不锈钢管焊接分类与优缺点

管道焊接冬季施工方案

　本工程施工期跨入冬季，因此制定有效的防雪、防风、防寒措施，做好冬期施工是按期高质量完成工程施工的保证。冬期施工根据施工规范的要求，要采取特殊措施，以保证施工质量。

2．1 冬期施工的确定

安装工程：当环境温度低于0℃时，即转入冬期施工；

混凝土、钢筋混凝土工程和砖石工程：当室外平均温度持续5天稳定低于5℃时，即转入冬期施工；

2．2管理措施

冬季施工，必须克服寒冷天气对工程质量和安全生产的影响，关键要做好施工前的准备工作和施工中的检查工作，每项工程施工前，技术人员要结合具体气象条件及工程任务特点，详细地做好对施工人员的技术交底，保证每个施工人员了解每一步施工要求，并监督施工人员按施工方案的要求执行。

在整个冬期施工中，施工现场设专人测温、气象记录、覆盖，技术人员和QA/QC工程师在每天下午下班前检查各施工项目的保温、覆盖情况。

施工计划安排必须考虑冬季气候条件及特点，在总进度许可的条件下，对不适宜冬季施工的工程应延缓至明春施工，尽量避开冬季施工。有关人员每天收听天气预报，根据天气情况安排施工生产。

入冬之前应对生产、生活设施组织全面安全、质量检查，及时解决检查中发现的问题。

冬季施工过程中除执行本措施要求外，还应执行有关设计要求、规范、具体施工方案等技术文件要求。

2．3技术措施

2.3.1 土建工程

★ 土方工程

冬期开挖的土方工程宜采用防止冻结法开挖土方，开挖时，可在冻结前草袋覆盖或将表层土翻耕耙松，其深度一般不少于0.3；已上冻的土方开挖，采用化土法进行开挖，即搭设暖棚，通入暖气将棚内土方融化后进行开挖。

土方回填应选用不含冻土块的好土或砂砾，每层回填的虚铺厚度应根据所用施工机械选择，并要求比常温施工时减少20%～25%。回填工作应连续进行，防止基土或已填土受冻；

在冬期挖土中，将不冻土堆在一起加以覆盖，防止冻结，留作回填时用；

灰土施工要特别注意检查，不允许使用冻土拌灰土，夯实后的灰土面层和拌好的灰土当天用不完，应采取保温措施。

★ 钢筋工程

钢筋宜在室内加工、焊接，加工成成品或半成品运至现场绑扎。钢筋的焊接必须在室外进行时，其最低气温不宜低于-20℃，并有防雪挡风措施，其环境温度低于-10℃时，钢筋应预热。焊后的接头，严禁立即碰到冰雪。

★ 混凝土工程

配制混凝土，应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，最小水泥用量不少于300千克/立方米。

为保证浇筑的混凝土在受冻前，其抗压强度不低于设计标号的30%，施工中可采取热拌混凝土、加热养护、或在混凝土拌合物中掺加外加剂等措施，并对原材料的加热、搅拌、运输和养护等进行热工计算，以指导施工。

采用加热水拌制混凝土时，水与骨料的加热温度应根据热工计算确定，水泥不能直接加热，使用前宜先入暖棚内存放。

当骨料不加热时，水可加热到100℃，但水泥不与80℃以上的水直接接触，先投骨料和已加热的水，再投入水泥。

在搅拌混凝土时，加入一定量的外加剂，可以加速混凝土的硬化，以提早达到临界强度或降低水的冰点，使混凝土在负温下不致冻结。优先采用具有减水、早强、降低水的冰点等作用的复合型早强剂，具体施工时根据设计要求或与设计人员协商确定。混凝土和钢筋混凝土设备基础、塔基础框架、室外构架基础等混凝土中不得掺加氯盐抗冻剂。

进行浇筑及养护施工时，利用施工时搭设的脚手架搭设暖棚，并在暖棚中通入暖气进行浇筑及养护。供暖应采用集中供暖来进行，防止供暖量不足影响施工质量。

2.3.2 安装工程

★设备平台梯子、管道、钢结构焊接

设备平台、梯子及其附件按施工图纸在预制场内分段预制，在采取有效的加固措施后对组对焊缝全部焊接，以减少室外高空焊接量。

钢结构在预制场组对成片，分片就位后将联系梁临时点焊，然后用帆布在钢结构四周进行围护以防风、防雨、防雪，围护后再焊接钢结构节点焊缝。

当环境温度低于5℃时，焊接前用氧-乙炔焰对焊缝坡口两侧100mmm范围内进行加热烘干，驱除坡口内的露水潮气，火焰采用中性焰。

当环境温度低于0℃时，除奥氏体不锈钢外，无预热要求的钢种，在始焊处100mm范围内，预热到15℃以上。

焊接须连续进行，中断焊接时，要采取保温措施，立即用石棉布或岩棉被将焊口包裹，重新焊接时再对焊口进行预热，焊接过程中层间温度不低于预热温度，焊接完毕对焊口进行保温缓冷。

