电焊工技术教案本

1、第一章 焊接电弧学习目的：为了认识和掌握电弧方法，首先弄清电弧的实质，掌握电弧的基础知识。本章就从理论上对电弧的性质及作用进行分析，通过学习，使我们能把焊接电弧的知识应用到电弧焊焊接工作中去，从而达到提高焊接质量的目的。重点难点：焊接电弧的产生、焊接电弧的概念。教学课时：8课时一、焊接电弧的产生中性气体原来是不能导电的，为了在气体中产生电弧而通过电流，就必须使气体分子(或原子)电离成为正离子和电子。而且，为了使电弧维持燃烧，要求电弧的阴极不断发射电子，这就必须不断地输送电能给电弧，以补充能量的消耗。气体电离和电子发射是电弧中最基本的物理现象。1.气体原子的激发与电离如果气体原子得到了外加的能量

2、，电子就可能从一个较低的能级跳跃到另一个较高能级，这时原子处于“激发”状态。使原子跃为“激发”状态所需的能量称为激发能。气体原子的电离就是使电子完全脱离原子核的束缚，形成离子和自由电子的过程。由原子形成正离子所需的能量称为电离能。在焊接电弧中，根据引起电离的能量来源，有以下3种形式：(1)撞击电离。是指在电场中，被加速的带电粒子(电子、离子)与中性点(原子)碰撞后发生的电离。(2)热电离。是指在高温下，具有高动能的气体原子(或分子)互相碰撞而引起的电离。(3)光电离。是指气体原子(或分子)吸收了光射线的光子能而产生的电离。气体原子在产生电离的同时，带异性电荷的质点也会发生碰撞，使正离子和电子复

3、合成中性质点，即产生中和现象。当电离速度和复合速度相等时，电离就趋于相对稳定的动平衡状态。一般地，电弧空间的带电粒子数量越多，电弧越稳定，而带电粒子的中和现象则会减少带电粒子的数量，从而降低电弧的稳定性。2电子发射在阴极表面的原子或分子，接受外界的能量而释放出自由电子的现象称为电子发射。电子发射是引弧和维持电弧稳定燃烧的一个很重要的因素。按其能量来源不同，可分为热发射、光电发射、重粒子碰撞发射和强电场作用下的自发射等。(1)热发射。物体的固体或液体表面受热后，其中某些电子具有大于逸出功的动能而逸出到表面外的空间中去的现象称为热发射。热发射在焊接电弧中起着重要作用，它随着温度上升而增强。(2)光

4、电发射。物质的固体或液体表面接受光射线的能量而释放出自由电子的现象称为光电发射。对于各种金属和氧化物，只有当光射线波长小于能使它们发射电子的极限波长时，才能产生光电发射。(3)重粒子撞击发射。能量大的重粒子(如正离子)撞到阴极上，引起电子的逸出，称为重粒子撞击发射。重粒子能量越大，电子发射越强烈。(4)强电场作用下的自发射。物质的固体或液体表面，虽然温度不高，但当存在强电场并在表面附近形成较大的电位差时，使阴极有较多的电子发射出来，这就称为强电场作用下的自发射，简称自发射。电场越强，发射出的电子形成的电流密度就越大。自发射在焊接电弧中也起着重要作用，特别是在非接触式引弧时，其作用更加明显。二、

5、焊接电弧的概念电弧是一种气体导电（放电）现象。焊接电弧则是两个电极之间强烈而持久的放电现象。电弧产生的条件就是气体要成为导电体。通常气体是不导电的，气体成为导体则需要两个条件，即阴极电子发射和气体电离。阴极电子发射阴极的金属表面连续地向外发射电子的现象叫做阴极电子发射。一般情况下，电子是不能离开金属表面向外发射的。如果阴极电子获得一定能量后，就可以克服金属内部正电荷对它的引力而向外发射。这种能量可以是热能、电能或者运动能量，即阴极在高温状态下，电子运动速度加快，当其能量大于正电荷对其的静电引力，即可有电子发射；或者当两极间的电场强度达到一定程度后，电场对阴极表面电子的吸引力大于正电荷的静电引力

6、时，也可发生电子发射。同时，在电场作用下，阴离子的运动速度加快，撞击阴极表面，将能量传递给阴极，也可使电子发射。 气体电离中性的气体原子在受到电场或热能作用时，气体原子中电子获得足够的能量，克服原子核对电子的引力，而成为自由电子。中性原子因失去带负电荷的电子而成为带正电荷的正离子的过程，就叫做气体电离。当有阴极电子发射，电子高速运动与气体原子相互碰撞，如果撞击的能量大于气体原子核与电子间的引力时，则发生气体电离；或者在高温下，气体原子的运动速度加快，原子间相互碰撞，也会引起气体电离。第二章 常用焊接材料知识学习目的：认识一些常用焊接材料重点难点：了解什么焊条、焊芯、氩气、钨极；及其组成与分类教

7、学课时：8课时 一、焊条焊条(covered electrode)气焊或电焊时熔化填充在焊接工件的接合处的金属条。焊条的材料通常跟工件的材料相同。1、焊条的组成焊条由焊芯及药皮两部分构成。焊条是在金属焊芯外将涂料(药皮)均匀、向心地压涂在焊芯上。焊条种类不同，焊芯也不同。焊芯即焊条的金属芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质（如硫、磷等)的含量，应有严格的限制，优于母材。焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要尽量少焊接碳钢及低合金钢的焊芯， 一般都选用低碳钢作为焊芯，并填加锰、硅、铬、镍等成分(详见焊丝国家标准GB1300

