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一、焊接性能基础概念
焊接性能是指钢材在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括工艺焊接性和使用焊接性两个方面，是衡量钢材加工性能的重要指标。
焊接性能评价要素：
- 焊接裂纹敏感性
- 焊接接头力学性能
- 焊接区耐腐蚀性
- 焊接变形控制难度
二、钢材焊接性影响因素
1. 化学成分的影响
- 碳当量（Ceq）计算：
Ceq = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 - 碳当量评价标准：
- Ceq < 0.4%：焊接性优良
- Ceq = 0.4%-0.6%：需要采取工艺措施
- Ceq > 0.6%：焊接性差，需特殊工艺
2. 材料状态的影响
- 轧制状态：组织均匀，焊接性好
- 热处理状态：需考虑热处理影响
- 冷作硬化：可能产生软化区
3. 厚度效应
- 厚度增加，冷却速度加快
- 拘束度增大，裂纹倾向增加
- 需要更高预热温度
三、常用钢材的焊接特性
1. 低碳钢焊接
- 焊接性：优良
- 工艺要点：
- 一般不需要预热
- 可选用的焊接方法广泛
- 注意控制线能量
2. 低合金高强度钢焊接
- 焊接难点：
- 热影响区软化
- 冷裂纹敏感性
- 再热裂纹倾向
- 控制措施：
- 严格控制预热温度（100-200℃）
- 控制层间温度
- 采用低氢焊接材料
3. 不锈钢焊接
- 奥氏体不锈钢：
- 问题：晶间腐蚀、热裂纹
- 措施：控制线能量，快速冷却
- 马氏体不锈钢：
- 问题：冷裂纹、脆化
- 措施：预热和后热
- 铁素体不锈钢：
- 问题：晶粒长大、脆化
- 措施：低温焊接，小线能量
四、焊接方法选择
1. 电弧焊方法
- 手工电弧焊（SMAW）：
- 适用性广，设备简单
- 效率较低，质量依赖操作者
- 气体保护焊（GMAW/GTAW）：
- 质量好，效率高
- 需要气体保护，抗风差
- 埋弧焊（SAW）：
- 效率高，质量稳定
- 适用于平焊位置
2. 高能束焊接
- 激光焊：
- 热输入小，变形小
- 设备投资大
- 电子束焊：
- 深宽比大，质量好
- 需要真空环境
3. 电阻焊
- 点焊：
- 效率高，易自动化
- 接头形式受限
- 缝焊：
- 气密性好
- 设备复杂
五、焊接工艺制定
1. 坡口设计
- 坡口形式：
- I形、V形、U形、X形
- 根据板厚选择
- 设计原则：
- 保证焊透
- 减少填充金属
- 控制变形
2. 焊接参数控制
- 电流电压：影响熔深和成型
- 焊接速度：影响热输入
- 热输入计算：Q=60UI/v (kJ/cm)
3. 预热与后热
- 预热温度确定：
- 根据碳当量
- 根据板厚
- 根据环境温度
- 后热处理：
- 消氢处理：250-350℃×2h
- 应力消除：550-650℃
六、焊接材料选择
1. 焊条选择
- 强度匹配：等强或稍强原则
- 药皮类型：根据焊接位置
- 特性要求：低氢、高韧性
2. 焊丝选择
- 实心焊丝：需配保护气体
- 药芯焊丝：自保护或气保护
- 埋弧焊丝：配相应焊剂
3. 选材原则
- 力学性能匹配
- 化学成分协调
- 工艺性能良好
七、焊接质量控制
1. 焊前控制
- 材料验收：材质证明、复验
- 焊工考核：持证上岗
- 工艺评定：验证工艺可行性
2. 过程控制
- 参数监控：电流、电压、速度
- 层间检查：清理、外观
- 记录完整：可追溯性
3. 焊后检验
- 无损检测：
- 射线检测（RT）
- 超声波检测（UT）
- 磁粉检测（MT）
- 渗透检测（PT）
- 破坏性检验：
- 力学性能试验
- 金相检验
- 腐蚀试验
八、常见焊接缺陷及防治
1. 裂纹类缺陷
- 冷裂纹：
- 特征：延迟产生
- 防治：预热、低氢材料
- 热裂纹：
- 特征：沿晶界开裂
- 防治：控制化学成分
2. 孔穴类缺陷
- 气孔：
- 成因：保护不良、潮湿
- 防治：干燥材料、改善保护
- 缩孔：
- 成因：收缩不足
- 防治：改进坡口设计
3. 固体夹杂
- 夹渣：
- 成因：清理不净
- 防治：层间清理
- 未熔合：
- 成因：热输入不足
- 防治：调整参数
九、焊接安全与防护
1. 安全风险
- 电击危险
- 弧光辐射
- 烟尘危害
- 火灾爆炸
2. 防护措施
- 个人防护：
- 焊接面罩
- 防护手套
- 阻燃工作服
- 环境控制：
- 通风除尘
- 防火设施
- 绝缘保护