焊接焊接是指通過適當的物理化學過程使兩個分離的固態物體產生原子（分子）間結合力而連線成一體的連線方法。
在化工機械製造中，據統計，化工裝置焊接的構件量，約佔整個裝置重量的75％左右。各種容器、塔器、換熱器、反應器、鋼結構等大多數採用焊接方法製造。由於化工、煉油、製藥等生產工藝複雜，操作壓力高，溫度範圍廣，要求密封性好，腐蝕性強，所以對焊接要求特別嚴格。
因此，提高焊接技術水平，規範焊接工藝，確保焊接質量，對保證長期、安全、高效率生產有著重要的意義。
第一節電弧焊
電弧焊是利用電弧的熱量加熱並熔化金屬進行焊接的。
一、焊接電弧
焊接電弧是一種強烈的持久的氣體放電現象。在這種氣體放電過程中產生大量的熱能和強烈的光輝。通常，氣體是不導電的，但是在一定的電場和溫度條件下，可以使氣體離解而導電。
焊接電弧就是在一定的電場作用下，將電弧空間的氣體介質電離，使中性分子或原子離解為帶正電荷的正離子和帶負電荷的電子（或負離子），這兩種帶電質點分別向著電場的兩極方向運動，使區域性氣體空間導電，而形成電弧。
焊接電弧的引燃一般採用兩種方法：接觸引弧和非接觸引弧。手工電弧焊是採用接觸引弧的。
引弧時，焊條與工件瞬時接觸造成短路。由於接觸面的凹凸不平，只是在某些點上接觸，因而使接觸點上電流密度相當大；此外，由於金屬表面有氧化皮等汙物，電阻也相當大，所以接觸處產生相當大的電阻熱，使這裡的金屬迅速加熱熔化，並開始蒸發。當焊條輕輕提起時，焊條端頭與工件之間的空間內充滿了金屬蒸氣和空氣，其中某些原子可能已被電離。
與此同時，焊條剛拉開一瞬間，由於接觸處的溫度較高，距離較近，陰極將發射電子。電子以高速度向陽極方向運動，與電弧空間的氣體介質發生撞擊。碰撞的結果使氣體介質進一步電離，同時使電弧溫度進一步公升高，則電弧開始引燃。
只要這時能維持一定的電壓，放電過程就能連續進行，使電弧連續0燃燒。 非接觸引弧一般借助於高頻或高壓脈衝引弧裝置，使陰極表面產生強場發射，其發射出來的電子流再與氣體介質撞擊，使其離解導電。
焊接電弧可分為三個區域，如圖2－9所示，即陽極區、弧柱區和陰極區。用鋼焊條焊接時，陰極區溫度為2400k左右，放出熱量為電弧總熱量的38％；陽極區溫度為2600k左右，熱量佔42％；弧柱區中心溫度可達5000－8000k，熱量佔20％左右。
電弧焊是利用電弧的熱量加熱並熔化金屬進行焊接的。
二、手工電弧焊
手工電弧焊是利用電弧產生的熱量熔化被焊金屬的一種手工操作焊接方法。由於它所需的裝置簡單，操作靈活，對空間不同位置、不同接頭形成的焊縫均能方便地進行焊接，因此，目前它仍被廣泛使用。
手工電弧焊如圖2-10所示。
焊接前，將被焊工件和焊鉗分別與電焊機的兩極連線並用焊鉗夾持焊條。焊接時使焊條與工件瞬時接觸，形成短路，隨即將它們分開一定距離（約2－4mm），就引燃了電弧。電弧下的工件立即熔化構成乙個半卵形熔池。
焊條藥皮熔化後，一部分變成氣體包圍住電弧使它與空氣隔絕，從而使液態金屬免於氧、氮的侵害；一部分變成溶渣，或單獨噴向熔池，或與焊芯熔化生成的液態金屬熔滴一起噴向溶池。在電弧及熔池中，液態金屬、熔渣和電弧氣體互相間會發生某種物理化學變化，如氣體向液態金屬內溶解，進行氧化還原反應等。熔池內的氣體和渣由於質量輕而上浮。
當電弧移去後，溫度降低，金屬和渣會先後凝固。這樣兩件金屬經熔化結晶的焊縫金屬而連線起來。渣由於收縮量與金屬不同，會在渣殼和金屬界上產生滑移，渣殼或自動脫落，或敲擊後脫落，即可露出帶魚鱗紋狀的金屬焊縫。