8、一77)。采用低碳的原因一方面是含碳量低时钢丝塑性好，焊丝拉拔比较容易，另一方面可降低还原性气体CO含量，减少飞溅或气孔，并可增高焊缝金属凝固时的温度，对仰焊有利。加入其他合金元素主要为保证焊缝的综合机械性能，同时对焊接工艺性能及去除杂质，也有一定作用。焊芯焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。1、焊芯中各合金元素对焊接的影响1)碳(C)。碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧

9、区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般簇0. 1。2)锰(Mn)。锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此一般碳素结构钢焊芯的含锰量为0. 300. 55，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达1 70一2. 10。3)硅(Si )。硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适

10、量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。4)铬(Cr）。铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬(Cr203)，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低。5)镍(NI)。镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。6)硫（S）。硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫

11、的含量不得大于0. 04。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0. 03。7)磷P)。磷是一种有害杂质，磷的主要危害是使焊缝产生冷脆现象，随着磷含量的增加，将造成焊缝金属的韧性、特别是低温冲击韧性下降，因此焊芯中磷含量不得大于0. 04。在焊接重要结构时，磷含量不得大于。03。焊条的要求：(1)容易引弧，保证电弧稳定，在焊接过程中飞溅小。(2)药皮熔化速度应慢于焊芯熔化速度，以造成喇叭状的套简(套筒长度应小于焊芯直径），有利于熔滴过渡和造成保护气氛；(3)熔渣的比重应小于熔化金属的比重，凝固温度也应稍低于金属凝固温度，渣壳应易脱掉；(4)具有掺合金和冶金处理作用；(5)适应各种位置的焊接。焊条型号

12、与牌号：（1）焊条的牌号 以结构钢为例：牌号,编制法。结XXX,结为结构钢焊条,第3个数字,代表药皮类型,焊接电流要求,第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度 。（2）焊条的型号 焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。EXXX,以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第三、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。(3)焊条型号的表示方法：铸铁焊条用Z开头表示、低温钢镍合金焊条用W Ni表示、耐热钢焊条用R表示、堆焊焊条用D表示、铬不锈钢焊条用G A表示、特种焊条用TS表示、银基焊条用HL表示、铜及铜合金焊条用T表示、铝及铝合金

13、焊条用L表示、气焊条用HS表示。焊条的分类根据不同情况，电焊条有三种分类方法：按焊条用途分类、按药皮的主要化学成分分类、按药皮熔化后熔渣的特性分类。按照焊条的用途，有两种表达形式，一为原机械工业部编制的的，可以将电焊条分为：结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍和镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条以及特殊用途焊条。二为国家标准规定，为碳钢焊条，低合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。二者没有原则区别，前者用商业牌号表示，后者用型号表示。如果按照焊条药皮的主要化学成分来分类，可以将电焊条分为：氧化钛型焊条、氧化钛钙型焊条

14、、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条、石墨型焊条及盐基型焊条。 如果按照焊条药皮熔化后，熔渣的特性来分类，可将电焊条分为酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条药皮的主要成分为酸性氧化物，如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等。碱性焊条药皮的主要成分为碱性氧化物，如大理石、萤石等。 （2）碱性（低氢型）焊条药皮中含有大量的碱性造渣物（大理石、萤石等），并含有一定数量的脱氧剂和渗合金剂。碱性焊条主要靠碳酸盐（如CaCO3等）分解出CO2作保护气体，弧柱气氛中的氢分压较低，而且萤石中的氟化钙在高温时与氢结合成氟化氢（HF），降低了焊缝中的含氢量，故碱性焊条又称为低氢型焊条。采用甘油法测定时，每1

15、00g熔敷金属中的扩散氢含量，碱性焊条为18mL，酸性焊条为1750mL。碱性渣中CaO数量多，熔渣脱硫的能力强，熔敷金属的抗热裂纹的能力较强。而且，碱性焊条由于焊缝金属中氧和氢含量低，非金属夹杂物较少，具有较高的塑性和冲击韧性。碱性焊条由于药皮中含有较多的萤石，电弧稳定性差，一般多采用直流反接，只有当药皮中含有较多量的稳弧剂时，才可以交、直流两用。碱性焊条一般用于较重要的焊接结构，如承受动载荷或刚性较大的结构。 3 按药皮主要成分分类按照药皮的主要成分可以确定焊条的药皮类型，见。由于药皮配方组成不同，致使各种药皮类型焊条的熔渣特性、焊接工艺性能以及焊缝金属力学性能有很大差别。即使是同一类型药

16、皮，但不同牌号的焊条也因为药皮成分和配比不同，焊条的工艺性能等也会出现明显的差别。焊条药皮类型及主要特点见。焊条药皮类型分类：（1）药皮类型：钛型 药皮主要成分 ：氧化钛35% 焊接电源： 直流或交流 （2）药皮类型：钛钙型 药皮主要成分 ：氧化钛30%以上，碳酸盐20%以下 焊接电源：直流或交流 （3）药皮类型：钛铁矿型 药皮主要成分 ：钛铁矿30% 焊接电源：直流或交流 （4）药皮类型：氧化铁型 药皮主要成分 ：多量氧化铁及较多的锰铁脱氧剂 焊接电源： 直流或交流 （5）药皮类型：高纤维素钠型 药皮主要成分 ： 有机物15%以上，氧化钛30%左右 焊接电源：直流 （6）药皮类型：高纤维素钾

