焊接性及其试验评定共97页文档
关于焊接试验评定报告(修改版)
焊接工艺评定报告一、母材和焊接材料的牌号、规格、化学成分和机械性能：本工程立柱材料均采用Q345C。
焊接形式根据设计技术标准及有关规范的规定，均采用双面角焊缝熔透焊，焊缝应打磨，焊脚尺寸为6mm及GB/T2651-1989、GB/T2653-1989、GB/T2650-1989、GB/T226-1991、JGJ81-2002、GB/T1951-1994d等标准的规定进行焊接工艺评定试验。
1、试板材料Q345C钢板，对接接头厚度为12mm，T形街头厚度为12mm，8mm。
2、根据原材料性能，采用CO2半自动保护焊，焊材牌号为ER50-6 Ф1.2mm实芯焊丝。
二、试板图对接接头25×14四块，14×10四块，500×400×14两块，对接处单面12×45º坡口。
T形接头450×150两块，其中一块焊接处单面6×45º坡口。
对接接头示意图T形接头示意图三、试件的焊接条件及施焊工艺参数1、制作车间风速小于2m/s ，相对湿度不得大于80%，环境温度不低于5 C。
2、使用NB-500KR半自动气体保护焊机，焊接电流200~240A，电压25~28V，焊接速度20~25cm/min，保护气体流量16~20L/min。
3、试验项目：根据设计技术要求和相关国标规定做相应试验，试验样品两组，对接接头试件力学性能一组（拉伸、侧弯、熔敷金属、热影响区冲击）、全溶透T型接头试件宏观腐蚀一组。
检验内容为焊接接头拉伸、弯曲、－20ºC冲击、宏观腐蚀、无损探伤。
试验单位为上海船舶工程质量检测有限公司中国船舶工业无损检测中心。
4、焊接工艺对产品需焊接处清理毛刺浮锈等不洁物，角焊缝处双单面6×45º坡口，构件均采用熔透双面角焊缝，立柱示意图如下。
（1）定位焊以一个专用胎架定位面板4和U形板5，保证一端对齐，再施焊。
第二章 焊接性及其试验评定
前者称为工艺焊接性，涉及焊接制造过程中的 焊接缺陷问题，如裂纹、气孔、断裂等；后者 称为使用焊接性，涉及焊接接头的使用可靠性 问题。
冶金焊接性和热焊接性
冶金焊接性：发生在焊缝中 1）涉及的是化学冶金问题 例如形成熔池、凝固结晶、渣-金属间 的化学冶金反应、合金元素的还原、成 分偏析、气孔、夹杂物、热裂纹、显微 组织和性能 2）研究冶金焊接性的目的：开发新材料、 选焊材
间接评定 1）当CE<0.4%时，淬硬倾向不大，焊接性良好，焊 前不需要预热； 2）CE=0.4%-0.6%时，又却是CE>0.5%时，钢材易 淬硬，表面焊接性变差，焊接时需预热才能防止裂纹， 随板厚增大预热温度要相应提高； 3）CE>0.6%时，焊接性差。
2. 焊接冷裂纹敏感指数法
合金结构钢焊接时产生冷裂纹的原因除化学成 分外，还与焊缝金属组织、扩散氢含量、接头 拘束度等密切关联。 日本学者采用Y形坡口“铁研试验”对200多种 不同成分的钢材、不同厚度及不同含氢量的焊 缝进行试验，提出了与化学成分、扩散氢和拘 束度（或板厚）相联系的冷裂纹敏感性指数等 公式。 用冷裂纹敏感性指数确定防止冷裂纹所需的焊 前预热温度。
1. 焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力
热裂纹是一种经常发生又危害严重的焊接缺陷， 热裂纹的产生与母材和焊接材料有关。 焊缝熔池金属在结晶时，由于存在S、P等有害 元素（如形成低熔点的共晶物）并受到较大热 应力作用，可能在结晶末期产生热裂纹，这是 焊接中必须避免的一种缺陷。 焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力常被作为衡量 金属焊接性的一项重要内容。 通过热裂纹敏感指数和热裂纹试验来评定焊缝 的热裂纹敏感性。
