流正、反接 交流或直流正接 交流或直流正反接 E55系列——熔敷金属бb≥0MPa(55kgf/mm2) E5500-x E5503-x E5510-x E5511-x E5513-x E5515-x E5516-x E5518-x 特殊型 钛钙型 高纤维素钠型 高纤维素钾型 高钛钾型 低氢钠型 低氢钾型 铁粉低氢型 E60系列——熔敷金属бb≥590MPa(60kgf/mm2) E6000-x E6010-x E6011-x E6013-x E6015-x E6016-x E6018-x E7010-x E7011-x E7013-x E7015-x E7016-x E7018-x E7515-x 特殊型 高纤维素钠型 高纤维素钾型 高钛钾型 低氢钠型 低氢钾型 铁粉低氢型 E70系列——熔敷金属бb≥690MPa(70kgf/mm2) 高纤维素钠型 高纤维素钾型 高钛钾型 低氢钠型 低氢钾型 铁粉低氢型 E75系列——熔敷金属бb≥740MPa(75kgf/mm2) 低氢钠型 平、立、横、仰

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交流或直流正、反接 直流反接 平、立、横、仰 交流或直流反接 交流或直流正、反接 直流反接 交流或直流反接 交流或直流正、反接 直流反接 交流或直流反接 平、立、横、仰 交流或直流正、反接 直流反接 交流或直流反接 直流反接 交流或直流反接 平、立、横、仰 交流或直流正、反接 直流反接 交流或直流反接 直流反接 E7516-x E7518-x E8515-x E8516-x E8518-x 低氢钾型 铁粉低氢型 E85系列——熔敷金属бb≥840MPa(85kgf/mm2) 低氢钠型 低氢钾型 铁粉低氢型 平、立、横、仰 交流或直流反接 直流反接 交流或直流反接 注：焊条型号后缀字母代表熔敷金属化学成分分类号A1，B1，B2等。下同（见表1-2-6） 3、不锈钢焊条

这类焊条用于焊接含铬量大于4%，含镍量小于50%的耐蚀钢或耐热钢。根据

GB983-1995《不锈钢焊条》标准规定，这类焊条的型号根据熔敷金属的化学成分，力学性能、药皮类型和焊接电流种类划分。焊条型号编制方法如下：

E XX — XX —XX —X…X — XX 表示药皮类型与焊接电流

表示熔敷金属中其它合金元素及含量 表示熔敷金属中镍的含量% 表示熔敷金属中铬的含量% 表示熔敷金属含碳量见表1-2-7 表示焊条

表1-2-7熔敷金属含碳量代号

代号 熔敷金属含碳量% 00 ≤0.04 0 ≤0.10 1 ≤0.15 2 ≤0.20 3 ≤0.45 例

E 1 — 23 — 13 —Mo2 — 15 表示焊条为碱性药皮，适用于反接焊接 表示熔敷金属中含钼量的近似值为2% 表示熔敷金属中含镍量的近似值为13% 表示熔敷金属中含铬量的近似值为23% 表示熔敷金属含碳量≤.15% 表示焊条

4、堆焊焊条

这类焊条用于金属表面层的堆焊，熔敷金属在常温或高温下，具有一定程度的耐磨、耐蚀性能，使堆焊表面具有特殊性能。GB984-2001规定焊条型号根据熔敷金属化学成分及药皮类型分类，编制方法如下：

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ED X X…X — XX — X X 表示药皮类型及电流种类见表1-2-10 表示焊条适用位置

细分的型号用A1，A2……B1，B2表示，见表1-2-9 堆焊焊条的型号和化学成分见表1-2-9 表示见表1-2-8 表示堆焊焊条

二、酸性焊条与碱性焊条

尽管药皮有多种类型，但根据药皮熔化后熔渣特性，只能分成酸性焊条与碱性焊条两类。这两类焊条的工艺性能，操作注意事项和焊缝质量有较大的差异，因此必须熟悉它们的特点。 1、酸性焊条

①酸性焊条熔渣的主要成分是酸性氧化物（如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等），其它在焊接过程中容易放出含氧物质，以及药皮里的有机物，分解时产生保护气体。因此烘干温度不能超过250℃。

②这类焊条氧化性较强，容易使合金元素氧化，同时电弧中的氢离子容易和氧离子结合生成氢氧根离子，可防止氢气孔，因此这类焊条对铁锈不敏感。

③酸性渣不能有效地清除熔池中的硫、磷等杂质，因此焊缝金属产生偏板的可能性较大，出现热裂纹的倾向较高，焊缝金属的冲击韧度较低。

④酸性焊条突出的优点是价格较低，焊接工艺性较好，容易引弧，电弧稳定，飞溅小，对弧长不敏感，对油锈不敏感，对焊前准备要求低，而且焊缝成形好，广泛用于一般结构。 ⑤这类焊条的典型牌号产品有：结422、热202、热307等。 2、碱性焊条

①碱性焊条熔渣的主要成分是碱性氧化物（如大理石、萤石等）和铁合金，焊接时大理石分解，产生二氧化碳气体。

②这类焊条的氧化性弱，对油、水、铁锈等很敏感。如果焊前工件焊接区没有清理干净，或焊条未完全烘干，容易产生气孔。但焊缝金属中合金元素较多，硫、磷等杂质较少，因此焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较好，故这类焊条主要用于焊接重要结构。

③碱性焊条突出的缺点是价格稍贵，工艺性能差，引弧困难，电弧稳定性差，飞溅较大，必须采用短弧焊，焊缝外形稍差，鱼磷纹较粗。

必须说明一点，对同一序列的焊条，无论是酸性焊条，还是碱性焊条，它们的熔敷金属的力学性能都能满足使用要求，只是酸性焊条熔敷金属的塑性和韧性稍差，因此至今还广

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泛地应用。

为了更好地掌握酸性焊条与碱性焊条的特点，将这两类焊条的特性对比列于表1-2-12。

表1-2-12酸性焊条与碱性焊条的对比 酸性焊条 碱性焊条 ① 对水、铁锈产生气孔的敏感性较大，要求焊条在使用前经300~350℃烘焙1~2h ① 对水、钛锈产生气孔的敏感性不② 由于药皮中含有氟化物恶化电弧稳大，焊条在使用前经150~200℃烘焙1h 定性，须用直流反接施焊，只有当药波中加② 电弧稳定，可用交流或直流施焊 入稳弧剂后，才可用交流两用施焊 ③ 焊接电流较大 ③ 焊接电流较同规格的酸性焊条约小④ 可长弧操作 10%左右 ⑤ 合金元素过渡效果差 ④ 须短弧操作，否则易引起气孔 ⑥ 熔深较浅，焊缝成形较好 ⑤ 合金元素过渡效果好 ⑦ 熔渣呈玻璃状，脱渣较方便 ⑥ 熔深稍深，焊缝成形尚好容易堆高 ⑧ 焊缝的常、低温冲击韧度一般 ⑦ 熔渣呈结晶状，脱渣不及酸性焊条好 ⑨ 焊缝的抗裂性能较差 ⑧ 焊缝的常、低温冲击韧度较高 ⑩ 焊缝的含氢量高、影响塑性 ⑨ 焊缝的抗裂性能好 ⑪ 焊接时烟尘较少 ⑩ 焊缝的含氢量低 ⑪ 焊接时烟尘稍多

第三节 焊条的选用原则

焊条的种类很多，应用范围不同，正确选用焊条，对焊接质量、劳动生产率和产品成本都有影响，为了正确地选用焊条，可参考以下几个基本原则。 一、等强度原则

对于承受静载或一般载荷的工件或结构，通常选用抗拉强度与母材相等的焊条，这就是等强度原则。

例如焊接20，Q235等低碳钢或抗拉强度在400MPa左右的钢就可以选用E43系列焊条。而焊16Mn，16Mng等抗拉强度在500MPa范围的钢，选用E50系列焊条就行了。 有的人认为选用抗拉强度高的焊条焊接抗拉强度低的材料好，这个观念是错误的，通常抗拉强度高的钢材的塑性指标都较差，单纯追求焊缝金属的抗拉强度，降低了它的塑性，往往不一定有利。 二、等同性原则

焊接在特殊环境下工作的工件或结构，如要求耐磨、耐腐蚀、在高温或低温下具有较高的力学性能，则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似的焊条，这就是等同性原

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则。

如焊接不锈钢时，应选用不锈钢焊条；焊接耐热钢时应选用耐热钢焊条。 三、等条件原则

根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择最多。例如焊接需承受动载或冲击载荷的工件，应选用熔敷金属冲击韧度较高的低氢型碱性焊条。反之，焊一般结构时，应选用酸性焊条。

虽然选用焊条时还应考虑工地供电情况，工地设备条件，经济性及焊接效率等，但这都是比较次要的问题，应根据实际情况决定。

第四节 焊条的检验和保管

一、焊条的检验

为确保产品质量，新进厂的焊条应进行下列检验。

1.外观检验 焊条药皮表面应细腻光滑，无气孔和机械损伤，药皮无偏心，焊芯无锈蚀现象，引弧端有倒角，引燃剂完好，夹持端牌号标志清晰。

2.药皮强度检验 将焊条平举至离钢板1m处，松开手让焊条自由落下，如药皮无脱落现象，则药皮强度合格。

3.工艺性检验 用待验焊条进行焊接试验，若引弧容易、电弧燃烧稳定、飞溅小、药皮熔化均匀、焊缝成形好、不产生气孔、裂纹、夹渣和咬边等缺陷，脱渣容易，则焊条的工艺性好。

4.理化检验 焊接重要产品用的焊条，应焊正式工艺试验试板，除进行外观检验外，还要对试板进行X光探伤，取样做金相试验，化学分析及力学性能试验，所有项目都合格时，焊条才合格。