17、型 药皮主要成分 ： 有机物15%以上，氧化钛30%左右 焊接电源：直流或交流 （7）药皮类型：低氢钠型 药皮主要成分 ：钙、镁的碳酸盐和萤石 焊接电源：直流 （8）药皮类型：低氢钾型 药皮主要成分 ： 钙、镁的碳酸盐和萤石 焊接电源： 直流或交流 （9）药皮类型：铁粉低氢型 药皮主要成分 ：钙、镁的碳酸盐、萤石和铁粉 焊接电源：直流或交流 （10）药皮类型：石墨型 药皮主要成分 ：多量石墨 焊接电源：直流或交流 （11）药皮类型：盐基型 药皮主要成分 ：氯化物和氟化物 焊接电源：直流焊条药皮类型分类：（1）药皮类型：不属已规定的类型 电源种类：不规定 主要特点：在某些焊条中采用氧化锆、金红石

18、碱性型等，这些新渣系目前尚未形成系列（2）药皮类型：氧化钛型 电源种类：直流或交流 主要特点：含多量氧化钛，焊条工艺性能良好，电弧稳定，再引弧方便，飞溅很小，熔深较浅，熔渣覆盖性良好，脱渣容易，焊缝波纹特别美观，可全位置焊接，尤宜于薄板焊接，但焊缝塑性和抗裂性稍差。随药皮中钾、钠及铁粉等用量的变化，分为高钛钾型、高钛钠型及铁粉钛型等（3）药皮类型：钛钙型 电源种类： 直流或交流 主要特点：药皮中含氧化钛30%以上，钙、镁的碳酸盐20%以下，焊条工艺性能良好，熔渣流动性好，熔深一般，电弧稳定，焊缝美观，脱渣方便，适用于全位置焊接，如J422即属此类型，是目前碳钢焊条中使用最广泛的一种焊条。（4）

19、药皮类型：钛铁矿型 电源种类： 直流或交流 主要特点：药皮中含钛铁矿305，焊条熔化速度快，熔渣流动性好，熔深较深，脱渣容易，焊波整齐，电弧稳定，平焊、平角焊工艺性能较好，立焊稍次，焊缝有较好的抗裂性 （5）药皮类型：氧化铁型 电源种类： 直流或交流 主要特点：药皮中含多量氧化铁和较多的锰铁脱氧剂，熔深大，熔化速度快，焊接生产率较高，电弧稳定，再引弧方便，立焊、仰焊较困难，飞溅稍大，焊缝抗热裂性能较好，适用于中厚板焊接。由于电弧吹力大，适于野外操作。若药皮中加入一定量的铁粉，则为铁粉氧化钛型 （6）药皮类型：纤维素型 电源种类： 直流或交流 主要特点：药皮中含15%以上的有机物，30%左右的氧

20、化钛，焊接工艺性能良好，电弧稳定，电弧吹力大，熔深大，熔渣少，脱渣容易。可作立向下焊、深熔焊或单面焊双面成形焊接。立、仰焊工艺性好。适用于薄板结构、油箱管道、车辆壳体等焊接。随药皮中稳弧剂、黏结剂含量变化，分为高纤维素钠型（采用直流反接）、高纤维素钾型两类 （7）药皮类型：低氢钾型 （低氢钠型） 电源种类：直流或交流 （直流） 主要特点：药皮成分以碳酸盐和萤石为主。焊条使用前须经300400烘焙。短弧操作，焊接工艺性一般，可全位置焊接。焊缝有良好的抗裂性和综合力学性力。适于焊接重要的焊接结构。按照药皮中稳弧剂量、铁粉量和黏结剂不同，分为低氢钠型、低氢钾型和铁粉低氢型等 （8）药皮类型：石墨型

21、电源种类：直流或交流 主要特点：药皮中含有多量石墨，通常用于铸铁或堆焊焊条。采用低碳钢焊芯时，焊接工艺性能较差，飞溅较多，烟雾较大，熔渣少，适于平焊。采用有色金属焊芯时，能改善其工艺性能，但电流不易过大 （9）药皮类型：盐基型 电源种类：直流 主要特点： 药皮中含多量氯化物和氟化物，主要用于铝及铝合金焊条。吸潮性强，焊前要烘干。药皮熔点低，熔化速度快。采用直流电源，焊接工艺性较差，短弧操作，熔渣有腐蚀性，焊后需用热水清洗此外，对于药皮中含有多量铁粉的焊条，可以称为铁粉焊条。这时，按照相应焊条药皮的主要成分，又可分为铁粉钛型、铁粉钛钙型、铁粉钛铁矿型、铁粉氧化铁型、铁粉低氢型等，构成了铁粉焊条系

22、列。 4 按焊条性能分类按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。焊条的选用原则焊条的选用须在确保焊接结构安全、可行使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考查后，有针对性地选用焊条，必要时还需进行焊接性试验。 （1）同种钢材焊接时焊条选用要点考虑焊缝金属力学性能和化学成分对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。

