焊接形式
焊接的三种方法
焊接的三种方法
焊接是将两个或多个金属材料加热并联结在一起形成永久性连接
的物理过程。
焊接的三种主要方法是电弧焊、气焊和激光焊。
1. 电弧焊
电弧焊是将电弧放置在金属材料上，电弧产生的高温使金属融化，形成永久性连接。
这是一种非常常见的焊接方法，通常用于加工较厚
的金属材料。
有多种不同类型的电弧焊法，包括手动电弧焊和自动化
电弧焊。
2. 气焊
气焊是通过将氢气和氧气气体混合并点燃产生高热，将金属材料
融化并连接在一起。
气焊通常用于加工薄片金属材料，如金属板等。
最常见的气焊类型是氧乙炔焊。
3. 激光焊
激光焊是通过使用激光束来加热金属材料并将其融化，形成永久
性连接。
这种焊接方法通常用于需要高度精确度和高品质的连接应用。
激光焊可以通过计算机控制，使焊接精确度更高，同时与其他方法相比，其加热影响区域更小，使其在某些应用中成为理想选择。
主要焊接方法(熔化焊、压焊、钎焊)
压力焊 (固相)
一、 熔 化 焊
熔化焊是焊接最基本的焊接方法。根据焊接能源种 类、能源传递介质和方式的不同，熔化焊可分为电弧焊、 气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。
熔化焊的基本原理
熔化焊的基本原理是指将填充材料（如焊丝）和工
件的连接区基体材料共同加热至熔化状态，在连接处形成 熔池，熔池中的液态金属冷却凝固后形成牢固的焊接接 头，使分离工件连接成为一个整体。
（适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接）
等离子弧焊
激光焊
激光：利用原子受到激发而辐射的原理，使物质受激发而
产生波长单一、方向一致和能量很高的光束。
基本原理：利用激光器受
激产生激光束，通过聚焦 系统将其聚集成半径微小 的光斑，当调焦到被焊工 件的接缝时，光能转换为 热能，从而使金属熔化形 成焊接接头。
钢焊条焊接钢材时的焊接电弧
量的光和热。
手工电弧焊的焊接过程
焊 条 焊 芯 电 弧 药 皮 电 弧
手工电弧焊焊接 过程示意图
焊缝附近 基体金属
熔化 焊 缝
熔 渣
CO2↑
保护熔池
手弧焊工艺
（1）选择接头形式和坡口
根据焊件的结构形式、厚度和对焊缝质量要求不同进 行选择，对接接头使用最多。
（2）接头清理 易于引弧、稳定电弧燃烧，保证焊缝质量 （3）焊接位置
和有色金属等，是应用最广泛的焊接方法。
缺点：焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，焊缝质量不稳
定。
埋弧自动焊
埋弧自动焊是利用专门的机械设备自动完成手工电
弧焊中的引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作， 并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。
焊接接头形式
焊接接头形式一、对接接头两块钢板的边缘相对配置,并且表面成一条线而接合的接头称为对接接头。
它是在各种结构中采用最多的一种接头形式。
按照焊件厚度和坡口准备的不同，对接接头可分为不开坡口、V形坡口、X形坡口、单U形坡口以及双U形坡口5种形式，如图4-1所示。
钢板厚度在6mm以下,一般采用不开坡口的对接。
钢板厚度为6mm~40mm,采用V形坡口，这种坡口便于加工，但焊后焊件容易发生变形，钢板厚度为12mm-60mm时,可采用X形坡口，这种坡口比V形坡口好,在同样厚度下，它能减少焊着量约1/2，焊件变形及产生的内应力也小些，所以它主要用于大厚度以及要求变形较小的焊件坡口准备，单U形和双U形坡口的焊着金属量更少，焊件产生的变形也小，但这种坡口加工较困难，一般用于较重要的焊接结构坡口准备。
