焊工培训教材-合订本1~11章

1、宋立刚杨闪0发布宋卓伟第一次发布版本状态编制人审核人修订内容批准人日期焊工培训教材焊工培训教材文件编号级别版本编制部门ZBTMPXJC20安装技术部发布单位：中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部版权声明：此文件内容属中国核工业第五建设公司所有，未经同意不得引用、复制、借阅或发表。AP1000 核核 电电 项项 目目 中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 2 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材修改页修改版章节修改内容备注中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 3 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材中国

2、核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 4 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材目录目录第一章：核电站建设基础知识第一章：核电站建设基础知识1.核电站基础知识核电站基础知识.62.AP1000 核电站特点介绍核电站特点介绍 .73.核电站建设中的焊接工作核电站建设中的焊接工作.10第二章：钢材与焊材的基本知识第二章：钢材与焊材的基本知识1.钢材的基本知识钢材的基本知识.142.钢材的分类钢材的分类 .153.焊材的基本知识焊材的基本知识.17第三章：焊接工艺第三章：焊接工艺1.焊接工艺规程概述焊接工艺规程概述.242.焊接工艺具体介绍焊接工艺具体介绍.24第四

3、章：焊接设备第四章：焊接设备1.焊接电源焊接电源.342.焊机的选择、使用及维护焊机的选择、使用及维护.383.焊接用工具及辅助用具焊接用工具及辅助用具 .40第五章：焊接接头性能第五章：焊接接头性能1.焊接接头介绍焊接接头介绍.442.常用焊接接头的工作特性常用焊接接头的工作特性.483.焊接接头的选择焊接接头的选择.524.影响焊接接头性能的因素及质量控制影响焊接接头性能的因素及质量控制.54中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 5 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材5.管道、压力容器接头类型管道、压力容器接头类型.54第六章：焊接应力及变形第六章

4、：焊接应力及变形1.焊接应力和焊接变形产生的原因焊接应力和焊接变形产生的原因.562.焊接变形焊接变形.583.焊接应力焊接应力.63第七章：焊接缺陷及检验第七章：焊接缺陷及检验1.焊接缺陷的分类及产生原因焊接缺陷的分类及产生原因.672.焊接缺陷的危害焊接缺陷的危害.713.焊接缺陷的预防措施焊接缺陷的预防措施.724.焊接缺陷的返修焊接缺陷的返修.725.焊接检验的方法及要求焊接检验的方法及要求 .74第八章：气焊及气割第八章：气焊及气割1.气焊气割用气体气焊气割用气体.772.气焊设备气焊设备.783.焊接材料焊接材料.834.气焊工艺气焊工艺.845.气割气割.866.附录附录.92第

5、九章：焊接安全技术第九章：焊接安全技术1.预防触电安全技术预防触电安全技术.932.高空焊接作业安全技术高空焊接作业安全技术 .94中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 6 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材3.封闭环境焊接安全技术封闭环境焊接安全技术 .954.手工电弧焊安全技术手工电弧焊安全技术.985.气焊、气割安全技术气焊、气割安全技术.99第十章：焊接工艺纪律第十章：焊接工艺纪律1.对焊工的基本要求：对焊工的基本要求：.1012.焊条的使用焊条的使用 .1013.焊丝的使用焊丝的使用 .1014.设备的使用和维护设备的使用和维护.1015.焊

6、前准备焊前准备.1026.焊接焊接.1027.焊后自检焊后自检.102第十一章：焊工考试项目第十一章：焊工考试项目1.技术标准技术标准.1032.焊工考试项目及代用范围焊工考试项目及代用范围.1033.附录附录.127中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 7 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材第一章：核电站建设基础知识第一章：核电站建设基础知识1.核电站基础知识核电站基础知识1.1 前言前言能源是一个国家发展农业、工业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要物质基础。电力则是国民经济发展中能效高，使用方便，并广泛应用的能源。目前，人类赖以生存和发展的资

7、源煤、石油、天然气、它们的储量是有限的，因此开发新能源是人类生存与发展的需要，也是社会经济发展的需要。铀，钍是可以通过裂变释放大量核能的天然材料。如，1Kg 铀-235 全部裂变释放出的热量相当于 2700 吨标准煤全部燃烧的能量。因此，发展核能是人类能源开发的一个重要方向，我国的能源政策是大力发展热能，核电是补充。1.2 核电发展概况核电发展概况1938 年，科学家发现了中子轰击铀原子核时发生铀核裂变，并释放大量能量后，人们立即转向核能的研究应用。1942 年，美国建成世界上第一座核反应堆，实现链式反应。1954 年 6 月，前苏联建成世界上第一座核电站，其电功率为 5000KW。1956

8、年 5 月，英国建设的第一座石墨气冷堆核电站，其发电容量 5000KW 但由于发电成本高，60 年代中期压水堆核电站大量发展时，这个石墨气冷堆无法在国际市场上竞争，后来转为发展高温气冷堆核电机组。1956 年，美国在核潜艇压水堆技术的基础上，建造了第一座压水堆核电站，其电功率为 60MW。经过了二，三十年的发展，从设计建造运行等方面取得了完整的经验。目前，压水堆核电站的单机最大功率已达成 1300MW。1962 年，加拿大建成了实验性的重水堆核电站，后来又建造了电功率为 540MW和 750MW 的重水堆核电机组。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 8 页编号