23、对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。考虑焊接构件使用性能和工作条件对承受载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊接件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。考虑焊接结构特点及受力条件对结构

24、形状复杂、刚性大的厚大焊接件，由于焊接过程中产生很大的内应力，易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条。对受力不大、焊接部位难以清理干净的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，应选用适于全位置焊接的焊条。考虑施工条件和经济效益在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条。在狭小或通风条件差的场合，应选用酸性焊条或低尘焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量采用高效率焊条，如铁粉焊条、高效率重力焊条等，或选用底层焊条立向下焊条之类的专用焊条，以提高焊接生产率。（2）异种钢焊接时焊条选用要点强度级别不同的碳钢+低合金钢（或低合金钢+低合

25、金高强钢）一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用的焊条熔敷金属的强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低铡母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高而塑性较差铡母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。低合金钢+奥氏体不锈钢应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬和镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条，以避免因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹。但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。不锈

26、复合钢板应考虑对基层、复层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层（碳钢或低合金钢）的焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；复层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条。关键是过渡层（即复层与基层交界面）的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬和镍含量较高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条。二、焊剂1、什么是焊剂：焊接时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金处理作用的一种物质。用于埋弧焊的为埋弧焊剂。用于针焊时有：硬钎焊钎剂和软钎焊钎剂。焊剂也叫钎剂，定义应该很广泛，包括熔盐、有机物、活性气体、金属蒸汽等，即除去母材和钎料外，泛指第三种用来降低母

27、材和钎料界面张力的所有物质。钎料与母材的湿润能力与钎料的本性固然有很大关系，但与钎剂的作用相比则次要多了。 2、焊剂的功能：焊剂的功能部分可分为三个：1、去除焊接面的氧化物，降低焊料熔点和表面张力，尽快达到钎焊温度。2、保护焊缝金属在液态时不受周围大气中有害气体影响。3、使液态钎料有合适流动速度以填满钎缝。钎剂的熔点应该低于钎料熔点10-30，特殊情况下也可使钎剂的熔点高于钎料。钎剂的熔点若过低于钎料则过早熔化使钎剂成分由于蒸发、与母材作用等原因使钎料熔化时钎剂已经失去活性。钎剂的选择通常视氧化膜的性质而定。偏碱性的氧化膜例如：Fe、Ni、Cu等的氧化物常使用酸性的含硼酸酐（B2O3）的钎剂，

28、偏酸性的氧化膜例如对付铸铁含高SiO2的氧化膜常用含碱性Na2CO3的钎剂使得生成易熔的Na2SiO3而进入熔渣。一些氟化物的气体也常用作钎剂，它们反应均匀，焊后不留残渣。BF3常和N2混合使用在高温下钎焊不锈钢。在450以下钎焊用的钎剂成为软钎剂。软钎剂分为两种，一是水溶性的通常是盐酸盐和磷酸盐的单个或索格盐的水溶液构成，活性高，腐蚀性强，焊后需要清洗。林一种是不溶于水的有机物钎剂，通常以松香或人工树脂为基，加入有机酸、有机胺或其HCL或HBr的盐，以提高去膜能力和活性。三、氩气、钨极1、什么是氩？氩气是一种无色、无味的惰性气体，分子量 39.938 ，分子式为 Ar ，在标准状态下，其密度

29、为 1.784kg/m3。 其沸点为-185.7 2、氩的用途氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼，既不能燃烧，也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门，对特殊金属，例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时，往往用氩作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施，每炼1t钢的氩气消耗量为13m3。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及电子工业中也需要用氩作保护气。在空气中含有的0.932%的氩，沸点在氧、氮之间，在空分装置上塔的中部含量最高，叫氩馏分。在分离氧、氮的同时，将氩馏分抽出，进一步分离提纯，也可得到氩副产品。对

30、全低压空分装置，一般可将加工空气中30%35%的氩作为产品获得(最新流程已可将氩的提取率提高到80%以上)；对中压空分装置，由于膨胀空气进下塔，不影响上塔的精馏过程，氩的提取率可达60%左右。但是，小型空分装置总的加工空气量少，所能生产的氩气量有限，是否需要配置提氩装置，要视具体情况确定。 3、氩对人体的危害氩气为惰性气体,对人体无直接危害。但是，如果工业使用后，产生的废气则对人体危害很大，会造成矽肺、眼部损坏等情况。 氩本身无毒，但在高浓度时有窒息作用。当空气中氩气浓度高于33%时就有窒息的危险。当氩气浓度超过50%时，出现严重症状，浓度达到75%以上时，能在数分钟内死亡。液氩可以伤皮肤，眼

31、部接触可引起炎症。所以生产场所要通风，并且，从事与氩气有关的技术人员，每年定期进行职业病体检，确保身体健康。 4、氩的化合物芬兰科学家合成惰性气体元素氩化合物 新华社伦敦月日电（记者王艳红）芬兰赫尔辛基大学的科学家在日出版的英国自然杂志上报告说，他们首次合成了惰性气体元素氩的稳定化合物氟氩化氢，分子式为。 这样，种惰性气体元素氦、氖、氩、氪、氙和氡中，就只有原子量最小的氦和氖尚未被合成稳定化合物了。惰性气体可广泛应用于工业、医疗、光学应用等领域，合成惰性气体稳定化合物有助于科学家进一步研究惰性气体的化学性质及其应用技术。 在惰性气体元素的原子中，电子在各个电子层中的排列，刚好达到稳定数目。因此