二、T形接头两块钢板成T字形结合的接头称为T型接头,被广泛地采用，按照焊件厚度和坡口准备的不同，T形接头可分为不开坡口、单边V形、K形以及双U形4种形式，如图4-2所示。
T形接头作为一般联系焊缝，钢板厚度在2mm-30mm时，可采用不开坡口，它不需要较精确的坡口准备。
若T形接头的焊缝要求承受载荷，则应按照钢板厚度和对结构强度的要求，可分别选用单边V形、K形或双U形等坡口形式。
三、角接接头两块钢板成直角或某一角度，而在板的顶端边缘上焊接的接头称为角接接头。
它一般用于不重要结构的焊件。
同样根据焊件厚度和坡口准备的不同，角接接头可分为不开坡口、单边V形、V形以及K形4种形式，如图4-3所示,但在一般结构中较少采用。
四、搭接接头两块钢板相叠而在顶端边缘以及采用塞焊进行焊接的接头称为搭接接头,根据结构形式和对强度的要求不同,搭接接头可分为不开坡口、圆孔内塞焊以及长孔内角焊3种形式，如图4-4所示，不开坡口的搭接接头，一般用于12mm以下钢板，其重叠部分为3倍~5倍板厚，并采用双面焊接,这种接头强度较差，故较少采用。
当遇到双重钢板的面积较大时，为了保证结构强度，可根据需要分别选用圆孔内塞焊和长孔内角焊的接头形式，特别用于被焊结构狭小处以及密闭的焊接结构。
换热管与管板内焊接头形式
换热管与管板内焊接头形式
换热管与管板内的焊接头形式通常取决于具体的工程要求和设
计标准。
一般来说，换热管与管板内的焊接头形式可以采用以下几
种方式：
1. 对接焊接，这是最常见的一种方式，换热管与管板内部的焊
接头可以采用对接焊接，即将两个部件的端部对齐后进行焊接。
这
种方式适用于一些一般要求的换热设备。
2. 焊角焊接，有时候由于换热管与管板的结构特点，需要采用
焊角焊接的方式，即在两个部件的交接处进行角焊接，以保证焊接
的牢固性和密封性。
3. 焊缝形式，焊接头的形式还可以根据具体的工程要求选择不
同的焊缝形式，比如可以选择单面焊、双面焊或者多道焊等形式，
以确保焊接的质量和性能。
4. 焊接材料，在换热管与管板内的焊接过程中，还需要选择合
适的焊接材料，比如焊条或焊丝，以保证焊接的牢固性和耐腐蚀性。
总的来说，换热管与管板内的焊接头形式需要根据具体的工程要求和设计标准来确定，以确保焊接的质量和性能。
在选择焊接头形式时，需要考虑到材料的特性、工作环境、压力温度等因素，以确保焊接的可靠性和安全性。
钢结构的焊接形式
钢结构的焊接形式
钢结构的焊接形式是在建筑、桥梁、机场跑道、码头等众多场所中广泛应用的一种联接方式。
目前，常见的钢结构焊接形式主要包括手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和激光焊等。
手工电弧焊是最传统的焊接方式，适用于小规模工程和少量零件的连接。
它具有可靠性高、适应性强、灵活性大等优点，但是其劳动强度大、成本较高、速度较慢，适用范围较少，已逐渐被新型焊接技术取代。
埋弧焊是一种自动化的焊接方式，适用于大规模结构的连接。
埋弧焊具有焊道质量稳定、焊接速度较快、生产效率高等优点，但是需要先行制作焊接模板、设备成本较高、维护保养复杂等缺点。
气体保护焊是利用高纯度的氩气进行保护的一种焊接方式，适用于细小零件和高品质要求的连接。
气体保护焊具有焊接质量好、速度快、成本低等优点，但其无法自由调节氧化还原性、设备维护成本高、要求工人技术水平高等缺点。
激光焊是最新的一种焊接方式，利用激光束将材料熔化后进行连接。
激光焊具有焊接质量优、速度快、成本低等优点，且在较大仪器设备
中被广泛应用。
但是激光焊的设备价格较高、维护成本昂贵、对设备要求较高等缺点。
总的来说，钢结构的焊接形式逐渐演化和发展，各种焊接方式都有其适用的场所和优缺点。
在使用钢结构焊接前，需要选择适合的焊接方式，并按照规范进行操作，确保焊接质量可靠，保障建筑工程的安全和持久性。
(四)管道焊接常用的接合形式和尺寸
