造價工程師考試安裝工程知識點(diǎn)10

常用焊接材料及設(shè)備

1.焊接材料

(1)手工電弧焊焊接材料。

1)焊條的組成。焊條是涂有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極，由藥皮和焊芯兩部分組成。焊條的直徑通常為3.2、4、5或6mm等幾種規(guī)格，常用的是3.2、4和5mm三種，其長度一般在250～450mm之間。

①焊芯。焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長度及直徑的鋼絲。焊接時，焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。

②藥皮。壓涂在焊芯表面的涂層稱為藥皮。藥皮是由各種礦物類、鐵合金有機(jī)物和化工產(chǎn)品(水玻璃類)原料組成。藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用。若采用無藥皮的光桿焊條焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氮會大量侵入熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化，并形成各種氧化物和氮化物殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產(chǎn)生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的機(jī)械性能(強(qiáng)度、沖擊值等)大大降低，同時使焊縫變脆。此外采用光桿焊條焊接，電弧很不穩(wěn)定，飛濺嚴(yán)重，焊縫成形很差。

藥皮除具有機(jī)械保護(hù)作用，還要加入一些還原劑，使電弧燃燒中產(chǎn)生的氧化物還原，以保證焊縫質(zhì)量。

通過在焊條藥皮中加入鐵合金或純合金元素，使之隨著藥皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去，以彌補(bǔ)合金元素?zé)龘p和提高焊縫金屬的機(jī)械性能。

總之，藥皮的作用改善了焊接工藝性能，使電弧穩(wěn)定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。同時也保證焊縫金屬獲得具有合乎要求的化學(xué)成分和機(jī)械性能。

2)焊條分類。

①按焊條的用途分類。

②按藥皮的主要成分分類。

③按藥皮熔化后的熔渣堿度分類。

④按特殊性能分類。

3)焊條的選用原則。電弧焊時，通常應(yīng)根據(jù)組成焊接結(jié)構(gòu)鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性和工作環(huán)境等要求，以及焊接結(jié)構(gòu)的形狀、受力情況和焊接設(shè)備類型等方面綜合考慮，以決定選用哪種焊條。

①焊接材料的機(jī)械性能、化學(xué)成分。

a.對于低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼，可選用與母材強(qiáng)度等級相應(yīng)的焊條，其抗拉強(qiáng)度等于或稍高于母材。當(dāng)受力情況復(fù)雜時，應(yīng)選用比母材強(qiáng)度低一級的焊條，以保證焊縫既有一定的強(qiáng)度，又能有滿意的塑性。

b.對于合金結(jié)構(gòu)鋼，通常要求焊縫金屬的合金成分與母材金屬相同或相近。

c.在對焊接結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的情況下，可以考慮選用比母材強(qiáng)度低一級別的焊條。以保證焊縫既有一定的強(qiáng)度，又能有良好的塑性。

d.在母材中C、P、S等元素含量偏高時，焊縫易產(chǎn)生裂紋的情況下，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。

e.在焊條的強(qiáng)度確定之后，對于塑性、沖擊性和抗裂性能要求較高(結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、鋼材厚、焊件受動荷載)，低溫條件下工作的焊縫應(yīng)選用堿性焊條。

f.當(dāng)焊件焊口處有較多的鐵銹、油污和氧化皮、水分等臟物，且又無法清理時，應(yīng)選用對鐵銹、油污和氧化皮、水分敏感性小和抗氣孔性能較強(qiáng)的酸性焊條。

g.低碳鋼與低合金鋼、不同強(qiáng)度等級的低合金鋼等異種鋼間的焊接，一般選用與較低強(qiáng)度等級鋼材相匹配的焊條。

②焊件的工作條件與使用性能。

4)焊接參數(shù)的選擇方法。電弧焊的焊接參數(shù)主要有焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。

①焊條直徑的選擇。焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭型式、焊縫位置及焊接層次等因素。在不影響焊接質(zhì)量的前提下，為了提高勞動生產(chǎn)率，一般傾向于選擇大直徑的焊條。

②焊接電流的選擇。焊接電流的大小，對焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率有較大影響。主要根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭型式、焊縫空間位置及焊接層次等因素來決定，其中，最主要的因素是焊條直徑和焊縫空間位置。另外，焊縫的空間位置不同，焊接電流的大小也不同。含合金元素較多的合金鋼焊條，一般電阻較大，熱膨脹系數(shù)大，焊接過程中電流大，焊條易發(fā)紅，造成藥皮過早脫落，影響焊接質(zhì)量，且合金元素?zé)龘p多，因此焊接電流相應(yīng)減小。

