1.3　焊條電弧焊焊接接頭

1-34　焊條電弧焊焊接接頭由哪幾部分組成？

焊條電弧焊焊接接頭包括焊縫、熔合區和熱影響區。如圖1-2所示。

①焊縫　焊縫起著連接金屬和傳力的作用，它的性能決定于成分和組織。按焊縫結合形式可分為對接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫和端接焊縫。

②熔合區　熔合區是接頭中焊縫與焊接熱影響區過渡的區域。該區很窄，低碳鋼和低合金鋼的熔合區約0.1～0.5mm，但卻是接頭中最薄弱地帶，許多焊接接頭破壞常因該處的某些缺陷引起。

③熱影響區　熱影響區的寬度與焊接方法和焊接熱輸入大小有關。它的組織與性能變化與材料的成分、焊前的熱處理狀態及焊接熱循環等因素有關。熱影響區有可能產生脆化、硬化和軟化等不利于接頭力學性能。

1-35　焊條電弧焊焊接接頭有哪些特點？

焊條電弧焊焊接接頭具有以下特點：

①幾何不連續　當接頭位于結構幾何形狀和尺寸發生變化的部位，該接頭就是一個幾何不連續體，工作時傳遞著復雜的應力。即使是對接接頭，只要有余高存在，在焊趾處也會出現不同程度的應力集中。制造過程中發生的錯邊、焊接缺陷、角變形等，都將加劇應力集中，使接頭工作應力分布更加復雜。

②性能不均勻　焊縫金屬與母材在化學成分上常存在差異，經受不同的焊接熱循環后，必然造成焊接接頭各區域的金屬組織存在著不同程度的差異，導致了焊接接頭在力學性能、物理化學性能及其他的不均勻性。

③存在殘余應力和變形　焊接過程熱源集中作用于焊接的部位，不均勻的溫度場下產生了較高的焊接殘余應力和變形，使接頭的區域過早地達到屈服點和強度極限，同時也會影響結構的剛度，尺寸穩定性及結構的其他使用性能。

1-36　焊條電弧焊常見的焊接接頭形式有哪幾種？

焊條電弧焊常見的接頭基本形式有對接、搭接、角接和T形接頭，如圖1-3所示。此外，還有一些其他類型的接頭形式，如十字接頭、端部接頭、卷邊接頭、套管接頭、斜對接接頭和鎖底接頭等。

1-37　何謂對接接頭？有何特點？

兩焊件端面相對平行的接頭稱為對接接頭。它是焊接結構中采用最多的一種接頭形式，也是一種比較理想的接頭形式。與搭接接頭相比，具有受力簡單均勻、節省金屬等優點，但對接接頭對下料尺寸和組裝要求比較嚴格。根據焊件的厚度和坡口準備等條件，對接接頭可分為不開坡口和開坡口的對接接頭兩種。

①不開坡口的對接接頭　當鋼板厚度在6mm以下時，一般可不開坡口，只留有1～2mm的焊縫間隙，如圖1-4所示。但對于較重要的結構，當鋼板厚度大于3mm時就要求開坡口。

②開坡口的對接接頭　開坡口不僅保證了電弧能伸到接頭根部，使接頭根部焊透以及便于清渣，獲得良好的焊縫成形。而且坡口能起到調節焊縫金屬中母材和填充金屬比例。坡口根部間隙具有保證接頭根部焊透的作用，而坡口鈍邊具有防止燒穿的作用，但鈍邊的尺寸應保證第一層能焊透。

當鋼板厚度為7～40mm時，一般采用V形坡口。V形坡口具有容易加工，但焊后角變形大的特點。V形坡口的形式有：不帶鈍邊的V形坡口、帶鈍邊的V形坡口、單邊V形坡口、鈍邊單邊V形坡口四種。如圖1-5所示。

當鋼板厚度為12～16mm時，可采用X形坡口，如圖1-6所示。

X形坡口與V形坡口相比，在鋼板厚度相同時，能減少約1/2焊著金屬量，焊后變形小和產生內應力也較小。這種坡口多用于大厚度及要求控制焊接變形量的結構中。

當鋼板較厚時，也可以采用U形坡口。U形坡口的特點是焊著金屬量最小，焊件產生變形小，稀釋率低。但這種坡口加工較難，一般應用在較重要的焊接接頭中。

U形坡口形式有：單邊U形坡口、單面U形坡口和雙面U形坡口3種，如圖1-7所示。當鋼板厚度為20～60mm時，可采用單面U形坡口［圖1-7（a）］。當鋼板厚度為40～60mm，可采用雙面U形坡口［圖1-7（c）］。