9、：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材1.3 核电站的分类核电站的分类核电站的分类是按反应堆的堆型来分的，目前世界上已经投入运行的几种核电站有： 沸水堆核电站 压水堆核电站 重水反应堆核电站 石墨气冷堆核电站 快中子堆核电站2.AP1000 核电站特点介绍核电站特点介绍2.1 设计特点设计特点AP1000 核电站的概念是利用了 AP600 的非能动安全设计概念，加上系统双环路的设计思想，以降低容量成本为目标来提高核电站的经济性。2.1.1 回路特点AP1000 主回路即主冷却剂管道为双回路布置，各有一条热段和两条冷段，用于冷却反应堆，传导热量。主泵直接与蒸发器底部相连，从而省去了主泵和蒸发器之

10、间的主管道，省去了冷却剂回路的连管，避免了潜在的堆芯裸露的风险，大大的提高了安全性和可维护性。二回路主要由主给水系统管道和主蒸汽系统管道组成。主给水管道包括高压给水管道和给水调节站，负责向蒸汽发生器送水。主蒸汽管道分别布置在反应堆厂房、连接厂房及汽轮机厂房等建筑内。主要用于把饱和蒸汽输送到汽轮机厂房推动发电机组发电。紧凑而简化的回路布置减少了管道介质流动的阻力和冷热段膨胀差而产生的应力。精心的布置也减少了支撑结构，减少了在役检查次数，并改善了维护的空间。2.1.2 安全特点AP1000 通过安全相关系统和设备，在电厂设计基础事故、假想最严重的单一事故情况下足以保证自动建立并维持堆芯冷却和安全壳

11、的完整。其功能主要体现在非能动安全及相关系统中。非能动安全系统是使用自然力：自然循环、压缩空中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 9 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材气，就可以使系统运行起来。不需要泵、风机、柴油机、冷水机组或其它的转动机械。这些非能动安全系统能够保证在事故发生后自始至终都不需要运行人员的干预而维持堆芯冷却和安全壳的完整。AP1000 的非能动相关安全系统包括： 非能动堆芯冷却系统 非能动安全壳冷却系统 主控室人员适留系统 安全壳隔离与传统的电厂相比，通过采用非能动安全系统使安全性、经济性都大为提高。非能动安全系统确保堆芯冷却与安全壳

12、的完整性万无一失。与传统的核电站相比，非能动安全系统要简化的多，设备很少，也就减少了试验、检查、维护的工作量，也无需能动支持系统。与传统的能动安全系统相比，非能动安全系统只需要三分之一的远操阀门，不需要任何泵。非能动安全系统不需要典型核电站的庞大的能动安全支持系统，如 AC 供电、HVAC 冷却水，以及包容这些设备的相关地震厂房。这样在 AP1000 电厂内非安全级支持系统与非能动安全系统在设计时就被系统地加以优化。这样的设计在大大简化了电厂设计的同时又完全的满足了安全准则。2.2 安装、建造特点安装、建造特点AP1000 核电站的设计和设备应用上都有很大的改进，。因此在建造和安装上也与以往的

13、核电站安装有很大的区别。2.2.1 预制在以往的核电站建设过程中都曾使用预制方法以加快核电站的建设，例如秦山二期、三期和岭澳项目。三门核电的建设为更大程度的缩短工期，准备在以往的基础上扩大预制的范围并深化预制的程度，力争实现更大规模的工厂化预制，这样也利于今后核电事业的发展。2.2.2 土建和安装同时进行AP1000 核电站施工过程中为缩短工期而需土建和安装同时进行，。因此要对土建施工和安装施工进行交叉施工管理。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 10 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材交叉施工管理主要是指安装和土建根据业主批准的房间进入计划，在同一

14、个区域或房间内，采取在时间、空间、平面进行交叉施工的组织管理。交叉施工管理要在工程公司的组织、协调下进行。这种施工组织管理可以充分利用工作面， 安装和土建能够组织搭接施工，有效地缩短工期。但成品保护困难，清洁度不易保证，施工秩序一般，协调工作量大。2.2.3 大型模块的安装AP1000 型核电站中有很多的大型模块在预制厂进行组装。组装完成的模块相对于组成模块的设备、管道、钢结构，无论在体积还是重量上都大很多。在安装过程中，模块中还分布着大小设备，部分设备还需随模块的安装一同放入模块内中的楼板中并临时固定。这就更为模块的安装带来了困难。这样，在运输过程中就需要选择合理的运输工具及对道路路基是否需

15、要加强都需要在理论上进行规划和确认，在吊装过程中就需要选择合适的吊装设备、确定合理的吊装路径、评估环境对吊装的影响、选择适当的吊装时机等。2.2.4 安全壳的安装安全壳在焊接拼装的预制过程中存在很多的难点（具体见后面的章节）。安全壳的自重大，平均吊装重量均在 600 吨以上，所以在吊装组对的时候具有很大的困难。另外在每一部分就位后还要留有焊接所需的间隙。而考虑到安全壳与混凝土外壁的距离只有 1 米左右，无法安放千斤顶，所以要设计一套专用的工装来顶起环筒和顶封头，并且留出自动焊机行走的空间。安全壳组装工作中，最难以实现的是在接头处不允许出现 5 毫米的台阶。因此要尽量减少焊接变形，吊装工作中也要

16、确保不会因此环筒或封头变形。这样才能保证组装时不会出现 5 毫米甚至以上的台阶。安全壳在组装时的组装直径要大于标准直径。应该大多少才能保证焊接收缩后达到标准直径是计算不出来的，只能够根据经验估算。为避免安全壳在吊装时出现变形，不仅要设计符合要求的吊梁及吊具，还必须设计吊耳，以适应安全壳的承受能力。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 11 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材3.核电站建设中的焊接工作核电站建设中的焊接工作3.1 焊接工作的特点焊接工作的特点在 AP1000 核岛安装施工中，焊接具有极其重要的地位，具有以下的特点：应用面广，焊接量大，焊接