例子：铝合金的焊接 传统的气焊和现在的氩弧焊 技术的进步促进了焊接性观念的转变
焊接性及其试验评定
例如，对低合金高强钢作焊接热裂纹模拟 试验，采用带缺口的试样，参照图2-1所示 的焊接消除应力的试验程序进行模拟试验。 先进行峰值温度为1350℃的焊接热循
图2-1 焊后热处理及再热裂纹试验程序 a) 温度循环 b) 应变循环 c) 应力循环
环（包括给定的冷却时间t8/5），当试样冷
2.1 焊接性及影响因素
2.1.1 焊接性概念
定义: 焊接性是指同质材料或异质材料在 制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头 并满足预期使用要求的能力。换句话说， 焊接性是材料焊接加工的适应性，指材料 在一定的焊接工艺条件下（包括焊接方法、 焊接材料、焊接参数和结构形式等），获 得优质焊接接头的难易程度和该焊接接头 能否在使用条件下可靠运行。
(1) 冶金焊接性 冶金焊接性是指熔焊高温 下的熔池金属与气相、熔渣等相之间发生 化学冶金反应所引起的焊接性变化。这些 冶金过程包括：合金元素的氧化、还原、 蒸发，从而影响焊缝的化学成分和组织性 能；氧、氢、氮等的溶解、析出对生成气 孔或对焊缝性能的影响；在焊缝结晶及冷 却过程中，由于焊接熔池的化学成分、凝 固结晶条件以及接头区热胀冷缩和拘束应 力等影响，有时产生热裂纹或冷裂纹。
从理论上分析，任何金属或合金，只要在 熔化后能够互相形成固溶体或共晶，都可 以经过熔焊形成接头。同种金属或合金之 间可以形成焊接接头，一些异种金属或合 金之间也可以形成焊接接头，但有时需要 通过加中间过渡层的方式实现焊接。
2．冶金焊接性和热焊接性
对于熔焊来说，焊接过程一般包括冶金过 程和热过程这两个必不可少的过程。在焊 接接头区域，冶金过程主要影响焊缝金属 的组织和性能，而热过程主要影响热影响 区的组织和性能。
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四、对焊接工艺因素的分类及分析
1、焊接工艺因素的分类
（1）重要因素：影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能的焊 接工艺因素，例如，焊接方法、焊接材料等。
（2）补加因素：影响焊接接头冲击韧度的焊接工艺因素， 如热输入，电流种类等。
（3）次要因素：对要求测定的力学性能无明显影响的焊 接工艺因素，如坡口形式 、坡口根部间隙等。
2、对各种工艺因素的分析
（1）焊接方法 改变焊接方法需重新评定； 当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法（或焊接
工艺）时，可采用组合评定和分别评定两种方法。
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例如，有一焊件、材质为16MnR，焊接接头有冲击韧
度要求，用三种焊接方法焊成，如何评定？
第一种方法：组合评定法
表3-6 适用于焊件厚度的有效范围
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
1、组别评定规则
在同类同组的母材中，只要其中一种评定合格，该工 艺适用于同组别号的其它母材。
在同类别号中、高组别号母材的评定适用于该组别号 母材与低组别号母材所组成的焊接接头。
组别号为 VI-2母材的评定适用于组别号为II-1的母
材。
2、类别评定规则
类别号为II（或组别号为VI-1、VI-2）的同钢号母材 的评定适用于该类别号（或该组别号）母材与类别号 为I的母材所组成的焊接接头。
第2章 材料焊接性及其评定
