造價(jià)工程師安裝工程專(zhuān)業(yè)講義：切割與焊接

2016年造價(jià)工程師《造價(jià)管理》考點(diǎn)第四章：工程經(jīng)濟(jì)

　　1.熔化焊

　　(1)氣焊。氣焊所用的可燃?xì)怏w與氣割相同，主要有乙炔、液化石油氣(丙烷、丁烷、丙烯等)和氫氣等，氧氣為助燃?xì)怏w。

　　氣焊用的焊絲起填充金屬的作用，焊接時(shí)與熔化的母材一起組成焊縫金屬。因此，應(yīng)根據(jù)工件的化學(xué)成分和機(jī)械性能選用相應(yīng)成分或性能的焊絲，有時(shí)也可以用從被焊板材上切下的條料作焊絲。

　　氣焊主要應(yīng)用于薄鋼板、低熔點(diǎn)材料(有色金屬及其合金)、鑄鐵件和硬質(zhì)合金刀具等材料的焊接，以及磨損、報(bào)廢車(chē)件的補(bǔ)焊、構(gòu)件變形的火焰矯正等。

　　氣焊的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單(氧氣瓶、乙炔瓶、回火保險(xiǎn)器、焊炬、減壓器、氧氣、乙炔、輸送管等)、使用靈活;對(duì)鑄鐵及有色金屬的焊接有較好的適應(yīng)性;在電力供應(yīng)不足的地方需要焊接時(shí)，氣焊可以發(fā)揮更大的作用。缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率較低，焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

　　(2)電弧焊。

　　1)手弧焊。手工電弧焊可以進(jìn)行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多位置焊接。由于電弧焊設(shè)備輕便，搬運(yùn)靈活，可以在任何有電源的地方進(jìn)行維修及裝配中短縫的焊接作業(yè)，特別適用于難以達(dá)到部位的焊接。適用于各種金屬材料、各種厚度和各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。

　　如工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及合金。

　　2)埋弧焊。埋弧焊也是利用電弧作為熱源的焊接方法。埋弧焊時(shí)電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露。埋弧焊有自動(dòng)埋弧焊和半自動(dòng)埋弧焊兩種方式。前者的焊絲送進(jìn)和電弧移動(dòng)都由專(zhuān)門(mén)的機(jī)頭自動(dòng)完成;后者的焊絲送進(jìn)由機(jī)械完成，電弧移動(dòng)則由人工進(jìn)行。埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)是：

　?、贌嵝瘦^高，熔深大，工件的坡口可較小，減少了填充金屬量;

　　②焊接速度高。

　?、酆竸┑拇嬖诓粌H能隔開(kāi)熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢地凝固，減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的可能性。

　　但由于采用顆粒狀焊劑，這種焊接方法一般只適用于平焊位置，且不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)位置，容易焊偏。不適于焊接厚度小于1mm的薄板。

　　由于埋弧焊熔深大，生產(chǎn)效率高，機(jī)械化操作的程度高，因而適于焊接中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)焊縫。

　　(3)氣體保護(hù)電弧焊(氣電焊)用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱(chēng)為氣體保護(hù)電弧焊，簡(jiǎn)稱(chēng)氣電焊。

　　氣電焊與其他焊接方法相比，具有以下特點(diǎn)：

　　•電弧和熔池的可見(jiàn)性好，焊接過(guò)程中可根據(jù)熔池情況調(diào)節(jié)焊接參數(shù);

　　•焊接過(guò)程操作方便，沒(méi)有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣;

　　•電弧在保護(hù)氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小;

　　•有利于焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，特別是空間位置的機(jī)械化焊接;

　　•可以焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)和易形成高熔點(diǎn)氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金;

　　•可以焊接薄板;

　　•在室外作業(yè)時(shí)，需設(shè)擋風(fēng)裝置，否則氣體保護(hù)效果不好，甚至很差;

　?、冁u極(不熔化極)惰性氣體保護(hù)焊。鎢極惰性氣體保護(hù)焊是在惰性氣體的保護(hù)下，利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)的一種焊接方法。焊接時(shí)隋性氣體形成氣體保護(hù)層隔絕空氣，以防止其對(duì)鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。惰性氣體主要采用氬氣。

　　鎢極氬弧焊接操作方式分為手工焊、半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊三類(lèi)。鎢極惰性氣體保護(hù)焊具有下列優(yōu)點(diǎn)：不和金屬反應(yīng)，并自動(dòng)清除工件表面氧化膜的作用，可焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)的有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼等和各種合金;適用于薄板及超薄板材料焊接;可進(jìn)行各種位置的焊接，也是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。不足之處是熔深淺，熔敷速度小，生產(chǎn)率較低;其微粒有可能進(jìn)入熔池，造成污染(夾鎢);惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產(chǎn)成本較高。

