焊接结构有何优缺点?
发布时间: 2019-10-21作者：baile100浏览量：
答:随着焊接技术的飞速发展，焊接产品日益向高参数(高温、高压、高容量)、低温深冷、高寿命和大型化的方向发展。
焊接结构在造船、锅炉、压力容器、起重运输中几乎全部取代了铆接结构；在机械制造业中，不少过去一直用整铸、整锻方法生产的大型毛坯改成了焊接结构，大大简化了生产工艺，降低了成本；许多尖端技术，如宇航、核动力等也采用焊接结构。焊接结构主要有以下一系列优点。
1)焊接结构与铆接结构相比，首先可节省大量金属材料，减轻结构的重量。例如，起重机采用焊接结构，其重量可减轻15%~20%,高层建筑钢结构可减轻10%~20%。其次，焊接结构简化了加工与装配工序，提高了生产效率，改善了劳动强度与劳动条件。
2)焊接结构与铸造结构相比，不需制作木模和砂型，也不需专门熔炼和浇铸，工序简单，生产周期短，更有利于单件和小批量生产。同时，焊接结构比铸件节省50%~60%,比铸钢节省20%-30%的材料。
3)焊接结构具有一些用其他工艺方法难以达到的优点。例如，焊接结构可在同一零件上，根据不同要求采用不同的材料或分段制造来简化工艺。如大型齿轮的轮缘可用高强度的耐磨优质合金钢，而其他部位则可用一般钢材制造，这样既提高了齿轮的使用性能，又节省了优质钢材。
4)有些型材采用焊接结构比用轧制经济。如当工字钢的高度大于70cm时，采用钢板拼焊比轧制的成本低。
焊接结构也存在某些缺点容易引起焊接的失效并导致灾难性事故的发生。焊接结构失效的主要原因如下
1)结构设计不合理。盲目地将铆接结构的设计方法照搬到焊接结构上来。具体是：
①刚性大。焊接为刚性连接，连接构件不易产生相对位移。而铆接结构接头具有一定相对位移的可能性，而使其刚度相对降低，从而可减少附加应力。在焊接结构中，由于在设计时没有考虑这个因素，易引起较大的附加应力并增强应力集中的敏感性。
②整体性。当设计不妥时，焊接结构的整体性给裂纹的扩展创造了十分有利的条件。焊接结构在工作时，一旦有不稳定的脆性裂纹出现，就有可能穿越接头扩展至结构整体，而使结构全部破坏。但对铆接结构，当出现不稳定的脆性裂纹并扩展到接头处时就会在铆钉孔边处自动停止，这时的铆钉孔起到了止裂孔的作用，避免了更大灾难性事故的产生。
2)材料选用不当。用于制造焊接产品的材料若选用不当，在降低基体金属使用性能的同时也降低了焊接接头的性能。例如，用转炉钢制造在气温为-20℃下的低温条件服役的焊接结构必然要产生脆断事故；若采用平炉钢制造可避免事故的产生。
3)工艺制订不合理。焊接结构的制造是由一系列工序组成的，其中装配焊接是最关键的工序，因此焊接工艺的合理与否是至关重要。例如，若焊接方法选用不当，有可能因热源能量不集中加热时间过长、使热敏感钢的接头脆化；或因预热温度不足，导致易淬火钢焊接接头产生冷裂纹；或对应选用碱性焊条的钢材或接头型式而采用了酸性焊条，则由于焊缝冶金质量低而易产生缺陷或引起脆化。
4)环境因素的影响。环境因素对焊接结构的使用寿命也会产生较大的影响。例如，在高温下服役的焊接结构，由于强烈蠕变能导致结构失效而破坏；在低温下工作的焊接结构由于接头变脆易发生脆断；接触各种腐蚀介质的焊接结构，由于腐蚀作用，能导致结构过早地失效破坏。
5)运行及管理失误。在生产中由于操作不当或管理疏忽造成焊接结构失效破坏的事例是经常产生的。尤其是对于一些受压容器，由于不按操作规程作业，严重超载运行，或者没有使用安全减压阀，导致爆裂招来灾难性事故的产生。
