影响焊接性的主要因素

材料因素

材料是指用于制造结构的金属材料及焊接所消耗的材料。前者称为母材或基本金属，即被焊金属；后者称为焊接材料，包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。材料因素包括化学成分、冶炼轧制状态；热处理状态、组织状态和力学性能等。其中化学成分（包括杂质的分布与含量）是主要的影响因素。在焊接结构中，绝大多数常用的金属材料是钢材。碳对钢的焊接性影响最大。含碳量越高，焊接热影响区的淬硬倾向越大，焊接裂纹的敏感性越大，也就是说，含碳量越高焊接性越差。

除碳外，钢中的一些杂质，如氧、硫、磷、氢、氮以及合金钢中常用的合金元素锰、铬、钴、铜、硅、钼、钛、铌、钒、硼等都不同程度地增加了钢的淬硬倾向，使焊接性变差。因此钢材的焊接性常用“碳当量(Ceq)'来进行估算。

国际焊接学会推荐的碳素钢和低合金结构钢的碳当量计算公式如下：

Ceq={ω(C)+ω(Mn)/6 +[ω( Cr)+ω(Mo) +ω(V)]/5+[ω( Ni) +ω(Cu)]/15}%   ---公式1

一般情况下，碳当量小于0.50%时，碳素结构钢和低合金结构钢具有良好的焊接性，随着碳当量的增加，钢材的焊接性逐渐变差。压力容器用碳素结构钢和低合金结构钢的碳含量（质量分数）均不大于0.25%。以Q345R (16MnR)为例，其最大碳当量为0.47%，具有较好的焊接性，只有当厚度大于30mm时，才要求焊前预热至1000℃以上；而15CrMo其最大碳当量为0.66%，焊接性较差，当厚度大于10mm时，就要求焊前预热至150℃以上。

当碳当量增加时，钢材的淬硬倾向增大，硬度增加，这时钢材焊接热影响区就容易产生冷裂纹。日本伊藤等人进行了大量的试验后，提出了冷裂敏感指数(Pcm)的计算公式：

Pcm={ω(C)+ω(Si)/30+[ω(Mn)+ω(Cu) +ω(Cr)]/20+ω( Ni)/60 +ω(Mo)/15 +ω(V)/10 +ω(B)}%   ---公式2

该式适用于碳含量（质量分数）为0.07%~0.22%，σb=400~1000MPa的低合金高强度钢。

伊藤等又根据Pcm、板厚h或拘束度R，建立了冷裂敏感性Pw、冷裂敏感指数Pcm及防止冷裂所需要的预热温度的计算公式。

Pw=Pcm+[H]/60+h/600     ---公式3

或    Pw=Pcm+[H]/60 +R/40000  ---公式4

式中  [H]--熔敷金属中扩散氢含量( mL/100g，甘油法)；

R--接缝拉伸拘束度(kg/mm·mm)；

h--板厚(mm)；

Pcm--冷裂敏感指数。

当Pw>0时，即有产生裂纹的可能性。

利用公式3与4，可以计算出无裂纹焊缝所需预热温度为

T0=1440Pw-392

公式3和公式4适用条件：扩散氢含量[H]为1.0~5.0mL/100g，板厚为19~50mm，热输入为17~30kj/cm，化学成分范围同公式2。两式不仅考虑了钢中化学成分的影响，还考虑到钢板厚度或拘束度，以及熔敷金属中的含氢量，利用这两式可以计算出防止冷裂纹所需的预热温度。

设计因素

设计因素是指焊接结构在使用中的安全性不但受到材料的影响，而且在很大程度上还受到结构形式的影响。例如结构刚度过大或过小、断面突然变化、焊接接头的缺口效应、过大的焊缝体积以及过于密集的焊缝数量，都会不同程度地引起应力集中，使结构或焊接接头脆断可能性增加。

工艺因素

工艺因素包括施焊方法（如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等）、焊接工艺（包括焊接规范参数、焊接材料、预热、后热、装配焊接顺序）和焊后热处理等。在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况下，工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。

使用因素

使用因素指焊接结构的工作温度、负荷条件（动载、静载、冲击、高速等）和工作环境（化工区、沿海及腐蚀介质等）。一般来讲，环境温度越低，钢结构越易发生脆性破坏，承受交变载荷的焊接结构越易发生疲劳破坏。