第二节　焊接接头及焊缝

一、焊接接头

1.焊接接头的特点

焊接接头是一个化学和力学不均匀体，焊接接头的不连续性体现在四个方面：几何形状不连续；化学成分不连续；金相组织不连续；力学性能不连续。

影响焊接接头的力学性能的因素主要有焊接缺陷、接头形状的不连续性、焊接残余应力和变形等。常见的焊接缺陷的形式有焊接裂纹、熔合不良、咬边、夹渣和气孔。焊接缺陷中的未熔合和焊接裂纹，往往是接头的破坏源。接头的形状和不连续性主要是焊缝增高及连接处的截面变化造成的，此处会产生应力集中现象，同时由于焊接结构中存在着焊接残余应力和残余变形，导致接头力学性能的不均匀。在材质方面，不仅有热循环引起的组织变化，还有复杂的热塑性变形产生的材质硬化。此外，焊后热处理和矫正变形等工序，都可能影响接头的性能。

2.焊接接头的形式

焊接生产中，由于焊件厚度、结构形状和使用条件不同，其接头形式和坡口形式也不同，焊接接头形式可分为：对接接头、搭接接头、T字接头及角接接头四种。

（1）对接接头

对接接头是焊接结构中使用最多的一种接头形式。按照焊件厚度和坡口准备的不同，对接接头一般可分为卷边对接、不开坡口、V形坡口、X形坡口、单U形坡口和双U形坡口等形式（图1-1）。

（2）搭接接头

搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，可分为不开坡口、圆孔内塞焊、长孔内角焊三种形式（图1-2）。

不开坡口的搭接接头，一般用于12mm以下钢板，其重叠部分为≥2（δ1+δ），并采用双面焊接。这种接头的装配要求不高，接头的承载能力低，所以只用在不重要的结构中。

当遇到重叠钢板的面积较大时，为了保证结构强度，可根据需要分别选用圆孔内塞焊和长孔内角焊的接头形式。这种形式特别适于被焊结构狭小处以及密闭的焊接结构。圆孔和长孔的大小和数量，应根据板厚和对结构的厚度要求而定。

开坡口是为了保证焊缝根部焊透，便于清除熔渣，获得较好的焊缝成形，而且坡口能起调节基本金属和填充金属比例的作用。钝边是为了防止烧穿，钝边尺寸要保证第一层焊缝能焊透。间隙也是为了保证根部能焊透。

选择坡口形式时，主要考虑的因素为：保证焊缝焊透，坡口形状容易加工，尽可能提高生产效率、节省焊条，焊后焊件变形尽可能小。

钢板厚度在6mm以下，一般不开坡口，但重要结构，当厚度在3mm时就要求开坡口。钢板厚度为6～26mm时，采用V形坡口，这种坡口便于加工，但焊后焊件容易发生变形。钢板厚度为12～60mm时，一般采用X形坡口，这种坡口比V形坡口好，在同样厚度下，它能减少焊着金属量1/2左右，焊件变形和内应力也比较小，主要用于大厚度及要求变形较小的结构中。单U形和双U形坡口的焊着金属量更少，焊后产生的变形也小，但这种坡口加工困难，一般用于较重要的焊接结构。

对于不同厚度的板材焊接时，如果厚度差（δ1-δ）未超过表1-6的规定，则焊接接头的基本形式与尺寸应按较厚板选取；否则，应在较厚的板上作出单面或双面的斜边，如图1-3所示。其削薄长度L≥3（δ-δ1）。

（3）T字接头

T字接头的形式如图1-4所示。这种接头形式应用范围比较广，在船体结构中，约70%的焊缝采用这种接头形式。按照焊件厚度和坡口准备的不同，T字接头可分为不开坡口、单边V形、K形以及双U形四种形式。

当T字接头作为一般连接焊缝，并且钢板厚度在2～30mm时，可不必开坡口。若T字接头的焊缝要求承受载荷时，则应按钢板厚度和对结构的强度要求，开适当的坡口，使接头焊透，以保证接头强度。

（4）角接接头

角接接头的形式如图1-5所示。根据焊件厚度和坡口准备的不同，角接接头可分为不开坡口、单边V形、V形以及K形四种形式。

二、焊缝

1.焊缝的基本形状及尺寸

焊缝形状和尺寸通常是对焊缝的横截面而言，焊缝形状特征的基本尺寸如图1-6所示。c为焊缝宽度，简称熔宽；s为基本金属的熔透深度，简称熔深；h为焊缝的堆敷高度，称为余高量；焊缝熔宽与熔深的比值称为焊缝形状系数ψ，即ψ=c/s；焊缝形状系数ψ对焊缝质量影响很大，当ψ选择不当时，会使焊缝内部产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷。通常，形状系数ψ控制在1.3～2较为合适。这对熔池中气体的逸出以及防止夹渣、裂纹等均有利。

2.焊缝的空间位置

按施焊时焊缝在空间所处位置的不同，可分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式，如图1-7所示。

3.焊缝的符号及应用

焊缝符号一般由基本符号与指引线组成。必要时还可以加上辅助符号、补充符号、引出线和焊缝尺寸符号；并规定基本符号和辅助符号用粗实线绘制，引出线用细实线绘制。其主要用于金属熔化焊及电阻焊的焊缝符号表示。

（1）基本符号

根据国标GB/T 324—2008《焊接符号表示法》的规定，基本符号是表示焊缝横剖面形状的符号，它采用近似于焊缝横剖面形状的符号来表示。其基本符号表示方法见表1-7。

（2）辅助符号

辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号，符号及其应用见表1-8。如不需要确切说明焊缝表面形状时，可以不用辅助符号。

（3）补充符号

补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表1-9。

4.焊缝标注的有关规定

（1）基本符号相对基准线的位置

图1-8表示指引线中箭头线和接头的关系。图1-9为基本符号相对基准线的位置，如果焊缝在接头的箭头侧［图1-8（a）］，则将基本符号标在基准线的实线侧［图1-9（a）］。如果焊缝在接头的非箭头侧［图1-8（b）］，则将基本符号标在基准线的虚线侧［图1-9（b）］。标对称焊缝及双面焊缝时，基准线可以不加虚线［图1-9（c）、（d）］。

（2）焊缝尺寸的标注位置

焊缝尺寸符号见表1-10。

焊缝尺寸符号及数据的标注原则如图1-10所示。

①焊缝横剖面上的尺寸，如钝边高度p、坡口深度H、焊脚高度K、焊缝宽度c等标在基本符号左侧。

②焊缝长度方向的尺寸，如焊缝长度l、焊缝间隙e、相同焊缝段数n等标注在基本符号的右侧。

③坡口角度α、坡口面角度β、根部间隙b等尺寸标注在基本符号的上侧或下侧。

④相同焊缝数量N标在尾部。

当若干条焊缝的焊缝符号相同时，可使用公共基准线进行标注（图1-11）。