一级建造师1H412030-焊接技术

1、1H412030-焊接技术412030焊接技术412031掌握焊接材料与设备选用原则一、焊接材料的分类与选用原则（一）焊条1焊条的分类(1)按药皮成分可分为：不定型、氧化钛型、钛钙型、氧化铁型、低氢钾型、低氢钠型、纤维类型、石墨型，钦铁矿型、盐基型十大类。(2)按焊渣性质可分为：酸性焊条、碱性焊条两大类，(3)按焊条用途可分为：结构钢焊条、钼及钼合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条十大类。(4)按特殊性能分为：超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、底层焊条、铁粉高效焊条、抗潮、水下焊焊条、重力焊焊条、躺焊焊条等。2焊

2、条的选用原则：(1)考虑焊缝金属的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。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，焊缝中易产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。(2)考虑焊接构件的使用性能和工作条件：对承受动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塑性和韧性，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

3、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件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。(3)考虑焊接结构特点及受力条件：对结构形状复杂、刚性大的厚大焊件，在焊接过程中，冷却速度快，收缩应力大，易产生裂纹，应选用抗裂性好、韧性好、塑性高、氢裂纹倾向低的焊条。如低氢型焊条、超低氢型焊条和高韧性焊条等。(4)考虑施焊条件：当焊件的焊接部位不能翻转时，应选用适用于全位置焊接的焊条。对受力不大、焊接部位难以清理的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。没有直流焊机时，必须选用可交、直流两用的焊条。在狭小或通风条件差的场合，在满足使用性能要求的条件下，应选用酸性焊条或低

4、尘焊条。(5)考虑生产效率和经济性：在酸性焊条和碱性焊条都可满足要求时，应尽量选用酸性焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量选用高效率焊条，如铁粉焊条、重力焊条、底层焊条、立向下焊条和高效不锈钢焊条等。这不仅有利于生产率的提高，而且也有利于焊接质量的稳定和提高。（二）焊丝：分实心焊丝和药心焊丝分实心焊丝和药芯焊丝。1.实心焊丝：分钨极惰性气体保护焊和熔化极惰性气体保护焊。3.药芯焊丝与手工焊条和钨极惰性气体保护焊丝的比较。(1)优势：1)把断续的焊接过程变为连续的生产方式，从而减少了焊接接头的数目，提高了焊缝质量，也提高了生产效率，节约了能源。2)对各种钢材的焊接适应性强，通过调整焊剂(针

5、对特定的药芯焊丝)的成分和比例，可极为方便和容易地提供所要求的焊缝化学成分。3)工艺性能好，焊缝成形美观。采用气渣联合保护，获得良好成形。加入稳弧剂使电弧稳定，熔滴过渡均匀。4)熔敷速度快，生产效率高。在相同焊接电流下药芯焊丝的电流密度大，熔化速度快，其熔敷率约为85%90%，生产率比焊条电弧焊高约35倍。5)可用较大焊接电流进行全位置焊接。(2)缺点：1)焊丝制造过程复杂。2)焊接时，送丝较实心焊丝困难。3)焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此对药芯焊丝保存和管理的要求更为严格。（三）保护气体：保护气体的主要作用是焊接时防止空气中的有害作用，实现对焊缝和近缝区的保护。1惰性气体：主要有氩气和氦

6、气及其混合气体，用以焊接有色金属、不锈钢和质量要求高的低碳钢和低合金钢。2惰性气体与氧化性气体的混合气体：如Ar+CO2、Ar+ C02+O2等。3C02气体：是唯一适合于焊接的单一活性气体C02气体保护焊焊速高、熔深大、成本低和全空间位置焊接，广泛应用于碳钢和低合金钢的焊接。二、常用的焊接设备及选用原则2埋弧焊机特性(1)生产效率高，焊接质量好，劳动条件好。(2)埋弧自动焊是依靠颗粒状焊剂堆积形成保护条件，主要适用于平位置（俯位）焊接。(3)只适用于长缝的焊接。(4)不适合焊接薄板。3钨极氩弧焊机特性(1)氩气充分有效地保护金属熔池不被氧化，焊缝致密，机械性能好。(2)明弧焊，观察方便，操作

7、容易。(3)穿透性好，内外无溶渣，无飞溅，成型美观，适用于清洁要求。(4)电弧热集中，热影响区小，焊件变形小。(5)容易实现机械化和自动化。4熔化极气体保护焊机特性(1)CO2气体保护焊生产效率高，成本低，焊接应力变形小，焊接质量高，操作简便。但是飞溅较大，弧光辐射强，很难用交流电源焊接，设备复杂，有风不能施焊，不能焊接易氧化的有色金属。(2)熔化极氩弧焊的焊丝既作为电极又作为填充金属，焊接电流密度可以提高，热量利用率高，熔深和焊速大大增加，生产率比手工钨极氩弧焊提高35倍，最适合铝、镁、铜及其合金、不锈钢和稀有金属中厚板的焊接。5等离子弧焊机特性：具有温度高、能量集中、较大冲击力、比一般电弧