32、原子不容易失去或得到电子，也就很难与其它物质发生化学反应，因此这些元素被称为“惰性气体元素”。 在原子量较大、电子数较多的惰性气体原子中，最外层的电子离原子核较远，所受的束缚相对较弱。如果遇到吸引电子强的其他原子，这些最外层电子就会失去，从而发生化学反应。年，加拿大化学家首次合成了氙和氟的化合物。此后，氡和氪各自的化合物也出现了。 原子越小，电子所受约束越强，元素的“惰性”也越强，因此合成氦、氖和氩的化合物更加困难。赫尔辛基大学的科学家使用一种新技术，使氩与氟化氢在特定条件下发生反应，形成了氟氩化氢。它在低温下是一种固态稳定物质，遇热又会分解成氩和氟化氢。科学家认为，使用这种新技术，也可望分别

33、制取出氦和氖的稳定化合物。 自19世纪末以来，稀有气体元素不能生成热力学稳定化合物的结论给科学家人为地划定了一个禁区，致使绝大多数化学家不愿再涉猎这一被认为是荒凉贫瘠的不毛之地，关于稀有气体化学性质的研究被忽略了。尽管如此，仍有少数化学家试图合成稀有气体化合物。1932年，前苏联的阿因托波夫（ARAntropoff）曾报道，他在液体空气冷却器内，用放电法使氪与氯、溴反应，制得了较氯易挥发的暗红色物质，并认为是氪的卤化物。但当有人采用他的方法重复实验时却未获成功。阿因托波夫就此否定了自己的报道，认为所谓氪的卤化物实际上是氧化氮和卤化氢，并非氪的卤化物。1933年，美国著名化学家鲍林（LPauli

34、ng）通过对离子半径的计算，曾预言可以制得六氟化氙（XeF6）、六氟化氪（KrF6）、氙酸及其盐。扬斯特（DMYounst）受阿因托波夫的第一个报道和鲍林预言的启发，用紫外线照射和放电法试图合成氟化氙和氯化氙，均未成功。他在放电法合成氟化氙的实验中将氟和氙按一定比例混合后，在铜电极间施以30000伏的电压，进行火花放电，但未能检验出氟化氙的生成。扬斯特由于对传统观念心有余悸，没有坚持继续进行实验，使一个极有希望的方法半途而废。一系列的失败，致使在以后的30多年中很少有人再涉足这一领域。令人遗憾的是，到了1961年，鲍林也否定了自己原来的预言，认为“氙在化学上是完全不反应的，它无论如何都不能生成

35、通常含有共价键或离子键化合物的能力”。 历史的发展颇具戏剧性，就在鲍林否定其预言的第二年，第一个稀有气体化合物六氟合铂酸氙（XePtF6）竟奇迹般地出现了，并以它独特的经历和风姿震惊了整个化学界，标志着稀有气体化学的建立，开创了稀有气体化学研究的崭新领域。 在加拿大工作的英国年轻化学家巴特列特（NBartlett）一直从事无机氟化学的研究。自1960年以来，文献上报道了数种新的铂族金属氟化物，它们都是强氧化剂，其中高价铂的氟化物六氟化铂（PtF6）的氧化性甚至比氟还要强。巴特列特首先用PtF6与等摩尔氧气在室温条件下混合反应，得到了一种深红色固体，经X射线衍射分析和其他实验确认此化合物的化学式

36、为O2PtF6，其反应方程式为： O2PtF6O2PtF6 这是人类第一次制得O+2的盐，证明PtF6是能够氧化氧分子的强氧化剂。巴特列特头脑机敏，善于联想类比和推理。他考虑到O2的第一电离能是1175.7千焦摩尔，氙的第一电离能是1175.5千焦摩尔，比氧分子的第一电离能还略低，既然O2可以被PtF6氧化，那么氙也应能被PtF6氧化。他同时还计算了晶格能，若生成XePtF6，其晶格能只比O2PtF6小41.84千焦摩尔。这说明XePtF6一旦生成，也应能稳定存在。于是巴特列特根据以上推论，仿照合成O2PtF6的方法，将PtF6的蒸气与等摩尔的氙混合，在室温下竟然轻而易举地得到了一种橙黄色固体

37、XePtF6： XePtF6XePtF6 该化合物在室温下稳定，其蒸气压很低。它不溶于非极性溶剂四氯化碳，这说明它可能是离子型化合物。它在真空中加热可以升华，遇水则迅速水解，并逸出气体： 2XePtF66H2O2Xe+O2+2PtO212HF 这样，具有历史意义的第一个含有化学键的“惰性”气体化合物诞生了，从而很好地证明了巴特列特的正确设想。1962年6月，巴特列特在英国Proccedings of the Chemical Society杂志上发表了一篇重要短文，正式向化学界公布了自己的实验报告，一下震动了整个化学界。持续70年之久的关于稀有气体在化学上完全惰性的传统说法，首先从实践上被推翻

