第六節 焊接接頭與焊縫

一、焊接接頭的分類

用焊接的方法連接的接頭叫焊接接頭，簡稱接頭。焊接接頭包括焊縫區、熔合區、熱影響區和母材，如圖1-20所示。

焊接接頭是焊接結構最基本的要素，一個焊接結構總是由若干個構件通過焊接接頭連接而成的。焊接接頭可分為對接接頭、T形接頭、角接接頭、搭接接頭等，如圖1-21所示。

（一）對接接頭

兩焊件表面構成大于或等于135°、小于或等于180°夾角的接頭叫對接接頭。它是各種焊接結構中采用最多的一種接頭形式。

對接接頭的形式如圖1-22所示。不開坡口（Ⅰ形坡口）的對接接頭，用于較薄鋼板的焊件。開坡口的對接接頭，用于鋼板較厚而需要全焊透的焊件；根據鋼板厚度不同，可開成各種形狀的坡口，其中常用的有V形、X形和U形坡口。

對重要的焊接結構，如壓力容器、不等厚度鋼板的對接接頭，應對厚板進行削薄。通常規定，當薄板厚度不大于10mm，兩板厚度差超過1mm；或當薄板厚度大于10mm，兩板厚度差大于薄板厚度的30%或超過5mm時，對厚板邊緣進行削薄，如圖1-23和表1-4所示。

（二）T形接頭

焊件的端面與另一焊件的表面構成直角或近似直角的接頭叫T形接頭，如圖1-24所示。

（三）角接接頭

兩焊件端面間構成大于30°、小于135°夾角的接頭叫角接接頭。這種接頭的受力狀況不太好，常用于不重要的結構中。根據焊件厚度不同，接頭形式也可分為開坡口和不開坡口兩種，如圖1-25所示。

（四）搭接接頭

兩焊件部分重疊構成的接頭叫搭接接頭。根據結構形式對強度的要求不同，可分為不開坡口I形、圓孔內塞焊和長孔內角焊三種形式。不開坡口的搭接接頭采用雙面焊接，這種接頭強度較差，很少采用。當重疊鋼板的面積較大時，為保證結構強度，可分別選用圓孔內塞焊和長孔內角焊的形式，這兩種接頭形式特別適用于被焊位置狹小的焊接結構，如圖1-26所示。

從受力的角度看，對接接頭是比較理想的接頭形式，其受力狀況好，應力集中較小。T形接頭能承受各種方向的力和力矩。搭接接頭的應力分布不均勻，疲勞強度較低，不是理想的接頭類型，但由于其焊前準備及裝配工作簡單，在焊接結構中應用較廣，而對于承受動載荷的接頭不宜采用。角接接頭多用于箱形構件上，承載能力隨接頭形式不同而不同。

二、焊縫形式

焊縫就是焊件經焊接后所形成的結合部分，可按下列方式分類。

（一）以空間位置分類

按焊縫在空間位置的不同，可分為平、立、橫、仰四種焊縫，如圖1-27所示。

（二）以接合形式分類

按焊縫接合形式的不同，可分為對接焊縫、角焊縫和塞焊縫，如圖1-28所示。

（三）以斷續情況分類

按焊縫斷續情況不同，可分為定位焊縫、連續焊縫和斷續焊縫三種。

（1）定位焊縫。焊前為裝配和固定構件接縫的位置而焊接的短焊。

（2）連續焊縫。沿接頭全長連續焊接的焊縫。

（3）斷續焊縫。沿接頭全長焊接成具有一定間隔的焊縫。它又可分為斷續焊縫和交錯斷續焊縫。

三、焊縫符號

設計人員設計的結構或制品要由生產人員準確無誤地制造出來，就必須把結構或制造施工條件等內容詳細地在設計文件即設計說明書和設計圖樣中表述清楚。把焊接接頭的焊接加工要求和注意事項用圖形或文字詳細地加以說明是非常復雜的，而采用各種代號和符號可以簡單明了地指出焊接接頭的類型、形狀、尺寸、位置、表面形狀、焊接方法及與焊接有關的各項條件。國家標準GB/T324—2008《焊縫符號表示法》對設計圖樣上使用的焊縫符號、焊接方法代號等已做出明確規定。

