第二节　焊接接头及焊缝

第二节　焊接接头及焊缝一、焊接接头

1.焊接接头的特点

焊接接头属于一个化学以及力学不均匀的物体，焊接接头的不连续性展现在四个方面，其一为几何形状存在不连续的情况，其二是化学成分处有不连续态，其三是金相组织呈现不连续，其四是力学性能出现不连续。

有诸多因素会对焊接接头的力学性能产生影响，主要涵盖焊接缺陷、接头形状的不连续性、焊接残余应力以及变形等方面。焊接缺陷具备多种常见形式，像焊接裂纹、熔合不良、咬边、夹渣还有气孔。焊接缺陷里的未熔合以及焊接裂纹，常常是接头出现破坏的源头。接头形状的不连续性及接头形状，主要是由焊缝增高与连接处的截面变化所导致的，在此处会出现应力集中的状况。同时，因为焊接结构当中存在着焊接残余应力以及残余变形，致使接头力学性能呈现出不均匀的态势。就材质而言，存在因热循环引发的组织改变，也存在由复杂热塑性变形导致的材质硬化。另外，焊后热处理这一工序，还有矫正变形这一工序，它们都有可能对接头的性能造成影响。

2.焊接接头的形式

针对焊接生产而言，鉴于焊件的厚度不一样，结构形状存在差异，使用的条件也各有不同，此情形之下才致使其接头形式以及坡口形式呈现出各异的状态，其中焊接接头形式能够划分成这四类，分别是对接接头，搭接接头，T字接头以及角接接头。

（1）对接接头

焊接结构里使用最多的接头形式是对接接头，依据焊件的厚度和坡口准备的情况不一样，对接接头通常能按不同形式来分，比如卷边对接形式，还有不开坡口形式，V形坡口形式这一大类，X形坡口形式这一种，单U形坡口形式以及双U形坡口形式等等（显示于图1-1）。

图1-1　对接接头形式

（2）搭接接头

根据各种不同条件，搭接接头能够被划分成不同形式，具体来说，依据其结构形式以及对于强度的要求，它可以被分为三种形式，分别是不开坡口的形式，还有圆孔内塞焊这种形式，另外就是长孔内角焊的形式（图1-2）。

图1-2　搭接接头形式

那不开坡口的搭接接头，通常是用在厚度12mm以下的钢板上，其重叠的部分要≥2（δ1+δ），并且还要采用双面焊接的方式。这种接头对于装配的要求不算高，不过接头的承载能力是比较低的，所以它仅仅是用在那些不重要的结构当中。

当碰到重叠钢板面积较大情形时，为确保结构强度，能依据需求分别选用圆孔内塞焊、长孔内角焊的接头形式。这种形式尤其适用于被焊结构狭小之处，以及密闭的焊接结构。圆孔的大小和数量，要根据板厚以及对结构后的要求来确定。长孔的大小和数量，同样需依据板厚和对结构的厚度要求而定。

开坡口的目的在于确保焊缝根部实现焊透，使其有益于清除熔渣，同时获取较为良好的焊缝成形，并且坡口具备调节基本金属与填充金属比例的功能。钝边旨在防止烧穿情况产生，钝边的尺寸需要确保第一层焊缝能够达成焊透。间隙同样是为了保证根部可以实现焊透。

挑选坡口形式之际，主要予以考量的因素有：确保焊缝能够焊透，坡口的形状易于开展加工，尽可能使生产效率得以提升、将焊条节省下来，焊后焊件所产生的变形尽可能微小。

厚度处于6mm以下的钢板，通常是不需要开坡口的，不过对于重要结构而言，当厚度达到3mm时便有开坡口的要求。钢板厚度处于6至26mm这个范围时，会采用V形坡口，这种坡口在加工方面较为便利，然而焊后的焊件却容易出现变形的情况。钢板厚度处于12至60mm时，一般会采用X形坡口，这种坡口相较于V形坡口要好，在相同厚度的条件下，它能够减少大概1/2的焊着金属量，焊件的变形以及内应力也相对较小，主要应用于大厚度以及对变形要求较小的结构之中。单U形坡口的焊着金属量更少，双U形坡口的焊着金属量同样更少，单U形坡口焊后产生的变形小，双U形坡口焊后产生的变形也小，然而这种坡口加工困难，它一般用于较重要的焊接结构。

薄板与厚板焊接，若厚度差值没超越制定值，焊接接头形式尺寸依厚板选，否则厚板要做斜边，单面或双面皆可，参考图示。削薄长度有规定，要大于三倍厚度差值。

表1-6　厚度差范围　　　　单位：mm

图1-3　不同厚度板材的对接

（3）T字接头

如图1-4所示的是T字接头的形式，这种接头形式的应用范围较为广泛，在船体结构里，约70%的焊缝采用的是这种接头形式，按照焊件厚度以及坡口准备的不一样，T字接头能够分为不开坡口、单边V形、K形以及双U形这四种形式。

