焊接与切割培训.ppt

金属焊接与切割技能知识培训 前言金属焊接切割等一些特种作业容易发生伤亡事故 对操作者本人 他人及周围设施 设备的安全造成重大伤害 从统计资料分析 大量的事故都发生在这些作业中 而且多数都是由于直接从事这些作业的操作人员缺乏安全知识 安全操作技能差或违章作业造成的 因此 依法加强直接从事这些作业的操作人员 即特种作业人员的安全技术培训 考核非常必要 为保障人民生命财产的安全 促使安全生产 劳动法 矿山安全法 消防法 等有关法律 法规作出一系列的规定 要求特种作业人员必须经过专门的安全技术培训 经考核合格取得操作资格证书 方可上岗作业 1998年国务院机构改革后 原劳动部承担的职业安全监察 矿山安全监察及安全综合管理职能划入国家经贸委 为适应社会主义市场经济的发展和劳动用工制度改革 劳动力流动频繁的新形势 防止各地特种作业人员的作业水平的参差不齐 避免重复培训 考核和发证 减轻持证人员的负担和社会的总体运营成本 统一规范特种作业人员的培训 考核工作 国家经贸委发布了 特种作业人员安全技术培训考核管理办法 在全国推广使用具有防伪功能的IC卡 中华人民共和国特种作业操作证 实行统一的培训大纲 考核标准 及证件 第一章焊接与切割基础知识 第一节焊接与切割的基本原理及分类焊接与切割的基本原理及分类 一 基本原理在金属结构及其他机械产品的制造中常将两个或两个以上的零件按一定的形式和尺寸联接在一起 这种联接通常分两大类 一类是可拆卸的联接 就是不必损坏被联接件本身就可以将它们分开 如螺栓联接等 另一类联接是永久性联接 即必须在损坏零件后才能拆卸 如焊接 焊接就是通过加热或加压 或两者并用 并且使用或不用填充材料 是工件达到结合的方法 二 焊接方法的分类 按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点 可以将焊接方法分为熔化焊 压力焊和钎焊三大类 熔化焊是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至溶化状态而完成的焊接方法压力焊是利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法 钎焊是把比被焊金属熔点低的钎料金属加热溶化至液态 然后是其渗透到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法 焊接时被焊金属处于固体状态 工件只适当地进行加热 没有受到压力的作用 仅依靠液态金属与固体金属之间的原子扩散而形成牢固的焊接接头 三 切割的方法和分类按照金属切割过程中加热方法的不同大致可以把切割方法分为火焰切割 电弧切割 冷切割三类 1 火焰切割按照金属切割过程中加热方法的不同 分为以下几种 1 气割 2 液化石油气切割 3 氢氧源切割 4 氧溶剂切割2 电弧切割 1 等离子弧切割 2 碳弧气割 二 焊接与切割技术的发展概况及应用 1 我国是最早应用焊接技术的国家之一 2 气焊大约是在1892年前后出现 那时使用的是氢气 氧气混合气体 到了1895年 发明了用电炉制造碳化钙 俗称电石 的方法之后 有发现了乙炔气 电石与水接触后产生的气体 3 近代主要的焊接技术 电弧焊 是在电能成功的应用于工业生产之后发展起来的 第二节常用金属材料的一般知识 一 合金的组织 结构及铁碳合金的基本知识1 合金的组织固溶体化合物机械混合物2 钢中常见的显微组织铁素体 F 渗碳体 Fe3C 珠光体 P 奥氏体 A 马氏体 M 魏氏组织3 密度铸钢的密度为7 8g cm3铁的密度为7 2g cm3钢的密度为8 9g cm3黄铜的密度为8 63g cm3铝的密度为2 7g cm3 二 钢材的分类 编号及性能1 钢材的分类低碳钢含碳量小于0 25 中碳钢含碳量小0 25 0 60 高碳钢含碳量大于0 60 2 钢材的性能及焊接特点低碳钢的焊接特点淬火倾向小焊前一般不需预热镇静钢杂质很少 偏析很小 不易形成低熔点共晶 