当焊工对使用的焊条质量发生怀疑时，可以用下述方法鉴别焊条质量。

① 将几根焊条放在手掌上滚动，若焊条互相碰撞时发出清脆的金属声，则焊条药皮干燥可用；若发出低沉的沙沙声，则焊条药皮已受潮不能用。

② 将焊条在焊接回路中短路数秒钟，若焊条表面出汗、出现颗粒状斑点，则焊条已受潮不能用。

③ 焊芯上有锈痕，则焊条已受潮不能用。

④ 将厚药皮焊条缓慢弯成120°角，若涂料大块脱落或药皮表面无裂纹，都是受潮焊条。干燥的焊条在缓慢弯曲时，有小的脆裂声，继续弯至120°，药皮受拉面出现小裂口。

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⑤ 焊接时药皮成块脱落，产生大量水蒸气或有爆裂现象，说明焊条已受潮。

已受潮的焊条，若药皮脱落，则应报放心。若酸性焊条受潮不严重，或焊芯上有轻微锈痕，焊接时基本上能保证质量，烘干后可以再用，但不能用来焊接重要结构。若碱性焊条焊芯上有锈痕，则不能正常使用。 二、焊条的贮存、保管及烘干

按JB3323-1996《焊条质量管理规程》规定，焊条的贮存、保管和使用前的烘干要求如下：

1.焊条必须存放在干燥、通风良好的室内仓库里。焊条贮存库内，不允许放置有害气体和腐蚀性介质，室内应保持整洁。

2.焊条应存放在架子上，架子离地面的距离应小于300mm，离墙壁距离不小于300mm，室内应放置去湿剂，严防焊条受潮。

3.焊条堆放时应按种类、牌号、批次、规格，入库时间分类堆放，每垛应有明确的标志，避免混乱。发放焊条时应遵循先进先出的原则，避免焊条存放期太长。 4.焊条在供给使用单位以后，至少在六个月之内能保证继续使用。

5.特种焊条的贮存与保管制度，应比一般焊条严格。并将它们堆放在专用库房或指定区域内，受潮或包装损坏的焊条未经处理不准入库。

6.对于已受潮、药皮变色和焊芯有锈迹的焊条，须经烘干后进行质量评定。若各项性能指标都满足要求时，方可入库，否则不准入库。

7.一般焊条一次出库量不能超过两天的用量。已经出库的焊条，焊工必须保管好。 8.焊条贮存库内，应设置温度计和湿度计。低氢型焊条库内温度不低于5℃，空气相对湿度应低于60%。

9.存放期超过一年的焊条，发放前应重新做各种性能试验，符合要求时方可发放，否则不准发放。

第二章 焊接工艺

本章讲述用手工电弧焊完成焊接接头过程中要做的全部工作，这是比较复杂和繁琐的，

必须仔细考虑才能制定完整的、合理的和经济的工艺措施。

焊接工艺包括根据产品图技术条件选择焊接方法，坡口形式、焊接材料、焊接顺序和工艺参数、焊前是否预热，焊后是否进行热处理等。本章只讨论手工电弧焊工艺参数对焊缝成形的

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影响，各种位置焊缝的焊接方法等。

第一节 坡口形式和焊接位置

一、手工电弧焊的坡口

10°0°10°10°0°10°5°0°5°70°5°0°90°5°70°90°a)b)0°30°45°55°5°0°5°30°45°55°80°90°80°0°c)d) 转角0°～180°0°0°0°15°0°15°165°165°180°e)15°0°15°115°135°180°f)115°135° 图1－4－1 各种焊接位置a)平焊位置 b)、c)横焊位置 d)立焊位置 e)、f）仰焊位置

根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部件加工成一定几何形状，经装配后形成的沟槽称为坡口。利用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程称为开坡口。开坡口角使电弧能深入坡口根部，保证根部焊透；便于清除熔渣获得较好的焊缝成形；还能调节焊缝金属中母材和填充金属的比例。

手工电弧焊的坡口形式应根据结构形式，工件厚度和技术要求选用，最常用的坡口形式有：I形、V形、双V形、双Y形、双U形坡口带钝边等，详见GB985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式》标准。

选择坡口形式时，在保证工件焊透的前提下，应考虑坡口的形状容易加工、焊接生产率高和焊后工件的变形尽可能小等因素。

在板厚相同时，双面坡口比单面坡口、U形坡口比V形坡口消耗焊条少，焊后产生的变

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形小，但U形坡口加工较困难，一般用于较重要的结构。 二、手工电弧焊焊接位置

熔焊时，焊件接缝所处的空间位置称为焊接位置。按焊缝在空间位置的不同（图1-4-1）可分为：

1、平焊位置 焊缝倾角0°~±5°、焊缝转角0°~10°的焊接位置称为平焊位置，如图1-4-1a所示。在平焊位置的焊接称为平焊和平角焊。

2、横焊位置 对接焊缝时的横焊位置为：焊缝倾角0°~5°、焊缝转角70°~90，如图1-4-1b所示。角焊缝横焊位置为：焊缝倾角0°~5°、焊缝转角30°~55°。在横焊位置进行的焊接称为横焊和横角焊，如图1-4-1c所示。

3、立焊位置 焊缝倾角80°~90°、焊缝转角0°~180°的焊接位置称为立焊位置。如图1-4-1d所示。在立焊位置进行的焊接称为立焊和立角焊。

4、仰焊位置 当进行对接焊缝焊接时，焊缝倾角0°~15°、焊缝转角165°~180°的焊接位置（图1-4-1e）；当进行角焊缝焊接时，焊缝倾角0°~15°、焊缝转角115°~180°的焊接位置，称为仰焊位置，如图1-4-1f所示。在仰焊位置进行的焊接称为仰焊和仰角焊。

5、船形焊 T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行的焊接，称为船形焊，如图1-4-2所示。这种焊接位置相当于在90°角V形坡口内的水平对接缝。

45° 图1－4－2 船形焊

手工电弧焊工艺参数包括：焊条种类、牌号和直径；焊接电流的种类、极性和大小；电

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45°第二节 焊接工艺参数的选择

弧电压；焊接速度；焊道层次等。选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量生生产效率是十分重要的，下面分别讲述选择这些工艺参数的原则，及它们对焊缝成形的影响。 一、焊条种类和牌号的选择

在第二章第二节中已经讲述了选择焊条的原则。实际工作中主要根据母材的性能，接头的刚性和工作条件选择焊条，焊一般碳钢和低合金结构钢主要是按等强度原则选择焊条的强度级别，一般结构选用酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。 二、焊接电源种类和极性的选择

通常根据焊条类型决定焊接电源的种类，除低氢钠型焊条必须采用直流反接外，低氢钾型焊条可采用直流反接或交流，所有酸性焊条通常都采用交流电源焊接，但也可以用直流电源，焊厚板时用直流正接，焊薄板用直流反接。 三、焊条直径的选择

为提高生产效率，应尽可能地选用直径较大的焊条。但是用直径过大的焊条焊接，容易造成未焊透或焊缝成形不良等缺陷。选用焊条直径应考虑焊件的厚度，厚度较大的焊件应选用直径较大的焊条；反之薄件应选择用直径较小的焊条，见表1-4-1。另外，焊接同样厚度的T形接头时，选用的焊条直径比对接接头用的焊条直径大些。

表1-4-1焊条直径与焊件厚度的关系（mm）

焊件厚度 焊条直径 2 2 3 3.2 4~5 3.2~4 6~12 4~5 >13 4~6 四、焊接电流的选择

焊接电流是手工电弧焊最重要的工艺参数，也可以说是唯一的参数，因为焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。

焊接电流越大，熔深越大（焊缝宽度和余高变化都不大），焊条熔化快，焊接效率也高，但是，焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，药皮易发红和脱落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷；若焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳，熔池温度低，焊缝窄而高，熔合不好，而且容易产生夹渣，未焊透等缺陷。

选择焊接电流时，要考虑的因素很多，如焊条直径，药皮类型、工件厚度，接头类型，焊接位置，焊道层次等。但主要由焊条直径，焊接位置和焊道层次决定的。

1、焊条直径 焊条直径越粗，熔化焊条所需的热量越大，必须增大焊接电流，每种直径的焊条都有一个最合适的电流范围，表1-4-2给出了各种直径焊条合适的焊接电流的参考值。

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表1-4-2各种直径焊条使用电流的参考值 焊条直径(mm) 焊接电流(A) 1.6 25~40 2.0 40~65 2.5 50~80 3.2 4.0 5.0 5.8 100~130 160~210 200~270 260~300 还可以根据选定的焊条直径用下面的经验公式计算焊接电流。

I=10d²

式中 I——焊接电流（A） d——焊条直径(mm)

2、焊接位置 在平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流。横焊、立焊、仰焊位置焊接时，焊接电流应比平焊位置小10%~20%。

3、焊道层次 通常焊接打底焊道时，特别是焊接单面焊双面成形的焊道时，使用的焊接

电流较小，才便于操作和保证背面焊道的质量；焊填充焊道时，为提高效率，保证熔合好，通常都使用较大的焊接电流；而焊盖面焊道时，为防止咬边和获得较美观的焊道，使用的电流稍小些。