③電弧電壓的選擇。電弧電壓是由電弧長來決定。電弧長，則電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。在焊接過程中，電弧過長，會使電弧燃燒不穩(wěn)定，飛濺增加，熔深減小，且外部空氣易侵入，造成氣孔等缺陷。因此，要求電弧長度小于或等于焊條直徑，即短弧焊。在使用酸性焊條焊接時，為了預(yù)熱待焊部位或降低熔池溫度，有時將電弧稍微拉長進(jìn)行焊接，即所謂的長弧焊。

④焊接層數(shù)的選擇。

⑤電源種類和極性的選擇。

極性的選擇，則是根據(jù)焊條的性質(zhì)和焊接特點(diǎn)的不同，利用電弧中陽極溫度比陰極溫度高的特點(diǎn)，選用不同的極性來焊接各種不同的焊件。一般情況下，使用堿性焊條或薄板的焊接，采用直流反接;而酸性焊條，通常選用正接。

(2)埋弧焊焊接材料。

1)焊絲。埋弧焊所用焊絲有實(shí)心焊絲與藥芯焊絲兩種。普遍使用的是實(shí)心焊絲，有特殊要求時使用藥芯焊絲。

2)焊劑。埋弧焊焊劑按用途分為鋼用焊劑和有色金屬用焊劑，按制造方法分為熔煉焊劑、燒結(jié)焊劑和陶質(zhì)焊劑。

2.焊接設(shè)備

電弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)。弧焊機(jī)可分為交流弧焊機(jī)和直流弧焊機(jī)兩類。交流弧焊機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、保養(yǎng)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。直流弧焊機(jī)具有焊接電流穩(wěn)定、焊接質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。電弧焊的類型很多，包括手弧焊、埋弧焊、氬弧焊、等離子弧焊、水下電弧焊等。

(1)手弧焊設(shè)備。

(2)埋弧焊設(shè)備。

(3)C0 2氣體保護(hù)焊設(shè)備。

(4)惰性氣體保護(hù)焊設(shè)備。

(5)等離子弧焊設(shè)備。

三、焊接接頭、坡口及組對

(一)焊接接頭的分類及基本類型

1.焊接接頭的分類

焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)及其相鄰的母材組成。焊接接頭主要起兩方面作用，一是連接作用，二是傳力作用。焊縫與被焊工件并聯(lián)的接頭，焊縫傳遞很小的荷載，這種接頭中的焊縫被稱為聯(lián)系焊縫;焊縫與被焊工件串聯(lián)的接頭，焊縫傳遞全部荷載，這種焊縫被稱為承載焊縫。此外，還有雙重性的焊頭，既起連接作用又起傳力作用。設(shè)計時，聯(lián)系焊縫無需計算焊縫強(qiáng)度，承載焊縫的強(qiáng)度必須計算，雙重性接頭只計算焊縫的承載應(yīng)力。焊接接頭的種類和形式很多，如可按焊接方法、接頭構(gòu)造形式及坡口形狀、焊縫類型來分類。

2.焊接接頭的基本類型

按焊接方法不同，焊接接頭可以分為熔焊接頭、壓焊接頭和釬焊接頭三大類(三大類下還可細(xì)分);根據(jù)接頭構(gòu)造形式不同，焊接接頭可以分為對接接頭、T形接頭、十字接頭、搭接接頭、蓋板接頭、套管接頭、塞焊(槽焊)接頭、角焊接頭、卷邊接頭和端接接頭等10種類型。如再考慮接頭傳力特點(diǎn)，T形與十字接頭可歸為一類;蓋板接頭、套管接頭、塞焊(槽焊)接頭實(shí)質(zhì)上是搭接接頭的變形，而不同的卷邊接頭可分屬于對接接頭、角接接頭和端接接頭。所以焊接接頭的基本類型可歸納為5種，即對接接頭、T形(十字)接頭、搭接接頭、角接接頭和端接接頭，如圖2.1.2所示。

上述五類接頭基本類型都適用于熔焊，一般壓焊(高頻電阻焊除外)都采用搭接接頭，個別情況采用對接接頭;高頻電阻焊一般采用對接接頭，個別情況采用搭接接頭。釬焊連接的接頭也有多種形式，一種分類方法將其分為四種，即搭接接頭、T形接頭、套接接頭和舌形與槽形接頭。