所以对热裂纹不敏感如工艺选择不当 可能出现热影响区晶粒长大现象 而且温度越高 热影响区在高温停留时间越长 则晶粒长大越严重对焊接电源没有特殊要求 可采用交 直流弧焊机进行全位置焊接 工艺简单中碳钢的焊接特点热影响区容易产生淬硬组织由于基本金属含碳量较高 所以焊缝的含碳量也较高 容易产生热裂纹由于含碳量的增高 所以对气孔的敏感性增加 高碳钢的焊接特点导热性差对淬火更加敏感由于焊接高温的影响 晶粒长大快 碳化物容易在晶界上聚集 长大 使焊缝脆弱 焊接接头强度降低高碳钢焊接时比中碳钢更容易产生热裂纹 三 有色金属的分类及焊接特点 1 铝及铝合金的焊接特点表面容易氧化 生成致密的氧化膜 影响焊接 容易产生气孔容易产生热裂纹2 铜及铜合金的焊接特点难熔合及易变形容易产生热裂纹容易产生气孔 第三节焊接工艺基础知识 一 焊接接头的种类及接头型式对接接头 钢板厚度在6mm以下 除重要结构外 一般不开坡口交接接头 两焊接件端面间构成大于30 小于135 夹角的接头 叫做交接接头T形接头塔接接头二 焊缝坡口的基本形式坡口形式根据坡口的形式 坡口分成I形 不开坡口 V形 Y形 双Y形 U形 半边Y形 J形等各种坡口形式焊缝形式焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式1 根据GB T3375 94的规定 按焊缝结合形式 分为对接焊缝 角焊缝 塞焊缝 槽焊缝和端焊缝五种 2 按施焊是焊缝在空间所处位置分为平焊缝 立焊缝 横焊缝及仰焊缝四种形式 3 按焊缝断续情况分为连续焊缝和断续焊缝两种形式 第二章气焊与气割 第一节气焊与气割的基本原理 使用范围与安全特点一 气焊与气割的基本原理和使用范围1 气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧的火焰去溶化工件接缝处的金属和焊丝而达到金属间牢固连接的方法 它具有设备简单 操作方便 实用性等特点 因此在各工业部门的制造和维修中得到了广泛的应用 气焊所用的可燃气体主要有乙炔 C2H2 液化石油气 丙烷 C3H8 丁烷 C4H10 丙烯 C3H6 等 和氢气 H2 等 氧气 O2 为助燃气体 气焊应用的设备及工具包括氧气瓶 乙炔瓶 或乙炔发生器 回火防止器 焊炬 减压器及氧气输送管 乙炔输送管等 气焊用的焊丝起填充金属的作用 焊接时与溶化的母材一起组成焊缝金属 有时也可用以被焊板材上切下的条料作焊丝 焊接有色金属 铸铁和不锈钢时 还应采用焊粉 溶剂 用以消除覆盖在焊材及熔池表面上的难溶的氧化膜和其他杂质 并在熔池表面形成一层熔渣 保护熔池金属不被氧化 排除溶出中的气体 氧化物及其他杂质 提高熔化金属的流动性 使焊接顺利并保证质量和成形 气焊主要应用于薄钢板 低熔点材料 有色金属及其合金 铸铁件 硬质合金刀具等材料的焊接 以及磨损 报废零件的补焊 构件变形的火焰矫正等 2 气割气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后 喷出高速切割氧流 是金属剧烈氧化并放出热量 利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉 而实现切割的过程 3 气焊与气割的优缺点气焊的优点是设备简单 使用灵活对铸铁及某些有色金属的焊接有较好的适应性在电力供应不足的地方需要焊接时 气焊可以发挥更大的作用气焊的缺点是生产效率较低焊接后工件变形和热能影响区较大较难实现自动化气割的优点是设备简单 使用灵活气割的缺点对切口两侧金属的成分和组织产生一定的影响 以及引起被割工件的变形等 二气焊切割常用气体的性质及使用安全要求 1 乙炔乙炔的物理化学性质乙炔 C2H2 有名电石气 是不饱和的碳氢化合物 在常温和大气压力下 它是一种无色气体 工业用乙炔中 因为混有硫化氢 H2S 及磷化氢 PH3 等杂质 固具有特殊的臭味 乙炔的毒性乙炔中毒现象比较少见 它主要表现为中枢神经系统损伤 其症状轻度的表现为 