(四)管道焊接常用的接合形式和尺寸
管道焊接是管道工程中常见的连接方法之一，下面将介绍几种常用的接合形式和尺寸。
1. 管对管焊接
管对管焊接是常见的管道接合形式之一。
它通常用于连接两根相同直径的管道。
在管对管焊接中，两根管道的端口通过焊接方式连接在一起，形成一个整体。
2. 管对法兰焊接
管对法兰焊接是一种常用的接合形式，它将管道与法兰连接在一起。
在这种接合中，管道的一端与法兰的一侧焊接，形成一个连接点。
这种接合形式适用于需要频繁拆卸和维修的情况。
3. 管对弯头焊接
管对弯头焊接是将管道与弯头连接在一起的方式。
弯头是通过
将管道弯曲而形成的管道配件，可使管道改变流动方向。
管对弯头
焊接适用于需要改变流动方向的管道系统。
4. 焊接尺寸
管道焊接的尺寸需要根据具体的工程要求和管道规格进行选择。
常见的焊接尺寸包括管道直径、壁厚和焊缝长度等。
这些尺寸的选
择应符合相关的标准和规范。
以上是管道焊接常用的接合形式和尺寸的介绍，希望能对您的
工作有所帮助。
参考文献：
- 张国民，管道工程，2008年。
焊接方法种类特点PPT课件
➢ 熔焊焊缝的形成
在高温热源的作用下，填充金属（如焊条）和基体 金属发生局部熔化。熔池 焊缝形成过程示意图 前部（2-1-2区）熔化金属 被电弧吹力吹到熔池后部 （2-3-2区），迅速冷却结 晶。随着热源不断移动， 从而形成连续的致密层状 组织焊缝。
气焊
定义：利用乙炔（物料编号：89042843）与氧
主要焊接方法
1、熔化焊 2、压力焊 3、钎焊
焊接方法（以焊件和填充材料发生结合时的物理状态分类）
熔化焊 (液相)
气焊
手弧焊
电弧焊
埋弧自动焊 气体保护焊
氩弧焊 CO2气体保护焊
电渣焊、等离子焊、电子束焊、激光焊等
电阻焊：点焊、缝焊、对焊(电阻对焊、闪光对焊)
压力焊 摩擦焊 (固相) 感应焊：高频焊、中频焊、爆炸焊、
含少量锑的锡铁合金钎料应用最广泛。
软钎焊所用的钎剂主要有：松香（物料编号： 89014653 ）、 ZnCl2溶液、ZnCl2钎剂膏等（钎剂主要用来清除氧化物，保护 钎焊区，增加润湿性）。
软钎料主要应用于焊接受力不大的常温工作的仪表、 导电元件等。
钢焊条焊接钢材时的焊接电弧
焊接电弧是在电极和 工件间的气体介质中常时间 放电的现象。
电弧引燃时，弧柱中充 满了高温电离气体，发出大 量的光和热。
➢ 手工电弧焊的焊接过程
焊缝附近 基体金属
焊条
焊芯
药皮
电
电
弧
弧
熔化 焊缝
熔 渣 CO2↑ 保护熔池
手工电弧焊焊接 过程示意图
➢手弧焊工艺
（1）选择接头形式和坡口
➢ 焊接过程
如图所示，埋弧焊的焊接过程可概括为：自动送 丝；引弧；焊剂自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下 燃烧。
焊缝连接形式
焊缝连接形式
在工程建设中，焊缝连接是一种常见的连接形式。
焊缝连接的优点是可以提高连接强度、密封性和耐腐蚀性，同时也可以简化结构，减少材料使用量。
焊缝连接形式有很多种，下面是几种常见的焊缝连接形式：
1.对接焊缝：对接焊缝是将两个零件的端面对齐，焊接在一起的连接形式。
对接焊缝的优点是连接强度高，但需要保证两个零件的端面平整度和对齐度。
2.角焊缝：角焊缝是将两个零件作成90度的角度，然后将它们焊接在一起。
角焊缝的优点是可以增加零件的刚度和强度，但焊接难度相对较大。
3.环缝焊接：环缝焊接是将两个圆形零件的端面对齐，然后将它们焊接在一起的连接形式。
环缝焊接的优点是可以保证零件的密封性和耐腐蚀性，但焊接难度较大。
4.搭接焊缝：搭接焊缝是将两个零件搭接在一起，然后将它们焊接在一起的连接形式。
搭接焊缝的优点是可以增加零件的承载能力和稳定性，但焊接后也需要进行加强处理。
总之，在选择焊缝连接形式时，需要根据具体情况进行选择，考虑到连接强度、密封性、耐腐蚀性等因素。