当焊接环境温度低于下列要求时，必须采取提高焊接环境温度的措施：

①普通碳素钢焊接，不低于-200C；

②低合金钢焊接，不低于-100C；

③奥氏体不锈钢焊接，不低于-50C：

④屈服点大于390MPa的低合金钢焊接，不低于00C。

提高焊接环境温度的措施采取液化石油气火焰加热的方案，在低温环境焊接的碳素钢、合金钢焊接前的预热温度按下表预热温度的上限执行。

钢种 钢板厚度或壁厚（mm） 焊接环境气温（0C） 预热温度0C

普通碳素钢 20≤δ≤30

30＜δ≤38 -20~0

-20~0 50~100

75~125

低合金钢 屈服点

σs＜390MPa 25＜δ≤32

32＜δ≤38 -10~0

-10~0 75~125

100~150

390≤σs＜440 MPa 20＜δ≤25

25＜δ≤32

32＜δ≤38 0~常温 75~125

100~150

125~175

440≤σs＜490 MPa δ≤20

20＜δ≤25

25＜δ≤32

32＜δ≤38 0~常温 75~125

100~150

125~175

150~200

★ 设备及管道安装：

彻底清尽现场各种基础预留孔内的存水或污物，并用干砂临时充填。

施工过程中，预制管段的两端及设备，管道放空口等敞口部分应及时封口，防止进水、进雪冻结。

设备的二次灌浆时，当温度低于5℃时，二次灌浆层应进行养护，采取保温和防冻措施。

机泵解体后，应及时将零部件回装，如不能回装时，零部件下面应设置垫层，并用保温材料盖好，防止雾雪侵蚀。

高强螺栓在负温下拧紧时，不得使用冲击力。

★ 吊装作业

进行吊装作业时，对吊车站位的地面情况认真检查确认，严禁吊车腿搭在冻土层上作业，起吊前检查被吊物是否与地面冻结，如冻结，必须进行适当处理，严禁强拉、硬吊，以免造成设备和机具的损坏。

捆扎用的索具和被吊物之间应有防滑措施，如垫上木板或橡胶板，严禁滑脱。

★ 电气工程

电缆铺设时，如环境温度低于如下数值，须预先加热电缆：

油浸绝缘电缆、塑料绝缘电缆 0℃

橡皮绝缘护套钢带铠装电缆 -7℃

橡皮绝缘氯乙烯护套电缆 -15℃

橡皮绝缘裸铝套电缆 -20℃

聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯套电缆 -20℃

电缆的室内升温法可采用将电缆在预制厂房内放置三昼夜，厂房室内温度不得低于10℃，若在40℃-50℃热风条件下则需放置24h。

当采用电热法加热电缆时，所通过电流不得超过额定电流，电缆的表面温度应预控制，其中3kv以下电缆不得超过40℃，6kv-10kv的电缆不得35℃，20kv-30kv的电缆不得25℃，烘热后电缆应尽快铺设，铺设时间不得超过1h。

电缆头的制作：当环境温度低于0℃时，应用电炉烘烤提高电缆头移动和切割部位的温度到5℃以上，防止弯曲时绝缘层受伤和破坏，电缆头的密封应用耐寒性能较好的电缆胶进行浇注。

变压器抽芯时应在室温高于5℃的室内进行，变压器本身温度应高于室温。

电缆在0℃以下不准进行耐压试验。

电气工程在施工中的焊接工作应参照安装工程中焊接要求执行。

★ 仪表工程

试验用标准表及工程用仪表，要存放在现场仪表库房内，不得放置于温度低于10℃以下环境中。

仪表调校过程中，室温不得低于10℃。

聚氯乙烯及橡胶控制电缆不允许在-5℃以下环境中进行铺设。

穿线管口需封住，防止进水。

控制室仪表盘、柜安装后需保证室内温度在15℃-35℃，湿度不得高于80%。厂房外的聚氯乙烯及橡胶控制电缆、管缆不允许在低于－5℃的气温下敷设。

在仪表调校过程中，室温不得低于10℃。

如仪表、导压管等必须在冬期进行水压试验时，试压后将水放尽，并用空气吹干。

为了防止在工艺管道进行水压试验时，试压水进入仪表及仪表管线，应在上冻前对已安装的仪表进行一次全面性检查，检查一次阀、二次阀及排污阀是否打开，积水应吹除干净，检查人员要做好记录，并承担责任。

★ 其它措施

施工现场临时上下水管道，在入冬前应进行全面检查，必须做好保温防冻防凝工作。埋地给排水管道必须在冻土层以下。供暖前，检查供暖管道是否通畅，保温是否完整。

切实做好现场施工机具的冬期维护工作。现场用的汽车、吊车、空压车、试压泵等，在停止工作后均应将水放净。机动车厢水箱中添加抗冻剂时应经抗冻试验确认。

低温环境工作机械，应认真检查零部件。要选用适合于环境温度的润滑油（脂）。卷扬机离合器刹车带等磨擦面不得积聚冰、雪、霜。

施工用钢丝绳、电焊软线、气压表、氧气带、乙炔气带等，收工后要妥善处理，以免冷脆断裂、老化。

为施工生产及采暖设置的火炉须有专人负责。做到通风良好、人离电断、确保安全。

不得在施工现场用明火取暖。

施工用电应有良好的接地、接零保护以及安装漏电保护器，现场临时用电电缆宜架空敷设，禁止电缆雪水中浸泡。开关箱应防雨雪。

★ 冬期安全施工措施

进入施工现场必须戴安全帽，高空作业必须系安全带，有条件的高空作业应设安全网；

脚手架跳板，雪后使用时要翻一个面，并将两端绑扎牢固后再使用；

高空平台是钢板的可用铺炉灰、砂子的方法进行防滑；

运输大型机具、设备、预制构件时，为防止行车途中路滑翻车，必须封车牢固，由专人随车监护，坚持出车前、行车中、收车后检查，发现问题及时排除。

做好冬期防火准备，冬季大庆气候干燥，易发生大火，对现场搭设的临时房、棚要加强防火工作，配备消防器材，并有专人负责冬季消防工作；

对设备、泵体内残留有水，但一时无法排尽的，要及时采取防冻措施，防止设备损坏；对怕冻的器材、设备要采取防冻措施 ，提前进行保温。

冰雪天禁止穿塑料鞋到施工现场，严禁在独木、型钢、管线等物体上行走，不允许在3米以上无防护栏处施工。

管道焊接时，应保证焊接区不受恶劣天气影响。当环境温度较低时应采取适当措施（如预热、暖棚、加热），保证焊接所需的足够温度。焊条应烘干后放入保温桶内。在室外焊接时，如风力大于4级应设防风屏障，雨、雪天应设挡雨棚。