精神兴奋 多言 嗜睡 走路不稳等 重度的表现为 意识障碍 呼吸困难 发呆 瞳孔反应消失 昏迷等 也有表现为狂躁 无故哭笑等精神症状 2 氢气氢是一种无色无味的气体 比重0 07 比空气轻14 38倍 是最轻的气体 它具有最大的扩散速度和很高的导热性 其导热效能比空气大7倍 极易爆炸 点火能力低 被公认是一种极危险的易燃易爆气体 它广泛地被应用于水下火焰切割 以及某些有色金属的焊接和氢原子焊等 第二节常用气瓶的结构和使用安全要求 一 气瓶结构1 氧气瓶氧气瓶是贮存和运输氧气的专用高压容器 它是由瓶体 胶圈 甁箍 瓶阀和瓶帽五部分组成 瓶体外部装有两个防震胶圈 瓶体表面为天蓝色 并用黑漆表明 氧气 字样 用以区别其他气瓶 氧气瓶一般使用三年后应进行复验 复验内容有水压试验和检验瓶壁腐蚀情况 目前我国生产的氧气瓶规格最常见的容积为40L 当瓶内压力位15MPa表压时 该氧气瓶的氧气贮存量为6000L 即6m3 2 乙炔气瓶乙炔气瓶是贮存和运输乙炔气的压力容器 其外形与氧气相似 但比氧气瓶略短 1 12m 直径略粗 250mm 瓶体表面涂白漆 并印有 乙炔气瓶 不可近火 等红色字样 因乙炔不能用高压压入瓶内贮存 所以乙炔瓶的内部构造较氧气要复杂得多 乙炔瓶内有微孔填料布满其中 而微孔填料中浸满丙酮 利用易溶解丙酮的特点 使乙炔稳定 安全地贮存在乙炔气瓶中 瓶阀下面中心连接一锥形不锈钢网 内装石棉或毛毡 其作用是帮助乙炔从丙酮溶液中分离出来 瓶内的填料要求多孔且轻质乙炔气瓶出厂前 需经严格检验 并作水压试验 乙炔气瓶的设计压力为3MPa 试验压力应高出一倍 乙炔瓶的容量为40L 一般乙炔瓶中能溶解6 7kg乙炔 二 气瓶发生爆炸事故的原因 1 气瓶的材质 结构或制造工艺不符合安全要求 2 由于保管和使用不善 受日光暴晒 明火 热辐射等作用 使瓶温过高 压力剧增 直至超过瓶体材料强度极限 发生爆炸 3 在搬运装卸时 气瓶从高出坠落 倾倒或滚动等 发生剧烈碰撞冲击 4 放气速度太快 气体迅速流经阀门时产生静电火花 5 氧气瓶上沾有油脂 在运输氧气时急剧氧化 6 可燃气体 乙炔 氢气 石油气瓶 发生漏气 7 乙炔瓶内多孔物质下沉 产生净空间 使乙炔瓶处于高压状态 8 乙炔瓶处于卧放状态 或大量使用乙炔时出现丙酮随同流出9 石油气瓶充灌过满 受热时瓶内压力过高 三 气瓶储存时的安全要求1 应置于专用仓库储存 气瓶仓库应符合 建筑设计防火规范的有关规定2 仓库内不得有地沟 暗道 严禁有明火和其他热源 仓库内应通风 干燥 避免阳光直射3 盛装易起聚合反应或分解反应的气瓶 必须规定存储期限 并应避开放射性射线源4 空瓶与实瓶两者应分开放置 并标有标志 5 气瓶放置时要配好瓶帽 以免碰坏气门和防止油质尘埃侵入气门口内 6 气瓶应放置整齐 四 气焊气割用胶管1 按现行标准焊接与切割中使用的氧气胶管为蓝色 乙炔胶管为红色2 乙炔胶管与氧气胶管不能相互换用 不得用其他胶管代替 3 氧气 乙炔气胶管与回火防止器 汇流排等导管连接时 管径必须相互吻合 并用管卡严密固定 4 乙炔胶管管段的连接 应使用含铜70 以下的铜管 低合金钢管或不锈钢管 5 工作前应吹净胶管内残存的气体 再开始工作 6 焊接 切割工作前 应检查胶管有无磨损 扎伤 刺孔 老化 裂纹等情况 并及时修理或更换 7 禁止使用回火烧损的胶管 第三章焊条电弧焊与电弧切割 第一节焊条电弧焊与电弧切割的工作原理 适用范围及安全特点一 焊条电弧焊与电弧切割的基本原理1 焊条电弧焊的基本原理焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法 它的原理是利用电弧放电 俗称电弧燃烧 所产生的热量将焊条与工件互相溶化并在冷凝后形成焊缝从而获得牢固接头的焊接过程 焊条电弧焊接低碳钢或低合金钢时 电弧中心部分的温度可达6000 8000 两电极的温度可达2400 2600 2 电弧切割的基本原理电弧切割主要有碳弧气割 碳弧刨割条和等离子弧切割 