38、了。化学家们开始改变了原来的观念，摘掉了冠以稀有气体头上名不副实的“惰性”的帽子，拆除了人为的樊篱，很快形成了一个合成和研究新的稀有气体化合物的热潮，开辟了一个稀有气体化学的新天地。 认识上的障碍一旦拆除，更多的稀有气体化合物很快被陆续合成出来。就在同年8月，柯拉森（HHClassen）在加热加压的情况下，以15体积比混合氙与氟时，直接得到了XeF4，年底又制得了XeF2和XeF6。氙的氟化物的直接合成成功，更加激发了化学家合成稀有气体化合物的热情。在此后不长的时间内，人们相继又合成了一系列不同价态的氙氟化合物、氙氟氧化物、氙氧酸盐等，并对其物理化学性质、分子结构和化学键本质进行了广泛的研究和

39、探讨，从而大大丰富和拓宽了稀有气体化学的研究领域。到1963年初，关于氪和氡的一些化合物也陆续被合成出来了。至今，人们已经合成出了数以百计的稀有气体化合物，但却仅限于原子序数较大的氪、氙、氡，至于原子序数较小的氦、氖、氩，目前仍未制得它们的化合物，但有人已从理论上预测了合成这些化合物的可能性。1963年，皮门陶（Pimentaw）等人根据HeF2的电子排布与稳定的HF-2离子相似这一点，提出了利用核反应制备HeF2的3种设想：（1）制取TF-2，再利用氚3H（T）的衰变合成HeF2：TF-2HeF2；（2）用热中子辐射LiF，生成HeF2；（3）直接用粒子轰击固态氟而产生HeF2。但毛姆等人则

40、认为，HeF2和HF-2的电子排布虽然相似，但HF-2可以看成是一个H-跟两个F原子作用成键，H-的电离能仅为22.44千焦摩尔，而He的电离能却高达 801.5千焦摩尔，因此是否存在HeF2，在理论上是值得怀疑的，氦能否形成化合物，至今仍是个不解之谜。5、钨极的牌号和规格1、钨极的牌号及编制方法：（1）、纯钨极。牌号是W1、W2.（2）、钍钨极。牌号是WTH7、WTH10、WTH15.（3）、铈钨极。牌号是：WCe-5、WCe13、WCe20（4）、镧钨极。牌号是：WZr-15,它的性能在纯钨极和钍钨极之间。2、钨极的规格：制造厂家按长度范围供给为76610mm的钨极：常用钨极的直径为：0.

41、5、1.0、1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.3、8.0、10mm多种。第三章 常用电弧焊工艺学习目的：掌握常用电弧焊工艺教学重点：手工电弧焊、埋弧焊、手工TIG焊、气体保护焊教学课时：32课时1、手工电弧焊基本知识一、焊剂/焊条的类型 焊条药皮的化学成分对电弧的稳定性、熔深、金属熔敷率和定位能力有很大影响。焊条可分为三大类：纤维素型焊条；氧化钛药皮焊条；碱性焊条。 1、纤维素型焊条的药皮中含有大量的纤维素，它的特点是电弧熔深深、摩擦变形速度快，这也提高了整个焊接速度。但由于焊缝沉淀物比较粗糙并且和流动的熔渣混合在一起，所以除渣很困难。这种焊条在任何位置都可以使用，而且因其在

42、高架焊管（stovepipe welding technique）中的使用而为人们所熟悉。 特点：在所有位置都能形成较深的熔深；适用于向下立焊；良好的机械性能；产生大量的氢有造成热影响区（Haz）裂纹的风险。 2、氧化钛焊条的药皮中含有大量的氧化钛（rutile）。氧化钛使起弧、平滑电弧操作和降低弧飞溅变得容易。这种通用焊条具有良好的焊接特性。在交流电或直流电下，它们可用于所有位置的焊接，特别适用于横角/立角位置的接头焊接。 特点：合适的焊缝金属机械性能；粘性熔渣能形成良好的焊道外形；定位焊接可能会产生流动的熔渣（含氟化物）；易清除熔渣。 3、碱性焊条药皮中含有大量的碳酸钙（石灰石）、氟化钙（

43、萤石）。这使它的熔渣比氧化钛型焊条的熔渣更易流动，这也是一种协助立焊和仰焊快速冷却的方法。这些焊条用于焊接中型和大型结构，要求具有较高的焊接质量、良好的机械性能和抗裂纹能力（过度拘束会产生裂纹）。 2、特点低氢焊缝金属；要求高焊接电流/速度；焊道成形差（表面轮廓弯曲、粗糙）；清除熔渣困难；金属粉末焊条包含加有金属粉末的涂料，可使焊接电流增加到最大容许电流。因此，与药皮中不含铁粉的焊条相比，金属粉末焊条的金属熔敷速度和效率（金属熔敷比例）都有所提高，熔渣也很容易清除。由于熔敷速度快，铁粉焊条主要用于平焊、横焊和立焊。氧化钛焊条和碱性焊条没有显著的电弧特性，电弧力度较小，减少了焊道的熔深。 3、电

44、源 焊条可以在交流或直流电源下使用。并不是所有的直流焊条都能在交流电源下使用，但交流焊条通常都能在直流电源下使用。 4、焊接电流 对焊接电流的选择取决于焊条的尺寸，生产厂商向用户推荐正常的操作范围和焊接电流。选择焊条尺寸的标准操作范围如左图所示。根据经验，选择电流所依据的焊条标准约是40A/mm（直径）。因此，一个直径为4mm的焊条首选的电流大小应该是160A，但实际的操作范围可以是140180A。 目前，晶体管逆变技术可以生产出质量较轻的小型电源。这些电源越来越多的被用于工地焊接中，它们可以方便地在各个工作点间移动。这些电源由电力控制，可用于MIG和TIG焊，提高了电源的适应性。现在，密封的