17、母材种类多。施工中的工艺管道、仪表管、模块、支架、支座、容器、安全壳、主管道、管穿件、风管等工件、部件的连接广泛的采用了焊接技术。其工作覆盖了机械、管道、电气、通风等各个专业施工队和预制厂等单位，因此工程量十分庞大。其中安全壳、结构模块和主管道的焊接是工作中的重点和难点。3.1.1 安全壳焊接特点AP1000 型压水堆安全壳是反应堆厂房的内层屏蔽结构。由 SA738B 材料制作而成，板材厚度为 41.3、44.5、47.6 毫米三种规格。筒体为圆柱形，上、下为椭球型封头，最大直径为 39.7 米，总高约为 65.6 米，体积约为 70000 立方米，每个安全壳总重约3600 吨。安全壳设计标准

18、为 ASME 第三卷 NE 分卷，设计压力 0.41MPa。安全壳筒体分 11 层，每层由 12 块圆弧板拼焊而成。单块圆弧板规格为：3.8 米宽10.4 米长，约为 15 吨重；上、下封头由 64 块球壳板拼焊而成，单块最大尺寸为：3.9 米宽9.6 米长。焊缝总长达到 4700 多米，焊材总用量达到约 53 吨，因此焊接量非常大。由于安全壳板材厚度大，材料与尺寸特殊，制作难度大；筒体内壁有贯穿件和环吊承重梁，焊接变形难以控制；安全壳的封头是由外向内组装焊接的，外圈焊接收缩尺寸变小后，导致内圈无法安装也是实际工作中出现的难点问题。同时，安全壳体积大，整体垂直度与椭圆度要求高，安装难度很大。这

19、种安全壳在国内首次出现，这就为焊接和安装施工带来了更大的困难。3.1.2 结构模块焊接特点AP1000 型核电站每个核岛包括 23 个 CA 类结构模块总重上千吨。所使用的型钢材料众多。而模块结构紧凑使得型钢间距很小，焊接施工非常不便，这也给施工带来很大的困难。其中以 CA01 和 CA20 两个模块最为突出。CA20 模块长 18.3 米，宽 14.3 米，高中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 12 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材21 米，重量达到 700 吨。它是辅助厂房中燃料处理区的主要结构。焊缝总长达到13883 米，所需焊材分别约为 1

20、3 吨。CA01 模块长 25 米，宽 29 米，高 16 米，总重达到 450 吨。它是蒸发器隔厢及换料通道模块，是钢板混凝土模块中外形尺寸最大的一个，由多个部件机构组成，其实体包括了核岛内部的主要墙体。CA01 模块的内面墙构成换料池腔体、反应堆容器腔体和两个蒸发器腔体。结构模块的材料由碳钢和不锈钢两种组成。其中不锈钢的焊接是整个焊接工作的重点和难点。焊接过程中既要保证焊缝的质量，也要保证焊缝成型美观。避免焊缝出现弯曲、收缩变形。3.1.3 主管道焊接特点主管道是核电站的关键部件之一，是连接核岛反应堆压力容器、蒸发器和反应堆冷却剂泵三大设备的连接管道，管材为大直径、大厚度的不锈钢管，对焊接

21、质量有很高的要求。AP1000 核电站每个反应堆的主管道包括两个环路。每个环路包括 1 个热段和 2 个冷段。每根管道包括 2 道焊口，其中一道焊口连接反应堆压力容器，另一道焊口连接蒸发器（对热段）或主泵（对冷段）。主冷却剂管道材料为 316LN 超低碳不锈钢锻件，其中热段直径为 37.5 英寸，厚度为 3.25 英寸，冷段直径 27 英寸，厚度为 2.56 英寸。主管道安装焊接的主要特点有以下几点：1.安装焊接量大由于管子直径大，管壁很厚（冷段 2.56 英寸，热段 3.25 英寸），焊口的焊接量大。如采用传统手工的手工焊接方法不但消耗的焊材要远远大于通常的管道，而且也要用去很长的时间。2.

22、焊接质量要求高 主管道是反应堆的核心部件，其造价高、返工的代价大，并且焊接质量要求为核1 级。如果焊接质量出现问题，不但运营后的翻修费用大，而且会留有安全隐患。因此必须保证焊接质量可靠。3.焊接收缩量很大主管道的规格、尺寸、厚度都很大。材质为不锈钢管，因此焊接过程中的收缩变形中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 13 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材非常大，如果采用传统的手工焊接，横向收缩可能达到 10 毫米左右。如果不采取适当的焊接工艺控制焊接变形，不但会严重影响安装质量，还有可能使焊缝区存留较大的焊接残余应力，从而影响主管道的使用寿命，给核电站造

23、成安全隐患。因此要严格控制主管道的焊接变形。4.安装工艺复杂主管道的重量很大，如何对焊口进行组对以保证焊接顺利进行也是安装中的要点。另外在焊接过程中的内部充氩也是保证焊接质量的关键。焊口焊接过程中拘束度很大，容易导致裂纹的产生。因此克服安装焊接时的自重的影响，保证焊接的质量也是管道焊接的要点。5.焊接方法主管道的焊接采用窄间隙钨极氩弧焊工艺。这种方法可以将焊接填充金属量减少到普通坡口的一半，从而减少了焊接量，提高生产效率 。这种方法还能减少了焊接残余变形，提高安装精度。这样就在保证质量的前提下，最大限度的缩短了工期。3.2 焊接工作的相关要求焊接工作的相关要求在核电站中的许多的设备和部件需要通

