1.3　焊条电弧焊焊接接头

1-34　焊条电弧焊焊接接头由哪几部分组成？

焊条电弧焊焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。如图1-2所示。

①焊缝　焊缝起着连接金属和传力的作用，它的性能决定于成分和组织。按焊缝结合形式可分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝。

②熔合区　熔合区是接头中焊缝与焊接热影响区过渡的区域。该区很窄，低碳钢和低合金钢的熔合区约0.1～0.5mm，但却是接头中最薄弱地带，许多焊接接头破坏常因该处的某些缺陷引起。

③热影响区　热影响区的宽度与焊接方法和焊接热输入大小有关。它的组织与性能变化与材料的成分、焊前的热处理状态及焊接热循环等因素有关。热影响区有可能产生脆化、硬化和软化等不利于接头力学性能。

1-35　焊条电弧焊焊接接头有哪些特点？

焊条电弧焊焊接接头具有以下特点：

①几何不连续　当接头位于结构几何形状和尺寸发生变化的部位，该接头就是一个几何不连续体，工作时传递着复杂的应力。即使是对接接头，只要有余高存在，在焊趾处也会出现不同程度的应力集中。制造过程中发生的错边、焊接缺陷、角变形等，都将加剧应力集中，使接头工作应力分布更加复杂。

②性能不均匀　焊缝金属与母材在化学成分上常存在差异，经受不同的焊接热循环后，必然造成焊接接头各区域的金属组织存在着不同程度的差异，导致了焊接接头在力学性能、物理化学性能及其他的不均匀性。

③存在残余应力和变形　焊接过程热源集中作用于焊接的部位，不均匀的温度场下产生了较高的焊接残余应力和变形，使接头的区域过早地达到屈服点和强度极限，同时也会影响结构的刚度，尺寸稳定性及结构的其他使用性能。

1-36　焊条电弧焊常见的焊接接头形式有哪几种？

焊条电弧焊常见的接头基本形式有对接、搭接、角接和T形接头，如图1-3所示。此外，还有一些其他类型的接头形式，如十字接头、端部接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头和锁底接头等。

1-37　何谓对接接头？有何特点？

两焊件端面相对平行的接头称为对接接头。它是焊接结构中采用最多的一种接头形式，也是一种比较理想的接头形式。与搭接接头相比，具有受力简单均匀、节省金属等优点，但对接接头对下料尺寸和组装要求比较严格。根据焊件的厚度和坡口准备等条件，对接接头可分为不开坡口和开坡口的对接接头两种。

①不开坡口的对接接头　当钢板厚度在6mm以下时，一般可不开坡口，只留有1～2mm的焊缝间隙，如图1-4所示。但对于较重要的结构，当钢板厚度大于3mm时就要求开坡口。

②开坡口的对接接头　开坡口不仅保证了电弧能伸到接头根部，使接头根部焊透以及便于清渣，获得良好的焊缝成形。而且坡口能起到调节焊缝金属中母材和填充金属比例。坡口根部间隙具有保证接头根部焊透的作用，而坡口钝边具有防止烧穿的作用，但钝边的尺寸应保证第一层能焊透。

当钢板厚度为7～40mm时，一般采用V形坡口。V形坡口具有容易加工，但焊后角变形大的特点。V形坡口的形式有：不带钝边的V形坡口、带钝边的V形坡口、单边V形坡口、钝边单边V形坡口四种。如图1-5所示。

当钢板厚度为12～16mm时，可采用X形坡口，如图1-6所示。

X形坡口与V形坡口相比，在钢板厚度相同时，能减少约1/2焊着金属量，焊后变形小和产生内应力也较小。这种坡口多用于大厚度及要求控制焊接变形量的结构中。

当钢板较厚时，也可以采用U形坡口。U形坡口的特点是焊着金属量最小，焊件产生变形小，稀释率低。但这种坡口加工较难，一般应用在较重要的焊接接头中。

U形坡口形式有：单边U形坡口、单面U形坡口和双面U形坡口3种，如图1-7所示。当钢板厚度为20～60mm时，可采用单面U形坡口［图1-7（a）］。当钢板厚度为40～60mm，可采用双面U形坡口［图1-7（c）］。