手工電弧焊的主要裝置是電焊機。電焊機是產生焊接電弧的電源，有交流和直流兩種。 目前國內生產的電焊機品種很多，按其結構可分為：交流電焊機和直流電焊機。
交流電焊機實質上是一種特殊的變壓器，它將工業用電的電壓降低。由於交流電源的電壓和電流方向是不斷改變的，在這個改變過程中電弧總要經歷乙個瞬時熄弧、重新引弧和再次穩定燃燒的過程，因此交流電弧穩定性較差。但因具有結構簡單、維修方便、造價低廉和節省電能等優點，所以交流電焊機在生產實踐中也廣泛採用。
直流電焊機又分為旋轉式直流電焊機和矽整流式直流電焊機。前者由一台交流電動機帶動一台直流發電機組成，它有成本高、噪音大、重量大、維護不方便等缺點。矽整流式直流電焊機結構簡單，已逐漸替代旋轉式直流電焊機。
直流電焊機的電壓和電流方向不變，能使電弧持續而穩定燃燒，因此焊縫質量更容易保證。
直流電焊機有兩種不同的接法。當焊條接負極、工件接正極時為正接法；反之為反接法。一般用鹼性低氫型焊條（如j507）焊接時，為了使電弧穩定燃燒，規定要用直流反接法；而用酸性焊條（如j422）焊接厚鋼板時，採用正接法，因為陽極部分的溫度高於陰極部分，用正接法可以得到較大的熔深；焊接薄鋼板及有色金屬時，則採用反接法。
用交流電焊接時，由於極性是交替變化的，所以不需要選擇極性接法。
三、埋弧自動焊
埋弧自動焊接時，引燃電弧、送絲、電弧沿焊接方向移動及焊接收尾等過程完全由機械來完成。
埋弧自動焊過程如圖2-11所示。
焊劑2由漏斗3流出後，均勻地堆敷在裝配好的工件1上，焊絲4由送絲機構經送絲滾輪5和導電嘴6送入焊接電弧區。焊接電源的兩端分別接在導電嘴和工件上。送絲機構、焊劑漏斗及控制盤通常都裝在一台小車上以實現焊接電弧的移動。
焊接過程是通過操作控制盤上的按鈕開關來實現自動控制的。焊接過程中，在工件被焊處覆蓋著一層30－50mm厚的粒狀焊劑，連續送進的焊絲在焊劑層下與焊件間產生電弧，電弧的熱量使焊絲、工件和焊劑溶化，形成金屬熔池，使它們與空氣隔絕。隨著焊機自動向前移動，電弧不斷熔化前方的焊件金屬、焊絲及焊劑，而熔池後方的邊緣開始冷卻凝固形成焊縫，液態熔渣隨後也冷凝形成堅硬的渣殼。
如圖2-12所示。未熔化的焊劑可**使用。
焊絲和焊劑在焊接時的作用與手工電弧焊的焊條芯、焊條藥皮一樣。焊接不同的材料應選擇不同成分的焊絲和焊劑。如焊接低碳鋼時常用h08a焊絲，配用高錳高矽型焊劑hj431等。
焊接電源通常採用容量較大的弧焊變壓器。
埋弧自動焊的主要優點是：
（1）生產率高埋弧焊的焊絲伸出長度（從導電嘴末端到電弧端部的焊絲長度）遠較手工電弧焊的焊條短，一般在50mm左右，而且是光焊絲，不會因提高電流而造成焊條藥皮發紅問題，即可使用較大的電流（比手工焊大5－10倍），因此，熔深大，生產率較高。對於20mm以下的對接焊可以不開坡口，不留間隙，這就減少了填充金屬的數量。
（2）焊縫質量高對焊接熔池保護較完善，焊縫金屬中雜質較少，只要焊接工藝選擇恰當，較易獲得穩定高質量的焊縫。
（3）勞動條件好除了減輕手工操作的勞動強度外，電弧弧光埋在焊劑層下，沒有弧光輻射，勞動條件較好。 埋弧自動焊至今仍然是工業生產中最常用的一種焊接方法。適於批量較大，較厚較長的直線及較大直徑的環形焊縫的焊接。
廣泛應用於化工容器、鍋爐、造船、橋梁等金屬結構的製造。