　　鎢極惰性氣體保護(hù)焊所焊接的板材厚度范圍，從生產(chǎn)率考慮以3mm以下為宜。對(duì)于某些黑色和有色金屬的厚壁重要構(gòu)件(如壓力容器及管道)，為了保證高的焊接質(zhì)量，也采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊。

　?、谌刍瘶O氣體保護(hù)焊。這種方法也是利用連續(xù)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護(hù)電弧來(lái)進(jìn)行焊接。與鎢極氣體保護(hù)焊不同的是，作為焊極的焊絲在焊接過(guò)程中熔化為液態(tài)金屬，填充在焊縫處。因此其除具備不熔化極氣體保護(hù)焊的主要優(yōu)點(diǎn)(可進(jìn)行各種位置的焊接;適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼、合金鋼絕大多數(shù)金屬的焊接)外，同時(shí)也具有焊接速度較快、熔敷效率較高等優(yōu)點(diǎn)。

　　③C02氣體保護(hù)焊。屬熔化極氣體保護(hù)焊，具有生產(chǎn)效率高、焊接變形小、適用范圍廣等特點(diǎn)。焊接時(shí)電弧為明弧焊，可見(jiàn)性好，采用半自動(dòng)焊接法進(jìn)行曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接十分方便，操作簡(jiǎn)單，容易掌握。不足之處是焊接飛濺較大，防風(fēng)能力差。

　　(4)等離子弧焊。等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊，其等離子弧是自由電弧壓縮而成的，叫轉(zhuǎn)移電弧。其離子氣為氬氣、氮?dú)狻⒑饣蚱渲卸咧旌蠚?。等離子弧的能量集中，溫度高，焰流速度大。這些特性使得等離子弧廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂和堆焊。

　　等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護(hù)焊相比，有以下特點(diǎn)：

　　1)等離子弧能量集中、溫度高，對(duì)于大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內(nèi)都能獲得小孔效應(yīng)，可以得到充分熔透，反面成形均勻的焊縫;

　　2)電弧挺度好，等離子弧的擴(kuò)散角僅5 °左右，基本上是圓柱形，弧長(zhǎng)變化對(duì)工件上的加熱面積和電流密度影響比較小。所以，等離子弧焊弧長(zhǎng)變化對(duì)焊縫成形的影響不明顯;

　　3)焊接速度比鎢極惰性氣體保護(hù)焊快;

　　4)能夠焊接更細(xì)、更薄的工件(如1mm以下極薄金屬的焊接);

　　5)設(shè)備比較復(fù)雜、費(fèi)用較高，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)匹配也比較復(fù)雜。

　　(5)電渣焊。電渣焊是利用電流通過(guò)液體熔渣時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。

　　電渣焊的焊接效率可比埋弧焊提高2～5倍，焊接時(shí)坡口準(zhǔn)備簡(jiǎn)單，焊接熔池體積較大，焊接區(qū)在高溫停留時(shí)問(wèn)較長(zhǎng)，冷卻速度緩慢，焊縫及近縫區(qū)不易形成淬硬組織、冷裂紋、氣孔和夾渣等缺陷，但極易產(chǎn)生熱裂紋，這在一定程度上阻礙了這種高效焊接法在大型重要焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。電渣焊可以焊接各種碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼和中合金鋼，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、重型機(jī)械、冶金設(shè)備和船舶等的制造中。另外，用電渣焊可進(jìn)行大面積堆焊和補(bǔ)焊。

　　(6)激光焊。

　　(7)電子束焊。

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　　2.壓力焊

　　(1)電阻焊。

　　電阻焊方法主要有四種，即點(diǎn)焊、縫焊、凸焊和對(duì)焊。

　　電阻焊廣泛用于汽車(chē)駕駛室、金屬車(chē)廂復(fù)板、家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接和低合金鋼、不銹鋼、鋁合金和鐵合金等材料的焊接。

　　1)點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法。點(diǎn)焊適用于可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。

　　2)縫焊廣泛應(yīng)用于油桶、罐頭罐、暖氣片、飛機(jī)和汽車(chē)油箱的薄板焊接。

　　3)凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。凸焊的種類(lèi)多，除板件凸焊外，還有螺帽、螺釘類(lèi)零件的凸焊、線材交叉凸焊、管子凸焊和板材T形凸焊等。板件凸焊最適宜的厚度為0.5～4.0mm.