24、过焊接连接，结构和部件的工作环境都具有承载、高压、高温、辐射等特点。焊缝的焊接质量将直接影响到结构的承载能力和使用寿命，如果核承压部件的焊缝出现问题可能会导致核泄漏等事故的产生，不但会造成国家财产的损失，甚至造成对环境的不利影响。因此，焊接质量将对核电站的安全运行具有极其重要的作用。为保证核电站的焊接质量，要求对焊缝的焊接过程进行全程的控制和管理。参与核电站建设的焊接管理和施工人员都对保证焊接质量有不可推卸的责任。为此项目部对焊接工艺，焊接材料，焊接设备以及焊接操作过程中的组对、预热、充氩保护、焊接检验以及焊后热处理等工序都有严格的规定，并编制有相应的管理程序和工作程序。项目部的焊接施工人员都

25、必须严格执行这些程序，遵守焊接工艺纪律并严格按照焊接工艺规程（WPS）提供的数据进行焊接施工，AP1000 总承包部与焊接施工相关的焊接工作程序清单详见表 1。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 14 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材表 1：AP1000 总承包部与焊接施工相关的焊接工作程序清单序号程序名称程序编号备注1焊工焊接操作工的资格焊接质量跟踪管理程序待定2焊接设备使用维护程序待定3焊接材料的储存、烘干、发放和回收程序待定4焊缝背面充氩保护程序待定5预热及焊后热处理程序待定6焊缝及母材修补程序待定7焊接工艺数据包待定8一般管道焊接程序待定9

26、安全壳焊接程序待定10结构模块焊接程序待定11主管道及波动管焊接程序待定12插套焊缝焊接程序待定13螺柱焊焊接程序待定14支架及钢结构焊接程序待定15焊接安全技术措施待定中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 15 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材第二章：钢材和焊材的基本知识第二章：钢材和焊材的基本知识1. 钢材的基本知识钢材的基本知识含碳量小于 2%的铁碳合金称为钢，在现代工业生产中用途最广的是低碳钢，它的含碳量不超过 0.25%。1.1 钢材的物理和化学性能钢材的物理和化学性能钢材的性能包括：导电性、导热性、导磁性、热膨胀性，对不锈钢还包括耐腐蚀性

27、、抗氧化性、长期组织稳定性等。1.2 钢材的机械性能钢材的机械性能钢材在一定的温度条件和外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为机械性能或力学性能。常规机械性能包括：强度、塑性、断面收缩率、冷弯角、硬度、冲击韧性、抗蠕变性能等。1.3 钢材的工艺性能钢材的工艺性能钢材的工艺性能系指钢材承受各种冷热加工的能力，如锻造性能、轧定性能、成型性能和焊接性能。钢材的焊接性能用可焊性表示，可焊性系指被焊钢材在采用一定的焊接材料，焊接工艺方法及工艺规范参数等条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的可焊性常用碳当量计算。CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15经验表明：CE0.4%时,可焊

28、性好，焊接时一般不须预热。CE=0.40.6%，钢材的淬硬倾向增大，焊接时需采取预热、控制焊接规范等工艺措施。CE0.6%，钢材淬硬性强，属于较难焊的钢材，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 16 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材2.钢材的分类钢材的分类2.1 钢材的分类钢材的分类核电站建设过程中主要应用的钢材分两种，即碳钢和不锈钢。碳钢由于分类角度不同而有多种名称：1)按含碳量分：低碳钢（C 含量0.30%）；中碳钢（C 含量=0.30%0.60%）；高碳钢（C 含量0.60%）。2)按冶金方法分：平炉钢；转

29、炉钢；电炉钢。3)按钢材脱氧程度分：沸腾钢；半镇静钢；镇静钢。4)按用途分：结构钢；工具钢。5)按质量分（根据刚才中有害杂质 S、P 的含量）：普通碳素钢（S0.050%，P0.045%）；优质碳素钢（S0.035%，P0.035%）；高级优质碳素钢（S0.030%，P0.035%）这些钢材中经常需要焊接的是各种碳素结构钢。GB 700-88 对普通碳素结构钢牌号表示如下：Q X X X X X表示脱氧方法表示质量等级表示屈服强度数值代表屈服强度的屈字GB700-88 和 GB699-88 还对普通和优质碳素结构钢的化学成分和力学性能作出了具体的规定。2.2 AP1000 核电站安装中出现的材

30、料一览核电站安装中出现的材料一览以目前掌握的信息，AP1000 型核电站涉及到的材料见下表：AP1000 型核电站涉及到的主要钢材根据碳钢、合金钢及不锈钢三个种类对焊接工艺评定的要求分类：中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 17 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材序号材质钢材种类备注1SA106B合金钢设备模块2SA672-B60合金钢设备模块3SA135A碳钢设备模块4SA333-6合金钢安全壳、设备模块543A碳钢设备模块6SA738B合金钢安全壳7A108B碳钢安全壳8SA36合金钢结构模块9SA182 F11 合金钢设备模块10SA234 W

