手工电弧焊加工常见应用场景
机械制造:设备机架、零部件拼接、管道安装等。
建筑工程:钢结构厂房、桥梁、压力容器的焊接。
维修改造:机械设备、车辆、管道的现场维修与补焊。
五金加工:小型金属构件、工具的制作与拼接。
气体保护电弧焊加工核心工艺特点
保护效果好:氩气、二氧化碳(CO₂)等保护气体隔绝氧气、氮气,避免焊缝产生气孔、氧化等缺陷。
焊缝质量优:成形美观、飞溅少,接头强度高,无需额外清渣工序。
适用场景广:可焊接碳钢、不锈钢、铝合金等多种金属,适配薄板至中厚板焊接。
分类明确:主流分为熔化极气体保护焊(MIG/MAG)和非熔化极气体保护焊(TIG),前者效率高,后者精度高。
低合金钢焊接加工的核心是平衡强度与韧性,避免冷裂纹、热影响区脆化等问题,需根据钢种强度级别和服役环境选择工艺。
核心技术特点
低合金钢(含碳量≤0.25%,合金元素总量≤5%)通过 Mn、Si、Cr、Ni 等元素强化,焊接性随强度级别升高而下降(如 Q355 焊接性优于 Q690)。
主要风险:淬硬倾向导致冷裂纹(氢致裂纹)、热影响区(HAZ)韧性下降、层状撕裂(厚板焊接)。
常用焊接方法及适用场景
焊条电弧焊(SMAW)灵活便携,适合现场安装、短焊缝或复杂结构(如桥梁、压力容器),根据强度等级选匹配焊条(如 Q355 用 E5015-G,Q690 用 E11015-G)。
埋弧焊(SAW)效率高、熔深大,适合中厚板(≥8mm)长直焊缝或环缝(如管道、储罐),采用低氢型焊剂(如 HJ431 配合 H08MnA 焊丝)。
气体保护焊(GMAW/FCAW)
MIG/MAG 焊:适合中薄板高速焊接(如汽车车架),用实芯焊丝(如 ER50-6)配合 Ar+CO₂混合气体。
药芯焊丝电弧焊(FCAW):无需单独配保护气,适合户外或厚板焊接,抗风能力强。
电渣焊(ESW)适合超厚板(≥50mm)焊接(如重型机械机架),但热输入大,需严格控制焊后热处理以改善 HAZ 韧性。
关键工艺要点
冷裂纹预防:
焊前预热:根据钢种强度和板厚确定温度(Q355 板厚>25mm 预热 80-120℃;Q690 预热 150-250℃)。
控制氢含量:使用低氢型焊接材料(焊条经 350℃×1h 烘干,存入 80-100℃保温筒),焊前清理油污、铁锈(氢的主要来源)。
焊后缓冷:用石棉覆盖或后热(250-350℃×1-2h),加速氢扩散。
热影响区韧性保障:采用小热输入参数(如焊条电弧焊电流≤200A,埋弧焊速度≥30cm/min),避免过热导致晶粒粗大;高韧性钢种(如 Q690)可配合焊后回火(600-650℃)。
层状撕裂控制:厚板焊接时采用 “Z 向钢”(如 Q355D-Z15),坡口设计避免贯穿性熔合线(如采用 K 型坡口),必要时在 T 型接头腹板侧预制焊接垫板。
镍基合金焊接加工的核心是应对高温强度保持、耐蚀性要求及焊接热裂纹敏感性,需严格控制焊接材料匹配和热输入,以维持其在高温、腐蚀环境下的核心性能。
核心技术难点
高温脆性相析出:焊接热循环易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,导致焊缝及热影响区(HAZ)韧性下降。
热裂纹敏感:镍基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固时易因低熔点共晶物(如 NbC-Ni₃Nb)形成晶间液膜,产生凝固裂纹;部分合金(如 Inconel 600)还易出现液化裂纹。
耐蚀性保持:焊接过程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)烧损或偏析,会降低焊缝在酸、碱、高温氧化环境中的耐蚀性。
常用焊接方法及适用场景
TIG 焊(钨极氩弧焊)常用方法,适合薄板(≤5mm)及精密构件(如化工设备衬里、航空发动机燃烧室),热输入易控制,焊缝成形好。需用高纯氩(纯度≥99.99%)保护,必要时加背面保护。
MIG 焊(熔化极氩弧焊)效率高于 TIG 焊,适合中厚板(5-20mm)批量焊接(如压力容器简体、热交换器管板),采用药芯焊丝或实芯焊丝配合 Ar+He 混合气体(增强熔深)。
埋弧焊(SAW)适合厚板(≥10mm)长直焊缝(如管道、反应器壳体),需匹配低硅、低硫焊剂(如 HJ260),避免增硅导致热裂纹。
电子束焊 / 激光焊热输入极小,适合薄壁高精密构件(如核工业部件),可减少脆性相析出,但设备成本高,对装配精度要求严苛。
关键工艺要点
焊接材料匹配:优先选用同质焊丝(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),确保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量与母材相当;异种镍基合金焊接需选择中间成分焊丝,避免脆化相。
热裂纹预防:
控制热输入:采用小电流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊电流 80-100A,速度 10-15cm/min),减少熔池过热。
降低拘束度:避免刚性固定,采用分段退焊法减少焊接应力。
焊丝微合金化:部分焊丝添加少量 B、Zr 细化晶粒,抑制晶间液膜。
焊后处理:
固溶处理:对时效强化型镍基合金(如 Inconel 718),焊后需经 980-1060℃固溶 + 时效,溶解脆性相,恢复力学性能。
酸洗钝化:用硝酸 + 氢氟酸混合溶液处理焊缝,去除氧化皮,恢复耐蚀性(尤其对化工用镍基合金)。
焊前准备:用不锈钢丝刷或机械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳钢工具清理(避免 Fe 污染导致耐蚀性下降);焊丝需经 200-300℃烘干 1h,去除水分。