焊接方法是采用左焊法，焊炬匀速前进，保持上下不跳动。焊丝顺着焊口并贴紧焊口从熔池前沿加入，加入量视间隙与速度而定。尽量少加勤加，以免在平焊时形成焊 缝内凹和仰焊时焊缝外凸，以焊缝一次成型为原则。焊丝端部始终处于氩气保护范围内，以免红热的端头氧化。焊丝也不应伸入熔池中搅乱氩气流。

焊丝直径选用2.0～2.5mm，焊接电流在40～100A之间，氩气流量8L/min，焊炬喷咀孔径8mm，喷咀与工件距离5～10mm。

引弧时提前送气3～5s。熄弧前应先提高行进速度，然后熄弧，以消除弧坑。

焊后清洗用进口酸洗膏，在深圳金威啤酒厂，酸洗膏全部由德国滋曼公司提供，涂上后20min用不锈钢丝刷刷去氧化皮，并用清水冲洗即可。对要求低的管道也可直接用不锈钢丝刷，边刷边冲洗。

普通的不锈钢焊管是属于化工级的，普通的退火后酸洗表面，看起来是白白的。主要应用在石化，污水处理，机械制造等行业。

  内外抛光不锈钢管是表面经过抛材进行表面打磨过的，看起来是那种亮亮的，光泽度比较好的。卫生级不锈钢管主要应用在走粘稠状液体以及走气体的设备上，比如印染，纸浆等行业。在这里所要说明的是：用工业级的不锈钢管直接进行内外抛光处理，抛光后不锈钢焊钢管表面光洁度不能完全达到卫生级的要求。只有用冷轧精密不锈钢管做抛光处理后，钢管的表面光洁度才符合卫生级不锈钢管国家标准。

电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。它包括有：手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极 气体保护焊等。 绝大部分电弧焊是以电极与工件之间燃烧的电弧作热源。在形成接头时，可以采用也可以不采用填充金属。所用 的电极是在焊接过程中熔化的焊丝时，叫作熔化极电弧焊，诸如手弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、管状焊丝电 弧焊等；所用的电极是在焊接过程中不熔化的碳棒或钨棒时，叫作不熔化极电弧焊，诸如钨极氩弧焊、等离子弧 焊等。

（1）手弧焊

手弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊条作电极和 填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧 ，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金 属产生物理化学反应或添加合金元素，改善焊缝金属性能。 手弧焊设备简单、轻便，操作灵活。可以应用于维修及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的 焊接。手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。

（2）埋弧焊

埋弧焊是以连续送时的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层 下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。 在电弧热的作用下，上部分焊剂熔化熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保 护焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理化学反应，改善焊缝金属的万分及性能；另一方面还可以 使焊缝金属缓慢泠却。 埋弧焊可以采用较大的焊接电流。与手弧焊相比，其最大的优点是焊缝质量好，焊接速度高。因此，它特别适于 焊接大型工件的直缝的环缝。而且多数采用机械化焊接。 埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。由于熔渣可降低接头冷却速度，故某些高强度结构钢、 高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。

（3）钨极气体保护电弧焊

这是一种不熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。焊接过程中钨极不 熔化，只起电极的作用。同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作保护。还可根据需要另外添加金属。在国际上通称 为TIG焊。 钨极气体保护电弧焊由于能很好地控制热输入，所以它是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。这种方法几乎 可以用于所有金属的连接，尤其适用于焊接铝、镁这些能形成难熔氧化物的金属以及象钛和锆这些活泼金属。这 种焊接方法的焊缝质量高，但与其它电弧焊相比，其焊接速度较慢。

（4）等离子弧焊

等离子弧焊也是一种不熔化极电弧焊。它是利用电极和工件之间地压缩电弧（叫转发转移电弧）实现焊接的。所 用的电极通常是钨极。产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中二者之混合气。同时还通过喷嘴用 惰性气体保护。焊接时可以外加填充金属，也可以不加填充金属。 等离子弧焊焊接时，由于其电弧挺直、能量密度大、因而电弧穿透能力强。等离子弧焊焊接时产生的小孔效应， 对于一定厚度范围内的大多数金属可以进行不开坡口对接，并能保证熔透和焊缝均匀一致。因此，等离子弧焊的 生产率高、焊缝质量好。但等离子弧焊设备（包括喷嘴）比较复杂，对焊接工艺参数的控制要求较高。 钨极气体保护电弧焊可焊接的绝大多数金属，均可采用等离子弧焊接。与之相比，对于1mm以下的极薄的金属的焊 接，用等离子弧焊可较易进行。