31、P11合金钢设备模块11SA335-P11合金钢设备模块12A269 304不锈钢BECHTEL 提供13316不锈钢BECHTEL 提供14TP304L不锈钢设备模块15TP316L不锈钢设备模块16XM-29不锈钢结构模块说明：设备模块中的设备管嘴材料未统计。？主管道材料3.焊材的基本知识焊材的基本知识焊接过程中的各种填充金属及为了提高焊接质量而附加的保护物质统称为焊接材料。随着焊接技术的迅速发展，焊接材料的应用范围日益扩大。而且，焊接技术的发展对焊接材料的品种和质量方面都提出了越来越高的要求。焊接生产中广泛使用的焊接材料主要包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体等。不同的焊接工艺条件下采用的焊接

32、材料的组合见下表。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 18 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材焊接工艺焊接材料手工电弧焊电焊条（普通焊条、专用焊条）气体保护焊焊丝（实芯焊丝、药芯焊丝）+保护气体（活性气体、惰性气体、混合气体）埋弧焊、电渣焊焊丝+焊剂（熔炼焊剂、非熔炼焊剂）3.1 焊接材料的作用焊接材料的作用焊接材料的质量对保证焊接过程的稳定和获得满足使用要求的焊缝金属起着决定性的作用。归纳起来有以下几点作用：1)保证电弧稳定燃烧和焊接熔滴顺利过渡。2)在焊接过程中保护液态熔池金属，以防止空气侵入。3)进行冶金反应和过渡合金元素，调整和控制焊缝金属的

33、成分与性能。4)防止气孔、裂纹等焊接缺陷的产生。5)改善焊接工艺性能，在保证焊接质量的前提下尽可能的提高焊接效率。3.2 焊接熔渣的作用焊接熔渣的作用焊条药皮、焊剂和药芯焊丝中的药芯，再焊接过程中受热熔化后形成焊接熔渣。焊接熔渣在焊接冶金过程中具有十分重要的作用。1)机械保护作用：保护液态熔池，防止高温金属被氧化并可以减慢焊缝金属的冷却速度。2)冶金处理作用：通过冶金反应除去有害杂质，保护或渗入有益的合金元素，使焊缝金属达到所要求的力学性能。3)改善焊接工艺性能：药皮中的成分可使电弧容易引燃并稳定燃烧，减少飞溅，保证焊缝美观。焊接熔渣在一定的调节下也可能产生不利的作用，如烧损焊缝中的合金元素、

34、产生气孔、夹渣等焊接缺陷，造成脱渣困难而影响生产率等。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 19 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材3.3 电焊条电焊条3.3.1 电焊条的分类1)按用途分类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、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、特殊用途焊条。2)按熔渣酸碱性分类：酸性焊条、碱性焊条。其中酸性焊条焊接工艺好，可交直流两用，飞溅小，脱渣性好，焊缝成型美观。碱性焊条药皮中含有大量碱性氧化物，工艺性能差、机械性能好。3)按药皮主要成分分类：钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低

35、氢型石墨型，盐基型。4)按焊条性能分：此类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、水下焊条等。3.3.2 电焊条的组成电焊条由药芯和涂料药皮两部分组成。焊条是由金属焊芯和药皮两部分所组成的，焊芯的主要作用是作为电极和填充金属；药皮的作用主要是稳弧、保护、脱氧、渗合金及改善焊接工艺性。药芯是指电焊条用的金属芯，例如钢芯。其作用是传导电，产生电弧，以及熔化形成焊缝中的填充金属。药皮是由具有不同物理和化学性质的粉状物质经粘结均匀包覆在焊芯周围的涂料。其作用是在焊接过程中形成熔渣，保证电弧稳定燃烧，使熔滴金属容易过渡，保护焊接区域，获得良好的焊缝。此外，还可以向药皮中加入合金元素或一

36、定的铁粉，满足焊缝金属使用性能或提高熔敷效率的要求。焊条药皮由十几种组合而成，其作用主要分以下几类。1)稳弧剂：使焊条容易引弧，保持电弧稳定燃烧。2)造渣剂：保护焊接熔池及改善焊缝成型。3)脱氧剂：通过焊接过程中的化学冶金反应，降低焊缝金属中的含氧量，提高焊缝性能。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 20 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材4)造气剂：在电弧高温作用下分解出气体形成保护气体，保护电弧和熔池。5)合金剂：用于补偿焊接过程中合金元素的烧损及向焊缝中过度合金元素，保证焊缝金属的化学成分及性能。6)增塑剂和粘结剂：用于药皮焊条的制作。3.4

37、电焊条选用原则电焊条选用原则焊条的选用必须在确保焊接结构安全、可靠的前提下，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察后，有针对性的选用焊条，必要时还要进行焊接性试验。3.4.1 同种钢材焊接时焊条选用要点1)考虑焊缝金属力学性能和化学成分2)考虑焊接结构件使用性能和工作条件3)考虑焊接结构特点及受力条件4)考虑施工条件和经济效益3.4.2 异种钢焊接时焊条选用要点1)强度级别不同的碳钢+低合金钢或低合金钢+低合金高强钢选用的焊条强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低侧的母材的强度，同时焊缝金

38、属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。2)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，按照焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。3)不锈复合钢板应考虑对基层、覆层、过渡层的焊接选用三种不同性能的焊条。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 21 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材3.5 焊丝、焊剂及保护气体的分类及选用焊丝、焊剂及保护气体的分类及选用3.5.1 焊丝的分类及选用焊丝的分类方法有很多，可分别按其适用的焊接方法、被焊材料、制造方法与焊丝的形状结构等不同角度对焊丝进行分类。1)按其适用的焊接方法，可以