這種方法也有不足之處，如不及手工焊靈活，一般只適合於水平位置或傾斜度不大的焊縫；工件邊緣準備和裝配質量要求較高、費工時；由於是埋弧操作，看不到熔池和焊縫形成過程，因此，必須嚴格控制焊接規範。
四、氬弧焊
氬弧焊是利用氬氣作為保護介質的一種電弧焊方法。氬氣是一種惰性氣體，它既不與金屬起化學反應使被焊金屬氧化，亦不溶解於液態金屬。因此，可以避免焊接缺陷，獲得高質量的焊縫。
氬弧焊時，由於氬氣的電離勢較高，故引弧較困難，為此常借用高頻振盪器產生高頻高壓電來引弧。由於氬氣的散熱能力較低，因而一旦引燃後，就能較穩定地燃燒。
氬弧焊按所用的電極不同分為兩種：非熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊。
（一）非熔化極氬弧焊（tig焊）
非熔化極氬弧焊時，電極只起發射電子、產生電弧的作用，電極本身不熔化，常採用熔點較高的釷鎢棒或鈰鎢棒作為電極，所以又叫鎢極氬弧焊。焊接過程可以用手工進行，也可以自動進行。其過程如圖2-13（a）所示。
焊接時，在鎢極與工件間產生電弧，填充金屬從一側送入，在電弧熱的作用下，填充金屬與工件熔融在一起形成焊縫。為了防止電極的熔化和燒損，焊接電流不能過大，因此，鎢極氬弧焊通常適用於焊接4mm以下的薄板，如管子對接、管子與管板的連線。
（二）熔化極氬弧焊（mig焊）
熔化極氬弧焊是利用金屬焊絲作為電極，電弧產生在焊絲和工件之間，焊絲不斷送進並熔化過渡到焊縫中去。因此熔化極氬弧焊所用焊接電流可大大提高，適用於中、厚板的焊接，如化工容器筒體的焊接。焊接過程可採用自動或半自動方式，如圖2-13（b）所示。
熔化極氬弧焊時的金屬熔滴過渡，主要是噴射過渡的形式。噴射過渡的特點是在焊接電壓較高、焊接電流超過某臨界值時，熔滴呈霧狀的細滴沿焊絲軸向高速射入溶池。噴射過渡時不發生短路現象，電弧燃燒非常穩定，飛濺現象消失，焊縫成形好，熔透深度增加，所以溶化極氬弧焊主要用於焊接厚度為3mm以上的金屬。
由於氬氣比較稀缺，使得氬弧焊的焊接成本較高。故目前主要用來焊接易氧化的有色金屬（如鋁、鎂及其合金）、稀有金屬（如鉬、鈦及其合金）、高強度合金鋼及一些特殊用途的高合金鋼（如不鏽鋼、耐熱鋼）。
近三十年來，發展了鎢極、熔化極脈衝氬弧焊，使之擴大了氬弧焊的應用範圍。脈衝氬弧焊是採用可控的脈衝電流代替連續電流，通過調節規範引數能控制電弧能量，便於精確控制熔池體積、焊縫熔深及溶滴過渡等，因而可以焊接薄板或超薄板構件。如直流脈衝tig焊可焊小至0.
1mm的薄板。
第二節焊接接頭和坡口形式
焊接接頭形式可分為：對接接頭、t形接頭、角接接頭和搭接接頭。
一、 對接接頭
將兩塊鋼板對在一起焊接，稱為對接；一塊鋼板卷成圓筒後對在一起焊接，也屬對接。對接接頭容易焊透，受力情況好，應力分布均勻，聯接強度高，因而焊接接頭質量容易保證。
為了保證焊接質量，必須在焊接接頭處開適當的坡口。坡口的主要作用是保證焊透，此外，坡口的存在還可形成足夠容積的金屬液熔池，以便焊渣浮起，不致造成夾渣。坡口的幾何尺寸必須設計好，以便減少金屬填充量、減少焊接工作量和減少變形。
對接接頭形式如圖2-14所示。對於鋼板厚度在6 mm以下的雙面焊，因其手工焊的熔深可達4 mm，故可以不開坡口，如圖2-14（a）所示。
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