以上所讲的只是选择焊接电流的一些原则和方法，实际生产过程中焊工都是根据试焊的试验结果，根据自己的实践经验选择焊接电流的。通常焊工都根据焊条直径推荐的电流范围，或根据经验选定一个电流，在试板上试焊，在焊接过程中看熔池的变化情况、渣和铁水的分离情况、飞溅大小、焊条是否发红、焊缝成形是否好，脱渣性是否好等来选择焊接电流的。当焊接电流合适时，焊接时容易引弧，电弧稳定，熔池温度较高，渣比较稀，很容易从铁水中分离出去，能观察到颜色比较暗的液体从熔池中翻出，并向熔池后面集中，熔池较亮，表面稍下凹，但很平稳地向前移动，焊接过程中飞溅很小，能听到很均匀的劈啪声，焊后焊缝两侧圆滑地过渡到母材，鱼鳞纹较细，焊渣也容易敲掉。如果选用的焊接电流太小，则很难引弧，焊条容易粘在工件上，焊道余高很高，鱼鳞纹粗，两侧熔合不好，当焊接电流太小时，根本形不成焊道，焊化的焊条金属粘在工作上象一条蚯蚓十分难看。如果选用的焊接电流太大，焊接时飞溅和烟雾很大，焊条药皮成块脱落，焊条发红，电弧吹力大，熔池有一个很深的凹坑，表面很亮，非常容易烧穿，产生咬边，由于焊机负载过重，可听到很明显的哼哼声、焊缝外观很难看，鱼鳞纹很粗。 五、电弧电压

电弧电压主要影响焊缝的宽窄，电弧电压越高，焊缝越宽，因为手工电弧焊时，焊缝宽度主要靠焊条的横向摆动幅度来控制，因此电弧电压的影响不明显。

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当焊接电流调好以后，电焊机的外特性曲线就决定了。实际上电弧电压由弧长决定。电弧越长，电弧电压越高，电弧越短，电弧电压越低。但电弧太长时，电弧燃烧不稳，飞溅大，容易产生咬边、气孔等缺陷；若电弧太短，容易粘焊条。一般情况下，电弧长度等于焊条直径的1/2~1倍为好，相应的电弧电压为16~25V。碱性焊条的电弧长度应为焊条直径的一半较好，酸性焊条的电弧长度应等于焊条直径。 六、焊接速度

焊接速度就是单位时间内完成焊缝的长度。手工电弧焊时，在保证焊缝具有所要求的尺寸和外形，保证熔合良好的原则下，焊接速度由焊工根据具体情况灵活掌握。 七、焊接层数的选择

在厚板焊接时，必须采用多层焊或多层多道焊。多层焊的前一条焊道对后一条焊道起预热作用，而后一条焊道对前一条焊道起热处理作用（退火和缓冷），有利于提高焊缝金属的塑性和韧性。每层焊道厚度不能大于4~5mm。

第三节 基本操作技术

一、引弧

电弧焊开始时，引燃焊接电弧的过程叫引弧。引弧的方法包括以下两类，即： 1、不接触引弧 利用高频高压使电压末端与工件间的气体导电产生电弧。用这种方法引弧时，电极端部与工件不发生短路就能引燃电弧，其优点是可靠、引弧时不会烧伤工件表面，但需要另外增加小功率高频高压电源，或同步脉冲电源。手工电弧焊很少采用这种引弧方法。

2、接触引弧 先使电极与工件短路，再拉开电极引燃电弧。这是手工电弧焊最常用的引弧方法，根据操作方法不同又可分为：

（1）直击法 使焊条与焊件表面垂直地接触，当焊条的末端与焊件表面轻轻一碰，便迅速提起焊条，并保持一定距离，立即引燃了电弧，见图1-4-3。操作时必须掌握好手腕的上下动作的时间和距离。

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24 图1－4－4 划擦法引弧

（2）划擦法 这种方法与擦火柴有些相似，先将焊条末端对准焊件，然后将焊条在焊件

表面划擦一下，当电弧引燃趁金属还没有开始大量熔化的一瞬间，立即使焊条末端与被焊表面的距离维持在2~4mm的距离，电弧就能稳定地燃烧。见图1-4-4。操作时手腕顺时钟方向旋转，使焊条端头与工件接触后再离开。

以上两种方法相比，划擦法比较容易掌握，但是在狭小工作面上或不允许烧伤焊件表面时，应采用直击法。直击法对初学者较难掌握，一般容易发生电弧熄灭或造成短路现象，这是没有掌握好离开焊件时的速度和保持一定距离的原因。如果操作时焊条上拉太快或提得太高，都不能引燃电弧或电弧只燃烧一瞬间就熄灭。相反，动作太慢则可能使焊条与焊件粘在一起，造成焊接回路短路。

引弧时，如果发生焊条和焊件粘在一起时，只要将焊条左右摇动几下，就可脱离焊件，如果这时还不能脱离焊件，就应立即将焊钳放松，使用接回路断开，待焊条稍冷后再拆下。如果焊条粘住焊件的时间过长，则因过大的短路电流可能使电焊机烧坏，所以引弧时，手腕动作必须灵活和准确，而且要选择好引弧起始点的位置。 二、运条

焊接过程中，焊条相对焊缝所做的各种动作的总称叫运条。正确运条是保证焊缝质量基本因素之一，因此每个焊工都必须掌握好运条这项基本功。

运条包括沿焊条轴线的送进、沿焊缝轴线方向纵向移动和横向摆动三个动作，如图1-4-5所示。

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24123 图1－4－5 运条的基本动作 1－焊条送进 2－焊条摆动 3－沿焊缝移动

1、运条的基本动作

（1）焊条沿轴线向熔池方向送进 使焊条熔化后，能继续保持电弧的长度不变，因此要求焊条向熔池方向送进的速度与焊条熔化的速度相等。如果焊条送进的速度小于焊条熔化的速度，则电弧的长度将逐渐增加，导致断弧；如果焊条送进速度太快，则电弧长度迅速缩短，使焊条末端与焊接解决发生短路，同样会使电弧熄灭。

（2）焊条沿焊接方向的纵向移动 此动作使焊条熔敷金属与熔化的母材金属形成焊缝。焊条移动速度对焊缝质量、焊接生产率有很大影响。如果焊条移动速度太快，则电弧来不及熔化足够的焊条与母材金属，产生未焊透或焊缝较窄；若焊条移动速度太慢，则会造成焊缝过高、过宽、外形不整齐。在焊较薄焊件时容易焊穿。移动速度必须适当才能使焊缝均匀。 （3）焊条的横向摆动 横向摆动的作用是为获得一定宽度的焊缝，并保证焊缝两侧熔合良好。其摆动幅度应根据焊缝宽度与焊条直径决定。横向摆动力求均匀一致，才能获得宽度整齐的焊缝。正常的焊缝宽度一般不超过焊条直径的2~5倍。

2、运条方法 运条的方法很多，选用时应根据接头的形式、装配间隙、焊缝的空间位置，焊条直径与性能、焊接电流及焊工技术水平等方面而定。常用运条方法及适用范围参见表1-4-3。

表1-4-3常用运条方法

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直线形运条法直线往返形运条法锯齿形运条法月牙形运条法 斜三角形正三角形斜圆圈形正圆圈形八字形运条法 表1－4－3 常用的运条方法及适用范围P50

三、焊缝的起头

焊缝的起头是指刚开始焊接处的焊缝。这部分焊缝的余高容易增高，这是由于开始焊接时工件温度较低，引弧后不能迅速使这部分金属温度升高，因此熔深较浅，余高较大。为减少或避免这种情况，可在引燃电弧后先将电弧稍微拉长些，对焊件进行必要的预热，然后适当压低电弧转入正常焊接。 四、焊接的收尾

焊缝的收尾是指一条焊缝完后如何收弧。焊接结束时，如果将电弧突然熄灭，则焊缝表面留有凹陷较深的弧坑会降低焊缝收尾处的强度，并容易引起弧坑裂纹。过快拉断电弧，液体金属中的气体来不及逸出，还容易产生气孔等缺陷。为克服弧坑缺陷，可采用下述方法收尾。

1、反复断弧法 焊条移到焊缝终点时，在弧坑处反复熄弧、引弧数次，直到填满弧坑为止。此方法适用于薄板和大电流焊接时的收尾，不适于碱性焊条。

2、划圈收尾法 焊条移到焊缝终点时，在弧坑处作圆圈运动，直到填满弧坑再拉断电弧，此方法适用于厚板。

3、转移收尾法 焊条移到焊缝终点时，在弧坑处稍做停留，将电弧慢慢抬高，引到焊缝边缘的母材坡口内。这时熔池会逐渐缩小，凝固后一般不出现缺陷。适用于换焊条或临时停弧

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时的收尾。 五、焊缝的接头

后焊焊缝与先焊焊缝的连接处称为焊缝的接头。由于受焊条长度，焊缝前后两段的接头是不可避免的，但焊缝的接头应力求均匀，防止产生过高、脱节、宽窄不一致等缺陷。焊缝的接头情况有以下四种，如图1-4-6所示。

头 1 尾头 2 尾a)尾 1 头头 2 尾b)头 1 尾尾 2 头c)头 2 尾头 1 尾c) 图1－4－6 焊缝接头的四种情况P51 a)中间接头 b)相背接头 c)相向接头 d)分段退焊接头 1－先焊焊缝 2－后焊焊缝

1、中间接头 后焊的焊缝从先焊的焊缝尾部开始焊接，如图1-4-6a所示。要求在弧坑前

约10mm附近引弧，电弧长度比正常焊接时略长些，然后回移到弧坑，压低电弧，稍作摆动，再向前正常焊接。这种接头方法是使用最多的一种，适用于单层焊及多层焊的表层接头。 2、相背接头 两焊缝的起头相接，如图1-4-6b所示。要求先焊缝的起头处略低些，后焊的焊缝必须在前条焊缝始端稍前处起弧，然后稍拉长电弧针电弧逐渐引向前条焊缝的始端，并覆盖前焊缝的端头，待焊平后，再向焊接方向移动。