（5）熔化极气体保护电弧焊

这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来进行焊接 的。 熔化极气体保护电弧焊通常用的保护气体有：氩气、氦气、CO2气或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气时 称为熔化极惰性气体保护电弧焊（在国际上简称为MIG焊）；以惰性气体与氧化性气体(O2,CO2)混合气为保护气体 时，或以CO2气体或CO2＋O2混合气为保护气时，或以CO2气体或CO2＋O2混合气为保护气时，统称为熔化极活性气 体保护电弧焊（在国际上简称为MAG焊）。 熔化极气体保护电弧焊的主要优点是可以方便地进行各种位置的焊接，同时也具有焊接速度较快、熔敷率高等优 点。熔化极活性气体保护电弧焊可适用于大部分主要金属，包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不 锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金。利用这种焊接方法还可以进行电弧点焊。

（6）管状焊丝电弧焊

管状焊丝电弧焊也是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧为热源来进行焊接的，可以认为是熔化极气体保 护焊的一种类型。所使用的焊丝是管状焊丝，管内装有各种组分的焊剂。焊接时，外加保护气体，主要是CO。焊 剂受热分解或熔化，起着造渣保护溶池、渗合金及稳弧等作用。 管状焊丝电弧焊除具有上述熔化极气体保护电弧焊的优点外，由于管内焊剂的作用，使之在冶金上更具优点。管 状焊丝电弧焊可以应用于大多数黑色金属各种接头的焊接。管状焊丝电弧焊在一些工业先进国家已得到广泛应用 。

2.电阻焊

这是以电阻热为能源的一类焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻热为能源的电阻焊。电阻焊包括：电阻点焊，涂焊，缝焊，高频焊，闪光对焊。由于 电渣焊更具有独特的特点，故放在后面介绍。这里主要介绍几种固体电阻热为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊 、凸焊及对焊等。 电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔 化而实现连接的焊接方法。通常使用较大的电流。为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属，焊接过 程中始终要施加压力。 进行这一类电阻焊时，被焊工件的表面善对于获得稳定的焊接质量是头等重要的。因此，焊前必须将电极与工件 以及工件与工件间的接触表面进行清理。 点焊、缝焊和凸焊的牾在于焊接电流（单相）大（几千至几万安培），通电时间短（几周波至几秒），设备昂贵 、复杂，生产率高，因此适于大批量生产。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板组件。各类钢材、铝、镁等有色金属 及其合金、不锈钢等均可焊接。

3．高能束焊

这一类焊接方法包括：电子束焊和激光焊。

（1）电子束焊

电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法。 电子束焊接时，由电子枪产生电子束并加速。常用的电子束焊有：高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电 子束焊。前两种方法都是在真空室内进行。焊接准备时间 （主要是抽真空时间）较长，工件尺寸受真空室大小限 制。 电子束焊与电弧焊相比，主要的特点是焊缝熔深大、熔宽小、焊缝金属纯度高。它既可以用在很薄材料的精密焊 接，又可以用在很厚的（最厚达300mm）构件焊接。所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合金都可以用电子 束焊接。主要用于要求高质量的产品的焊接。还能解决异种金属、易氧化金属及难熔金属的焊接。但不适于大批 量产品。

（2）激光焊

激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法通常有连续功率激光焊 和脉冲功率激光焊。 激光焊优点是不需要在真空中进行，缺点则是穿透力不如电子束焊强。激光焊时能进行精确的能量控制，因而可 以实现精密微型器件的焊接。它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。

4．钎焊

钎焊的能源可以是化学反应热，也可以是间接热能。它是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热 使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料及入到接头接触面的间隙内，润湿被焊金属表面，使液相与固相之间互扩散而 形成钎焊接头。因此，钎焊是一种固相兼液相的焊接方法。 钎焊加热温度较低，母材不熔化，而且也不需施加压力。但焊前必须采取一定的措施清除被焊工件表面的油污、 灰尘、氧化膜等。这是使工件润湿性好、确保接头质量的重要保证。 钎料的液相线湿度高于450℃而低于母材金属的熔点时，称为硬钎焊；低于450℃时，称为软钎焊。 根据热源或加热方法不同钎焊可分为：火焰钎焊、感应 钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。 钎焊时由于加热温度比较低，故对工件材料的性能影响较小，焊件的应力变形也较小。但钎焊接头的强度一般比 较低，耐热能力较差。 钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、铜等金属材料，还可以连接异种金属、金属与非金属。适于焊 接受载不大或常温下工作的接头，对于精密的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。

5．其它焊接方法

这些焊接方法属于不同程度的专门化的焊接方法，其适用范围较窄。主要包括以电阻热为能源的电渣焊、高频焊 ；以化学能为焊接能源的气焊、气压焊、爆炸焊；以机械能为焊接能源的摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊。

（1）电渣焊

如前面所述，电渣焊是以熔渣的电阻热为能源的焊接方法。焊接过程是在立焊位置、在由两工件端面与两侧水冷 铜滑块形成的装配间隙内进行。焊接时利用电流通过熔渣产生的电阻热将工件端部熔化。 根据焊接时所用的电极形状，电渣焊分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊。 电渣焊的优点是：可焊的工件厚度大（从30mm到大于1000mm），生产率高。主要用于在断面对接接头及丁字接头 的焊接。 电渣焊可用于各种钢结构的焊接，也可用于铸件的组焊。电渣焊接头由于加热及冷却均较慢，热影响区宽、显微 组织粗大、韧性、因此焊接以后一般须进行正火处理。