　　4)對(duì)焊時(shí)，兩工件端面相接觸，經(jīng)過(guò)電阻加熱和加壓后沿整個(gè)接觸面被焊接起來(lái)。

　　3.釬焊

　　釬焊的優(yōu)點(diǎn)是容易保證焊件的尺寸精度，同時(shí)對(duì)于焊件母材的組織及性能的影響也比較小;適用于各種金屬材料、異種金屬和金屬與非金屬的連接;一次完成多個(gè)零件或多條釬縫的釬焊;可以釬焊極薄或極細(xì)的零件，以及粗細(xì)、厚薄相差很大的零件。釬焊的缺點(diǎn)是釬焊接頭的耐熱能力比較差，接頭強(qiáng)度比較低，釬焊時(shí)表面清理及焊件裝配質(zhì)量的要求比較高。

　　(1)火焰釬焊。

　　(2)電阻釬焊。

　　(3)感應(yīng)釬焊。

　　(二)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(zhǎng)度一般在250～450mm之間。

　?、俸感?。焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱(chēng)為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長(zhǎng)度及直徑的鋼絲。焊接時(shí)，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(chēng)為藥皮。藥皮是由各種礦物類(lèi)、鐵合金有機(jī)物和化工產(chǎn)品(水玻璃類(lèi))原料組成。藥皮在焊接過(guò)程中起著極為重要的作用。若采用無(wú)藥皮的光桿焊條焊接，則在焊接過(guò)程中，空氣中的氧和氮會(huì)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(shí)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(guò)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(guò)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(shí)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(lèi)。

　　①按焊條的用途分類(lèi)。

　?、诎此幤さ闹饕煞址诸?lèi)。

　?、郯此幤と刍蟮娜墼鼔A度分類(lèi)。

　?、馨刺厥庑阅芊诸?lèi)。

　　3)焊條的選用原則。電弧焊時(shí)，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(lèi)型等方面綜合考慮，以決定選用哪種焊條。

　?、俸附硬牧系臋C(jī)械性能、化學(xué)成分。

　　a.對(duì)于低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼，可選用與母材強(qiáng)度等級(jí)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(shí)，應(yīng)選用比母材強(qiáng)度低一級(jí)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(duì)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(duì)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(jí)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(shí)，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(duì)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(dòng)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(wú)法清理時(shí)，應(yīng)選用對(duì)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(jí)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(jí)鋼材相匹配的焊條。

　?、诤讣墓ぷ鳁l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(lèi)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(dòng)生產(chǎn)率，一般傾向于選擇大直徑的焊條。

　?、诤附与娏鞯倪x擇。焊接電流的大小，對(duì)焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率有較大影響。主要根據(jù)焊條類(lèi)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(lái)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(guò)程中電流大，焊條易發(fā)紅，造成藥皮過(guò)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。

　?、垭娀‰妷旱倪x擇。電弧電壓是由電弧長(zhǎng)來(lái)決定。電弧長(zhǎng)，則電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。在焊接過(guò)程中，電弧過(guò)長(zhǎng)，會(huì)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(zhǎng)度小于或等于焊條直徑，即短弧焊。在使用酸性焊條焊接時(shí)，為了預(yù)熱待焊部位或降低熔池溫度，有時(shí)將電弧稍微拉長(zhǎng)進(jìn)行焊接，即所謂的長(zhǎng)弧焊。

　?、芎附訉訑?shù)的選擇。

　?、蓦娫捶N類(lèi)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(yáng)極溫度比陰極溫度高的特點(diǎn)，選用不同的極性來(lái)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(shí)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。

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　　2.焊接設(shè)備

　　電弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)?；『笝C(jī)可分為交流弧焊機(jī)和直流弧焊機(jī)兩類(lèi)。交流弧焊機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)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(lèi)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(duì)

　　(一)焊接接頭的分類(lèi)及基本類(lèi)型

　　1.焊接接頭的分類(lèi)

　　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(chēng)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(chēng)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(jì)時(shí)，聯(lián)系焊縫無(wú)需計(jì)算焊縫強(qiáng)度，承載焊縫的強(qiáng)度必須計(jì)算，雙重性接頭只計(jì)算焊縫的承載應(yīng)力。焊接接頭的種類(lèi)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(lèi)型來(lái)分類(lèi)。

　　2.焊接接頭的基本類(lèi)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(lèi)(三大類(lèi)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(duì)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(lèi)型。如再考慮接頭傳力特點(diǎn)，T形與十字接頭可歸為一類(lèi);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(duì)接接頭、角接接頭和端接接頭。所以焊接接頭的基本類(lèi)型可歸納為5種，即對(duì)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(lèi)接頭基本類(lèi)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(gè)別情況采用對(duì)接接頭;高頻電阻焊一般采用對(duì)接接頭，個(gè)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(lèi)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(duì)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(duì)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(lái)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(kāi)坡口和開(kāi)坡口的。不開(kāi)坡口T形及十字接頭通常是不焊透的，開(kāi)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(lèi)型、坡口形狀和尺寸，主要應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面：