3、相向接头 是两条焊缝的收尾相接，如图1-4-6c所示。当后焊的焊缝到先焊的焊缝收弧处时，焊接速度应稍慢些，填满先焊焊缝的弧坑后，以较快的速度再略向前焊一段，然后熄弧。

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4、分段退焊接头 是先焊焊缝的起头和后焊的收尾相接，如图1-4-6d所示。要求后焊的焊缝焊至靠近前焊焊缝始端时，改变焊条角度，使焊条指向前焊缝的始端，拉长电弧，待形成熔池后，再压低电弧，往回移动，最后返回原来熔池处收弧。

5、接头连接得平整与否，和焊工操作技术有关，同时还和接头处温度高低有关系。温度越高，接得越平整。因此，中间接头要求电弧中断时间要短，换焊条动作要快。 6、多层焊时，层间接头要错开，以提高焊缝的致密性。

除中间焊缝接头时可不清理熔渣外，其余二种接头前，必须先将需接头处的焊渣打掉，否则接不好头，必要时可将需接头处先打磨成斜面后再接头。

第四节 定位焊与定位焊缝

焊前为固定焊件的相对位置进行的焊接操作叫定位焊，俗称点固焊。定位焊形成的短小

而断续的焊缝叫定位焊缝，也中收点固焊缝。通常定位焊缝都比较短小，焊接过程中都不去掉，而成为正式焊缝的一部分保留在焊缝中，因此定位焊缝的质量好坏、位置、长度和高度等否合适，将直接影响正式焊缝的质量及焊件的变形。根据经验，生产中发生的一些重大质量事故，如结构变形大，出现未焊透及裂纹等缺陷，往往是定位焊不合格造成的，因此对定位焊必须引起足够的重视。

焊接定位焊缝时必须注意以下几点：

1、必须按照焊接工艺规定的要求焊接定位焊缝。如采用与工艺规定的同牌号，同直径的焊条，用相同的焊接工艺参数施焊；若工艺规定焊前需预热，焊后需缓冷，则焊定位焊缝前也要预热，焊后也要缓冷。

2、定位焊缝必须保证熔合良好，焊道不能太高，起头和收尾处应圆滑不能太陡，防止焊缝接头时两端焊不透。

3、定位焊缝的长度、余高度、间距见表1-4-4

表1-4-4定位焊缝的参考尺寸(mm)

焊件厚度 ≤4 4~12 >12 定位焊缝余高 ≤4 3~6 >6 定位焊缝长度 5~10 10~20 15~30 定位焊缝间距 50~100 100~200 200~300 4、定位焊缝不能焊在焊缝交叉处或焊缝方向发生急剧变化的地方，通常至少应离开这些地方50mm才能焊定位焊缝。

5、为防止焊件过程中工件裂开，应尽量避免强制装配，必要时可增加定位焊缝的长度，并

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减小定位焊缝的间距。

6定位焊后必须尽快焊接，避免中途停顿或存放时间过长、定位焊用电流可比焊接电流大10%~15%。

第五节 单面焊双面成形操作技术

焊接锅炉及压力容器等结构时，有时要求焊接接头完全焊透，以满足受压部件的质量和

性能要求。但由于构件尺寸和形状的，如小直径容器，管道在里面无法施焊，只能在容器外侧进行焊接。如果在外侧采用常规的单面焊法，里面会焊不透，存在咬边和焊瘤等缺陷。不能满足焊接质量的要求。

单面焊双面成形操作技术是采用普通焊条，以特殊的操作方法，在坡口背面设计任何辅助措施的条件下，在坡口的正面进行焊接，焊后保证坡口的正、反两面都能得到均匀整齐、成形良好，符合质量要求的焊缝的焊接操作方法。它是手工电弧焊中难度较大的一种操作技术。适用于无法从背面清除焊根并重新进行焊接的重要焊件。1980年国家劳动总局颁发的《锅炉压力容器焊工考试规则》，提出了这项操作技能的培训和考核要求，从而开始全面推广了单面焊双面成形焊接技术。目前根据国家质量监督检验检疫总局颁发的《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行焊工培训和考试。

一、单面焊双面成形接头形式

适用于手工电弧焊单面焊双面成形的接头形式，主要有板状对接接头，管状对接接头，骑座式管板接头。按接头位置不同可进行平焊、立焊、横焊和仰焊等位置焊接。

手工电弧焊单面焊双面成形焊接方法一般用于V形坡口对接焊，适用于容器壳体板状对接焊、小直径容器环缝及管道对接焊、容器接管的管板焊接。

单面焊双面成形在焊接方法上与一般的平、立、横、仰焊有所不同，但操作要点和要求基本一致，焊缝内不应出现气孔、夹渣、根部应均匀焊透，背面不应有焊瘤和凹陷等。 二、加弧焊和断弧焊特点

进行单面焊双面成形焊接时，第一层打底焊道焊接是操作的关键，在电弧高温和吹力作用下，坡口根部部分金属被熔化形成金属熔池，在熔池前沿会产生一个路略大于坡口装配间隙的孔洞，称为熔孔。焊条药皮熔化时所形成的熔渣和气体可以通过熔孔对焊缝背面有效保护。同时，工件背面焊道的质量由熔孔尺寸大小、形状、移动均匀程度决定。

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单面焊双面成形，按照第一层打底焊时的操作手法不同，可分为连续施焊法（又称连弧焊法）和间断灭弧施焊法（又称断弧焊法）两种。

1、连弧焊 连弧焊法在焊接过程中电弧连接燃烧，不熄灭，采取较小的坡口钝边间隙，选用较小的焊接电流，始终保持短弧连续施焊。连弧焊仅要求焊工保持平稳和均匀的运条，操作手法没有较大变化，容易掌握。焊缝背面成形比较细密、整齐，能够保证焊缝内部质量要求，但如果操作不当，焊缝背面易造成未焊透或未熔合现象。

2、断弧焊 断弧焊法在焊接过程中，通过电弧反复交替燃烧与熄灭并控制熄弧时间，从而控制熔池的温度、形状和位置，以获得良好的背面成形和内部质量。断弧焊采取的坡口钝边间隙比连弧稍大，选用的焊接电流范围也较宽，使电弧具有足够的穿透能力。在进行薄板、小直径管焊接和实际产品装配间隙变化较大的条件下，采用断弧焊施焊更显得灵活和适用。由于断弧焊操作手法变化较大，掌握起来有一定难度，要求焊工具有较熟练的操作技术。

第六节 各种位置的焊接

焊接空间不同位置的焊接接头，虽然具有各自不同的特点，但也具有共同的规律，其共同规律就是保持正确的焊条角度，掌握好运条的三个动作，控制熔池表面形状、大小和温度，使熔池金属的冶金反应较完全，气体、杂质排除彻底，并与母材很好熔合。 一、平焊

平焊是在水平面上任何方向进行焊接的一种操作方法。由于焊缝处在水平位置，熔滴主

要靠自重过渡，操作技术比较容易掌握，可以选用较大直径焊条和较大的焊接电流，生产效率高，因此在生产中应用较为普遍。如果焊接工艺参数选择和操作不当，打底焊时容易造成根部焊瘤或未焊透，也容易出现熔渣与熔化金属混杂不清或熔渣超前引起的夹渣。

常用平焊有对接平焊、T形接头平焊和搭接接头平焊。 1.对接平焊

推荐对接平焊的工艺参数见表1-4-5

焊缝接头形式 焊件厚度或焊角尺寸(mm) 2 2.5-3.5 I型接头 4-5 第一层焊缝 焊条直径 焊接电流(mm) (A) 2 3.2 3.2 4 5 50-60 80-110 90-130 160-200 200-260 其它各层焊缝 焊条直径(mm) ----- ----- ----- ----- ----- 焊接电流(A) ----- ----- ----- ----- ----- 封底焊缝 焊条直径 焊接电流(A) (mm) 2 3.2 3.2 4 5 55-60 85-120 100-130 160-210 220-260

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5-6 V型接头 >6 >12 4 4 4 160-200 160-200 160-210 ----- ----- 4 5 4 5 ----- ----- 160-210 220-280 160-210 220-280 3.2 4 4 5 ----- ----- 100-130 180-210 180-210 220-260 X型接头

（1）I形坡口对接平焊 当板厚小于6mm时，一般采用I形坡口对接一焊。采用双面双

道焊，焊条直径3.2mm。焊接正面焊缝时，采用短弧焊，使熔深为工件厚度的2/3，焊缝宽5~8mm，余高应小于1.5mm。焊接反面焊缝时，除重要构件外，不必清焊根，但要将正面焊缝背部的熔渣清除干净，然后再焊接，焊接电流可大一些。焊条角度如图1-4-6所示.