（2）高频焊

同频焊是以固体电阻热为能源。焊接时利用高频电流在工件内产生的电阻热使工件焊接区表层加热到熔化或接近 的塑性状态，随即施加（或不施加）顶锻力而实现金属的结合。因此它是一种固相电阻焊方法。 高频焊根据高频电流在工件中产生热的方式可分为接触高频焊和感应高频焊。接触高频焊时，高频电流通过与工 件机械接触而传入工件。感应高频焊时，高频电流通过工件外部感应圈的耦合作用而在工件内产生感应电流。 高频焊是专业化较强的焊接方法，要根据产品配备专用设备。生产率高，焊接速度可达30m/min。主要用于制造管 子时纵缝或螺旋缝的焊接。

（3）气焊

气焊是用气体火焰为热源的一种焊接方法。应用最多的是以乙炔气作燃料的氧－乙炔火焰。由于设备简单使操作 方便，但气焊加热速度及生产率较低，热影响区较大，且容易引起较大的变形。 气焊可用于很多黑色金属、有色金属及合金的焊接。一般适用于维修及单件薄板焊接。

（4）气压焊

气压焊和气焊一样，气压焊也是以气体火焰为热源。焊接时将两对接的工件的端部加热到一定温度，后再施加足 够的压力以获得牢固的接头。是一种固相焊接。 气压焊时不加填充金属，常用于铁轨焊接和钢筋焊接。

（5）爆炸焊

爆炸焊也是以化学反应热为能源的另一种固相焊接方法。但它是利用炸药爆炸所产生的能量来实现金属连接的。 在爆炸波作用下，两件金属在不到一秒的时间内即可被加速撞击形成金属的结合。 在各种焊接方法中，爆炸焊可以焊接的异种金属的组合的范围最广。可以用爆炸焊将冶金上不相容的两种金属焊 成为各种过渡接头。爆炸焊多用于表面积相当大的平板包覆，是制造复合板的高效方法。

（6）摩擦焊

摩擦焊是以机械能为能源的固相焊接。它是利用两表面间机械摩擦所产生的热来实现金属的连接的。 摩擦焊的热量集中在接合面处，因此热影响区窄。两表面间须施加压力，多数情况是在加热终止时增大压力，使 热态金属受顶锻而结合，一般结合面并不熔化。 摩擦焊生产率较高，原理上几乎所有能进行热锻的金属都能摩擦焊接。摩擦焊还可以用于异种金属的焊接。要适 用于横断面为圆形的最大直径为100mm的工件。

（7）超声波焊

超声波焊也是一种以机械能为能源的固相焊接方法。进行超声波焊时，焊接工件在较低的静压力下，由声极发出 的高频振动能使接合面产生强裂摩擦并加热到焊接温度而形成结合。 超声波焊可以用于大多数金属材料之间的焊接，能实现金属、异种金属及金属与非金属间的焊接。可适用于金属 丝、箔或2～3mm以下的薄板金属接头的重复生产。 （8）扩散焊 扩散焊一般是以间接热能为能源的固相焊接方法。通常是在真空或保护气氛下进行。焊接时使两被焊工件的表面 在高温和较大压力下接触并保温一定时间，以达到原子间距离，经过原子朴素相互扩散而结合。焊前不仅需要清 洗工件表面的氧化物等杂质，而且表面粗糙度要低于一定值才能保证焊接质量。 扩散焊对被焊材料的性能几乎不产生有害作用。它可以焊接很多同种和异种金属以及一些非金属材料，如陶瓷等 。 扩散焊可以焊接复杂的结构及厚度相差很大的工件。

焊接结构是由许多部件、元件、零件用焊接方法连接而成的，因此焊接接头的性能质量好坏直接与焊接结构的性能和安全性、可靠性有关。多年来焊接工程界对焊接接头进行了广泛的试验研究，这对于提高焊接结构的性能和可靠性，扩大焊接结构的应用范围起了很大作用。

(1)焊接接头的基本类型

用主要的焊接方法如熔焊、压焊和钎焊都可制成焊接结构，用这些焊接方法连接金属结构形成不可拆的连接接头—焊接接头，分别形成熔焊接头、压焊接头和钎焊接头，从而构成焊接结构。但应用最广泛的是熔焊，这里重点介绍熔焊接头。

1)熔焊接头：熔焊接头由焊缝金属、熔合线、热影响区和母材所组成。而焊缝金属是填充材料和部分母材熔化后凝固而成的铸造组织。熔焊接头各部分的组织是不均匀的，性能上也存在差异。这是由于以上四个区域化学成分和金相组织不同，并且接头处往往改变了构件原来的截面和形状，出现不连续，甚至有缺陷，形成不同程度的应力集中，还有焊接残余应力和变形，大的刚度等都对接头的性能有影响，结果使接头不仅力学性能不均匀，而且物理化学性能也存在差异。为保证焊接结构可靠地工作，希望焊接接头具有与母材相同的力学性能，有些情况下还希望获得相同的物理和化学性能，如导电、导磁、抗腐蚀性能和相同的光泽和颜色等。

就焊缝金属而言，往往形成柱状晶铸造组织，一般较母材的强度高且硬，而韧性下降。对于高强度钢，采用适当的工艺措施，如预热、缓冷或采用合适的热输人也可获得要求性能的焊缝金属。一般来说，焊缝金属强度相对母材强度可能要高或低，前者称为高匹配，后者称为低匹配。