8、稳定、各项有关参数调节范围广的特点。6焊接设备选用原则(1)选用原则 安全经济 先进适用安全性：必须通过国家对低压电器的强制性“CCC”认证。经济性：价格服从于技术特性和质量，其次考虑设备的可靠性、使用寿命和可维修性。先进性：提高生产率、改善焊接质量、降低生产成本。适用性：充分发挥应有的效能。(2)立即淘汰的焊接设备有：直流弧焊机、电动机驱动旋转直流弧焊机全系列；交流弧焊机BXl-135、BX2-500；直流弧焊机电动发电机AXl-500、AP-1000；箱式电阻炉SX系列。412032掌握焊接方法与工艺评定焊接方法是直接影响焊接成本、焊接效率和焊接质量的主要因素。焊接工艺评定是指为验证所拟定

9、的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价，是在具体条件下解决初步拟定的焊接工艺是否可行的问题，是焊接质量保证的有效措施，对锅炉、压力容器、压力管道和焊前准备中的重要环节。一、常用的焊接方法1电弧焊：电极与工件之间燃烧的电弧作为热源，是最广泛方法。(1)焊条电弧焊：以外部涂有涂料的焊条作为电极及填充金属，电弧在焊条端部和被焊工件表面之间燃烧，熔化焊条和母材形成焊缝。涂料在电弧作用下产生气体，保护电弧，又产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体作用，向熔池添加合金元素，改善焊缝金属性能。(2)埋弧焊：以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊

10、剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。埋弧焊可以采用较大焊接电流，其最大优点是焊接速度高，焊缝质量好，特别适合于焊接大型工件的直缝和环缝。2014(3)钨极气体保护焊：属于不（非）熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极与工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝。钨极不熔化，只起电极作用，电焊炬的喷嘴送进氩气或氦气，保护电弧和熔池，可根据需要另外添加填充（焊丝）金属。一种连接薄板金属和打底焊的极好方法。属于不（非）熔化极电弧焊，它是利用电极和工件之间的压缩电弧（转移电弧）实现焊接，电极常用钨极，产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中两者的混合气，焊接可添加或不添加金属。等离子电弧挺直，能

11、量密度大，电弧穿透能力强。焊接时产生的小孔效应，一定厚度内的金属可不开坡口对接，生产效率高，焊缝质量好。(5)熔化极气体保护电弧焊：是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作为热源，利用电焊炬喷嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接。熔化极气体保护焊的保护气体有氩气、氮气、CO2或这些气体的混合气体。以氩气、氮气为保护气体的称熔化极惰性气体保护焊，以惰性气体和氧化性气体(O2、C02)的混合气体或CO2或O2+C02的混合气体作为保护气时，称为熔化极活性气体保护焊。熔化极气体保护焊的优点是可以方便地进行各种位置焊接，焊接速度快、熔敷率较高，抗风差，变形小。(6)药芯焊丝电弧焊：属于熔化极气体保护焊的一

12、种类型，也是利用连续送进的焊丝与工件间的电弧作为热源的，焊丝芯部装有各种成分药粉。焊接时外加气体主要是C02，药粉受热分解熔化，起到造气、造渣、保护熔池、渗合金及稳弧作用。若不另加保护气体时，叫自保护药芯焊丝电弧焊。2电阻焊：以电阻热为能源的焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻为能源的电阻焊，主要有点、对、凸、缝焊等。3钎焊：利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料吸入到接头接触面的间隙内，润湿金属表面，使固相与液相之间相互扩散而形成钎焊接头。4螺柱焊：将螺柱一端与板件（或管件）表面接触通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定压力完成焊接的方法

13、。5其他焊接方法有电渣焊、高频焊、气焊、气压焊、爆炸焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊等。二、焊接工艺评定1焊接工艺评定及其作用(1)焊接工艺评定：在产品正式焊接以前，对初步拟定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺进行的验证性试验。即按准备采用的焊接工艺，在接近实际生产条件下，制成材料、工艺参数等均与产品相同的模拟焊接试板，并按产品的技术条件对试板进行检验。(2)若全部有关指标符合技术要求则证明初步拟定的焊接工艺是可行的，此时即可根据焊接工艺评定报告编制正式的焊接工艺细则（卡），用以指导实际产品的焊接。(3)若检验项目指标中有一项不合格，则表明该焊接工艺不能用于生产，需作相应修改或重新拟定