65° 图1-4-6 对接平焊的焊条角度

90°75°

（2）V形坡口的对接平焊

当板厚超过6mm时，由于电弧的热量较难深入到I形坡口根部，必须开单V形坡口或双V形坡口，可采用多层焊或多层多道焊。

多层焊时，第一层应选用较小直径的焊条，运条方法应根据焊条直径与坡口间隙而定。可采用直线形运条法或锯齿形运条法，要注意边缘熔合的情况并避免焊穿。以后各层焊接时，应先将前一层熔渣清除干净，然后选用直径较大的焊条和较大的焊接电流进行施焊。可采用锯齿形运条法，并应用短弧焊接。但每层不宜过厚，应注意在坡口两边稍作停留，为防止产生熔合不良及夹渣等缺陷，每层的焊缝接头须互相错开。

多层多道焊的焊接方法与多层焊相似，焊接时，应特别注意清除熔渣，以免产生夹渣未熔合等缺陷。 2、T形接头的平角焊

表1-4-6 推荐T型接头横角焊的工艺参数

焊缝接头形式 焊件厚度或焊角尺寸(mm) 第一层焊缝 焊条直径 (mm) 焊接电流(A) 其它各层焊缝 焊条直径(mm) 焊接电流(A) 封底焊缝 焊条直径 (mm) 焊接电流(A)

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2 3 带坡口的T型接头 4 5-6 >7 不带坡口的T型接头

---- 2 3.2 3.2 4 4 5 4 5 4 55-65 100-120 100-120 160-200 160-200 220-280 160-200 220-280 160-200 ---- ---- ---- ---- 5 4 5 ---- ---- ---- ---- 220-280 160-200 220-280 ---- ---- ---- ---- ---- 4 ---- ---- ---- ---- ---- 160-200 T形接头横角焊时，容易产生未焊透，焊偏，咬边，夹渣等缺陷，特别是立板容易咬边。为防止上述缺陷，焊接时除正确选择焊接工艺参数外，还必须根据两板厚度来调整焊条的角度，电弧应偏向厚板的一边，使两板受热温度均匀一致，如图1-4-7所示。

65°°8055° 图1-4-7 T型接头平角焊时的焊条角度

当焊脚小于6mm的时，可用单层焊，选用直径4mm焊条，采用直线形或斜圆形运条法，

焊接时保持短弧，防止产生焊偏及垂直板上咬边。焊脚在6~10mm之间时，可用两层两道焊，焊第一层时，选用直径3.2~4mm焊条，采用直线形运条法，必须将顶角焊透；以后各层可选用直径4~5mm焊条，采用斜圆形运条法，要防止产生焊偏及咬边现象。当焊脚大于10mm时，采用多层多道焊，可选用直径5mm的焊条，这样能提高生产率。在焊接第一道焊缝时，应用较大的电流，以得到较大熔深；焊第二道焊缝时，由于焊件温度升高，可用较小的电流和较快的焊速，以防止垂直板产生咬边现象。在实际生产中，当焊件能翻动时，尽可能把焊件放成船形焊位置进行焊接，船形位置焊接既能避免产生咬边等缺陷，焊缝平整美观，又能使用大直径焊条和较大的焊接电流并便于操作，从而提高生产率。

3、搭接横角焊 搭接横角焊时，主要的困难是上板边缘易受电弧高温熔化百产生咬边，同时也容易产生焊偏，因此必须掌握好焊条角度和运条方法，焊条与下板表面的角度应随下板的厚度增大而增大，搭接平焊根据板厚不同也可分为单层焊，多层焊，多层多道焊。选择方法基本上与T形接头相似。 二、立焊

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45°80°°8565°

立焊是在垂直方向进行焊接的一种操作方法。由于在重力的作用下，焊条熔化所形成的

熔滴及熔池中的熔化金属要下淌，造成焊缝成形困难，质量受影响，因此，立焊时选用的焊条直径和焊接电流均应小于平焊，并采用短弧焊接。

立焊有两种操作方法。一种是由下向上施焊，是目前生产中常用的方法叫向上立焊和简称为立焊；另一种是由上向下离焊叫向下立焊，这种方法要求采用专用的向下立焊条才能保证焊缝质量。由下向上焊接要可采取以下措施：

（1） 在对接立焊时，焊条应与基本金属垂直，同时与施焊前进方向成60°~80°的夹角。在角接立焊时，焊条与两板之间各为45°，向下倾斜10°~30°，如图1-4-9所示。

90°45°60°80°

图1-4-9 立焊时的焊条角度

（2） 用较细直径的焊条和较小的焊接电流，焊接电流一般比平焊小10%~15%。 （3） 采用短弧焊接，缩短熔滴金属过渡到熔池的距离。 （4） 根据焊件接头形式的特点，选用合适的运条方法。 1对接立焊

推荐对接接头立焊的工艺参数见表1-4-7 焊缝接头形式 I型坡口接头 焊件厚度或焊角尺寸(mm) 2 2.5-4 5-6 V型坡口接头 7-10 >11 12-18 >19 第一层焊缝 焊条直径 (mm) 2 3.2 3.2 3.2 4 3.2 4 3.2 4 3.2 4 焊接电流(A) 45-55 75-100 80-120 90-120 120-160 90-120 120-160 90-120 120-160 90-120 120-160 其它各层焊缝 焊条直径(mm) ---- ---- ---- 4 4 5 4 4 5 焊接电流(A) ---- ---- ---- 120-160 120-160 160-200 120-160 120-160 160-200 封底焊缝 焊条直径 (mm) 2 3.2 3.2 3.2 3.2 ---- ---- 焊接电流(A) 50-55 80-110 90-120 90-120 90-120 ---- ---- X型坡口接头

①I形坡口的对接立焊

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这种接头常用于薄板的焊接。焊接时容易产生焊穿、咬边、金属熔滴下垂或流失等缺陷，给焊接带来很大困难。一般应选用跳弧法施焊，电弧 离开熔池的距离尽可能短些，跳弧的最大弧长应水在于6mm。在实际操作过程中，应尽量避免采用单纯的跳弧焊法，有时由于焊打的性能及焊缝的条件关系，可采用其它方法与跳弧法配合使用。 ②V形或U形坡口的对接立焊

对接立焊的坡口有V形或U形等形式。如果采用多层焊时，层数则由焊件的厚度来决定，每层焊缝的成形都应注意。打底焊时应选用直径较小的焊条和较小的焊接电流，对厚板采用小三角形运条法，对中厚板或较薄板可采用小月牙形或锯齿形跳弧运条法，各层焊缝都应及时清理焊渣，并检查焊接质量。表层焊缝运条方法按所需焊缝高度的不同来选择，运条的速度必须均匀，在焊缝两侧稍作停留，这样有利于熔滴的过渡，防止产生咬边等缺陷。

2、T形接头立焊

推荐T形接头立焊的工艺参数见表1-4-8 焊缝接头形式 焊件厚度或焊角尺寸(mm) 2 3-4 带坡口的T型接头 5-8 9-12 不带坡口的T型接头

T形接头立焊容易产生的缺陷是角顶不易焊透，而且焊缝两旁容易咬边。为了克服这个

第一层焊缝 焊条直径 (mm) 2 3.2 3.2 4 3.2 4 3.2 ---- 4 焊接电流(A) 50-60 90-120 90-120 120-160 90-120 120-160 90-120 120-160 4 120-160 3.2 90-120 其它各层焊缝 焊条直径(mm) ---- ---- ---- 4 焊接电流(A) ---- ---- ---- 120-160 封底焊缝 焊条直径 焊接电流(mm) (A) ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 缺陷，焊条在焊缝两侧应稍作停留，电弧的长度尽可能地缩短，焊条摆动幅度应不大于焊缝宽度，为获得质量良好的焊缝，要根据焊缝的具体情况，选择合适的运条方法。常用的运条方法有跳弧法、三角形运条法、锯齿形运条法和月牙形运条法等。 三、横焊

推荐横焊的工艺参数见表1-4-9。

横焊是在垂直面上焊接水平焊缝的一种操作方法。由于熔化金属受重力作用，容易下淌而产生各种缺陷。因此应采用短弧焊接，并选用较小直径的焊条和较小的焊接电流以及适当的运条方法。

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推荐横焊的工艺参数见表1-4-9

焊缝接头形式 焊件厚度或焊角尺寸(mm) 2 I型坡口接头 2.5 3-4 5-8 >9 14-18 >19 第一层焊缝 焊条直径 (mm) 2 3.2 3.2 4 3.2 3.2 4 3.2 4 ---- 焊接电流(A) 45-55 75-110 80-120 120-160 80-120 90-120 140-160 90-120 140-160 140-160 其它各层焊缝 焊条直径(mm) ---- ---- ---- ---- 3.2 4 4 4 ---- 焊接电流(A) ---- ---- ---- ---- 90-120 120-160 140-160 140-160 140-160 封底焊缝 焊条直径 (mm) 2 3.2 3.2 4 3.2 4 3.2 4 ---- ---- 焊接电流(A) 50-55 80-110 90-120 120-160 90-120 120-160 90-120 120-160 ---- ---- 单面V型坡口接头 K型坡口接头

1、I形坡口的对接横焊 板厚为3~mm时，可采用I形坡口的对接双面焊。正面焊时选用直径3.2~4mm焊条，施焊时的角度为70-80°。焊件较薄时，可用直线往返形运条法焊接，使熔池中的熔化金属有机会凝固，可以防止焊穿。焊件较厚时，可采用短弧直线形或小斜圆圈形运条法焊接，便得到合适的熔深。焊接速度应稍快些，且要均匀，避免焊条的熔化金属过多地聚集在某一点上形成焊瘤和焊缝上部咬边等缺陷。打底焊时，宜选用细焊条，一般取直径3.2mm的焊条，电流稍大些，用直线运行法焊接。

2、V形或K形坡口对接横焊 横焊的坡口一般为V形和K形，其坡口的特点是下板不开或下板所开坡口角度小于上板，如图1-4-10所示。这样有利于焊缝成形。

40°20°45°45°45°

图1-4-10 横焊时对接接头的坡口形式

a)V型坡口 b)单边V型坡口 c)K行坡口

四、仰焊

仰焊对焊缝位于燃烧电弧的上方。焊工在仰视位置进行焊接，仰焊劳动强度大，是最难

焊的一种焊接位置。由于仰焊时熔化金属在重力的作用下，较晚下淌，熔池形状和大小不易

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控制，容易出现夹渣未焊透、凹陷现象，运条困难，表面不易焊得平整，焊接时，必须正确选用焊条直径和适当的焊接电流，以便减少熔池的面积，尽量使用厚药皮焊条和维持最短的电弧，有利于熔滴在很短时间内过渡到熔池中，促使焊缝成形。 1、对接接头仰焊 推荐对接接头仰焊的工艺参数见表1-4-10