(二)熔焊接頭與坡口

1.概述

對接接頭是熔焊中受力比較理想的接頭形式，為保證焊接質(zhì)量，減少焊接變形和焊接材料消耗，需把被焊工件的邊緣加工成各種形式的坡口，進(jìn)行坡口對焊。T形及十字接頭是把互相垂直的被焊工件用角焊縫連接起來的接頭，是一種典型的電弧焊接頭。有不焊透和焊透的，有不開坡口和開坡口的。不開坡口T形及十字接頭通常是不焊透的，開坡口T形及十字接頭是否焊透要看坡口的形狀和尺寸。

(三)焊接接頭的選擇原則

為正確合理地選擇焊接接頭的類型、坡口形狀和尺寸，主要應(yīng)綜合考慮以下幾個方面：

(1)設(shè)計要求――保證接頭滿足使用要求;

(2)焊接的難易與焊接變形――焊接容易實(shí)現(xiàn)，變形能夠控制;

(3)焊接成本――接頭準(zhǔn)備和實(shí)際焊接所需費(fèi)用低;

(4)施工條件――制造施工單位具備完成施工要求所需的技術(shù)、人員和設(shè)備條件。

(四)管材的坡口與組對

1.管材的坡口

(1)管材的坡口有以下幾種形式：I形坡口、V形坡口和U形坡口。

1)I形坡口。I形坡口適用于管壁厚度在3.5mm以下的管口焊接。這種坡口管壁不需要倒角，實(shí)際上是不需要加工的坡口，只要管材切口的垂直度能夠保證對口的間隙要求，就可以對口焊接。

2)V形坡口。V形坡口適用于中、低壓鋼管焊接，坡口的角度為60°～70°，坡口根部有鈍邊，其厚度為2mm左右。

3)U形坡口。U形坡口適用于高壓鋼管焊接，管壁厚度在20～60mm之間，坡口根部有鈍邊，其厚度為2mm左右。

(2)坡口的加工方法一般有以下幾種：

1)低壓碳素鋼管公稱直徑等于或小于50mm的，采用手提砂輪磨坡口;直徑大于50mm的，用氧-乙炔切割坡口，然后用手提砂輪機(jī)打掉氧化層并打磨平整。

2)中壓碳素鋼管、中低壓不銹耐酸鋼管和低合金鋼管以及各種高壓鋼管，用車床加工坡口。

3)有色金屬管，用手工銼坡口。

四、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

(一)焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容

焊接質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括材料的檢驗(yàn)、焊接設(shè)備的檢驗(yàn)和焊接后質(zhì)量的檢驗(yàn)等。

檢驗(yàn)的項(xiàng)目主要有：

(1)原材料和設(shè)備零件尺寸和幾何形狀的檢查;

(2)原材料和焊縫的化學(xué)成分分析、機(jī)械性能試驗(yàn)和金相組織檢驗(yàn);

(3)原材料及焊縫表面和內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn);

(4)設(shè)備和管道系統(tǒng)的試壓。

上述這些檢驗(yàn)項(xiàng)目，應(yīng)根據(jù)施工圖的技術(shù)要求進(jìn)行。原材料一般都有合格證書，因此它的檢驗(yàn)除必要的抽查之外，往往根據(jù)施工工序要求進(jìn)行。

(二)材料的檢驗(yàn)

焊接前應(yīng)對原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，包括對母材、焊條(焊絲)、焊劑、保護(hù)氣體、電極等進(jìn)行檢查。其中焊接金屬材料的檢驗(yàn)是最基本的內(nèi)容。

1.檢驗(yàn)的依據(jù)

(1)供貨合同;

(2)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);

(3)供貨方提供的發(fā)貨單、計量單、裝箱單、產(chǎn)品合格證、化驗(yàn)單、技術(shù)鑒定單、圖紙及其他有關(guān)憑證。

2.檢驗(yàn)的內(nèi)容

依據(jù)以上三類文件對金屬材料做以下檢驗(yàn)：

(1)數(shù)量驗(yàn)收，包括清點(diǎn)件數(shù)和計重;

(2)質(zhì)量檢驗(yàn)。

1)材料的規(guī)格、尺寸檢驗(yàn)：包括長度、寬度、直徑、厚度、斷面等幾何尺寸的測量，它們應(yīng)符合合同和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定;

2)材料的外觀檢驗(yàn)：材料的包裝是否完整無損、符合規(guī)定，標(biāo)志是否完備齊全，以及材料外觀質(zhì)量檢驗(yàn);