　　(1)設(shè)計(jì)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(duì)

　　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(duì)口的間隙要求，就可以對(duì)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(chēng)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(chē)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(shū)，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。

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　　(二)材料的檢驗(yàn)

　　焊接前應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，包括對(duì)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(guó)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(jì)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(lèi)文件對(duì)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(jì)重;

　　(2)質(zhì)量檢驗(yàn)。

　　1)材料的規(guī)格、尺寸檢驗(yàn)：包括長(zhǎng)度、寬度、直徑、厚度、斷面等幾何尺寸的測(cè)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(wú)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(duì)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(wú)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(lái)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(guò)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(chē)削發(fā)紋檢驗(yàn)及硫印檢驗(yàn)等。

　?、贁嗫跈z驗(yàn)。

　?、谒嵛g檢驗(yàn)。

　?、鬯诬?chē)削發(fā)紋檢驗(yàn)。

　?、芰蛴≡囼?yàn)。

　　3)無(wú)損探傷檢驗(yàn)。對(duì)于鋼材的低倍缺陷，還可做無(wú)損探傷檢驗(yàn)。無(wú)損探傷的方法和手段很多，有做表面探傷的液體滲透檢測(cè);做一定深度的中子射線檢測(cè)、X射線和γ射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和微波檢測(cè)等;以及對(duì)于難以接近區(qū)域的光熱輻射檢測(cè)。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(cè)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(duì)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(duì)于焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)，除了外觀檢驗(yàn)外，一般多用無(wú)損探傷檢驗(yàn)來(lái)提高檢驗(yàn)的可靠性。

　　1.射線檢測(cè)(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(jiàn)光相同，都屬于電磁波，只是波長(zhǎng)不同，故性質(zhì)也有差異。γ射線的波長(zhǎng)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(cè)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(shí)，較γ射線靈敏度高;其次是照射時(shí)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(cè)。

　　2.超聲檢測(cè)(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(duì)試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)、幾何特性測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)和表征，并進(jìn)而對(duì)其特定應(yīng)用性進(jìn)行評(píng)價(jià)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(wú)損評(píng)價(jià);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(cè)大厚度工件;對(duì)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(wú)損方法有綜合優(yōu)勢(shì);特別是對(duì)檢測(cè)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(duì)人體及環(huán)境無(wú)害，可做現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè);所用參數(shù)設(shè)置及有關(guān)波形均可存儲(chǔ)供以后調(diào)用。主要局限性是對(duì)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(duì)試件形狀的復(fù)雜性有一定限制。

　　3.渦流檢測(cè)

　　渦流檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)方法。當(dāng)試件被放在通有交變電流的激勵(lì)線圈中或其附近時(shí)，進(jìn)入試件的交變磁場(chǎng)可在試件中感應(yīng)出方向與激勵(lì)磁場(chǎng)相垂直的、呈旋渦狀流動(dòng)的電流(渦流)，這渦流會(huì)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一與激勵(lì)磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)使線圈中的原磁場(chǎng)有部分減小，從而引起線圈阻抗的變化。

　　渦流檢測(cè)的主要優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度快，線圈與試件可不直接接觸，無(wú)需耦合劑。主要缺點(diǎn)是只限用于導(dǎo)電材料，對(duì)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(cè)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(cè)(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(shí)，在材料表面空間可形成漏磁場(chǎng)。將微細(xì)的鐵磁性粉末施加在此表面上，漏磁場(chǎng)吸附磁粉形成痕跡顯示出缺陷的存在及形狀，為磁粉檢測(cè)。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(cè)速度快，工藝簡(jiǎn)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(cè)的深度一般在1～2mm;寬而淺的缺陷也難以檢測(cè);檢測(cè)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(cè)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(shí)即施加磁粉并進(jìn)行檢測(cè)還是在磁化源切斷后利用剩磁進(jìn)行檢測(cè)，又可分為連續(xù)法和剩磁法。

　　5.液體滲透檢測(cè)(PT)

　　液體滲透檢測(cè)是檢驗(yàn)非疏孔性金屬和非金屬試件表面上開(kāi)口缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)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(lèi)型開(kāi)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(shí)檢驗(yàn)開(kāi)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(jiǎn)便，大量的零件可以同時(shí)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(kāi)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。

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