39、分类为埋弧自动焊焊丝、电渣焊焊丝、CO2焊焊丝、堆焊焊丝、气焊焊丝等。2)按被焊材料的不同，可分类为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝等。3)按制造方法与焊丝的形状结构的不同可分类为实芯焊丝和药芯焊丝。其中药芯焊丝又可分为气体保护或自保护焊丝两种。目前较常用的是按照制造方法和其适用的焊接方法综合进行分类，焊丝的分类简明示意图如下： 焊丝根据以上不同的焊接方法和所被焊的母材选用相应的焊丝。实芯焊丝药芯焊丝埋弧焊，电渣焊气体保护焊自保护焊惰性气体保护焊（TIG、MIG）活性气体保护焊（MAG）（CO2、CO2+O2、CO2+Ar）埋弧焊气体保护焊（CO2焊、CO2+Ar 焊

40、）自保护焊中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 22 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材3.5.2 保护气体的分类及选用气体保护焊所用的保护气体主要有 CO2、Ar 和 CO2+Ar、Ar+O2等混合气体。无论是实芯焊丝还是药芯焊丝，除了自保护焊丝外，均有与保护气体进行组合以达到最佳效果的问题。不过保护气体只分为两类，即活性气体和惰性气体。因此，选择起来比较容易。保护气体主要包括二氧化碳（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）、氧气（O2）和氢气（H2）。国际焊接学会指出，保护气体统一按氧化势进行分类，并确定分类指标的简单计算公式为：分类指标=O2%+1

41、/2CO2%。在此公式的基础上，根据保护气体的氧化势可将保护气体分成五类。类为惰性气体或还原性气体，M1 类为弱氧化性气体，M2 类为中等氧化性气体，M3 和 C 类为强氧化性气体。保护气体各类型的氧化势指标见表 1。焊接黑色金属时保护气体的分类见表 2。表 1 保护气体各类型的氧化势指标类型M1M2M3C氧化势指标 1 15 59 916 16表 2 焊接黑色金属时保护气体的分类混合比（以 体积百分比表示）%氧 化 性惰 性还原性分 类气体数目CO2O2ArHeH2类 型焊缝金属中的含氧量/%1121002775100余惰性218595余100还原性0.02M1224余弱氧化性0.020.0

42、4中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 23 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材213余M223215305151448余余余中等氧化性0.040.07M3223304052091246余余余C12100余20强氧化性0.07选用保护气体时要考虑与焊丝相匹配。氩气做保护气体时，合金元素损失很小，焊丝成分与熔敷金属成分相近。CO2气体有强氧化作用，焊丝合金过渡系数较低，熔敷金属成分与焊丝的成分有较大的差异。因此在 CO2气体作为保护气体时要选用脱氧合金元素较多的焊丝。保护气体的选用还要考虑到被焊金属的性质、接头的质量要求及焊接工艺方法等因素。铝，铜，镍，

43、钛及其合金的焊接要选用惰性气体进行保护，以获得优质的焊缝金属。从生产效率上考虑，在 Ar 气中加入 He、N2、H2、CO2、O2等气体可增加母材的热输入提高焊接生产速度。3.5.3 焊剂的分类埋弧焊的焊接材料是由焊丝（或带极）和焊剂的组合构成。焊剂是具有一定粒度的颗粒状物质，是埋弧焊和电渣焊不可缺少的焊接材料。焊剂的分类方法有很多：1)按用途分类，分为埋弧焊焊剂、堆焊焊剂、电渣焊焊剂。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 24 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材2)按所焊材料分类，低碳钢焊剂、低合金钢焊剂、不锈钢焊剂等。3)按制造方法分类，熔炼焊剂、

44、烧结焊剂、4)按化学成分分类，主要按 SiO2、MnO2、CaF2的含量进行分类。5)按焊剂的化学性质分类，酸性、中性、碱性焊剂。3.6 三门核电项目选用焊条三门核电项目选用焊条 说明：焊条选用将在今后升版后加入中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 25 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材第三章：焊接工艺第三章：焊接工艺1. 焊接工艺规程概述焊接工艺规程概述焊接工艺规程是焊接结构生产单位必须自行编制的重要工艺文件。工艺规程必须经过焊接工艺评定试验证实其正确性和合理性。因此，编制焊接工艺规程的主要依据就是相对应的焊接工艺评定报告。对于某些焊接结构（例如钢

45、结构）亦可按相应的制造法规的规定，当所焊接结构采用法规认可的母材金属、焊接材料和焊接工艺时，所编制的焊接工艺规程可以免作焊接工艺评定。焊接工艺规程应按接头形式、厚度范围、钢种、焊接材料种类、焊接方法、焊接热处理方法和制度，以及其它重要焊接工艺参数分别编制，同时也应在焊接工艺规程中详细规定相关的次要焊接工艺参数和操作技术参数，以指导焊工实际施焊。对于焊接结构的主要承载焊接接头原则上都应编制相应的焊接工艺规程。焊接工艺规程的作用，除了指导焊工正确选用焊接材料、工艺参数和操作技术外，也是制定产品部件焊接材料消耗定额、编制部件综合制造工艺规程和焊接接头质量检查的依据。2.焊接工艺具体介绍焊接工艺具体介

46、绍2.1 焊接方法焊接方法焊接方法是制定焊接结构制造工艺方案时首先应考虑的工艺要素。焊接方法的选择取决于焊接件的材料、对接头质量的要求、焊接工作量、焊件结构外形和壁厚、焊接生产的经济性及企业自身所具备的条件等诸多的因素。选择焊接方法的原则是要在确保焊接件质量符合相应标准和产品技术条件要求的前提下，尽可能地提高效率，降低生产成本，以获得最大的经济效益。近年来，焊接方法的发展甚为迅速，一些传统的焊接方法也不断产生新的演变。目前在焊接工程中已广泛使用的焊接方法有：气焊；焊条电弧焊；埋弧焊；熔化极气体保护焊；钨极惰性气体保护焊；等离子弧焊；电渣焊；电阻焊；螺柱焊；摩擦焊；堆焊等。中国核工业第五建设公司

