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高级焊工焊接知识28个问答解决,建议收藏!(一)
来源: | 作者:zhongshide | 发布时间: 2022-09-16 | 206 次浏览 | 分享到:

一、焊缝的一次结晶组织有何特征?

答:焊接熔池的结晶也遵循一般液体金属结晶的基本规律:形成晶核和晶核长大。焊接熔池中的液体金属在凝固时,通常融合区母材上的半融化晶粒成为晶核。

然后晶核吸附周围液体的原子进行长大,由于晶体是沿着与导热方向相反的方向成长,同时它也向着两侧方向成长,但由于受到相邻的正在生长的晶体所阻挡,因此晶体形成柱状形态的晶体称为柱状晶。

    此外,在一定条件下,熔池中的液体金属在凝固时也会产生自发晶核,如果散热是沿各个方向进行,则晶体就沿各个方向均匀地长成晶粒状晶体,这种晶体称为等轴晶。焊缝中通常见到的柱状晶,在一定条件下,焊缝中心也会出现等轴晶。

二、焊缝的二次结晶组织有何特征?

答:焊缝金属的组织,在一次结晶之后金属继续冷却到相变温度以下,又发生金相组织的变化,如低碳钢焊接时,一次结晶的晶粒都是奥氏体晶粒,当冷却到低于相变温度时,奥氏体分解为铁素体和珠光体,所以二次结晶后的组织大部分是铁素体加少量珠光体。

    但由于焊缝的冷却速度较快,所得珠光体含量一般比平衡组织中的含量大,冷却速度越快,珠光体含量越高,而铁素体量越少,硬度和强度也都有所提高,而塑性和韧性则有所降低。经二次结晶后,得到室温下的实际组织。不同钢材在不同焊接工艺条件下所得到的焊缝组织是不同的。

三、以低碳钢为例说明焊缝金属二次结晶后得到什么组织?

答:以低塑钢为例,一次结晶的组织为奥氏体,焊缝金属固态相变过程称为焊缝金属的二次结晶。二次结晶的显微组织为铁素体和珠光体。

    在低碳钢的平衡组织中,焊缝金属含碳量很低,其组织为粗大的柱状铁素体加少量珠光体。由于焊缝冷却速度大,铁素体不能按铁碳相图全部析出,结果珠光体的含量一般都较平缓组织中的含量大。冷却速度大还会使晶粒细化,金属的硬度和强度也有所提高。由于铁素体的减少和珠光体的增加也会使硬度增加,而塑性下降。

    因此,焊缝最后得到的组织是由金属的成分和冷却条件来决定的。由于焊接过程的特点,焊缝金属组织较细,所以焊缝金属比铸造状态组织性能要好。

四、试述异种金属焊接的特点有哪些?

答:1)异种金属焊接的特点,主要在于熔敷金属和焊缝的合金成分明显的差异,随着焊缝的形状、母材厚度、焊条药皮或焊剂,保护气体种类的不同,焊接熔池的行为也不一致,

因此,母材的融化量也也不一样,熔敷金属与母材融化区域的化学成分的浓度相互稀释的作用也将发生变化,由此可见,异种金属焊接接头各随区域化学成分的不均匀程度不仅取决于焊件和填充材料各自的原始成分同时也焊接工艺不同而变化。

2)组织的不均匀性,经历了焊接热循环后,焊接接头各区域将出现不同的金相组织,它与母材和填充材料的化学成分、焊接方法、焊接层次、焊接工艺及热处理有关。

3)性能的不均匀性,由于接头的化学成分,金属组织的不同,造成了接头力学性能的不同,沿接头各区域的强度、硬度、塑性、韧性等都有很大的差别,在焊缝两侧热影响区,其冲击值甚至有几倍的差异,高温下的蠕变极限和持久强度也会因成分和组织的不同而相差较大。

4)应力场分布的不均匀性,异种金属接头中的残余应力分布是不均匀的,这主要是因为接头各区域具有不同的塑性而决定的。另外,材料热导率的差异,将引起焊接热循环温度场的变化。各区域线膨胀系数的不同等因素都是造成应力场分布不匀的原因。

 五、试述异种钢焊接时,焊接材料的选择原则有哪些?

答:异种钢焊接材料的选择原则,主要有以下四点:

1) 在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下,如果不可以兼顾焊缝金属的强度和塑性,则应选用塑性较好的焊接材料。

2) 异种钢焊接材料的焊缝金属性能,只符合两种母材中的一种,即认为满足技术要求。

3) 焊接材料应具有良好的工艺性能,焊缝成型美观。焊接材料经济易采购。

六、试述珠光体钢与奥氏体钢的焊接性怎样?