1-38　何謂角接頭？有何特點？

兩焊件端面構成大于30°，小于135°夾角的接頭，稱為角接頭。角接接頭的承載能力差，一般用于不重要的焊接結構中。角接接頭形式如圖1-8所示。

1-39　何謂T形接頭？有何特點？

兩焊件端面與平面構成直角或近似直角的接頭，稱為T形接頭。T形接頭形式如圖1-9所示。

T形接頭在鋼結構件中應用廣泛，通常作為一種聯系焊縫，其承載能力較差，但能承受各種方向的力和力矩。按照焊件厚度可分為不開坡口、單邊V形、K形以及雙U形四種形式。

T形接頭作為聯系焊縫時，鋼板厚度在2～30mm可不開坡口。若T形接頭的焊縫有承載要求時，則應按照鋼板厚度及結構強度要求，選用V形、K形、雙U形坡口，以保證接頭強度。

1-40　何謂搭接接頭？有何特點？

兩焊件部分重疊構成的接頭稱為搭接接頭。如圖1-10所示。搭接接頭一般用于12mm以下鋼板，其搭接部分一般為板厚的3～5倍，采用雙面焊接。搭接接頭易于裝配，對裝配要求不高，但承載能力較低，只能用于不重要的結構中。常用于化工容器中的開孔補強、支座襯板等結構。

1-41　何謂焊波、焊縫、焊道和焊層？

焊波是指焊縫表面上的魚鱗狀波紋。

焊縫是指焊件經焊接后形成的結合部分。

焊道是指每熔敷一次形成的一條單道焊縫。

焊層是指多層焊時的每一分層。每個焊層可由一條焊道或數條并排相搭接的焊道組成。如圖1-11所示。

1-42　焊縫如何分類？各類焊縫如何定義？

通常把焊縫分為對接焊縫、角焊縫、端接焊縫、塞焊縫和槽焊縫五類。

對接焊縫：指焊件的坡口面間或一零件與另一零件表面間焊接的焊縫。可由對接接頭形成，也可由T形接頭（十字接頭）形成。如圖1-12所示。

角焊縫：指沿兩直交或接近直交零件的交線所焊接的焊縫。可以由T形接頭、十字接頭、角接接頭、搭接接頭等形成，如圖1-13所示。

端接焊縫：構成端接接頭所形成的焊縫稱為端接焊縫，如圖1-14所示。

塞焊縫是指兩焊件相疊，其中一件開圓孔，在圓孔中焊接兩板所形成的焊縫（只在孔內焊角焊縫除外），如圖1-15所示。

槽焊縫是指兩焊件相疊，其中一件開長孔，在長孔中焊接兩板所形成焊縫（只在槽內焊角焊縫除外），如圖1-16所示。

1-43　表示對接焊縫幾何形狀的參數有哪些？

表示對接焊縫幾何形狀的參數有焊縫寬度、余高、熔深，見圖1-17。

①焊縫寬度　指焊縫表面與母材的交界處稱為焊趾。而單道焊縫橫截面中，兩焊趾之間的距離稱為焊縫寬度。

②余高　指超出焊縫表面焊趾連線上面的那部分焊縫金屬的高度稱為余高。焊縫的余高使焊縫的橫截面增加，承載能力提高，并且能增加射線探傷的靈敏度，但卻使焊趾處會產生應力集中。通常要求余高不能低于母材，其高度隨母材厚度增加而加大，但最大不得超過3mm。

③熔深　在焊接接頭橫截面上，母材熔化的深度稱為熔深。一定的熔深值保證了焊縫和母材的結合強度。當填充金屬材料（焊條或焊絲）一定時，熔深的大小決定了焊縫的化學成分。不同的焊接方法要求不同的熔深值，例如堆焊時，為了保持堆焊層的硬度，減少母材對焊縫的稀釋作用，在保證熔透的前提下，應要求較小的熔深。

1-44　表示角焊縫幾何形狀的參數有哪些？

根據角焊縫的外表形狀，可將角焊縫分成兩類：焊縫表面凸起帶有余高的角焊縫稱為凸形角焊縫；焊縫表面下凹的角焊縫稱為凹形角焊縫，見圖1-18。表示角焊縫幾何形狀的參數有焊腳、角焊縫凸度和角焊縫凹度。