47、 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 26 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材2.1.1 焊接方法的分类当今焊接方法种类繁多，而且新的焊接方法也不断的涌现，因此对焊接方法进行分类是十分必要的。目前焊接方法的分类方法也有很多种，下面介绍一种最为常见的分类方法，叫做族系法。族系法是根据焊接工艺中某几个体征将焊接方法分为若干大类，然后根据其它特征进一步将其细分，形成族系。表中主要标出了核电工程中常用的熔化极焊接方法，其它方法只列举几种常见的方法。具体划分见下表： 基本焊接方法熔化焊接固相焊接钎焊熔化极焊接气焊螺柱焊焊条电弧焊埋弧焊熔化极氩弧焊CO2电弧焊钨极氩弧焊等离子弧焊氧氢气

48、焊氧乙炔气焊空气乙炔气焊电渣焊电子束焊激光焊电阻焊爆炸焊扩散焊火焰钎焊盐浴钎焊电子束钎焊下面就根据核电工程中常见的几种焊接方法进行介绍。2.1.2 手工电弧焊手工电弧焊，也可以叫做焊条电弧焊。这种焊接方法是各种电弧焊方法中发展最早、目前依然是应用最广的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊条作为电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下，一方面可以产生气体保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素，改善焊缝金属性能。手工电弧焊具有设备简单，易于操作，灵活，工艺适应性强

49、等优点。但手工电弧焊也有不可忽视的缺点：焊材利用率不高，熔敷率较低，难以实现机械化和自动化，焊工劳动强度大，特别是焊工职业病发病率高。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 27 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材手工电弧焊的主要工艺参数有电流种类和极性、焊条直径、焊接电流和热输入量。其中焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层数进行选择的。厚度较大的焊件，搭接和 T 形接头的焊缝应选用直径较大的焊条。对于小破口焊件，为了保证底层的焊透，宜采用较细直径的焊条。焊接电流是焊条电弧焊的主要参数。焊接电流越大，熔深越大，焊条熔化越快，焊接效率也高，但

50、是焊接电流太大时会产生飞溅，咬边烧穿等缺陷；焊接电流太小则引弧困难，电弧不稳，易产生未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。因此选择电流时应根据焊条类型、直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数来综合考虑。电弧电压主要是由电弧长度来决定的。电弧长，电弧电压就高，反之则低。焊接过程中电弧不宜过长，否则会使电弧燃烧不稳定，产生飞溅、咬边和气孔等缺陷；但电弧太短容易使焊条和焊件粘在一起。一般情况下，电弧的长度等于焊条直径的 0.51 倍为好。碱性焊条的电弧长度不超过焊条的直径，为直径的一半较好。焊接速度即单位时间内完成的焊缝长度。焊接速度过快会造成焊缝变窄，表面凹凸不平，容易产生咬边及焊缝波形变尖；焊

51、接速度过慢会使焊缝变宽，余高增加。焊接电源种类分交流和直流。交流焊接电源价格低廉，维修容易，只适用于酸性药皮焊条或铁粉焊条。直流焊接电源有多种形式，如电动机驱动直流发电机、硅整流焊接电源、晶闸管整流焊接电源以及各种逆变式焊接电源焊接电流有直流、交流和脉冲等三种，相应的电源是直流弧焊电源、交流弧焊电源和脉冲弧焊电源。1.从技术要求考虑一般情况下，焊接普通低碳钢、低合金钢、民用建筑钢等产品，选用交流弧焊电源即可。在某此情况下应采用直流弧焊电源。要求用直流电源才能施焊的焊条电弧焊、CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊、等离子弧焊；还有弧焊电源除用于焊接外，还须用于碳弧气刨、等离子切割等工艺。在上述情况下，

52、都应采用直流弧焊电源。在焊接热敏感性大的合金钢、薄板结构、厚板的单面焊双面成形和全位置自动焊中，采用脉冲弧焊电源较为理想。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 28 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材2.从工作条件考虑有的单位电网电源容量小，要求三相均衡用电，宜选用直流弧焊电源。在小单位或实验室，设备数量有限而焊接材料种类又较多时，可选用交、直流两用弧焊电源。3.从经济效益考虑从表 12-1 可看出，一般交流弧焊电源比直流弧焊电源具有结构简单、制造方便、使用可靠、维修容易、效率高及成本低等一系列优点。因此，在满足技术要求的前提下应优先选用交流弧焊电源。

53、2.1.3 熔化极气体保护焊气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法。这种焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作为热源进行焊接。熔化极气体保护焊通常用的保护气体有氩气、氦气、CO2气体或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气体时称为熔化极惰性气体保护焊；以惰性气体与氧化性气体（O2,CO2）的混合气，CO2气体或 CO2+ O2的混合气体为保护气体时，统称为熔化极活性气体保护焊。熔化极气体保护焊有半自动和自动焊两种方式。焊接设备主要由焊接电源、送丝系统、焊枪和行走系统（自动焊）、供气系统和冷却系统、控制系统五个部分组成。其中自动焊还要应用到小车的行走轨道。轨道还分为柔性