热 焊接性
焊接过程中要向接头区域输入很多 热量， 热量，对焊缝附近区域形成加热和 冷却过程， 冷却过程，这对靠近焊缝的热影响 区的组织性能有很大影响， 区的组织性能有很大影响，从而引 起热影响区硬度、韧性、 起热影响区硬度、韧性、耐蚀性等 的变化。 的变化。
2.1.2 影响焊接性的因素
材料 因素 脆性 特征 工艺 因素 服役 环境
母材本身和使用的焊接材料， 母材本身和使用的焊接材料，如焊条 电弧焊时的焊条、 电弧焊时的焊条、埋弧焊时的焊丝和 焊剂等。 焊剂等。 ①使接头处的应力处于较小的状态， 使接头处的应力处于较小的状态， 能够自由收缩②避免接头处的缺口 接头处的缺口、 能够自由收缩②避免接头处的缺口、 截面突变、堆高过大、交叉焊缝等。 截面突变、堆高过大、交叉焊缝等。 对于同一种母材， 对于同一种母材，采用不同的焊接方 法和工艺措施， 法和工艺措施，所表现出来的焊接性 有很大的差异。 有很大的差异。 焊接结构的服役环境多种多样， 焊接结构的服役环境多种多样，如工 服役环境多种多样 作温度高低、 作温度高低、工作介质种类及辐射等 都属于环境条件。 都属于环境条件。
直接法 使用 焊接性
层状撕裂试验 热应变时效脆化试验 焊接气孔敏感性试验 由碳当量推测焊接性 裂纹敏感指数及临界应力 裂纹敏感性的临界冷却时间
间接法
连续冷却组织转变图 断口分析、 断口分析、金相组织分析
焊接性 试验方法
直接法 工艺 焊接性 间接法
焊接热影响取最高硬度 焊接热、 焊接热、力模拟试验 焊接专家系统、 焊接专家系统、仿真系统等 实际产品结构运行的服役试验 压力容器的爆破试验 焊缝及接头的常规力学性能试验 焊缝及接头的低温脆性试验 焊缝及接头的断裂韧性试验 焊缝及接头的高温性能试验 焊缝及接头的疲劳、 焊缝及接头的疲劳、动载试验 焊缝及接头的抗腐蚀性、耐磨性试验 焊缝及接头的抗腐蚀性、 应力腐蚀开裂试验
焊接性及其试验评定
G G 10c Cr 3.3M 0 8.1 2 10 V
`
△G`<1.5不敏感 △G`=1.5~2 有一定敏感性
△G` ≥2
敏感
焊接性的间接评定
5.层状撕裂敏感指数法
Pl Pcm
H 6S
60
Pl与σz的关系
Pcm-----冷裂敏感指数
[H]-------熔敷金属中的扩散氢含量（ml/100g)
4.层状撕裂试验方法
（1）Z向拉伸试验
焊接性直接试验方法
（2）Z向窗口试验
裂纹率：
CR
l L
100%
焊接性及其试验评定
理论分析和计算类方法
1.利用物理性能分析
材料的熔点、热导率、线膨胀系数、密度、热容
2.利用化学性能分析
材料与气体和熔渣的反应
3.利用SHCCT图---焊接连续冷却转变图 4.利用经验公式
碳当量、热影响区最高硬度值、焊接裂纹敏感指数
850 ℃
短道焊 (℃)
℃
MA
2
SA
3 4
焊接性的间接评定
焊接性的间接评定
6.热影响区最高硬度法
试样形状
测定硬度位置
焊接性的间接评定
焊接性直接试验方法
1.焊接冷裂纹试验方法
焊接性直接试验方法
（1）斜Y形坡口对接裂纹试验方法
试样形状
焊接性直接试验方法
手工电弧焊
埋弧焊
裂纹长度计算
l r 100 % 跟部裂纹率： cr L
断面裂纹率： s C
1.碳当量法
焊接性的间接评定
焊接性的间接评定
焊接性的间接评定
2.焊接冷裂纹敏感指数
焊接性的间接评定
焊接质量、试验及检验标准
焊接质量、试验及检验标准引言焊接作为一种常见的加工技术，广泛应用于制造业的各个领域。
而焊接质量的好坏直接影响着产品的质量和使用寿命。
为了确保焊接质量的可靠性，需要进行相应的试验和检验。
本文将介绍焊接质量的相关知识以及常用的试验和检验标准。
焊接质量分类焊接质量主要可以从以下几个方面进行分类：1.强度：焊缝的强度是评估焊接质量的重要指标之一。