焊缝接头形式 焊件厚度或焊角尺寸(mm) 2 I型坡口接头 2.5 3-5 5-8 >9 12-18 >19 第一层焊缝 焊条直径 焊接电流(mm) (A) ---- ---- ---- 3.2 3.2 4 3.2 4 4 ---- ---- ---- 90-120 90-120 140-160 90-120 140-160 140-160 其它各层焊缝 焊条直径(mm) ---- ---- ---- 3.2 4 4 4 4 焊接电流(A) ---- ---- ---- 90-120 140-160 140-160 140-160 140-160 封底焊缝 焊条直径 (mm) 2 3.2 3.2 4 ---- ---- ---- ---- 焊接电流(A) 40-60 80-110 85-110 85-110 120-160 ---- -------- ---- V型坡口接头 K型坡口接头

（1）I形坡口的对接仰焊 当焊件的厚度小于4mm时，采用I形坡口的对接仰焊。应选用直径3.2mm的焊条，焊条角度如图1-4-11所示。接头间隙小时可用直线形运条法；接头间隙稍大的可用直线往返形运条法焊接，焊接电流选择应适中，若焊接电流太小，电弧不稳，会影响熔深和成形；若焊接电流太大则会导致熔化金属淌落和焊穿等。

90°70°80°

图1-4-11 I型坡口的对接仰焊

（2）V形坡口的对接仰焊 当焊件的厚度大于5mm时，采用开V形坡口的对接仰焊，常用多层焊或多层多道焊。焊接第一层焊缝时，可采用直线形、直线往返形、锯齿形条运法，要求焊缝表面要平直，不能向下凸出，在焊接第二层以后的焊缝，采用锯齿形或月牙形运条法。无论用哪种运条法焊成的焊道均不宜过厚。焊条的角度应根据每一焊道的位置作相应的调整，以有利于熔滴金属的过渡和获得较好的焊缝成形。 2、T形接头的仰焊

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推荐T形接头仰焊的工艺参数见表1-4-11 焊缝接头形式 焊件厚度或焊角尺寸(mm) 2 带坡口的T型接头 不带坡口的T型接头

T形接头的仰焊比对接坡口的仰焊容易操作，通常采用多层焊或多层多道焊，当焊脚尺

3-4 5-6 >7 ---- 第一层焊缝 焊条直径 焊接电流(mm) (A) 2 3.2 4 4 3.2 ---- 50-60 90-120 120-160 140-160 90-120 4 4 140-160 其它各层焊缝 焊条直径(mm) ---- ---- ---- 4 焊接电流(A) ---- ---- ---- 140-160 封底焊缝 焊条直径 (mm) ---- ---- ---- ---- 3.2 140-160 焊接电流(A) ---- ---- ---- ---- 90-120 4 寸小于8mm时宜用单层焊，若焊脚大于8mm采用多层多道焊。焊接第一层时采用直线形运条法，以后各层可采用斜圆圈形或斜三角形运条法。如技术熟练可使用稍大直径的焊条和焊接电流。

手工电弧焊时的焊接工艺参数可根据具体工作条件和焊工技术熟练程序合理选用。

第三章 锅炉压力容器常用钢材的焊接

一、低碳钢的焊接

锅炉压力容器受压元件所使用的低碳钢主要有：Q235A、Q235B、10、20、20R、20g、20G等，锻件还有20、25；进口钢种有RST37-2、ST44、ST35.8、ST45（以上为德国钢）及SS41、SM41、SB42、STB42STS42、STP42（以上为日本钢）等。这些钢的含碳量都较低，一般不大于0.25%，因此焊接性良好，无淬硬倾向，无需特殊工艺措施，即可实现焊接。并且几乎能采用所有的各种焊接工艺方法进行焊接。 低碳钢的焊接工艺特点

低碳钢焊件随板厚的增大，刚度增大，焊缝的裂纹倾向也增大，因此焊接刚度大的结构宜选用低氢碱性焊条，焊前预热或焊后消除应力热处理。预热和回火温度见表9-6。

Q235AF钢属于沸腾钢，因杂质含量较高，大厚度工件有可能产生热裂纹。某些锅炉钢，如20g、22g等，当碳和杂质含量偏于上限时，在线能量较大时由于近缝区在高温下停留时间长，可能在熔合线附近出现液化裂纹。因此应控制线能量、调整熔合比，防止裂纹的产生。

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表9-6 常用低碳钢预热及回火温度

钢号 Q235A、235AF、08、10、15、20 25、20g、22g、20G 材料厚度/mm 50~90 >50~100 >100 预热温度/℃ ≥50 ≥100 ≥150 回火温度/℃ 600~650 600~650 600~650 1、低碳钢焊接材料选择

低碳钢焊条电弧焊大多选用E43××系列焊条，主要是根据等强度的原则。常用低碳钢焊条选择见表9-7。

表9-7 常用低碳钢焊条选择

钢号 Q215、Q235A、10、15、20 Q235B、Q235C、20R、20G、20g、22g 焊条型号及钢号 一般结构 E4313（J421） E4303（J422） E4316（J426） E4315（J4277） 锅炉压力容器重要结构 E4316（J426） E4315（J427） E4316（J426） E4315（J427） 2、CO2气体保护焊可采用H08MnSi（GB/T14958-1994）和ER49-1（MG49-1）、ER49-G（MG49-G）、ER50-2、ER50-3（MG50-3）、ER50-4（MG50-4）、ER50-5、ER50-6（MG50-6）、ER50-7、ER50-G（MG50-F）焊丝，也可采用药芯焊丝如YJ501-1等。

3、埋弧焊可选用H08A或H08E焊丝配合高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433或HJ434；如果选用H08MnA或H10Mn2焊丝，则应配合无锰、低锰或中锰型焊剂。 4、电渣焊可选用H10Mn2、H08Mn2Si、H10MnSi焊丝，配合中猛高硅中氟熔炼焊剂。 用于锅炉受压元件的低碳钢，其壁厚大于30mm时，焊后应进行热处理；用于压力容器受压元件，当母材名义厚度大于34mm时焊后应进行处理（如焊前预热100℃以上，需热处理的名义厚度可大于38mm）以上消除焊接残余应力。 二、低合金高强度钢的焊接

锅炉压力容器广泛使用的低合金高强钢有12MnHP、12MnCrVHP、16MnHP、16Mn、16MnR、12Mng、16Mng、16MnRC、15MnVR、20MnMo、15MnVNR、14MnMoVT 18MnMoNbR等；进口钢种有德国的19Mn5、19Mn6、St52钢和日本的SPV36、SM53B、SM53C、SPV46等，这些钢种基本属于热轧及正火钢。

根据其强度级别，屈服点在294~392MPa区间的为普通低合金钢，如16MnR、15MnVR、12Mng、19Mn5等，多为热轧钢，只有厚度超过一定界限时作正火处理。这种钢是在ω小于0.2%的基础上加入少量合金元素，通过合金元素的固溶强化作用来提高强度。热轧钢通常为铝镇静的铁素体加珠光体组织钢。特殊情况下，如厚板（б>25mm时）为改善其综合性能，

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提高其韧性进行900-920℃的正火处理，正火后强度略有下降，但塑性、韧性有所提高，并降低了脆性转变温度。

屈服点在392MPa以上的钢种，固溶强化的同时还利用沉淀强化作用，以保证这种钢经正火处理后碳化均匀弥散板出，从而提高强度又保证塑性和韧性。

屈服点为411MPa级的有15MnVNR、15MnVTiRE钢等。14MnMoVg、18MnMoNbR钢则属于490MPa级高强钢。

低合金高强钢由于加入了合金元素，增加了材料的淬硬倾向，有些元素还形成低熔点的化合物。因此同上于冶金因素及组织转变会使焊缝，尤其热影响区出现各种不利的组织。在扩散氢及热应变循环的共同作用下，还会产生裂纹或引起粗晶脆化。 （一）低合金高强钢焊接性的主要问题 1、热裂纹

热轧及正火钢，一般含碳量都较低，而含锰量都较高。它们的Mn/S比都可达到要求，具有较好的抗热裂纹性能，正常情况下焊缝不分出现热裂纹。但当材料含碳量超过0.12%，S、P含量较高或因偏板使局部C、S含量偏高时，Mn/S就可能低于要求而出现热裂纹。在这种情况下，就要从工艺上设法减小熔合比，在焊接材料上采用低碳、低硫或高锰焊接材料，以降低焊缝中的含碳量、含硫量，防止热裂纹。 2、冷裂纹

冷裂纹是低合金高强钢焊接性的主要问题。从材料本身考虑，淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素。随着钢强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向逐渐增大。在冷却速度较大时，热影响区会出现贝氏体和大量马氏体组织。尤其当形成粗大的孪晶马氏体时其缺口敏感性增加，严重脆化，在焊接应力的作用下产生冷裂纹。此外还会由于扩散氢的富集在淬硬脆化区引起显微裂纹。裂纹尖端形成三向应力区，并再行诱导氢扩散富集，使裂纹扩展成为宏观裂纹，这就是延迟裂纹。 3、再热裂纹

某些含有较多碳化物形成元素（如Cr、Mo、V），并可产生沉淀硬化的低合金高强钢和热强钢厚板接头中，往往会在焊后消除应力热处理过程中沿热影响区产生再热裂纹；一些在高温下长期运行的压力容器等设备，也会在接头中出现再热裂纹。这种裂纹多起源于接头的应力集中区。为防止再热裂纹，应首先从材料方面考虑选用化学成分适合的钢种，其次是降低焊缝金属强度使之低于母材；制定正确合理的焊接工艺，控制焊接热输入量，防止粗晶脆化，及采取预热措施等。