四、焊接坡口

開坡口是為了保證電弧能深入焊縫根部，使根部焊透，便于清除熔渣，獲得較好的焊縫成形，而且開坡口的大小和形狀能起到調節母材金屬與填充金屬比例的作用。

（一）選擇坡口應遵循的原則

（1）能夠保證工件焊透，且便于焊接操作。如在容器內部不便焊接的情況下，要采用單面坡口并在容器的外面焊接。

（2）坡口形狀容易加工。

（3）盡可能提高焊接生產率和節省焊接材料。

（4）盡可能減少焊后工件的變形。

（二）坡口形式及選擇

焊接接頭的坡口形式，按形狀不同分為基本型、組合型及特殊型三類。基本坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口和U形坡口，其他類型的坡口是在基本坡口形式上發展起來的，如圖1-29所示。應根據焊件的厚度、接頭類型選擇適當的坡口形式和坡口尺寸，選擇時參見國家標準GB/T9851—2008《氣焊、焊條電弧焊、氣體保護焊和高能束焊的推薦坡口》及GB/T985.2—2008《埋弧焊的推薦坡口》。

坡口的幾何尺寸如圖1-30所示。

（1）坡口面。焊件上的坡口表面叫坡口面。

（2）坡口面角度及坡口角度。焊件表面的垂直面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度，兩坡口面之間的夾角叫坡口角度。開單面坡口時，坡口角度等于坡口面角度，開雙面對稱坡口時，坡口角度等于兩倍的坡口面角度。

（3）根部間隙。焊前在接頭根部之間預留的空隙叫根部間隙，它的作用是保證焊縫根部焊透。

（4）鈍邊。焊件開坡口時，沿焊件接頭坡口根部的端面直邊部分叫鈍邊，它在焊接時能避免焊件燒穿。

（5）根部半徑。在J形、U形坡口底部的圓角半徑，即根部半徑。

為適應焊接工藝的特殊要求，可將基本坡口進行組合，以形成比較特殊的焊縫坡口。如厚壁圓筒形容器的環縫采用內壁焊條電弧焊、外壁埋弧焊的焊接工藝，為減少焊條電弧焊的工作量，筒體內壁可采用較淺的V形坡口，而外壁為減少埋弧焊的工作量，采用U形坡口，如圖1-31所示。

（三）坡口制備

坡口制備質量的高低，對后續裝配和焊接的影響很大，必須高度重視。坡口制備可用刨邊機、坡口機、車床等冷加工方法來完成，也可用氣割或等離子弧切割等熱加工方法來完成。在用熱加工方法開坡口時，最好采用自動或半自動切割機，以保證坡口面的光滑平整，有利于后續的焊接工序。用手工氣割開坡口時，應使用角向磨光機打磨予以修整。

碳素鋼和標準抗拉強度下限值不大于540MPa的低合金鋼，可采用冷加工或熱加工方法制備坡口。

耐熱型低合金鋼和高合金鋼，標準抗拉強度下限值不大于540MPa的強度型低合金鋼，宜采用冷加工方法制備坡口。坡口的形式和尺寸確定以后，坡口的加工精度對接頭的焊接質量與焊接經濟性的影響很大。要確保加工精度，應避免因坡口加工精度造成的焊接缺陷。

（四）坡口的清理

（1）清理坡口的目的是為了清除坡口表面上的油、鐵銹、水分及其他有害雜質，以保證焊接質量。

（2）清理坡口時，可采用機械方法或化學方法將坡口表面及兩側10mm（焊條電弧焊）或20mm（埋弧焊、氣體保護焊）范圍內的污物清理干凈。