宽度不大的热影响区，由于焊接温度场梯度大，各点的热循环大不相同，造成了组织和性能的不同。这种差别和被焊金属的组织成分、焊接热输人有关。特别要指出的是经过焊接热循环后发生的“动应变时效”(热应变时效)会使接头性能恶化。将钢材、铝材等经预应变后，会产生变脆的“时效”现象，这种预应变及时效都是在低温(室温)下发生的，通常称为“静应变时效”。而焊接热影响区经焊接热循环后会产生热应变，焊接的高温加速了时效脆化，所以“动应变时效”大大降低了接头的性能，要注意防止。

熔焊的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝，以这两种焊缝为主体构成的焊接接头有对接接头、角接接头、T形(十字)接头、搭接接头和塞焊接头等。根据GB/T 985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》和GB/T 986-1988《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》常用的焊缝坡口基本形式与所构成的上述接头形式如图5 -1所示。图5 -1中给出了对接接头(见图5-1 a~n）、角接接头(见图5 -1o~u) 、T形和十字接头(见图5 -1 v~Y及z、a')及搭接接头(见图5 -1 b' 、c')的坡口形式、尺寸、熔化形成的焊缝金属(图中用细实线表示)。由符号字母代表的有关尺寸见表5-6。表5-6是参照GB/T 985-1988 , GB/T 986-1988标准规定列出的。选择哪一种坡口形式除按照上述两标准外，也可按行业和企业标准由焊件厚度确定，并且有一个合适的区间。例如厚度为30mm的板对接，既可以选择图5 -1 i所示的双Y形坡口(由表5-6可查得：用焊条电弧焊时，该坡口适于12~ 60mm厚的板；用埋弧焊时，适于24~60mm厚的板)，也可以选择图5 -1 m所示带钝边的双U形坡口。无论选择哪一种坡口形式，都首先要保证接头质量，同时还要考虑经济性。

电渣焊接头是熔焊接头中重要的一种接头。当焊件厚度大于30mm时即可以考虑采用电渣焊接头，特别是大断面的焊缝，例如焊件厚度大于60 mm，则电渣焊比电弧焊接头效率要高。常用电渣焊接头的基本形式如图5 -2所示，各种形式电渣焊接头尺寸见表5 -7。当工件采用电渣焊时要使工件位置做到焊缝由下至上，即适于垂直位置焊接的焊缝。电渣焊焊缝由焊接材料和母材边缘被高温的渣池熔化堆积而成，因而焊缝的内外侧应该有挡块，电渣焊适于大和特大焊接截面的焊件，如厚壁压力容器、大直径的轴、大厚度的管道、大机器件的拼焊等。电渣焊的焊件焊后通常要经正火——回火或高温退火热处理，以消除大焊接热输人造成的宽热影响区、粗晶粒、高残余应力的不良影响。

电子束焊接接头是熔焊接头中一种特殊的接头。它是利用聚焦的高速电子流轰击焊件，使电子动能转化为热能而熔化焊接接头的焊缝区而进行的熔焊。其特点是可焊接各种特殊的金属，大厚度，焊缝的深宽比大(可达25 :1）。按其特点应用于核反应堆元件，航空、航天设备中的某些特殊金属、超高强度钢及耐热合金零件的焊接。由于电子束直径细、焊接能量集中，焊接时不加填充金属，形成了电子束焊接头的一些特点。这种接头也有对接、角接、T形接和搭接形式，还有一种类似于电渣焊的叠接的端接形式，只是焊件是贴紧的。

2)压焊接头：除了上述熔焊接头外，电阻焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、冷压焊和爆炸焊统称为压焊，其中电阻焊和摩擦焊由于其具有高效率的特点，在许多部门得到了广泛的应用。特别是在汽车工业中，电阻焊和摩擦焊应用很普遍，电阻焊中的点焊(包括滚点焊)和缝焊多是采用搭接接头，凸焊是点焊的一种变异，但接头形式有多种多样，需要根据焊件形状尺寸，设计出适用和巧妙的接头来。高频电阻焊一般为对接，也有采用搭接接头的。电阻对焊显然是采用对接接头，应当指出的是，由于电阻对焊工艺的发展，目前其已经可以焊接100000mm2以上的截面，所以在锅炉压力容器的制造中，特别是钢管道的环缝中，例如石油、天然气的长输管线建设中(包括陆地和海洋)，电阻对焊获得了应用。摩擦焊接头通常也是采用对接接头。其他的阻焊接头形式和应用可参考有关资料。

3)钎焊接头：钎焊接头也有多种类型，但基本类型只有对接接头和搭接接头两种。

(2)熔焊坡口形式的选择

熔焊坡口形式根据其形状，可分三类，即基本型，如图5-1b, 1等即I形、V形和单V形、U形和单U形等；还有就是特殊型，如卷边的、带垫板的、锁边的和塞焊、开槽焊等；组合型，顾名思义这是上述各型组合而成，图5 -1中绝大多数都是这种组合型的坡口。坡口形式通常根据工厂条件、工艺要求等考虑以下问题来决定。

1)工厂的加工条件。例如采用双V形、Y形、单边V形、双单边V形、V形、I形等坡口可用气割、等离子弧切割，当然也可用金属切削方法加工。但双U形、带钝边U形、带钝边J形、U形、Y形坡口一般需用刨边机加工(最近也有采用气割加工U形坡口的报道)，效率较热切割低。

2)可达性的好坏。采用Y形、带垫板Y形(见图5-1e、f)、带垫板V形、VY形(见图5-1g)、带钝边的U形(见图5-1h)等坡口的接头，施焊时，一般可不需翻转，对内径较小的容器或管道，以及不便翻转的结构，为避免仰焊及不能从内侧施焊，则可采用这种坡口和焊缝形式。