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对于再热裂纹敏感性较高的钢种，可在坡口侧壁预先堆焊低强度焊缝，以松驰应力。 4、层状撕裂

在低合金高强钢厚板的T形接头或角接接头中，还会沿钢材的轧制方向产生层状撕裂。这主要与钢中含有片状硫化物与层状硅酸盐或大量成片地密集在同一平面内的氧化铝夹杂物有关，其中以片状硫化物最为严重。因此硫化物含量及Z向断面收缩率是评定钢材层状撕裂敏感性的主要指标。

因此低合金高强多焊接，应根据母材碳及合金元素含量、板厚、接头形式、结构特点等，合理选择线能量，采用碱性低氢焊条和碱度较高的焊剂，且焊前要严格烘干。根据环境温度，拘束条件等确定预热温度，厚度超过一定范围还必须采取后热或焊后热处理措施，以降低热影响区硬度，提高塑性、韧性，消除应力和扩散氢的影响。 （二）常用低合金高强钢的焊接 1、16Mn、16MnR钢的焊接

16Mn钢具有良好的综合加工工艺性能，经气割或碳弧气刨的坡口边缘1mm内出现淬硬（Hmax>350HV），但淬硬层在焊接时可完全熔掉。

16Mn钢的碳当量一般为0.35%~0.41%，其淬硬倾向和裂纹倾向比一般低碳钢稍大。在低温环境或厚度大、刚性结构焊接时，应采用稍强的焊接参数及较小的焊接速度、注意填满弧坑，并适当预热。

16MnR、16Mng属于343MPa级高强钢。板厚30mm以下可不预热，焊后不作热处理。但大于30~50mm时，采用焊条电弧焊应适当预热，预热100℃以上；埋弧焊板厚超过50mm，焊接前应预热100℃以上。

16MnR、16Mng和SPV36、SM50、19Mn5、16Mn、St52钢，焊条电弧焊可采用E5016(J506)、E5015（J507）焊条。

当厚度小或强度要求不高的承载构件焊接时，可选用E5003（J502）、E5001（J503）焊条。 埋弧焊可根据坡口形式、板厚及工艺条件选择焊接材料。不开坡口对接和角接接头，由于熔合比较高，可选用合金含量较低的H08A和H08MnA焊丝，配合HJ431焊剂。 厚度较大开坡口的对接接头或角接头应选用H10Mn2、H08MnA、H08MnMo或H10MnSi焊丝，配合HJ431；焊后需热处理的厚壁容器，应选用H08MnMoA焊丝，配合HJ431或HJ360。板厚大于70mm时应采用H10MnMo焊丝，配合HJ431。焊后正火处理，正火温度900~930℃。正火后进行超声波检测，合格后进行610~630℃回火。

焊条电弧焊或埋弧焊，板厚大于30mm时，焊后应消除应力热处理。焊前预热100℃以

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上，不消除应力热处理的厚度可放宽至34mm。热处理温度600~650℃，保温时间按3min/mm计。

2、15MnVR钢的焊接

钢中微量元素V与Mn一样起强化作用，可使б略高于16MnR钢，对焊接性无影响，其碳当量0.40%。当壳体名义厚度δ>30mm时，无论采用埋弧焊或焊条电弧焊均应预热100~150℃。预热焊时δ>32mm，不预热时δ>28mm，均应作消除应力热处理，热处理时的 加热温度为0~580℃，保温时间为3min./mm。

15MnVR及19Mn5、19Mn6、SPV46钢焊条电弧焊可选用E5515（J557）焊条。中、厚板也可选用E5015（J507）和E506（J506）焊条。

埋弧焊选用H08MnMo、H08Mn2Mo焊丝，配合HJ350或SJ301。当δ<20mm时，可采用I形坡口直边对接，焊丝选用H10Mn2或H08MnA，配合HJ350或SJ301。

电渣焊选用H10MnMo、H10Mn2Mo焊丝，配合HJ360、HJ431。焊后经920~960℃正火处理，并进行超声波检测合格后，进行0~580℃回火处理，保温时间可按3min/mm计。

3、15MnVNR钢的焊接

15MnVNR钢是在Mn固溶强化的基础上以V、N进行弥散强化的高强钢，其б可达411MPa，碳当量0.43%。焊接时其淬硬倾向并不严重，埋弧焊或焊条电弧焊接头的最大硬度不超过350HV。热影响区不会发生回火软化，过热区稍有脆化倾向，随着线能量的增大其冲击韧度逐渐下降，因此应采用较小的线能量。当δ≥25mm时，应预热150℃以上。焊条电弧焊选用E6016-D1（J606）、、E6015-D1（J607）、E6015-G（J607Ni、J607H）焊条，也可选用E5515-G（J557、J557Mo、J557MoV）、E5516-G（J556、J556RH）焊条。

埋弧焊选用H08MnMoA、H08Mn2MoA焊丝，配合HJ350或SJ101；氩弧焊选用H08Mn2Si焊丝。电弧焊δ>20mm时，焊后应进行0~580℃的回火，保温时间按3min/mm计。

电渣焊选用H10MnMoA、H10Mn2MoVA焊丝，配合HJ431或HJ360。焊后进行正火+回火处理，正火温度950℃，保温1h；回火温度0~580℃，保温2h。

4、18MnMoNbR钢的焊接

18MnMoNbR钢的б大于490MPa，钢中加入Mo和Nb可细化晶粒并形成弥散状态的碳化物（NbC、Mo2C），所以这种钢具有较好的中温性能，适用于制造石油、化工高压容器及锅炉。

这种钢可用气割下料，气割后不需刨边直接焊接。由于强度高，回弹性大，成形和矫圆时需加热，控制温度在900~1000℃之间，加工终止温度不应低于800℃。

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钢的碳当量为0.55%，具有一定淬硬性，常温下（不预热）施焊热影响区最高硬度可达400HV以上，预热150℃可降至350HV以下。

焊条电弧焊选用E6015-D1（J607）、E6015-G（J607Ni、J607RH）焊条。定位焊或焊接工艺卡具都必须进行局部预热，并应认真烘干焊条及清理坡口，以免焊缝增氢引起延迟裂纹。电弧焊前应预热180~200℃。

埋弧焊选用H08Mn2MoA、H08Mn2MoVA焊丝，配合HJ250-HJ350或HJ101焊剂。多层焊时为避免过热，层间温度应控制在300℃以下。

电渣焊时宜选用H10Mn2NiMoA、H10Mn2MoA和H10Mn2MoVA焊丝，配合HJ360、HJ431。电渣焊可不预热，但应适当增加引弧板长度。

18MnMoNbR、18MnMoNbg钢具有延迟裂纹倾向，焊后应尽快热处理。焊条电弧焊和埋弧焊只回火处理；电渣焊应进行正火+回火处理，正火温度950~980℃。根据焊材合金系统不同，其回火温度不同，Mn-Mo系焊丝回火温度为600~650℃；Mn-Mo-V系焊丝为避免焊缝在600℃具有回火脆性，应取上限（650℃）的回火温度。

5、14MnMoVg钢的焊接

14MnMoVg钢，б>490MPa，正火+回火后的组织为索氏体+少量珠光体和铁素体。碳当量为0.50%有较明显的淬硬倾向，要适当预热和调整焊接线能量，以控制热影响区的冷却速度、防止冷裂纹。

当δ>20mm时，预热150℃以上，预热宽度不少于3倍板厚且钢板内外表面温度应均匀。层间温度不低于预热温度，便不宜过高，否则将降低接头强度和韧性，一般保持在150~200℃。

焊条电弧焊应选用D7015-G（J707），厚板可采用E6015-D1（J607）焊条，焊条经350-400℃烘干，恒温1~2h。

埋弧焊应选用H08Mn2MoA、H08Mn2MoVA、H08Mn2NiMo焊丝，配合HJ250、HJ350、SJ101。当板厚δ≥50mm时，焊后应及时进行消氢处理。

电渣焊时宜选用H10Mn2MoA、H10Mn2MoVA、H10Mn2NiMoA焊丝，配合HJ360、HJ431。焊后进行950~970℃的正火处理，正火后进行650~670℃的回火处理。

电弧焊时，任意厚度都应进行600~650℃的回火处理，保温时间按4min/mm计。由于14MnMoVg钢有一定的再热裂纹敏感性，所以热处理后应对焊缝进行超声波和磁粉检测。

6、13MnNiMoNbR钢的焊接

13MnNiMoNbR钢，б≥392MPa，昌中温厚壁压力容器用钢，具有较好的综合力学性能，可用于450℃以下。

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火焰切割厚板（≥80mm），开始位置应预热100℃以上；电弧气割刨清根应将焊件预热150~200℃。

焊条电弧焊选用E6015（J607）、E6016（J606）焊条。焊条烘干350~400℃/2h。 焊条电弧焊板厚大于10mm时，应预热150~200℃，并保持层间温度不低于150℃，焊后作消氢处理；板厚大于90mm时，焊后立即进行350~400℃×2h的消氢处理。预热时δ>20mm的受压件，焊后必须作600~620℃的消除应力热处理。

埋弧焊可采用I形、V形或U形坡口。选用H08Mn2MoA焊丝，配合HJ350或SJ101焊剂。δ>20mm时预热至150~200℃，保持层间温度不低于150℃。消氢处理和焊后消除应力热处理与焊条电弧焊相同。