54、和刚性轨道两种。熔化极气体保护焊的优点是电弧和熔池可见性好，可以方便的进行各种位置的焊接，同时其焊接速度较快、熔敷率较高。其中的熔化极活性气体保护焊适用于大部分主要金属的焊接，包括碳钢、合金钢。而熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、镁、铝、铜等合金的焊接。但是，气体保护也有其自身的缺点存在。在焊接过程中，气体保护很容易受风的干扰，野外作业更是必须要设屏障，防止因风而导致的对焊接质量的影响。熔化极气体保护焊已广泛用于各种金属和各类结构的焊接中。为了成功的应用这种方法，要对工艺参数进行准确的选择（包括焊接电流、电压、焊接速度、熔滴过度形式、保护气体的流量和焊丝伸出的长度）。因为焊接工艺参数是相互影响

55、的，所以要通过大量的实验进行确定。如果改变了某一个参数则其它参数也要更改。中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 29 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材所以在焊接过程中必须要严格按照已经制定的工艺进行焊接。焊接过程中还要认真记录焊接过程中的电流和保护气体流量等参数。焊接计量电流和气流所用到的计量仪表还要注意标定。应按规定定期进行校验。2.1.4 钨极氩弧焊钨极氩弧焊是一种以惰性气体作保护气体，以钨极作电极的电弧焊方法。焊接过程中钨极不会熔化，只起到电极的作用。钨极氩弧焊在焊接过程中利用钨极与焊件间的电弧熔化母材和填充焊丝，形成熔池。焊接过程中，填充焊丝

56、可以用手工或由独立的送丝机构送入熔池。同时由焊炬中的喷嘴送进惰性气体对焊缝进行保护。惰性气体可以是氩气、氦气或两种气体的混合气体。目前应用最为广泛的惰性气体是氩气。钨极氩弧焊的电流种类及大小一般根据材料选择。保护气体的流量在一定电流范围内与喷嘴直径有一个最佳的范围。当工艺参数都确定后就要严格执行，并在焊接过程中对参数进行记录。焊接计量电流和气流所用到的计量仪表还要注意标定。应按规定定期进行校验。钨极氩弧焊的具有以下优点：第一，惰性气体与任何金属不起化学反应，熔池中的液态金属几乎不会发生冶金变化，可以焊接各种钢材和合金；第二，电弧稳定性很好，即使在低电流下电弧也能稳定燃烧，特别适用于薄壁焊件和难

57、焊位置的焊接；第三，电弧热量集中，熔池金属无氧化还原反应，表面张力较大，是完成单面焊双面成形打底焊的理想方法之一。但是钨极氩弧焊也有工作效率极低，不宜用于厚壁焊件，并且惰性气体的成本比较高等缺点。钨极氩弧焊由于能很好地控制热输入，所以它是焊接薄板金属和打底焊的一种很好的方法。这种方法几乎可以用于所有金属的焊接，尤其适用于铝、镁及其它活性金属。随着焊接技术和焊接设备的发展进步，在固定管道、管与管板焊接中已经开始应用自动钨极氩弧焊。2.1.5 埋弧焊埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。焊剂在电

58、弧热的作用下，一部分熔化成熔渣并与液态金属发生冶金反应。熔渣浮在金属熔池的表面，一方面可以保护焊缝金属，防止空气的污染，并与熔化金属产生物理中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 30 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材化学反应，改善焊缝金属的成分及性能；另一方面还可以使焊缝冷却。埋弧焊有自动埋弧焊和手工埋弧焊两种方式。埋弧自动焊的焊丝送进和电弧的移动均由专用的焊接小车完成。手工埋弧焊的焊丝送进由机械完成。埋弧焊与手工电弧焊相比有以下的优点：焊缝质量好、焊接速度高，便于实现机械化和自动化，无弧光刺激、劳动条件较好。埋弧焊特别适用于焊接大型工件的直缝和环缝

59、。但是埋弧焊却只适用于平焊位置的焊接，其它焊接位置必须采取特殊的措施。焊接过程中不能观察到电弧的位置，因此焊丝对准焊缝的调整容易出现偏差。埋弧焊具有上述的优点，已经被广泛地应用于锅炉、压力容器、船舶、桥梁、重型机械、建筑结构、大型管道和机车车辆等制造行业。随着技术的不断进步，埋弧焊能成功的焊接各种低合金钢、不锈钢、耐热钢、镍基合金和铜合金等。2.2 坡口的加工坡口的加工为使焊缝满足设计、工艺需要或获得全焊透的焊接接头，接缝的边缘应按板厚和焊接工艺方法加工成各种形式的坡口。开坡口的主要目的是使电弧能深入坡口底层，保证底层焊透，便于清渣，获得较好的焊缝成形，还能调节焊缝金属中母材和填充金属的比例。

60、2.2.1 坡口的类型电弧焊的坡口形式应根据焊接件结构形式、厚度和技术要求选用，常用的坡口形式有：I 形、V 形、X 形、Y 型、U 形坡口带钝边等。一般对接接头板厚 16mm 时，用 I形坡口，采用单面焊或双面焊即可保证焊透；板厚3mm 时，为了保证焊缝有效厚度或焊透，改善焊缝成形可加工成 Y 形、X 形、U 形等各种形状的坡口。I 型坡口：V 型坡口：中国核工业第五建设公司 AP1000 施工总承包部共 137 页 第 31 页编号：ZBTMPXJC版本：0焊工培训教材X 型坡口：Y 型坡口：U 型坡口：2.2.2 坡口的加工方法坡口加工可以采用机械（剪切、刨削或车削）加工或热切割（火焰或