答:珠光体钢与奥氏体钢是两种组织和成分都不同的钢种,因此,这两类钢焊接在一起,焊缝金属是两种不同类型的母材以及填充材料熔合而成,这就为这两类钢的焊接性提出了如下问题:

1) 焊缝的稀释。由于珠光体钢含金元素较低,它对整个焊缝金属的合金具有稀释作用,由于珠光体钢的这种稀释作用,使焊缝的奥氏体形成元素含量减少,结果在焊缝中,可能出现马氏体组织,从而恶化了焊接接头质量,甚至出现裂纹。

2) 形成过度层。在焊接热循环作用下,熔化的母材和填充金属相互混合的程度在熔池的边缘是不同的,在熔池边缘,液态金属温度较低,流动性较差,在液态停留时间较短,由于珠光体钢与奥氏体钢化学成分悬殊,在珠光体侧熔池边缘上,熔化的母材和填充金属不能很好的熔合,结果在珠光体钢一侧焊缝中,珠光体母材所占的比例较大,而且越靠近熔合线,母材所占比例越大。这就形成了焊缝金属内部成分不同的过渡层。

3) 形成熔合区扩散层。这二类钢组成的焊缝金属中,由于珠光体钢含碳量较高,但合金元素较高,但合金元素较少,而奥氏体钢相反,这样在熔合区珠光体钢一侧两边形成了碳和碳化物形成元素的浓度差,当接头在温度高于350-400度长期工作时,熔合区便出现明显的碳的扩散,即从珠光体钢侧通过熔合区向奥氏体焊缝扩散。结果在靠近熔合区的珠光体钢母材上形成了一层脱碳软化层,在奥氏体焊缝一侧产生了与脱碳相对应的增碳层。

4) 由于珠光体钢和奥氏体钢的物理性能相差很大,焊缝中成分差异也很大,因此这类接头无法用热处理的方法消除焊接应力,只能引起应力的重新分配,这一点与同种金属的焊接有很大的不同。

5) 延迟裂纹。这类异种钢的焊接熔池在结晶过程中,既有奥氏体组织,又有铁素体组织,两者相互接近,气体可以进行扩散,使扩散氢得以聚集,而产生延迟裂纹 。

七、铸铁补焊时防止裂纹的措施有哪些?

答:(1)焊前预热和焊后缓冷  焊前将焊件整体或局部预热和焊后缓冷不但能减少焊缝的白口倾向,并能减小焊接应力和防止焊件开裂。

2)采用电弧冷焊,减小焊接应力,选用塑性好的焊接材料,如用镍、铜、镍铜、高钒钢等作为填充金属,使焊缝金属可通过塑性变形松弛应力,防止裂纹,用细直径焊条,小电流,断续焊(间歇焊),分散焊(跳焊)的方法可减小焊缝处和基本金属的温度差而减小焊接应力,通过锤击焊缝可以消除应力,防止裂纹。

3)其他措施,调整焊缝金属的化学成分,使其脆性温度区间缩小;加入稀土元素,增强焊缝的脱硫,脱磷冶金反应,加入实力那个的细化晶粒元素,使焊缝晶粒细化。

在某些情况下,采用加热法以减弱焊补处所受的应力,也可较有效的防止裂纹的产生。

八、什么是应力集中?产生应力集中的因素有哪些?

答:由于焊缝形状和焊缝的特点,出现了集合形状的不连续性,当受载时,引起了焊接接头工作应力分布的不均匀现象,使局部的峰值应力σmax比平均应力σm高的多,这就是应力集中。在焊接接头中,产生应力集中的原因很多,其中最主要的原因是:

1) 焊缝中产生的工艺缺陷,入气孔,夹渣、裂纹和未焊透等,其中以焊接裂纹和未焊透引起的应力集中最为严重。

2) 不合理的焊缝外形,例如对接焊缝的余高过大,角焊缝的焊趾过高等

不合理的街头设计 如街头界面有突变,采用加盖板的对接街头等。焊缝布置不合理也会产生应力集中,例如只有店面焊缝的T形接头。

九、什么是塑性破坏,它有什么危害?