45、容器内也可以使用焊条。这些真空包装的焊条在使用前不需再进行烘焙。但是，如果包装被打开或者损坏，就必须依照生产厂商的说明重新烘焙焊条。 分类： 平焊、立焊、横焊、仰焊. 二、手工电弧焊过程在焊钳更换新的焊条前，手工电弧焊过程只能完成短焊缝的焊接。焊缝熔深浅，熔敷质量取决于焊工的技能。 焊剂/焊条的类型焊条药皮的化学成分对电弧的稳定性、熔深、金属熔敷率和定位能力有很大影响。焊条可分为三大类：纤维素型焊条；氧化钛药皮焊条；碱性焊条。1、纤维素型焊条的药皮中含有大量的纤维素，它的特点是电弧熔深深、摩擦变形速度快，这也提高了整个焊接速度。但由于焊缝沉淀物比较粗糙并且和流动的熔渣混合在一起，所以除渣很困难

46、。这种焊条在任何位置都可以使用，而且因其在高架焊管（stovepipe welding technique）中的使用而为人们所熟悉。特点：在所有位置都能形成较深的熔深；适用于向下立焊；良好的机械性能；产生大量的氢有造成热影响区（Haz）裂纹的风险。2、氧化钛焊条的药皮中含有大量的氧化钛（rutile）。氧化钛使起弧、平滑电弧操作和降低弧飞溅变得容易。这种通用焊条具有良好的焊接特性。在交流电或直流电下，它们可用于所有位置的焊接，特别适用于横角/立角位置的接头焊接。特点：合适的焊缝金属机械性能；粘性熔渣能形成良好的焊道外形；定位焊接可能会产生流动的熔渣（含氟化物）；易清除熔渣。3、碱性焊条药皮中含

47、有大量的碳酸钙（石灰石）、氟化钙（萤石）。这使它的熔渣比氧化钛型焊条的熔渣更易流动，这也是一种协助立焊和仰焊快速冷却的方法。这些焊条用于焊接中型和大型结构，要求具有较高的焊接质量、良好的机械性能和抗裂纹能力（过度拘束会产生裂纹）。特点：低氢焊缝金属；要求高焊接电流/速度；焊道成形差（表面轮廓弯曲、粗糙）；清除熔渣困难；金属粉末焊条包含加有金属粉末的涂料，可使焊接电流增加到最大容许电流。因此，与药皮中不含铁粉的焊条相比，金属粉末焊条的金属熔敷速度和效率（金属熔敷比例）都有所提高，熔渣也很容易清除。由于熔敷速度快，铁粉焊条主要用于平焊、横焊和立焊。氧化钛焊条和碱性焊条没有显著的电弧特性，电弧力度较

48、小，减少了焊道的熔深。电源焊条可以在交流或直流电源下使用。并不是所有的直流焊条都能在交流电源下使用，但交流焊条通常都能在直流电源下使用。焊接电流对焊接电流的选择取决于焊条的尺寸，生产厂商向用户推荐正常的操作范围和焊接电流。选择焊条尺寸的标准操作范围如左图所示。根据经验，选择电流所依据的焊条标准约是40A/mm（直径）。因此，一个直径为4mm的焊条首选的电流大小应该是160A，但实际的操作范围可以是140180A。新技术目前，晶体管逆变技术可以生产出质量较轻的小型电源。这些电源越来越多的被用于工地焊接中，它们可以方便地在各个工作点间移动。这些电源由电力控制，可用于MIG和TIG焊，提高了电源的适

49、应性。现在，密封的容器内也可以使用焊条。这些真空包装的焊条在使用前不需再进行烘焙。但是，如果包装被打开或者损坏，就必须依照生产厂商的说明重新烘焙焊条。手工电弧焊水平固定管技术随着国民经济的发展，钢材的产量逐年的增长，而钢管占全部钢材的比例也越来越大，其中电焊管已占全部钢管的比例为45以上，随着焊接技术的进步，电焊管，特别是中、小直径钢管的焊接已应用到许多制造工业中。水平固定管的焊接，是最常用的钢管焊接技术之一，应用极广，它通常称为吊焊，是将管子悬吊在水平位置或接近水平的位置焊接。它包括平、立、仰等空间位置焊接，而且要单面焊双面成型，因此是难度较大的焊接技术。操作时，通常以平、仰焊点为界，将环形

50、焊口分成两个半圆形焊口。按仰立平的顺序焊接，对下带残留垫圈的管接头采用灭弧法(酸性焊条)或边焊边调节电流(碱性焊条)的方法控制熔池温度和根部焊透程度，以达到正反面成形良好的目的。1水平固定管的手工电弧焊11水平固定管常用的焊接万法金属管的焊接方法多种多样，一般在生产实际中大直径管采用熔焊法，如：埋弧焊，c02气保焊等；中，小直径管大多采用气焊，手工电弧焊、氩弧焊、等离子弧焊，摩擦焊、电阻焊等。12于工电弧焊特点手工电弧焊的生产率较低，但它的适用性强的特点仍然是其他焊接方法无法被取代的，是焊接各种金属管的重要方法之一，它的主要特点是：维持电弧放电的电压较低，一般为10V50V，焊接电流大，从几十