1-38　何谓角接头？有何特点？

两焊件端面构成大于30°，小于135°夹角的接头，称为角接头。角接接头的承载能力差，一般用于不重要的焊接结构中。角接接头形式如图1-8所示。

1-39　何谓T形接头？有何特点？

两焊件端面与平面构成直角或近似直角的接头，称为T形接头。T形接头形式如图1-9所示。

T形接头在钢结构件中应用广泛，通常作为一种联系焊缝，其承载能力较差，但能承受各种方向的力和力矩。按照焊件厚度可分为不开坡口、单边V形、K形以及双U形四种形式。

T形接头作为联系焊缝时，钢板厚度在2～30mm可不开坡口。若T形接头的焊缝有承载要求时，则应按照钢板厚度及结构强度要求，选用V形、K形、双U形坡口，以保证接头强度。

1-40　何谓搭接接头？有何特点？

两焊件部分重叠构成的接头称为搭接接头。如图1-10所示。搭接接头一般用于12mm以下钢板，其搭接部分一般为板厚的3～5倍，采用双面焊接。搭接接头易于装配，对装配要求不高，但承载能力较低，只能用于不重要的结构中。常用于化工容器中的开孔补强、支座衬板等结构。

1-41　何谓焊波、焊缝、焊道和焊层？

焊波是指焊缝表面上的鱼鳞状波纹。

焊缝是指焊件经焊接后形成的结合部分。

焊道是指每熔敷一次形成的一条单道焊缝。

焊层是指多层焊时的每一分层。每个焊层可由一条焊道或数条并排相搭接的焊道组成。如图1-11所示。

1-42　焊缝如何分类？各类焊缝如何定义？

通常把焊缝分为对接焊缝、角焊缝、端接焊缝、塞焊缝和槽焊缝五类。

对接焊缝：指焊件的坡口面间或一零件与另一零件表面间焊接的焊缝。可由对接接头形成，也可由T形接头（十字接头）形成。如图1-12所示。

角焊缝：指沿两直交或接近直交零件的交线所焊接的焊缝。可以由T形接头、十字接头、角接接头、搭接接头等形成，如图1-13所示。

端接焊缝：构成端接接头所形成的焊缝称为端接焊缝，如图1-14所示。

塞焊缝是指两焊件相叠，其中一件开圆孔，在圆孔中焊接两板所形成的焊缝（只在孔内焊角焊缝除外），如图1-15所示。

槽焊缝是指两焊件相叠，其中一件开长孔，在长孔中焊接两板所形成焊缝（只在槽内焊角焊缝除外），如图1-16所示。

1-43　表示对接焊缝几何形状的参数有哪些？

表示对接焊缝几何形状的参数有焊缝宽度、余高、熔深，见图1-17。

①焊缝宽度　指焊缝表面与母材的交界处称为焊趾。而单道焊缝横截面中，两焊趾之间的距离称为焊缝宽度。

②余高　指超出焊缝表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的高度称为余高。焊缝的余高使焊缝的横截面增加，承载能力提高，并且能增加射线探伤的灵敏度，但却使焊趾处会产生应力集中。通常要求余高不能低于母材，其高度随母材厚度增加而加大，但最大不得超过3mm。

③熔深　在焊接接头横截面上，母材熔化的深度称为熔深。一定的熔深值保证了焊缝和母材的结合强度。当填充金属材料（焊条或焊丝）一定时，熔深的大小决定了焊缝的化学成分。不同的焊接方法要求不同的熔深值，例如堆焊时，为了保持堆焊层的硬度，减少母材对焊缝的稀释作用，在保证熔透的前提下，应要求较小的熔深。

1-44　表示角焊缝几何形状的参数有哪些？

根据角焊缝的外表形状，可将角焊缝分成两类：焊缝表面凸起带有余高的角焊缝称为凸形角焊缝；焊缝表面下凹的角焊缝称为凹形角焊缝，见图1-18。表示角焊缝几何形状的参数有焊脚、角焊缝凸度和角焊缝凹度。