碳弧气割是利用碳极电弧的高温 把金属的局部加热到熔化状态 同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉 从而达到对金属进行切割的一种加工方法 二 焊条的选择方法1 焊条的组成焊条就涂有药皮的供焊条电弧焊使用的溶化电极 它由药皮和焊芯两部分组成 在焊条前端药皮有45 左右的倒角 这是为了便于引弧 在尾部有一段裸焊芯 约占焊条总长的1 16 便于焊钳夹持并有利于导电 常用的是 3 2 4 5三种 其长度 L 一般在250 450mm之间 2 焊芯的分类用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢 合金结构钢 不锈钢三类 按焊条的用途分 低碳钢和低合金高强度钢焊条钼和铬钼耐热钢焊条不锈钢焊条堆焊焊条低温钢焊条铸铁焊条铜及铜合金焊条镍及镍合金焊条铝及铝合金焊条 三 焊接参数的选择方法 1 焊条直径的选择焊条直径的选择主要取决于焊件厚度 接头型式 焊缝位置及焊接层次等因素 在不影响焊接质量的前提下 为了提高劳动生产率 一般倾向于选择较大直径的焊条 2 焊接电流的选择焊接电流的大小 对焊接质量及生产率有较大影响 在使用一般结构钢焊条时 焊接电流大小与焊条直径的关系可用经验公式进行试选 I kd其中I 焊条电流 A d 焊条直径 mm k 与焊条直径有关的系数另外 焊缝的空间位置不同 焊接电流的大小也不同 一般立焊时电流应比平焊小15 20 横焊 仰焊比平焊电流小10 15 第二节焊条电焊条与电弧切割设备的基本结构和工作原理 一 交流弧焊机二 直流弧焊机1 结构整流或直流弧焊机与直流弧焊发电机比较 因没有机械旋转部分 具有噪音小 空载损耗小 效率高 成本低和制造维护简单等优点 整流式直流弧焊机常用型号如ZXG 300 ZXG 400等 三 交流弧焊机和直流弧焊机的比较交流弧焊机的主要优点是成本低 制造维护简单 噪音较小 缺点是不能适应碱性焊条 且焊接电压 电流容易受到电网波动的干扰 直流弧焊机的优点是电弧稳定 焊条适应性强 缺点是成本较高 制造维护较复杂 重量较重 但由于优点明显 直流弧焊机是大有前途的电焊机 第四章埋弧焊与气体保护电弧焊和离子弧焊与切割 第一节埋弧焊的工作原理及特点一 埋弧焊机的分类半自动埋弧焊机自动埋弧焊机二 埋弧焊辅助设备焊接夹具工件变位设备焊机变位设备焊缝成形设备焊剂回收输送设备 第二节气体保护焊的原理和安全特点 一 气体保护焊的特点用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊 简称气体保护焊 气体保护焊与其它焊接方法相比 具有以下特点 电弧和熔池的可见性好 焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数焊接过程操作方便 没有熔渣或很少有熔渣 焊后基本上不需清查电弧在保护气流的压缩下热量集中 焊接速度较快 熔池较小 热影响区窄 焊件焊后变形小有利于焊接过程的机械化和自动化 特别是空间位置的机械化焊接可以焊接化学活波性强和易形成高熔点氧化膜的镁 铝 钛及其合金可以焊接薄板在室外作业时 需设挡风装置 否则气体保护效果不好 甚至很差电弧的光辐射很强焊接设备比较复杂 比焊条电弧焊设备价格高 二 气体保护焊安全特点 气体保护焊除具有一般手工电弧焊的安全特点以外 还要注意以下几点 气体保护焊电流密度大 弧光强 温度高 且在高温电弧和强烈的紫外线作用下产生高浓度有害气体 可高达手工电弧焊的4 7倍 所以特别要注意通风引弧所用的高频振荡器会产生一定强度的电磁辐射 接触较多的焊工 会引起头昏 疲乏无力 心悸等症状氩弧焊使用的钨极材料中稀有金属带有放射性 容易造成中枢神经系统疾病气体保护焊一般都采用压缩气瓶供气 压缩气瓶的安全技术要点如下 不得靠近火源要用防震胶圈 且不使气瓶跌落或受到撞击带有安全帽 防止摔断瓶阀造成事故瓶内气体不可全部用尽 应留有余压打开阀门时不应操作过快 