14、后，再做焊接工艺评定试验。(4)焊接工艺评定作用：用于验证和评定焊接工艺方案的正确性，其评定报告不直接指导生产，是焊接工艺细则（卡）的支持文件，同一焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据。2焊接工艺评定依据：根据不同产品和焊接工艺评定的具体要求，按相应的工艺评定标准的规定进行评定。3焊接工艺评定的步骤：委托书、拟定、焊接、评定、试验、1.编制焊接工艺评定委托书。2.拟定焊接方式，需要考虑的因素主要包括：母材的物理特性、母材的化学特性、焊缝的受力状况、待焊部件的几何形状、焊接位置。3.按焊接工艺评定标准或设计文件规定，拟定焊接工艺指导书或评定方案、初步工艺。4.按照拟定的焊接工艺指导书（或初

15、步工艺）进行试件制备、焊接、焊缝检验（热处理）、取样加工、检验试样。5.根据所要求的使用性能进行评定。6.整理焊接记录、试验报告，编制焊接工艺评定报告；评定报告中应详细记录工艺程序、焊接参数、检验结果、试验数据和评定结论，经焊接责任工程师审核，单位技术负责人批准，存入技术档案。7.以焊接工艺评定报告为依据，结合焊接施工经验和实际焊接条件，编制焊接工艺规程或焊工作业指导书、工艺卡，焊工应严格按照焊接作业指导书或工艺卡的规定进行焊接。（四）焊接工艺评定要求1.一般要求（1）焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据，并在工程施焊之前完成。焊接工艺评定所用的焊接参数，原则上是根据被焊钢材的焊接性试验结

16、果来确定的，尤其是热输入、预热温度及后热温度。（3）主持评定工作和对焊接及试验结果进行综合评定的人员应是焊接工程师。2.评定规则（1）改变焊接方法必须重新评定；当变更焊接方法的任何一个工艺评定的重要因素时，须重新评定；当增加或变更焊接方法的任何一个工艺评定的补加因素时，按增加或变更的补加因素增焊冲击试件进行试验。（3）改变焊后热处理类别，须重新进行焊接工艺评定。（4）首次使用的国外钢材，必须进行工艺评定。（5）常用焊接方法中的焊接材料、保护气体、线能量等条件改变时，需要重新进行工艺评定。3.评定资料管理（4）焊接工艺（作业）指导书的编制，必须由应用部门焊接专业工程师主持进行。（5）焊接工艺（作

17、业）指导书应在工程施焊或焊工培训考核之前发给焊工，并进行详细技术交底。412033了解焊接应力与焊接变形及其控制从设计、焊接工艺和方法、装配工艺降低焊接残余应力和残余变形。一、焊接应力与变形产生机理二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施（一）焊接残余应力的危害：2构件，3结构，1应力区影响构件承受静载能力；影响构件的精度和尺寸的稳定性。造成结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；刚度和稳定性；应力区易产生应力腐蚀开裂；（二）降低焊接应力的措施1设计措施：焊缝 数量、尺寸、翻边(1)尽量减少焊缝数量和尺寸，在减小变形量同时降低焊接应力。(2)防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。(3)优化设

18、计结构，如将容器的接管口设计成翻边式，少用承插式。2工艺措施：小能量/装配/锤击/预热/塑形好/整体/消氢/热处理(1)采用较小焊接线能量，减小焊缝热塑变范围，从而降低焊接应力。(2)合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力。(3)层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力。(4)预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）(5)焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条。(6)采用整体预热。(7)降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。(8)采用热处理的方法：整体高温回火、局部高温回火或温差拉伸法（低温消除应力法，伴随焊缝两侧的加热同时加水冷）。三、焊接变形

19、的危害性及预防焊接变形的措施（一）焊接变形的分类： 1面内变形：分为焊缝纵向或横向收缩变形、焊缝回转变形。 纵横宇内2面外变形：分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。（二）焊接变形的危害：2个质量，1个成本降低装配质量；影响外观质量，降低承载力；增加矫正工序，提高制造成本。（三）预防焊接变形的措施1进行合理的焊接结构设计(1)合理安排焊缝位置。焊缝尽量以构件截面的中性轴对称；焊缝不宜过于集中。(2)合理选择焊缝尺寸和形状。在保证结构有足够承载力的前提下，应尽量选择较小的焊缝尺寸，同时选用对称的坡口。(3)近可能减少焊缝数量，减小焊缝长度。2采取合理的装配工艺措施(1)预留收缩余量法：为