①焊腳　角焊縫的橫截面中，從一個焊件上的焊趾到另一個焊件表面的最小距離稱為焊腳。焊腳值決定了兩焊件的結合強度，它是最主要的一個參數。

②凸度　凸形角焊縫截面中，焊趾連線與焊縫表面之間的最大距離。

③凹度　凹形角焊縫橫截面中，焊趾連線與焊縫表面之間的最大距離。

1-45　何謂正面角焊縫和側面角焊縫？

正面角焊縫是指焊縫軸線與焊件受力方向相垂直的角焊縫，如圖1-19（a）所示。

側面角焊縫是指焊縫軸線與焊件受力方向相平行的角焊縫，如圖1-19（b）所示。

1-46　何謂斷續角焊縫、連續角焊縫、并列斷續角焊縫和交錯斷續角焊縫？

斷續角焊縫是指沿焊縫長度方向不連續的角焊縫。

連續角焊縫是指沿焊縫長度方向連續的角焊縫。

并列斷續角焊縫是指T形接頭兩側相互對稱布置，長度基本相等的斷續角焊縫，如圖1-20（a）所示。

交錯斷續角焊縫是指T形接頭兩側相互交錯布置，長度基本相等的斷續角焊縫，如圖1-20（b）所示。

1-47　何謂定位焊和定位焊縫？

正式施焊前為裝配和固定焊件接頭的位置而進行的焊接，稱為定位焊。由定位焊接所構成的短焊縫成為定位焊縫。

1-48　何謂連續焊縫、斷續焊縫、縱向焊縫、橫向焊縫、環焊縫和螺旋形焊縫？

連續焊縫是指沿接頭全長連續焊接的焊縫。

斷續焊縫是指沿接頭全長焊接成一定間隔的焊縫。

縱向焊縫是指沿焊件長度方向分布的焊縫。

橫向焊縫是指與焊件長度方向相垂直的焊縫。

環焊縫是指沿球形或筒形焊件環向分布的頭尾相接的封閉焊縫。

螺旋形焊縫是指用成卷板材按螺旋形方式卷成管接頭，焊接后形成的焊縫。

1-49　何謂承載焊縫、聯系焊縫及密封焊縫？

承載焊縫是指焊件上用于承受載荷的焊縫。

聯系焊縫是指不直接承受載荷，只起連接作用的焊縫。

密封焊縫是指主要用于防止液體滲漏的焊縫。

1-50　何謂焊接位置？焊條電弧焊焊接位置有哪些？

焊條電弧焊時，焊縫所處的空間位置稱為焊接位置。

焊接位置可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊等位置，如圖1-21所示。焊縫空間位置，可用焊縫傾角和焊縫轉角來表示。焊縫傾角是指焊縫軸線與水平面之間的夾角。焊縫轉角是指通過焊縫軸線的垂直面與坡口二等分平面之間的夾角。

①平焊位置　焊縫傾角0°～5°、焊縫轉角0°～10°的焊接位置稱為平焊位置，如圖1-21（a）所示。在平焊位置的焊接稱為平焊和平角焊。

②橫焊位置　焊縫傾角為0°～5°、焊縫轉角為70°～90°的焊接位置稱為橫焊位置，如圖1-21（b）所示。在橫焊位置進行的焊接稱為橫焊。

焊縫傾角0°～5°、焊縫轉角30°～55°的焊接位置稱為角焊縫橫焊位置。在角焊縫橫焊位置進行的焊接稱為橫角焊，如圖1-21（c）所示。

③立焊位置　焊縫傾角80°～90°，焊縫轉角0°～180°的焊接位置稱為立焊位置。如圖1-21（d）所示。在立焊位置進行的焊接稱為立焊和立角焊。

④仰焊位置　當進行對接焊縫焊接時，焊縫傾角0°～15°，焊縫轉角165°～180°的焊接位置，如圖1-21（e）所示。當進行角焊縫焊接時，焊縫傾角0°～15°，焊縫轉角115°～180°的焊接位置，稱為仰角焊位置，如圖1-21（f）所示。在仰焊位置進行的焊接稱為仰焊和仰角焊。

1-51　何謂船形焊和全位置焊接

T形、十字形和角接接頭處于平焊位置進行的焊接，稱為船形焊，如圖1-22所示。這種焊接位置相當于在90°角V形坡口內的水平對接縫。

水平固定管的對接焊縫，包括了平焊、立焊和仰焊等焊接位置，類似這樣的焊接位置施焊時，稱為全位置焊接，如圖1-23所示。