同时，在焊接过程中也需要注意保证焊缝的质量和焊接工艺的规范。
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焊接形式
一、焊接接头形式
焊接接头形式：对接接头、角接接头及T字形接头、搭接接头。
（a）对接接头；（b）角接接头；（c）搭接接头
图4-44 焊接接头的三种形式
1．对接接头
结构：两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或同一弧面内进行焊接的接头。
特点：受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容易得到保证。
应用：最常用的焊接结构形式。
2．角接接头和T型接头
结构：两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或相交成某一角度进行焊接的接头。
两构件成T字形焊接在一起的接头，叫T型接头。
角接接头和T字接头都形成角焊缝。
特点：结构不连续，承载后受力状态不如对接接头，应力集中比较严重，且焊接质量也不易得到保证。
应用：某些特殊部位：接管、法兰、夹套、管板和凸缘的焊接等。
3．搭接接头
结构：两个相互连接零件在接头处有部分重合在一起，中面相互平行，进行焊接的接头。
特点：属于角焊缝，与角接接头一样，在接头处结构明显不连续，承载后接头部位受力情况较差。
应用：主要用于加强圈与壳体、支座垫板与器壁以及凸缘与容器的焊接。
二、坡口形式
焊接坡口——为保证全熔透和焊接质量，减少焊接变形，施焊前，一般将焊件连接处预先加工成各种形状。
不同的焊接坡口，适用于不同的焊接方法和焊件厚度。
坡口形状
基本坡口形状：Ⅰ形、V形、单边V形、 U形、J形。
组合形状
特例：一般接头应开设坡口，而搭接接头无需开坡口即可焊接。
双V形坡口由两个V形坡口和一个I形坡口组合而成
图4-45 坡口的基本形式
图4-46 双V形坡口
三、压力容器焊接接头分类
目的：为对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面有针对性地提出不同的要求，GB150根据位置，根据该接头所连接两元件的结构类型以及应力水平，把接头分成A、B、C、D四类，如图4-47。
图4-47 压力容器焊接接头分类
A类：圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头。
B类：壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头。
但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。
C类：平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头。
D类：接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头。
但已规定为A、B类的焊接接头除外。
注意：焊接接头分类的原则仅根据焊接接头在容器所处的位置而不是按焊接接头的结构形式分类，所以，在设计焊接接头形式时，应由容器的重要性、设计条件以及施焊条件等确定焊接结构。
这样，同一类别的焊接接头在不同的容器条件下，就可能有不同的焊接接头形式。
四、压力容器焊接结构设计的基本原则
1．尽量采用对接接头，易于保证焊接质量，所有的纵向及环向焊接接头、凸形封头上的拼接焊接接头，必须采用对接接头外，其它位置的焊接结构也应尽量采用对接接头。
举例：角焊缝，改用对接焊缝［图48（a）改为8（b）和（c）]。
减小了应力集中，方便了无损检测，有利于保证接头的内部质量。
图4-48 容器接管的角接和对接