T字接头作为一般连接焊缝时，钢板厚度处于2至30mm范围，这种情况下可不需开坡口。要是焊缝要求承受载荷，那么务必斟酌钢板厚度以及结构强度需求，开设恰当坡口，使该接头实现焊透，以此确保接头具备相应强度。

图1-4　T字接头

（4）角接接头

角接接头的形式呈现于图1-5，这般所示。鉴于焊件厚度以及坡口准备存有不同，角接接头能够划分成不开坡口这种形式，还有单边V形这种形式，另外V形这种形式，以及K形这种形式，总计四种形式。

图1-5　角接接头

二、焊缝

1.焊缝的基本形状及尺寸

对焊缝的横截面来说，焊缝形状以及尺寸一般是这样的，焊缝形状特征的基本尺寸像图1-6展示的那样。c是焊缝宽度，简单称作熔宽；s是基本金属的熔透深度，简称为熔深；h是焊缝的堆敷高度，也叫余高量；焊缝熔宽跟熔深的比值被叫做焊缝形状系数ψ，也就是ψ=c/s；焊缝形状系数ψ对焊缝质量有着非常大的影响，当ψ选择不合适的时候，会让焊缝内部出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。通常情况下，形状系数ψ控制在1.3～2是比较适宜的。这对熔池中气体的逸出以及防止夹渣、裂纹等均有利。

图1-6　各种焊接接头的焊缝形状

2.焊缝的空间位置

施焊的时候，依据焊缝在空间所处位置不一样的情况，能够划分出平焊缝、立焊缝、横焊缝以及仰焊缝这四种形式，像图1-7所展示的那样。

图1-7　各种位置的焊缝

3.焊缝的符号及应用

焊缝符号一般是由基本符号跟指引线构成的，在必要的时候还能够加上辅助符号、补充符号、引出线以及焊缝尺寸符号，并且规定基本符号与辅助符号要用粗实线来绘制，引出线要用细实线来绘制，该线条主要是用于金属熔化焊以及电阻焊产生的焊缝符号表示的。

（1）基本符号

按照国标GB/T 324—2008《焊接符号表示法》所规定的内容，基本符号属于表示焊缝横剖面形状的符号，它运用接近焊缝横剖面形状的样式来进行表意，其基本符号的表示方式可见表1-7。

表1-7　焊缝的基本符号

（2）辅助符号

辅助符号属于表示焊缝表面形状特征的符号，该符号以及其应用情况在表1-8中呈现。要是不存在需要确切说明焊缝表面形状的情形，那么能够不选用辅助符号。

表1-8　辅助符号及应用

（3）补充符号

用以为了补充说明焊缝某些特征而才采用的符号是补充符号，它的存在情况在表1-9之中。

表1-9　补充符号

4.焊缝标注的有关规定

（1）基本符号相对基准线的位置

表示指引线中箭头线，与接头关系的是图1-8。图1-9呈现的是基本符号，相对于基准线的位置。要是焊缝处于接头的箭头侧，也就是在图1-8（a）的情况 ，那么要把基本符号标在基准线的实线侧，即图1-9（a）那样。倘若焊缝处于接头的非箭头侧，宛如图1-8（b）的状况 ，则需将基本符号标在基准线的虚线侧，如同图1-9（b）那般。在标注对称焊缝和双面焊缝时，基准线可不加虚线，就如在图1-9（c）、（d）中呈现的态势。

图1-8　箭头线和接头的关系

图1-9　基本符号相对基准线的位置

（2）焊缝尺寸的标注位置

焊缝尺寸符号见表1-10。

表1-10　焊缝尺寸符号

焊缝尺寸符号及数据的标注原则如图1-10所示。

图1-10　焊缝尺寸符号及数据的标注原则

焊缝横剖面上是具有尺寸的，比如钝边高度为p，坡口深度是H，焊脚高度为K，焊缝宽度则是c，这些尺寸被标在基本符号的左侧。

②像焊缝长度l、焊缝间隙e、相同焊缝段数n这类，属于焊缝长度方向的尺寸，它们被标注在基本符号的右侧。

③尺寸标注在基本符号上侧或下侧的，有坡口角度α，有坡口面角度β，还有根部间隙b。

④相同焊缝数量N标在尾部。

在存在若干条焊缝的情形下，若这些焊缝的焊缝符号呈现出相同的状况，那么此时能够运用公共基准线来展开标注，（图1-11）。

图1-11　相同焊缝的标注