焊后应进行100%超声检测，并作25%射线检测抽查。

电渣焊选用H10Mn2NiMo和H10Mn2Mo焊丝，配合HJ360、HJ431。焊后正火处理温度920~940℃，保温时间1.5min/mm；回火处理温度630~650℃，保温时间2min/mm。焊缝进行100%超声波检测。 三、珠光体耐热钢的焊接

珠光体耐热钢是以Cr-Mo为基的低合金钢，具有较好的高温抗氧化性和热强性，最热动力设备及中、高温高压容器的重要材料之一。常用的钢号有12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、12Cr1MoV、20CrMo、2.25Cr1Mo等。

（一）珠光体耐热钢的化学成分及焊接性

珠光体耐热钢的化学成分和合金的组织，是为满足常温力学性能和保证高温性能而设计的。高温，金属容易氧化和腐蚀，而长期受应力作用的同时还会发生“蠕变”。因此为提高钢的抗氧化性，通常加入Cr、Al、Si元素，从而可在钢的表面形成稳定致密的保护性氧化膜Cr2O3、Al2O3等，以防止氧对铁的继续氧化。为提高钢的热强性，加入Cr、Mo、W等元素可使铁素体基本固溶强化；加入V、Nb、Ti强碳化物形成元素，以形成合金碳化物（如V4C3、VC、NbC、TiC）沉淀强化；加入微量元素RE和B等起净化并填充晶界的作用，并可阻碍晶界的扩散变形，使晶界强化。

珠光体耐热钢由于加入多量合金元素以提高热稳和热强性，因此也增大了钢的淬透性，近缝区（熔合线附近）存在淬硬脆化和延迟纹倾向，尤其含V钢在焊后热处理或高温长期工作中还会产生再热裂纹。热影响区中加热温度处于ACl附近的区域还将发生回火软化，而可能成为蠕变断裂的起源。

某些耐热钢基体金属及焊接接头，当存在一定量的杂质元素（如钢中残余的P、As、Sb、

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Sn和焊缝金属中的O、Si、P等）时，还具有明显的回火脆性，使其在350~500℃的温度区间长期运行过程中发生剧烈脆变，导致失效或断裂。

为保证焊缝性能与母材相匹配具有热强性，焊缝成分应力求与母材相近。为防止焊缝热裂段向，其含碳量应比基体金属低（但不低于0.07%），其他合金元素含量尽可能与母材相近，以获得相同的热物理性能和力学性能。

为消除近缝区的淬硬现象，应根据钢的成分及其结构尺寸，选择适当的预热温度和焊后热处理温度。同时为控制软化区的软化程度，尽可能选择低的预热温度和偏小的线能量。

为防止回火脆性，应降低焊缝金属中的O、Si、P含量，这是最有效的措施。 （二）珠光体耐热钢的焊接

1、12CrMo、15CrMo及20CrMo钢的焊接

12CrMo、15CrMo钢含碳量较低，焊接性较好，厚度大于10mm时，应预热150℃以上。20CrMo钢任意厚度，均应预热150℃以上。

12CrMo钢焊条电弧焊时选用E5515-B1（R207）焊条，15CrMo、20CrMo及SA387Gr12（ASME）、13CrMo44（德国）钢，选用E5515-B2（R307）焊条。

埋弧焊和氩弧焊可选用H08CrMoA、H12CrMoA钢，配合HJ350或SJ101。焊接时保持层间温度不低于最低预热温度，厚度大于50mm的20CrMo钢，焊后立即进行250℃的低温后热处理。任意厚度的12CrMo、15CrMo钢压力容器，焊后应进行整体热处理，热处理温度为0~670℃，保温时间按4min/mm计。任意厚度的20CrMo钢压力容器，应进行650~680℃焊后回火处理。

2、12Cr1MoV钢的焊接

12Cr1MoV钢是在Cr、Mo合金基础上加入0.15%~0.3%V，具有较高的热强性，最高工作温度可达580℃。当δ>6mm时，焊接前应预热至200℃以上。

焊条电弧焊选用E5515-B2-V（R317）焊条。埋弧焊选用H08CrMoVA焊丝，配合HJ350或SJ101。氩弧焊选用H08CrMoA、H08CrMnSiMoA焊丝。厚度大于60mm时，焊后立即进行350~400℃/2h的消氢处理。任意厚度12Cr1MoV钢容器，焊后应作730~750℃的回火热处理，保温时间按5min.mm计。消除应力热处理后还应进行100%的超声检测。

3、2.25CrIMo钢的焊接

属于这类钢的还有SA387Gr22（ASME）及10CrMo910（德国），它们是高压加氢装置常用的抗氢金刚，含有较多的Cr、Mo合金元素（约4%），有较强淬硬和冷裂倾向。埋弧焊

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时焊道曾出现过纵向裂纹，一般采用较低的预热温度不足以防止冷裂纹，必须预热200℃以上，但又容易引起裂纹。通常采用150~180℃的预热温度不足以防止冷裂纹，必须预热200℃以上，但又容易引起热裂纹。通常采取150~180℃的预热和不低于200℃的后热处理。

焊条电弧焊选用E6015-B3（R407）或CMA-106N（日本）焊条。埋弧焊可采用H08Cr3MoMnA或H10Cr2MoMnA焊丝，配合HJ350，层间温度不低于150℃。

焊接过程中断时，必须立即将工件后热200℃以上。焊条电弧焊和埋弧焊厚度大于等于30mm时，焊后立即进行350~400℃/2h的消氢处理；厚度小于30mm时，焊后作150~200℃的后热处理；厚度大于50mm的接头，在焊至一半厚度时应进行（650±10）℃的中间消除应力热处理，保温时间按4min/mm计。 四、不锈钢的焊接

锅炉压力容器受压元件常用的不锈钢，主要是奥氏体不锈钢，主要钢号有1Cr19Ni9、1Cr19Ni11Nb（主要用于500℃至650℃的锅炉受热面元件）、0Cr19Ni9、0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Ti、00Cr18Ni10、00Cr19Ni11、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti及00Cr19Ni13Mo3等；铁素体不锈钢主要有00Cr12、Cr17等。

（一）奥氏体不锈钢的焊接 1、奥氏体不锈钢的焊接性

奥氏体不锈钢焊接性的主要问题是：焊接接头的晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、焊缝热裂纹、液化裂纹及接头的脆化等。

晶间腐蚀是指沿焊缝金属晶粒边界发生的腐蚀现象。焊缝金属晶粒边界迅速被腐蚀介质侵蚀溶溶解并沿晶界不断地深入，破坏晶粒间的联系，使之变脆。而晶粒本身耐蚀性无变化，焊缝金属表面没有腐蚀迹象，外观仍有金属光泽，但敲击时却失去金属的声音。

焊接接头的3个不同部位都有可能引起晶间腐蚀（但不会同时产生），如图9-17所示。焊缝的晶间腐蚀与填充金属成分有关，如焊缝金属含碳量越高，晶间腐蚀倾向也越大。当焊缝含有一定量的稳定化元素（如含Ti、Nb，且Ti/C≥8、Nb/C≥12）时，可有效防止晶间腐蚀。此外焊缝呈奥氏体加少量铁素体的双相组织时，可降低晶间腐蚀倾向。

图9-17 18-8型不锈钢焊接接头可能出现晶间腐蚀的部位

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1—焊缝晶间腐蚀 2—目材上敏化区腐蚀 3—刀蚀

焊接时母材上敏化区腐蚀发生在峰值加热温度达到600~1000℃的不含稳定化元素或非超低碳不锈钢中。焊缝及敏化区晶间腐蚀是由于金属中的碳和铬在晶粒边界形成碳化铬（Cr23C6），使晶界附近奥氏体贫铬，受介质腐蚀而引起的。

刀状腐蚀是发生于焊接接头近缝区一个狭带（宽度在1mm以上）上的晶间腐蚀。这种腐蚀的破坏形式象刀的切口，故称为“刀状腐蚀”。刀状腐蚀是焊接接头晶间腐蚀的特殊形式，其产生原因仍然是奥氏体晶粒外层碳化铬沿晶界析出造成贫铬层的结果。

为防止焊接接头的晶间腐蚀，常采取如下措施：减少焊缝及母材的含碳量；在钢中加入Ti、Nb等稳定化元素；调整钢中Cr、Si、Mo、V等铁素体形成元素，以获得一定量的铁素体相，从而细化组织并增加晶界面积，减轻贫铬程度，还可阻止腐蚀沿奥氏体晶界向内扩展。此外通过焊接方法和线能量的选择，控制在敏化温度的停留时间及采取焊缝背面氩气保护或铜垫、背面水冷却，与介质接触的一面焊道最后施焊等，从而避免与腐蚀介质接触的过热区再次受到敏化加热，以防止晶间腐蚀。焊后还可对接采取固溶处理或稳定化处理。

奥氏体不锈钢焊接时，焊缝和近缝区还可能产生热裂纹，常见于高镍的单相奥氏体不锈钢。热裂纹主要是由于奥氏体钢的热导率小，而线膨胀系数大，焊接时产生较大的焊接应力；焊缝结晶形成方向性较强的柱状晶结构，柱状晶利于有害杂质偏析而形成晶间液态夹层，低熔点液态夹层受拉应力作用开裂形成裂纹。近缝区或多层焊层间的液化裂纹，也是由于低熔点共晶物受拉应力作用所引起的。

此外高铬奥氏外、铁素体不锈钢焊接接头在600~820℃长时间加热后，将析出б相。б相具有高硬度和显著的脆性，将使钢脆化。

通常奥氏体不锈钢焊缝强度不低于母材，而塑性略降低，韧性明显下降，其原因之一就是焊接中铁素体形成元素Ti、Nb的作用引起的。因为保证18-8奥氏体不锈钢焊缝良好的低温韧性，应降低铁素体形成元素含量以形成单相的У组织。

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