答:塑性破坏包括塑性失稳(屈服或发生显著塑性变形)和塑性断裂(刃性断裂或延性断裂),其过程是焊接结构在载荷作用下首先发生弹性变形→屈服→塑性变形(塑性失稳)→产生微裂口或微空隙→形成宏观裂纹→发生失稳扩展→断裂。

塑性破坏与脆性断裂相比危害是比较小的,具体有以下几种:

1) 屈服后产生不可恢复的塑性变形,使尺寸要求高的焊接结构报废。

2) 对于高韧性、低强度材料制成的压力容器失效不是由材料的断裂韧性控制,而是由于强度不足导致塑性失稳破坏。

塑性破坏的最终结果是使焊接结构 失效或发生灾难性事故,影响了企业的生产,造成不必要的人员伤亡,严重影响了国民经济的发展。

十、什么是脆性断裂,它有什么危害?

答:通常脆性断裂系指沿一定结晶面的劈裂的解离断裂(包括准解离断裂)及晶界(沿晶)断裂。

解理断裂是沿晶内一定结晶学平面分离而形成的断裂,是一种晶内断裂。金属材料在一定条件下,例如低温、高应变速及高应力集中的情况下,当应力达到一定数值时,就会发生解理断裂。

关于解理断裂的产生已经有许多模型,它们大多与位错理论相联系。普遍认为,当材料的塑性变形过程严重受阻,材料不能以形变方式而是以分离来顺应外加应力,从而发生解理裂纹。

金属中的夹杂物、脆性析出物和其他缺陷对解理裂纹的产生亦有重要影响。     

脆断一般都在应力不高于结构的设计许用应力和没有显著的塑性变形的情况下发生,并瞬时扩展到结构整体,具有突然破坏的性质,不易事先发现和预防,因此往往造成人身伤亡和财产的巨大损失。

十一、试述焊接裂纹在结构脆性断裂中起什么作用?

答:在所有缺陷中,裂纹是最危险的,在外载作用下,裂纹前沿附近会产生少量塑性变形,同时尖端有一定量的张开位移,使裂纹缓慢发展;

当外载增加到某一临界值时,裂纹即以高速度扩展,此时裂纹如位于高值拉应力区,往往引起整个结构的脆性断裂,如果扩展的裂纹进入了拉应力较低的区域,美誉足够的能量来维持裂纹进一步扩展,或者裂纹进入到韧性较好的材料,(或同一材料但温度较高,韧性增加)收到较大的阻力,无法继续扩展,此时裂纹的危害性就相应减小。

十二、焊接结构易产生脆性断裂的原因是什么?

答:产生断裂的原因基本上可以归纳为三个方面:

1)材料的人性不足   

特别在缺口尖端处材料的微观索性变形能力差。低应力脆性破坏一般在较低的温度下产生,而随着温度的降低,材料的韧性急剧下降。此外,随着低合金高强度钢的发展,强度指标不断上升,而塑性、韧性却有所降低。脆性断裂在大多数情况下从焊接区开始,所以焊缝及热影响区的韧性不足往往是造成低应力脆性破坏的主要原因。

2)存在着微裂纹等缺陷    

断裂总是从缺陷处开始的,缺陷以裂纹为最危险。而焊接则是产生裂纹的主要原因。虽然随着焊接技术的发展,裂纹基本上可以得到控制,但要完全避免裂纹,还是比较困难的。

3)一定的应力水平   

不正确的设计和不良的制造工艺是产生焊接残余应力的主要原因。因此,对于焊接结构来说,除了工作应力外,还必须考虑焊接残余应力和应力集中程度,以及由于装配不良等所带来的附加应力。

十三、设计焊接结构时应考虑哪些主要因素?

答:主要考虑的因素如下:

1) 焊接接头应保证具有足够的强调和刚度,保证足够长的使用寿命;

2) 考虑焊接接头的工作介质和工作条件,例如温度、腐蚀、振动、疲劳等;

3) 大型结构件应尽可能减少焊前预热和焊后热处理的工作量;

4) 焊接件可不再需要或仅需少量机械加工;

5) 焊接工作量能减至最少;

6) 焊接结构的变形和应力减至最小;

7) 易于施工,并为施工创造良好的劳动条件;

8) 尽量采用新技术和机械化、自动化焊接,以提高劳动生产率;9) 焊缝便于检验,确保接头质量。

十四、请述叙气割的基本条件,紫铜可以采用氧—乙炔焰气割吗?为什么?

答:气割的基本条件是:

1)、金属的燃点应低于金属的熔点,

2)、金属氧化物的熔点应低于金属本身的熔点,

3)、金属在氧气中燃烧要能放出大量的热,

4)、金属的导热系数应小。

     紫铜不可以采用氧—乙炔焰气割,因为铜生成氧化物(CuO)生成热很少,同时其导热性能很好,(热量不能集中在切口附近,)故不能气割。


来源:网络

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