20、了防止焊件焊接以后发生尺寸缩短，可以通过计算，将预计发生缩短的尺寸在焊前预留出来。为了保证预留的准确，应将估算、经验和实测三者相结合起来。(2)反变形法：为了抵消焊接变形，在焊前装配时，先将焊件向焊接变形相反的方向进行人为的变形，这种方法称为反变形法。只要预计准确，反变形控制得当，就能取得良好的效果。反变形法常用来控制角变形和防止壳体局部下塌。(3)刚性固定法：刚性固定法适用于较小的焊件，在焊接施工中应用较多，对角变形和波浪变形有显著的效果。为了防止薄板焊接时的变形，常在焊缝两侧加型钢、压铁或楔子压紧固定。此法在焊接大型储罐底板时采用较多。装配压力容器及球罐时，往往采用弧形加强板、日字形夹具进

21、行刚性固定。(4)合理选择装配程序：对于大型焊接结构，适当地分成几个部件，分别进行装配焊接，然后再拼焊成整体。这样，小部件可以自由地收缩，而不致引起整体结构的变形。如储罐底板焊接，可以先焊短焊缝，再焊长焊缝。3采取合理的焊接工艺措施(1)合理的焊接方法。尽量用气体保护焊等热源集中的焊接方法。不宜用焊条电弧焊，特别不宜选用气焊。(2)合理的焊接规范。尽量采用小规范，减小焊接线能量。(3)合理的焊接顺序和方向。(4)进行层间锤击（打底层不适于锤击）。焊接应力的措施1设计措施：焊缝数量、焊缝不集中、插入改翻边2工艺措施：小能量/装配/锤击/预热/塑形好/整体/消氢/热处理预防焊接变形的措施1合理焊接

22、结构设计：焊缝位置尺寸形状数量长度2合理装配工艺措施：预留收缩余量反变形刚性固定装配程序3合理焊接工艺措施：方法规范顺序和方向锤击412034熟悉焊接质量检验方法（案例重点）焊接检验必须从焊前准备、焊接过程和焊后对焊缝的检验各环节。一、焊前检验 人机料法环 一、焊前检查从人、机、料、法、环、检六个方面进行检查。1. 焊工资格检查检查焊工资格是否在有效期限内，考试项目是否与实际焊接相适应。例如，焊工操作证（合格项目）有效期为4年。若在焊工操作证有效期内中断焊接工作达6个月，也需重新进行焊工的资格考试。2焊接结构设计及施焊技术文件的检查，焊件结构是否设计合理、便于施焊、易保证焊接质量，工艺要求是否

23、表达齐全；新材料、新方法、新工艺是否均进行焊接工艺评定试验。4焊接设备质量检查，包括焊接设备型号、电源极性是否符合工艺要求，焊炬、电缆、气管、焊接辅助工具、安全防护等是否齐全。5. 焊接环境检查对焊接场所可能遭遇的环境温度、湿度、风、雨等不利条件，检查是否采取可靠防护措施。例如，出现下列情况之一时，如没采取适当的防护措施，应立即停止焊接工作。1.采用电弧焊焊接时，风速等于或大于8m/s；2.气体保护焊接时，风速等于或大于2m/s；CO23.相对湿度大于90%；4.采用低氢型焊条电弧焊时，风速等于或大于5m/s；5.下雨或下雪；6.管子焊接时未垫牢，管子悬空或处于外力作用下；7.打底焊时，施焊环

24、境处于强振动或敲击工况中。6. 焊接过程的检查为了确保焊接工艺指导书规定的各项参数的正确执行，通常的做法是增加检查的程序，即由专职或兼职质检员从焊接工序初始，就对人、机、料、法、环等各因素进行过程检查、监控，主要检查装配质量是否符合图样要求，坡口表面是否清洁、装夹具及点固焊是否合理，装配间隙和错边是否符合要求，是否要考虑焊接收缩量等。有效的检查能显著提高焊接质量和合格率。二、焊接中检验（1）焊接工艺（2）焊接缺陷（3）焊接设备三、焊后检验1外观检验：放大镜肉眼、检验尺、样板和量具(1)利用低倍放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷。（咬纹夹气）(2)用焊接检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错边等。（高错瘤陷）(3)检验焊件是否变形。2致密性试验：液体、气密性、氨气、煤油、氦气(1)液体盛装试漏：用不承压设备直接盛装液体，检验其焊缝致密性。(2)气密性试验：压缩空气通入容器或管道内，焊缝外部涂肥皂水检查渗漏。(3)氨气试验：焊缝一侧通入氨气，另一侧贴上酚酞-酒精溶液试纸，检查渗漏，有渗漏呈现红色(4)煤油试漏：焊缝一侧涂刷白垩粉水，另一侧浸煤油，白垩上留下油渍即有渗漏。(5)氦气试验：对致密性要求严格的焊缝，用氦气检漏仪来测定。(6)真空箱试验：抽真空（储罐罐底焊缝）3强度试验：水压1.25-1