焊接结构在造船、锅炉、压力容器、起重运输中几乎全部取代了铆接结构；在机械制造业中，不少过去一直用整铸、整锻方法生产的大型毛坯改成了焊接结构，大大简化了生产工艺，降低了成本；许多尖端技术，如宇航、核动力等也采用焊接结构。焊接结构主要有以下一系列优点。
1)焊接结构与铆接结构相比，首先可节省大量金属材料，减轻结构的重量。例如，起重机采用焊接结构，其重量可减轻15%~20%,高层建筑钢结构可减轻10%~20%。其次，焊接结构简化了加工与装配工序，提高了生产效率，改善了劳动强度与劳动条件。
2)焊接结构与铸造结构相比，不需制作木模和砂型，也不需专门熔炼和浇铸，工序简单，生产周期短，更有利于单件和小批量生产。同时，焊接结构比铸件节省50%~60%,比铸钢节省20%-30%的材料。
3)焊接结构具有一些用其他工艺方法难以达到的优点。例如，焊接结构可在同一零件上，根据不同要求采用不同的材料或分段制造来简化工艺。如大型齿轮的轮缘可用高强度的耐磨优质合金钢，而其他部位则可用一般钢材制造，这样既提高了齿轮的使用性能，又节省了优质钢材。
4)有些型材采用焊接结构比用轧制经济。如当工字钢的高度大于70cm时，采用钢板拼焊比轧制的成本低。
焊接结构也存在某些缺点容易引起焊接的失效并导致灾难性事故的发生。焊接结构失效的主要原因如下
1)结构设计不合理。盲目地将铆接结构的设计方法照搬到焊接结构上来。具体是：
①刚性大。焊接为刚性连接，连接构件不易产生相对位移。而铆接结构接头具有一定相对位移的可能性，而使其刚度相对降低，从而可减少附加应力。在焊接结构中，由于在设计时没有考虑这个因素，易引起较大的附加应力并增强应力集中的敏感性。
②整体性。当设计不妥时，焊接结构的整体性给裂纹的扩展创造了十分有利的条件。焊接结构在工作时，一旦有不稳定的脆性裂纹出现，就有可能穿越接头扩展至结构整体，而使结构全部破坏。但对铆接结构，当出现不稳定的脆性裂纹并扩展到接头处时就会在铆钉孔边处自动停止，这时的铆钉孔起到了止裂孔的作用，避免了更大灾难性事故的产生。
2)材料选用不当。用于制造焊接产品的材料若选用不当，在降低基体金属使用性能的同时也降低了焊接接头的性能。例如，用转炉钢制造在气温为-20℃下的低温条件服役的焊接结构必然要产生脆断事故；若采用平炉钢制造可避免事故的产生。
3)工艺制订不合理。焊接结构的制造是由一系列工序组成的，其中装配焊接是最关键的工序，因此焊接工艺的合理与否是至关重要。例如，若焊接方法选用不当，有可能因热源能量不集中加热时间过长、使热敏感钢的接头脆化；或因预热温度不足，导致易淬火钢焊接接头产生冷裂纹；或对应选用碱性焊条的钢材或接头型式而采用了酸性焊条，则由于焊缝冶金质量低而易产生缺陷或引起脆化。
4)环境因素的影响。环境因素对焊接结构的使用寿命也会产生较大的影响。例如，在高温下服役的焊接结构，由于强烈蠕变能导致结构失效而破坏；在低温下工作的焊接结构由于接头变脆易发生脆断；接触各种腐蚀介质的焊接结构，由于腐蚀作用，能导致结构过早地失效破坏。
5)运行及管理失误。在生产中由于操作不当或管理疏忽造成焊接结构失效破坏的事例是经常产生的。尤其是对于一些受压容器，由于不按操作规程作业，严重超载运行，或者没有使用安全减压阀，导致爆裂招来灾难性事故的产生。
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