2．尽量采用全熔透的结构，不允许产生未熔透缺陷
未熔透：指基体金属和焊缝金属局部未完全熔合而留下空隙的现象。
未熔透导致脆性破坏的起裂点，在交变载荷作用下，它也可能诱发疲劳破坏。
改进：选择合适的坡口形式，如双面焊；当容器直径较小，且无法从容器内部清根时，应选用单面焊双面成型的对接接头，如用氩弧焊打底，或采用带垫板的坡口等。
3．尽量减少焊缝处的应力集中
接头常常是脆性破坏和疲劳破坏的起源处，因此，在设计焊接结构时必须尽量减少应力集中。
措施：尽可能采用等厚度焊接，对于不等厚钢板的对接，应将较厚板按一定斜度削薄过渡，然后再进行焊接，以避免形状突变，减缓应力集中程度。
一般当薄板厚度δ2不大于10mm，两板厚度差超过3mm；或当薄板厚度δ2大于10mm，两板厚度差超过薄板的30%，或超过5mm时，均需按图4-49的要求削薄厚板边缘。
图4-49 板厚不等时的对接接头
五、压力容器常用焊接结构设计
主要内容：选择合适的焊缝坡口，方便焊材(焊条或焊丝）伸入坡口根部，以保证全熔透。
坡口选择因素：①尽量减少填充金属量；②保证熔透，避免产生各种焊接缺陷；③便于施焊，改善劳动条件；④减少焊接变形和残余变形量，对较厚元件焊接应尽量选用沿厚度对称的坡口形式，如X形坡口等。
1．筒体、封头及其相互间连接的焊接结构纵、环焊缝必须采用对接接头。
对接接头的坡口形式可分为不开坡口（又称齐边坡口）、V形坡口、X形坡口、单U形坡口和双U形坡口等数种，应根据筒体或封头厚度、压力高低、介质特性及操作工况选择合适的坡口形式。
2. 接管与壳体及补强圈间的焊接结构
一般只能采用角接焊和搭接焊，具体的焊接结构还与容器的强度和安全性要求有关。
有多种接头形式，涉及是否开坡口、单面焊与双面焊、熔透与不熔透等问题。
设计时，应根据压力高低、介质特性、是否低温、是否需要考虑交变载荷与疲劳问题等来选择合理的焊接结构。
下面介绍常用的几种结构。
（1）不带补强圈的插入式接管焊接结构
中低压容器不需另作补强的小直径接管用得最多的焊接结构，接管与壳体间隙应小于3mm，否则易产生裂纹或其它焊接缺陷。
（a）图：单面焊接结构，适用于内径小于600mm、盛装无腐蚀性介质的接管与壳体之间的焊接，接管厚度应小6mm；
（b）图：最常用的插入式接管焊接结构之一，为全熔透结构。
适用于具备从内部清根及施焊条件、壳体厚度在4～25mm、接管厚度大于等于0.5倍壳体厚度的情况；
（c）图：在（b）的基础上，将接管内径边角处倒圆，可用于疲劳、低温及有较大温度梯度的操作工况。
（2）带补强圈的接管焊接结构
要求：尽量与补强处的壳体贴合紧密，焊接结构力求完善合理。
但只能采用塔接和角接，难于保证全熔透，也无法进行无损检测，因而焊接质量不易保证。
坡口：大间隙小角度，利于焊条伸入到底，减少焊接工作量。
图（a）：一般要求的容器，即非低温、无交变载荷的容器
图（b）：承受低温、疲劳及温度梯度较大工况的容器,保证接管根部及补强圈内侧焊缝熔透。
（3）安放式接管的焊接结构
优点：结构拘束度低、焊缝截面小、较易进行射线检测等。
图（a）：适用于接管内径小于或等于100mm的场合；
图（b）和（c）：适用于壳体厚度δn≤16mm的碳素钢和碳锰钢，或δn≤25mm的奥氏体不锈钢容器，其中图（b）的接管内径应小于或等于 50mm，厚度δnt≤6mm，图（c）的接管内径应大于50mm，且小于或等于150mm，厚度δnt＞6mm。
（4）嵌入式接管的焊接结构
属于整体补强结构中的一种，适用于承受交变载荷、低温和大温度梯度等较苛刻的工况。
（a）图：适用于球形封头或椭圆形封头中心部位的接管与封头的连接，且封头厚度δn≤50mm。
（5）凸缘与壳体的焊接结构
1）角焊连接：连接不承受脉动载荷的容器凸缘与壳体，如图4-54所示。
2）对接连接：连接压力较高或要求全熔透的容器凸缘与壳体，如图4-55。