①焊脚　角焊缝的横截面中，从一个焊件上的焊趾到另一个焊件表面的最小距离称为焊脚。焊脚值决定了两焊件的结合强度，它是最主要的一个参数。

②凸度　凸形角焊缝截面中，焊趾连线与焊缝表面之间的最大距离。

③凹度　凹形角焊缝横截面中，焊趾连线与焊缝表面之间的最大距离。

1-45　何谓正面角焊缝和侧面角焊缝？

正面角焊缝是指焊缝轴线与焊件受力方向相垂直的角焊缝，如图1-19（a）所示。

侧面角焊缝是指焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝，如图1-19（b）所示。

1-46　何谓断续角焊缝、连续角焊缝、并列断续角焊缝和交错断续角焊缝？

断续角焊缝是指沿焊缝长度方向不连续的角焊缝。

连续角焊缝是指沿焊缝长度方向连续的角焊缝。

并列断续角焊缝是指T形接头两侧相互对称布置，长度基本相等的断续角焊缝，如图1-20（a）所示。

交错断续角焊缝是指T形接头两侧相互交错布置，长度基本相等的断续角焊缝，如图1-20（b）所示。

1-47　何谓定位焊和定位焊缝？

正式施焊前为装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接，称为定位焊。由定位焊接所构成的短焊缝成为定位焊缝。

1-48　何谓连续焊缝、断续焊缝、纵向焊缝、横向焊缝、环焊缝和螺旋形焊缝？

连续焊缝是指沿接头全长连续焊接的焊缝。

断续焊缝是指沿接头全长焊接成一定间隔的焊缝。

纵向焊缝是指沿焊件长度方向分布的焊缝。

横向焊缝是指与焊件长度方向相垂直的焊缝。

环焊缝是指沿球形或筒形焊件环向分布的头尾相接的封闭焊缝。

螺旋形焊缝是指用成卷板材按螺旋形方式卷成管接头，焊接后形成的焊缝。

1-49　何谓承载焊缝、联系焊缝及密封焊缝？

承载焊缝是指焊件上用于承受载荷的焊缝。

联系焊缝是指不直接承受载荷，只起连接作用的焊缝。

密封焊缝是指主要用于防止液体渗漏的焊缝。

1-50　何谓焊接位置？焊条电弧焊焊接位置有哪些？

焊条电弧焊时，焊缝所处的空间位置称为焊接位置。

焊接位置可分为平焊、立焊、横焊和仰焊等位置，如图1-21所示。焊缝空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。焊缝倾角是指焊缝轴线与水平面之间的夹角。焊缝转角是指通过焊缝轴线的垂直面与坡口二等分平面之间的夹角。

①平焊位置　焊缝倾角0°～5°、焊缝转角0°～10°的焊接位置称为平焊位置，如图1-21（a）所示。在平焊位置的焊接称为平焊和平角焊。

②横焊位置　焊缝倾角为0°～5°、焊缝转角为70°～90°的焊接位置称为横焊位置，如图1-21（b）所示。在横焊位置进行的焊接称为横焊。

焊缝倾角0°～5°、焊缝转角30°～55°的焊接位置称为角焊缝横焊位置。在角焊缝横焊位置进行的焊接称为横角焊，如图1-21（c）所示。

③立焊位置　焊缝倾角80°～90°，焊缝转角0°～180°的焊接位置称为立焊位置。如图1-21（d）所示。在立焊位置进行的焊接称为立焊和立角焊。

④仰焊位置　当进行对接焊缝焊接时，焊缝倾角0°～15°，焊缝转角165°～180°的焊接位置，如图1-21（e）所示。当进行角焊缝焊接时，焊缝倾角0°～15°，焊缝转角115°～180°的焊接位置，称为仰角焊位置，如图1-21（f）所示。在仰焊位置进行的焊接称为仰焊和仰角焊。

1-51　何谓船形焊和全位置焊接

T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行的焊接，称为船形焊，如图1-22所示。这种焊接位置相当于在90°角V形坡口内的水平对接缝。

水平固定管的对接焊缝，包括了平焊、立焊和仰焊等焊接位置，类似这样的焊接位置施焊时，称为全位置焊接，如图1-23所示。