3)减小焊接材料的消耗量，一般熔敷金属量小，焊接材料(焊条、焊丝和焊剂、保护气体)消耗也小，也节省加工时间。同样板厚：Y形比双Y形坡口的熔敷金属量增加最大可达50%，双U形或UY形则更加节省熔敷金属，因此对于大厚度的焊接接头，多采用这种较经济的坡口。

对于不适于电渣焊、电子束焊的特厚件焊缝还采用窄间隙焊。电渣焊的坡口。

4)考虑焊接变形与应力。例如单面焊可能引起角变形和焊缝根部的严重焊接残余应力，此时要考虑材料(母材)特点，采用适当的工艺和坡口形式，以便获得合格的接头。

应该指出，无论是对接焊缝还是角焊缝，其焊缝表面都可以是凹陷的、凸起的或是平齐的，后者有时通过加工来达到。而角焊缝除了上述三种等边角焊缝外，还有三种不等边角焊缝，图5 -3所示直角焊缝的四种形式，除三种等边平的、凹的和凸的直角焊缝外(见图5-3a~c），还有平的不等边直角焊缝(见图5-3d) 。焊脚尺寸K为角焊缝的特征尺寸，角焊缝的焊脚尺寸为焊缝内接等腰直角三角形的直角边，如图5 -3所示。

(3)工作接头、联系接头和密封接头

前述焊接接头的基本类型主要是根据采用的焊接工艺来区分的。实际上也是根据焊接结构焊缝的承载状况来分的。焊接结构的焊缝又可以按直接承受载荷与否分为承载焊缝和非承载焊缝，习惯上又称为工作焊缝和联系焊缝，如图5-4所示。前者将结构中的作用力由一个零件传至另一个零件，焊缝和零(构)件串联在一起，这种焊缝必须进行强度计算。后者的焊缝和零(构)件并联在一起，与零(构)件一起同时受力和变形，焊缝即使破坏，一般也不会影响整个结构的安全工作，传递作用力不是焊缝的主要任务，通常可不进行强度计算。但严格讲，应该认为是整个接头，除焊缝外，还有熔合线、热影响区等承担(串联或并联)直接作用载荷或不直接承受载荷(并联)，所以有资料提出了工作接头、联系接头和密封接头。后者的主要任务是防止泄漏，故多属于工作接头。

(4)焊接接头工作应力的分布

图5 -1所示的熔焊接头，如前述主要有对接接头、角接接头、T形接头(十字接头)和搭接接头，塞焊接头实际上也是一种搭接接头。在焊接接头中工作应力的分布不是均匀的，也就是存在应力集中，而各种接头应力集中的情形亦不相同。其中对接接头应力集中最小，形式最简单，力的传递也较少转折，故是最合理的、典型的焊接接头形式。即使如此，对接接头如果出现较大的余高和过渡处圆弧半径较小，则应力集中将增大，图5 -5是对接接头中应力分布的情形。图5-6则是应力集中系数Kσ随余高h和过渡圆弧半径r变化而变化的情形。

T形(十字)接头由母材向焊缝过渡急剧，力的传递转折大，力线扭曲，应力分布不均，易出现较大的应力集中，其应力分布如图5 -7所示。由图5-7a可见，由不开坡口角焊缝构成的T形(十字)接头，即图5 -1a所示T形接头，其最大应力在角焊缝的根部，如Ⅰ - Ⅰ、 Ⅱ - Ⅱ截面的A点和Ⅲ - Ⅲ截面的B点。如开坡口焊透，则应力分布大为改善，如图5-7b所示。T形(十字)接头也是典型的熔焊接头，应用亦很广，该接头在造船业中占所有接头的70%，所以改善其应力分布十分重要。对于Ⅰ形坡口的角焊缝构成的T形(十字)接头，随着焊脚尺寸的增大和θ角的减小(图5-7a)，应力集中下降，当θ角小于或大于45°，即属图5-3d的不等边角焊缝时，只有长边顺着力线方向(即θ<45°)，才会改善应力分布不均的状况。

由角焊缝构成的搭接接头，其应力分布很不均匀，它不是理想的结构接头形式，在动载和低温时尤其应避免采用。但由于采用搭接接头，装配工作十分简便，焊前准备工作简单，构件收缩量小，故在一些受静载的建筑结构中和用薄板制造的储罐结构中仍被采用。应该指出：搭接接头又可分为正面搭接和侧面搭接，搭接接头中不仅存在角焊缝横截面上应力分布不均的情形(和T形接头角焊缝类似)，而且正面和侧面搭接焊缝中的应力分布也不同，侧面搭接焊缝沿焊缝长度的应力分布不均，如图5-8所示。该图是仅有侧面搭接焊缝的情况，A1、A2表示搭接板的截面积，曲线为切应力Tx的分布。由图5-8c可见，当焊缝长度增加，应力分布不均加剧，中段几乎不受力，故一些标准规定了承载搭接焊缝(侧面搭接)的长度。

二、焊接接头的设计

(1)焊接接头的设计特点 优良的接头设计是防止结构破坏的条件之一。实际受力十分复杂的接头，进行设计应考虑以下问题：

1)焊接结构应该优先采用接头(焊缝)形式简单、应力集中小、不破坏结构连续性的，即不使或很少使力线密集或出现转折的接头和焊缝形式。

上述熔焊接头中，对接接头是最符合上述条件的，因此应优先考虑采用，其次应考虑采用T形(十字)接头，而搭接接头则应避免采用，但如上述在一些静载的，不是很重要的结构中为了施工方便仍有采用。