第三节钨极惰性气体保护焊及安全操作 一 钨极氩弧焊的特点钨极氩弧焊按操作方式分为手工焊 半自动焊 自动焊三类 钨极氩弧焊的优点 氩气能有效得隔绝周围空气小电流条件下的钨极氩弧焊 适用于薄板及超薄板材料焊接热源和填充焊丝可分别控制 因而热输入容易调节 可进行各种位置的焊接 也是实现单面焊双面形成的理想方法钨极氩弧焊的缺点 熔深浅 熔敷速度小 生产率较低钨极承载电流的能力较差 过大的电流会引起钨极熔化和蒸发 其微粒有可能进入熔池 造成污染 二 钨极氩弧焊安全技术 1 氩弧焊的有害因素氩弧焊影响人体的有害因素有三方面 放射性高频电磁场有害气体 臭氧和氮氧化物2 安全防护措施通风措施防护射线措施防护高频的措施工件良好接地 焊枪电缆和地线要用金属编织线屏蔽适当降低频率尽量不要使用高频振荡器作为稳弧装置 减小高频电作用时间其它个人防护措施氩弧焊时 由于臭氧和紫外线作用强烈 宜穿戴非棉布工作服 如耐酸呢 柞丝绸等 在容器内焊接又不能采用局部通风的情况下 可以采用送风式头盔 送风口罩或防毒口罩等个人防护措施 第四节等离子弧焊接与切割及安全操作 一 等离子弧焊切割1 工作原理等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法 它利用高速 高温 和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料 并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流速穿透背面形成割口 2 切割工艺参数切割电流切割电流过大 易烧损电极和喷嘴 且易产生双弧 因此相应于一定的电极和喷嘴有一合适的电流 空载电流空载电压高 易于引弧 切割大厚度板材和采用双原子气体时 空载电压相应要高 空载电压还与割枪结构 喷嘴至工件距离 气体流量有关 切割速度主要取决于材质板厚 切割电流 切割电压 气流种类及流量 喷嘴结构和合适的后拖量等 气体流量喷嘴距工件高度在电极内缩量一定时 通常2 4mm 喷嘴距离工件的高度一般在6 8mm 空气等离子弧切割和水再压缩等离子弧切割的喷嘴距离工件高度可略逊 3 安全防护技术放电击防电弧光辐射防灰尘与烟气防噪声防高频 二 点焊 电焊是一种高速 经济的连接方法 它适用于制造可以采用塔接 接头不要求气密 厚度小于3mm的冲压 轧制的薄板构件 点焊有时也用于连接厚度达6mm的或更厚的金属板 但与熔焊的对接接头相比较 点焊的承载能力低 搭接接头增加了构件的重量和成本 且需要昂贵的特殊焊机 因而是不经济的 三 常用金属的点焊低碳钢的点焊淬火钢的点焊镀层钢板的点焊镀锡钢板的点焊不锈钢的点焊高温合金的点焊铝合金的点焊铜和铜合金的点焊钛合金的点焊 第五章焊接与切割的防火防爆 第一节焊接与切割作业中发生火灾 爆炸事故的原因及防范措施一 焊接切割作业中发生火灾和爆炸事故的原因1 焊接切割作业时 尤其是气体切割时 由于使用压缩空气或氧气流的喷射 是火星 熔珠和铁渣四处飞溅 当作业环境中存在易燃 易爆物品或气体时 就可能会发生火灾和爆炸事故 2 在高空焊接切割作业时 对火星所及的范围内的易燃易爆物品未清理干净 作业人员在工作过程中乱扔焊条头 作业结束后未认真检查是否留有火种 3 气焊 气割的工作过程中未按规定的要求放置乙炔发生器 工作前未按要求检查焊 割 炬 橡胶管和乙炔发生器的安全装置 4 气瓶存在制定方面的不足 气瓶的保管充灌 运输 使用等方面存在不足 违反安全操作规程等 5 乙炔 氧气等管道的制定 安装的缺陷 6 在焊补燃料容器和管道时 未按要求采取相应措施 二 防范措施1 焊接切割作业时 将作业环境10m范围内所有易燃易爆物品清理干净 2 高空焊接切割时 禁止乱扔焊条头 作业完毕时应做到认真细致的检查 确认无火灾隐患后方可离开现场3 应使用符合国家有关标准 规程要求的气瓶 4 对运输可燃气体和助燃气体的管道应按规定安装 使用和管理 5 工作中应严格控制其含氧量 要加强监测 主要监护 要有安全组织措施 三 火灾