3)材料的理化檢驗(yàn)：對材料進(jìn)行化學(xué)成分、機(jī)械性能、工藝性能、物理性能和金相組織檢驗(yàn)或做各種無損檢驗(yàn)。

3.檢驗(yàn)的方法

(1)規(guī)格尺寸的檢驗(yàn)。

(2)外觀的檢驗(yàn)。

(3)成分、性能及組織的檢驗(yàn)。

1)顯微組織檢驗(yàn)。顯微組織檢驗(yàn)是用高倍顯微鏡來觀察分析微觀組織狀態(tài)的金相檢驗(yàn)。

在進(jìn)行顯微組織檢查前，先要制成經(jīng)過磨光、酸蝕的試樣，在50～3000倍的金相顯微鏡下觀察。顯微組織檢驗(yàn)?zāi)艽_定材料晶粒度大小、帶狀組織、各種組織組成物形態(tài)、非金屬夾雜及脫碳層深度等。

2)宏觀組織檢驗(yàn)。用肉眼或用不大于10倍的放大鏡檢驗(yàn)金屬宏觀組織和缺陷叫宏觀檢驗(yàn)，常用的方法有斷口檢驗(yàn)、酸浸檢驗(yàn)、塔形車削發(fā)紋檢驗(yàn)及硫印檢驗(yàn)等。

①斷口檢驗(yàn)。

②酸蝕檢驗(yàn)。

③塔形車削發(fā)紋檢驗(yàn)。

④硫印試驗(yàn)。

3)無損探傷檢驗(yàn)。對于鋼材的低倍缺陷，還可做無損探傷檢驗(yàn)。無損探傷的方法和手段很多，有做表面探傷的液體滲透檢測;做一定深度的中子射線檢測、X射線和γ射線檢測、超聲波檢測、渦流檢測、磁粉檢測和微波檢測等;以及對于難以接近區(qū)域的光熱輻射檢測。這些方法能檢查出鋼材表層及內(nèi)層的各種缺陷，如氣孔、縮孔、裂紋和夾渣等。

除上所述，鋼材的質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容還有鋼的化學(xué)性能(如晶間腐蝕)、物理性能(如硅鋼片的鐵損測定)和工藝性能(如淬透性試驗(yàn))等，這里不再贅述。

(三)焊接施工中的檢驗(yàn)

焊接施工中，要對焊接中焊接工藝執(zhí)行情況進(jìn)行檢驗(yàn)。如焊接工藝要求，包括焊接方法、焊接材料、焊接順序、焊接變形、溫度控制;多層焊接要檢驗(yàn)焊接層間是否存在裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。

(四)焊接后質(zhì)量檢驗(yàn)

在工程中對于焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)，除了外觀檢驗(yàn)外，一般多用無損探傷檢驗(yàn)來提高檢驗(yàn)的可靠性。

1.射線檢測(RT)

射線探傷是施工檢驗(yàn)上應(yīng)用廣泛的一種探傷技術(shù)，它能很準(zhǔn)確地檢查出工件內(nèi)部或表面所存在的缺陷大小、位置和性質(zhì)。射線探傷包括x射線、γ射線、中子射線探傷等，其基本原理相同。

(1)X射線、γ射線探傷。X射線或γ射線就本質(zhì)而言與可見光相同，都屬于電磁波，只是波長不同，故性質(zhì)也有差異。γ射線的波長較X射線短，故其射線更硬，穿透力也越強(qiáng)。

1)從X射線發(fā)射管發(fā)出具有強(qiáng)大穿透能力的X射線，照射到需探傷的工件上，工件的背面放有裝在暗匣中的X光軟片。如金屬中有氣孔、裂紋、未焊透、夾渣等缺陷，照相底片經(jīng)沖洗后可以看到相應(yīng)部位是一些黑色的條紋或痹點(diǎn);而由于焊縫本身比被焊金屬厚的緣故，故焊縫處在膠片上顯示出白色的條縫，焊縫處缺陷在膠片上形成的黑色條紋或痹點(diǎn)則十分明顯，易于檢測出。通常X射線可檢查出的缺陷尺寸不小于透視工件厚度的1.5%～2.0%(即靈敏度)。

X射線探傷的優(yōu)點(diǎn)是顯示缺陷的靈敏度高，特別是當(dāng)焊縫厚度小于30mm時，較γ射線靈敏度高;其次是照射時間短、速度快。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、笨重，成本高，操作麻煩，穿透力較γ射線小。

(2)中子射線檢測。

2.超聲檢測(UT)

超聲檢查一般是指使超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射的波進(jìn)行研究，對試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測和表征，并進(jìn)而對其特定應(yīng)用性進(jìn)行評價的技術(shù)。