通常使用拉伸试验来评估焊缝的强度。
拉伸试验可以测量焊缝的最大承载能力以及塑性变形能力。
2.密封性：焊缝的密封性直接影响着焊接件的气密性和防水性。
通常使用气密性试验来评估焊接件的密封性能。
3.根质：焊缝与母材之间的结合质量称为根质。
根质的好坏会影响焊接件的强度和密封性。
根质的评估通常通过显微组织观察和摄影检验来进行。
4.断口形态：焊接件在断裂时的断口形态可以反映焊接缺陷和焊缝的质量。
常见的断口形态有韧性断口、脆性断口等。
焊接质量试验为了评估焊接质量，通常需要进行一系列试验来检验焊接件的性能。
下面将介绍几种常见的焊接质量试验。
拉伸试验拉伸试验是评估焊缝强度的常用方法。
通过在焊接件上施加拉力，测量焊缝的最大承载能力和塑性变形能力。
拉伸试验可以判断焊接件的承载能力是否满足要求，以及焊接过程中是否存在缺陷。
气密性试验气密性试验是评估焊接件密封性的重要试验。
通过在焊接件上施加一定压力，观察气密性试验结果以确定焊接件是否能够满足气密性要求。
气密性试验通常在水中或压缩空气中进行。
显微组织观察显微组织观察是评估焊接根质的关键方法。
通过将焊接件切割成薄片，并进行金相试样制备，然后使用金相显微镜观察焊缝和母材之间的结合情况。
显微组织观察可以检测到焊接过程中存在的缺陷和不良组织。
焊接质量检验标准为了确保焊接质量的可靠性，各个行业都制定了相应的焊接质量检验标准。
下面介绍几个常见的焊接质量检验标准。
AWS D1.1/D1.1M:2015AWS D1.1/D1.1M:2015是美国焊接协会（American Welding Society）制定的标准，适用于结构钢的焊接。
金属焊接性及其评定PPT课件
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决定接头的刚度、应力集中程度与应力状态。影 响材料对裂纹的敏感性，接头的力学性能，应合 理安排焊缝位置、数量，尽量避免焊缝集中，截 面突变等。
使用要求
焊接结构的工作温度（高温、低温）、受载类别（静、 动、冲击、交变载荷等）和工作环境（服役地点、工作 介质），使用条件苛刻，焊接性越难保证。
评定不同材料的焊接性，必须在相同的焊接工艺条件下进行， 才具有可比性。材料的焊接性随着焊接技术的发展而变化。
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2.焊接冷裂敏感指数法PC
对钢中含合金元素较多、结构复杂、刚性大、
产生冷裂缝倾向大的焊件，日本首先提出并采用
了冷裂缝敏感系数来预测钢材焊接时产生冷裂缝
倾向的方法。
散P氢PCC与值=拘不P束仅cm条包+件括〔的母H作材〕用的/。化60学+成分δ/，60而0且考虑了扩
式中：Pcm— 化学成分冷裂敏感指数 Pcm = C + Si/30 +（Mn + Cu+ Cr）/20 + Ni/60 +
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优质的焊接接头应具备两个条件：
接头中不存在超过质量标准规定的缺陷
具有预期的使用性能
焊接性分类
工艺焊接性 使用焊接性
热焊接性 冶金焊接性
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1.工艺焊接性
工艺焊接性----是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷 的焊接接头的能力。
影响工艺焊接性的因素
焊接工艺条件的变化， 某些原来不能焊接或不易 焊接的金属材料，可能会 变得能够焊接和易于焊接。 （铝、钛、高合金）
实焊性试验
接
性
实