51、到上千安；同时设备简单，操作灵活简便，保证焊接质量主要取决于弧焊电源、焊条质量、操作者技术熟练程度和工艺施工方法。2、水平固定管的手工电弧焊操作技术21水平固定管对接操作技术要点水平固定管包括仰、立、平所有空间的焊接，是难度较大的操作技术，对中、小直径钢管的焊接，固环缝不能两面施焊所以必须从工艺上保证第一层焊透即要单面焊双面成型，由于焊接位置的不断的变化，运条角度和操作者站立的高度必须适应变化的需要，同时在焊接电流不能改变的情况下，主要靠焊工摆动焊条来控制热量，以达到均匀熔化目的。22焊接工艺参数的选用管子施焊前应将坡口两侧50rnm宽表面上的油污，铁锈等清理干净，管子装配时的“Y形坡口面角度

52、为3025度，钝边为122mm c，间隙为122mrl，采用灭弧法焊接，焊接工艺参数见表11表1一1焊条种类 层次 焊条直径(mm) 焊接电流(A) 电弧电压 (V) 焊速 (cm/min) E4303 第一层 32 90140 2130 1030 中间层 32 100160 2434 lO30 外层 40 130220 2137 1035 盖面 40 130220 2137 1035 23焊缝缺陷分布由于焊接位置沿圆形连续变化，这就要求施焊者站立的角度和运条的角度必须适应焊接位置的变化的需要焊接时，为了控制熔池的温度和形状，除了采用灭弧法焊接技术外，主要靠摆动焊条来控制热量，要求焊工有较高的

53、技术。由于溶池的温度和形状不易控制，根部焊缝易出现焊不透，焊瘤及塌腰等缺陷常出现缺陷的部位：部位1、4易出现多种缺陷，部位2易出现塌腰和气孔部位3易出现焊瘤。24定位焊定位焊焊接应随管径的不同而选定位点数，当营径D5lITkrn时，选一点，51D133ram，时选两点，D133mm时，选34点；定位焊焊缝长度一般为1030mm，高度适中，太低易开裂，太高会给第一层焊道带来困难，定位焊电流选择要比正式焊接电流大些，使起弧处有足够的温度，防止粘合，收弧时，一定要填满弧坑。定位焊点易产生缺陷，如发现缺陷必须铲除重焊，熔渣与飞溅也要清除，旦尽量将定位焊的焊肉两端修成坡形，以便正式焊接时，易保证焊缝质量

54、。25、焊接一般称第一层为打底焊，其余称为中间层焊道，最后一层称为盖面焊道通常中、小管焊接时，以截面中心垂直线为界面分成两部分，先焊的一半叫前半周，后焊的一半叫后半周，施焊时按仰，立、平焊位置顺序由下向上进行，即在仰焊位置起焊，在平焊位置收尾，形成两个接头，打低焊实现单面焊双面成型。251、第一层焊缝的焊接第一层焊缝的焊接是决定焊接质量的关键，一毁采用稍作摆动的直线运条法。第一层打底焊根据管径大小的不同可在仰焊位置中心线前1020mml(起一1)的坡口一边引弧。应注意避免在坡口或对口中心引弧，以避免造成缺陷。引燃电弧后，用长弧把焊缝根部预热23秒，接着马上压低电弧，托住铁水并用电弧击穿焊缝根部

55、，若过程正常，则向上连续焊接，若出现熔孔，则可用一字形往复运条法将熔孔堵好后，再继续向上焊。当运条到定位焊缝时，必须用电弧击穿根部间隙，使之充分熔合，在焊接过程中，从下往上焊位置不断变化，因此焊条角度也必须相应改变，以上为前半部分的焊接；后半部分焊缝焊接的操作方法与前半部分相似，但上下接头一定要接好，仰焊接头时，应把先焊的焊缝端头用电弧割去一部分(510mm)，这样既可把可能存在的缺陷去除，又可以形成缓坡形割缝，对焊接有力，接头处焊接时要使原焊缝充分熔化，并使之形成熔孔，以保证根部焊透，平焊接头时，应压低电弧，焊条前后摆动，推开熔渣，并击穿根部以保证焊透，熄弧前添满弧坑。252、中间层的焊接除

56、去第一层与最外层，其余都称为中间层，一般壁厚大于6mm时才有中间层，中间层的焊接相对比较容易，但工艺参数选择不当也会出现气孔、夹渣、层间未焊透等缺陷。中间层焊波较宽，一般采用月牙形或锯齿形运条进行连续焊接，在坡口两侧应稍作停留，焊角角度也要相应有所变化。253、外层的焊接外层焊缝应根据设计要求焊一定的焊缝增高量，焊缝外表应均匀美观，沿圆周基本一致。一般采用月牙运条法，摆动要慢而稳，坡口两侧要有足够的停留时间，当坡口较宽时，可采用多道焊，应先焊坡口两侧，后焊中间。254、盖面盏面焊接又称加强面焊接，它不但要使焊缝外表美观，实质上也反映了其内部质量，盖面时，可采用月牙运条，摆动要慢而稳，使焊波均匀美观。一般每边宽度要比坡口增宽15mm左右。余高一般仰焊部位053mm，其它部位为0525mm，严重的咬边(、深度大于05ram)，余高过高或不足，以