超聲法的優(yōu)點(diǎn)是可用于金屬、非金屬和復(fù)合材料制件的無損評價;超聲波在金屬中可以傳播很遠(yuǎn)的距離(能達(dá)10m)，故可用其探測大厚度工件;對確定內(nèi)部缺陷的大小、置位、取向、埋深和性質(zhì)等參量較之其他無損方法有綜合優(yōu)勢;特別是對檢測裂縫等平面型缺陷靈敏度很高;僅需從一側(cè)接近試件;設(shè)備輕便對人體及環(huán)境無害，可做現(xiàn)場檢測;所用參數(shù)設(shè)置及有關(guān)波形均可存儲供以后調(diào)用。主要局限性是對材料及制件缺陷作精確的定性、定量表征仍需作深入研究;對試件形狀的復(fù)雜性有一定限制。

3.渦流檢測

渦流檢測是以研究渦流與試件的相互關(guān)系為基礎(chǔ)的一種常規(guī)無損檢測方法。當(dāng)試件被放在通有交變電流的激勵線圈中或其附近時，進(jìn)入試件的交變磁場可在試件中感應(yīng)出方向與激勵磁場相垂直的、呈旋渦狀流動的電流(渦流)，這渦流會轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一與激勵磁場方向相反的磁場使線圈中的原磁場有部分減小，從而引起線圈阻抗的變化。

渦流檢測的主要優(yōu)點(diǎn)是檢測速度快，線圈與試件可不直接接觸，無需耦合劑。主要缺點(diǎn)是只限用于導(dǎo)電材料，對形狀復(fù)雜試件難做檢查，只能檢查薄試件或厚試件的表面、近表面部位，且檢測結(jié)果尚不直觀，判斷缺陷性質(zhì)、大小及形狀尚難。

4.磁粉檢測(MT)

當(dāng)被磁化的鐵磁性材料表面或近表面存在缺陷(或組織狀態(tài)的變化)，從而導(dǎo)致該處的磁阻有足夠的變化時，在材料表面空間可形成漏磁場。將微細(xì)的鐵磁性粉末施加在此表面上，漏磁場吸附磁粉形成痕跡顯示出缺陷的存在及形狀，為磁粉檢測。它的優(yōu)點(diǎn)是能直觀顯示缺陷的形狀大小，并可大致確定其性質(zhì);具有高的靈敏度，可檢出的缺陷最小寬度約為1μm;幾乎不受試件大小和形狀的限制;檢測速度快，工藝簡單，費(fèi)用低廉。局限性是只能用于鐵磁性材料;只能發(fā)現(xiàn)表面和近表面缺陷，可探測的深度一般在1～2mm;寬而淺的缺陷也難以檢測;檢測后常需退磁和清洗;試件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物質(zhì)。

磁粉檢測根據(jù)磁化試件的方法可分永久磁鐵法、直流電法和交流電法等;根據(jù)磁粉的施加可分為干粉法和濕粉法;而根據(jù)試件在磁化的同時即施加磁粉并進(jìn)行檢測還是在磁化源切斷后利用剩磁進(jìn)行檢測，又可分為連續(xù)法和剩磁法。

5.液體滲透檢測(PT)

液體滲透檢測是檢驗(yàn)非疏孔性金屬和非金屬試件表面上開口缺陷的一種無損檢測方法。將溶有熒光染料或著色染料的滲透劑施加在試件表面，滲透劑由于毛細(xì)作用能滲入到各種類型開口于表面的細(xì)小缺陷中，清除附著在試件表面上多余滲透劑，經(jīng)干燥和施加顯像劑后，在黑光或白光下觀察，缺陷處可分別相應(yīng)地發(fā)出黃綠色的熒光或呈現(xiàn)紅色，用目視檢驗(yàn)。

液體滲透檢驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是不受被檢試件幾何形狀、尺寸大小、化學(xué)成分和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的限制，也不受缺陷方位的限制，一次操作可同時檢驗(yàn)開口于表面中所有缺陷;不需要特別昂貴和復(fù)雜的電子設(shè)備和器械;檢驗(yàn)的速度快，操作比較簡便，大量的零件可以同時進(jìn)行批量檢驗(yàn)，因此，大批量的零件可實(shí)現(xiàn)100%的檢驗(yàn);缺陷顯示直觀，檢驗(yàn)靈敏度高。

最主要的限制是只能檢出試件開口于表面的缺陷，不能顯示缺陷的深度及缺陷內(nèi)部的形狀和大小。