2)在有可能的条件下，尽量将焊接接头布置在工作载荷较小处，以及构件几何尺寸和形状不变的地方。

3)角焊缝的焊脚尺寸不宜过大，搭接角焊缝不宜过长。如前所述，应力分布沿角焊缝截面是不均匀的，截面越大，应力分布不均匀的程度越大，故大截面的角焊缝承载能力低。而焊接材料与工时消耗却随焊脚尺寸成平方地增加。在搭接接头中，正面角焊缝的刚度大于侧面角焊缝，实际强度也大，所以具有正侧面角焊缝的联合搭接角焊缝中的应力分布不均，侧面角焊缝沿焊缝长度方向的应力分布亦不均，故对重要的结构、变形能力差的接头，尤其要注意。

4)钢板在厚度方向上(Z向)性能差，因此组成T形(十字)接头，如要在厚度方向上传递外力，应选用Z向钢。

5)焊接接头刚度大，焊缝未达屈服前变形量很小，故对于作为铰接点的接头(如桁架的节点)可能产生高的附加应力，此时应采取诸如减小焊接截面、改变焊缝位置等措施来增加接头的柔性。

6)充分考虑制造厂的条件，提高设计接头的工艺性。如使焊接结构的接头种类少，采用的焊接方法种类少，接头尺寸单一；施工时的可达性好，包括焊接时的可达性和焊接完成后的可检验性(如射线探伤便于布片，超声探伤有合适的探头移动范围等)；施焊性好等等。

7)计算接头时不考虑应力分布不均及焊接残余应力，下面还要介绍到这种计算是作了一些假定和简化的。而对于工作条件苛刻，如在低温或动载下或接头刚度大的场合，则要适当考虑这些因素。而对于在腐蚀环境下工作的焊接结构的接头，接头的细节设计也需要特殊考虑。

(2)焊接接头静载强度的计算

1)以许用应力法为基础的计算

①对接接头强度的计算：图5 -9为典型对接接头及其受力情况，可按表5-8的公式进行计算。由计算公式中可以看出，计算不考虑接头中的应力集中(应力分布不均)，也不考虑焊接残余应力，并认为工作应力沿焊缝是均匀分布的。从图5-9a可以看出，当不同厚度的两板对接，厚度差(δ一δ1)超过规定值时(按GB 985标准，允许厚度差1~4mm)，需在厚板上削出斜面，斜面长L>3(δ一δ1)，也可两面削出斜面。

②搭接接头强度的计算：图5-10为典型的搭接接头及受力情况，这里还列出了塞焊和电铆焊搭接接头(见图5-10g、h)，除此以外，搭接接头都是角焊缝组成的，和对接接头强度计算主要是验算对接焊缝的强度一样，搭接接头强度计算则主要是计算角焊缝的强度。在搭接角焊缝的计算中进行了下述假定：

第一，对于此种角焊缝的形状(见图5 -3)都将内接等腰直角三角形的高即

K0，作为计算厚度，不计及焊缝的凸凹度，也不考虑熔深的差别，这样

K0≈0. 7K，K为焊脚尺寸。当熔深较大，如埋弧焊时，可考虑K0≈0. 8K，甚至等于K。

　第二，角焊缝一律按计算截面，即计算厚度(习惯称喉厚)截面处受切应力破坏来计算，即使接头承受弯矩，抵抗弯矩产生的应力亦假定为切应力，见表5-8中，式(5-12 )、式(5-15 )、式(5-17 )等等。

第三，不考虑正、侧面角焊缝上应力的差别和焊缝上应力分布的不均，这给计算带来了方便。由于侧面搭接焊缝随焊缝长度的增加，应力不均匀程度增大，上述计算规定限制了计算焊缝的长度。

第四，限制角焊缝的最小焊脚尺寸，一般不应小于4mm，当板厚小于4mm，则焊脚尺寸可与板厚相同。图5 -10各种搭接接头强度的计算见表5-8的相关部分。

③T形接头强度的计算：如图5-7所示，T形接头和十字接头可以由角焊缝构成(见图5 -7a)，这种接头会产生应力集中，也可以由对接焊缝，如K形坡口(见图5-7b)焊缝构成，后者应力集中要小得多。表5-8所列包括了两种焊缝的强度计算。可以看出，角焊缝的强度计算与搭接角焊缝的强度计算是一样的，而后者又和对接焊缝强度的计算相同。应该指出，T形接头承受压力(见图5 -11a)时，由于立板可与盖板抵紧，承受压力能力大为提高，可用式(5 -20 )进行强度计算。很多情况下，集中力既不平行、又不垂直于焊缝，可以将作用力分解成两部分，分别进行强度计算，如图5 -11 d及表5-8中式(5 -26 )。

2)极限状态设计法焊缝连接的计算。根据GB 50017-2003《钢结构设计规范》，采用焊接连接时，对于对接接头、T形接头、角接头和搭接接头上的焊缝，采用了对接焊缝、直角角焊缝(图5 -3 )、斜角角焊缝(图5 -13)和对接与角接的组合焊缝(图5-12)等形式。焊缝则应根据结构的重要性、载荷特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况选用是否熔透和不同质量等级，如承受疲劳构件的对接焊缝均应焊透且焊缝质量为I 、II级；虽不计疲劳，但要求与母材等强的，也要求焊透，并应不低于II级的焊缝质量；重级工作制的吊车梁、起重量>50t的中级工作制的吊车梁，腹板与盖板间的角焊缝，要求开坡口焊透等。

更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd