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焊接技术
一建考试-教材重点结构还原，花20％时间学90的内容
编辑于2019-07-18 07:17:36- 一建机电，焊接技术，
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焊接技术
1. 焊接材料与焊接设备选用要求
1.1. 一、焊接材料
1. 焊条分类、型号及选用
焊条分类
按药皮成分分类：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、钛铁矿型、盐基型十大类。
按用途分类：非合金及细晶粒钢焊条、热强度焊条、高强度焊条、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、特殊用途焊条十大类。
按熔渣碱性分类：
碱性焊条（低氢型焊条）
酸性焊条
碱性焊条优点控制氢含量；其他都是酸性焊条的优点。
按特殊性能分类：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、抗潮焊条、水下焊条、重力焊焊条、仰焊焊条。
焊条型号：根据焊条种类、熔敷金属化学成分和力学性能、药皮类型、焊接位置、电流种类划分。
焊条选用
基本要求
设计有要求时：焊条材料的选用按设计文件要求选用
设计无要求时，综合考虑以下因素
钢材化学成分及力学性能
焊缝的金属性能
钢结构特点（板厚、接头形式）和受力状态
工艺性
焊接位置和施焊条件（室内、野外、空间大小）
焊接工作量（焊缝长度、焊缝当量）
选用原则
焊缝金属的力学性能和化学成分匹配原则
非合金钢和低合金钢
焊缝金属强度=母材
焊条选择：应选用熔敷金属抗拉强度等于或者稍高于母材的焊条
合金结构钢
焊缝金属合金成分与母材相同或接近
焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况
焊条选择：选用比母材强度低的焊条
母材中碳硫磷等元素含量高时，焊缝易产生裂纹
焊条选择：选用抗裂性能好的低氢型焊条
保证焊接构件的使用性能和工作条件原则
对承受动载荷和冲击载荷的焊件：采用低氢型焊条
接触腐蚀介质的焊件：采用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条
高温、低温、耐磨或其他的特殊条件：采用相应的特殊用途焊条
满足焊接结构特点及受力条件原则
对结构复杂、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：应选用低氢焊条、超低氢焊条、高韧性焊条等
具有焊接工艺可操作性原则
当焊件的焊接部位不能翻转时，应选用适用于全位置的焊条
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，选用酸性焊条或低尘焊条
提高生产率和降低成本原则
酸性和碱性都可满足条件时，选用酸性焊条
2. 焊丝分类、型号及选用
焊丝分类
按截面结构形式分类
实心焊丝
药芯焊丝
按焊接方法和被焊接母材分类
焊丝型号
气体保护焊丝以型号划分
埋弧焊丝以牌号来划分
焊丝选用原则
3. 保护气体分类、选用
焊接用气体的分类
保护气体：二氧化碳、氩气、氦气、氮气、氧气、氢气
切割用气体
助燃气体氧气
可燃气体：乙炔、丙烷、液化石油气、天然气
焊接用气体的选用
氮气弧焊时，N2为保护气体，科焊接铜和不锈钢；氮气也常用于等离子切割，做外保护气体。
H2作为还原性气体，焊接时与O2混合燃烧，作为气焊的热源
焊接低合金高强度钢时，从减少氧化物夹杂和焊缝含量出发，希望采用Ar做保护气体
4. 焊剂分类、使用
焊剂的分类
根据生产工艺的不同分类
熔炼焊剂
粘结焊剂
烧结焊剂
按照焊剂中添加脱氧剂、合金剂分类
中性焊剂
活性焊剂
合金焊剂
焊剂的型号：是根据各种焊丝与焊剂组合而形成的熔敷金属的力学性能而划分的
埋弧焊剂使用要求
运输保管
焊剂应存放在干燥的库房内，防止受潮影响焊接质量
并妥善运输焊剂，防止包装破损
烘焙
使用前，焊剂应按照说明书所规定的参数进行烘焙
回收
使用回收的焊剂，应清除里面渣壳及其他杂物，与新焊剂混合后可使用。
5. 焊接材料复验
钢结构焊接材料复验，满足下列情况之一，钢结构焊接材料应按照到货批次复验
18年单选
建筑结构安全等级为一级的一、二级焊缝
建筑结构安全等级为二级的一级焊缝
大跨度的一级焊缝
重级工作制吊车梁结构中的一级焊缝
设计要求
特种设备的焊接材料复验
球罐用的焊条和药性焊丝应按照批号进行扩散氢复验
工业管道用焊条、焊丝、焊剂库存超过期限，应经过复验合格后方可使用。焊接材料质量证明书或合格证书上应注明库存期限，并应符合以下规定：
酸性焊接材料及防潮包装密封良好的低氢型焊剂材料的规定期限一般为2年；
石墨型号焊接材料及其他焊接材料的规定期限一般为1年。
1.2. 二、焊接设备
1. 焊接设备分类
焊条电弧焊设备：焊接电源、焊钳、焊接电线和地线夹钳
钨极气体保护焊设备
按照自动化程度
手工
电动
按使用焊接电流的种类
直流
交流
脉冲GTAW设备
按照工艺方法
通用
专用
手工GWATA设备主要由
焊接电源焊枪
供气系统
水冷系统
焊接电缆
遥控器
CO2气体保护焊设备：电源、焊枪、送丝机构、气路系统、控制系统
埋弧焊设备
按照自动化程度分为三种
机械化
自动
全自动
一台完整的埋弧焊机分为：焊接小车和机头送丝机构、送丝机、焊丝矫正压紧机构、焊接电源、控制系统
电渣焊设备
电渣焊设备由电源、机头、滑块或挡板组成。
焊接方法
熔嘴电渣焊
丝极电渣焊
板极电渣焊
螺柱焊设备
按其电源种类和焊接方式分
电弧螺柱焊
电容储能放电螺柱焊
电弧螺柱焊机由焊接电源、控制器、焊枪、地线钳、焊接电缆组成
气电立焊设备
气电立焊设备主要由焊接电源、焊枪、摆动机构、水冷滑块、送丝系统和送气装置组成
焊接方法
单丝气电立焊
多丝气电立焊
2. 常用焊接设备应用范围
焊条电弧焊机
建筑钢结构安装
船舶制造
海洋工程结构制造
输油气管线安装施工
大型液化气储罐建造
特种设备及化工装备制造
钨极气体保护焊机
应用金属材料种类多，除了低熔点、易挥发的金属材料（铅、锌）以外，均可采用钨极气体保护焊机
适用于一定的接头厚度范围：0.5~4.0mm
适用于各种焊接位置：包括平焊、平角焊、横焊、立焊、仰焊以及水平固定的管件对接头全位置焊接
可用于焊接自动化
2. 焊接方法与焊接工艺评定
2.1. 一、常用的焊接方法及特点
1. 焊条电弧焊
机动性和灵活性好
设备简单、只要配备适用的焊接电源、焊钳和足够长的焊接电缆即可作业
场地不受限制，用于结构复杂、空间狭小的位置时，比其他焊接方法更合适
可适用全位置焊接，可适用焊接直径从φ1.6~φ8，可以焊接从薄板到厚板的各种焊接接头
焊缝金属性能良好
因焊接热输入较低，焊缝金属结晶较致密，其力学性能好，特别是缺口冲击韧性高得多
通过焊条药皮配方的调整，容易控制焊缝金属的性能
工艺适用性强：可以焊接除活性金属以外的大多数金属结构材料
2. 钨极气体保护焊
具有焊条电弧焊的特点
自有特点
电弧热量集中，可精确控制焊接热输入，焊接热影响去窄
不产生熔渣、无飞溅、焊缝表面光洁
无烟尘、焊缝质量高
工艺适用性强，几乎可以焊接所有的金属材料
焊接参数可以精确控制，易于实现焊接过程全自动化
都是优点
2.2. 二、焊接工艺评定
1. 焊接工艺评定的定义及作用
2017年多选
1.1. 焊接工艺评定的定义
焊接工艺评定：为验证所拟定的焊接工艺正确性而进行的试验过程及结果评价
对拟定的焊接工艺规程进行评价的报告称为焊接工艺评定报告（PQR）
拟定的焊接工艺规程是为焊接工艺评定所拟定的焊接工艺文件，称为：预焊接工艺规程（PWPS）
1.2. 焊接工艺评定的作用
验证施焊单位能力
焊接工艺评定验证施焊单位拟定工艺的正确性，并评定施焊单位在限制条件下，焊接成合格接头的能力
在掌握焊接材料焊接性能后，必须在工程焊接前进行焊接工艺评定
编制焊接工艺规程（WPS）的依据
工程产品施焊前，应依据焊接工艺评定报告编制焊接工艺规程，用于指导焊工施焊和焊后热处理工作
一个焊接工艺规程可以依据一个或者多个焊接工艺评定报告编制
一个焊接工艺评定报告可以用于编制多个焊接工艺规程
2. 焊接工艺评定依据
3. 焊接工艺评定步骤
3.1. 焊接工艺评定的委托
施工单位采取内部委托自行组织完成焊接工艺评定工作，任何单位不允许将焊接工艺评定的关键工作（PWPS编制、试件焊接等）委托另一个单位完成。
试件和试样的加工、无损检测和理化试验可委托分包
3.2. 拟定预焊接工艺规程
PWPS应由具有一定专业知识和相当实践经验的技术员拟定，不允许“照抄”或“输入”其他单位的焊接工艺评定的数据
焊接工艺规程也称为焊接作业指导书或焊接工艺卡
3.3. 施焊试件
焊评试件应由本单位技能熟练的焊工，使用本单位的焊接设备施焊，即可证明施焊单位的焊接技术能力，又能排除焊工技能因数的影响
3.4. 试件检验
外观检查
无损检测
力学性能试验
弯曲试验
3.5. 签发报告：焊接工艺评定报告应由焊接技术负责人负责审核
2.3. 三、焊接工艺规程（WPS）
1. 编制要求
必须自行编制、不得沿用其他企业的WPS，也不得委托其他单位编制用以指导本单位施工的WPS
编制WPS以PQR为依据，还要综合考虑设计文件和相关技术标准、产品使用和施工条件等
当某个焊接工艺评定因素的变化超出标准规定的评定范围时，均需要重新编制WPS，并应有相对应的PQR作为支撑性文件
WPS应由具有一定专业知识和相当实践经验的焊接技术人员编制
2. 审核
18年案例
应由本单位焊接技术负责人批准WPS。
WPS经过审批后方可用于指导焊接作业和焊后热处理工作
3. 焊前技术交底
焊接作业前，应由焊接技术人员向焊工发放相应的WPS并进行技术交底
2.4. 四、焊接工艺技术
1. 焊接作业人员要求
1.1. 焊接责任人员
项目部焊接责任工程师负责组织建立本项目部的焊接质量控制体系、配置从事焊接管理、焊接技术、焊接检查、焊接材料管理、焊接设备管理、无损检测、焊接热处理等岗位员工，明确岗位职责
钢结构工程焊接难度从易到难分为A＜B＜C＜D，承接C级和D级的施工单位，焊接技术人员应具有高级技术职称
1.2. 焊工
基本要求
就业前，应接受职业技能检定机构培训考试合格，取得《职业技能鉴定资格证书》
已与用人单位签订劳动合同
必须经专门的安全技术培训并考试合格，取得国家安监总局统一印发的《特种作业操作证》
技能要求
从事钢结构焊接的焊工，应按照从事钢结构的种类，焊接节点形式，焊接方法，焊接位置等要求进行技术资格考试，焊工应取得钢结构焊接合格证
从事特种设备制造、安装、改造、维修的焊工应取得国家质检总局统一印制的《特种设备作业人员证》
2. 焊接技术管理要求
2.1. 技术交底应包括
焊接工程特点
WPS内容
焊接质量检验计划
进度要求
2.2. 超次返修
焊缝同一部位的返修次数不宜超过2次
如果超过2次，返修前应该编制超次返修技术方案，并经施工单位技术负责人批准后，方可实施。
2.3. 焊接场所
自然环境
焊接场所的风速
焊接电弧1m范围的相对湿度
雨雪天气不符合现行国家有关标准且无有效安全可靠的防护措施时，禁止施焊
作业场所
不锈钢、有色金属焊接应设置专用场地，并保持清洁、干燥、无污染，不得与黑色金属其他产品混杂
配置专用组焊工装
3. 焊接技术管理要求
3.1. 有延迟裂纹倾向的材料
产生延迟裂纹的原因
产生延迟裂纹与①焊缝含扩散氢、②接头所承受的拉应力以及③由材料淬硬倾向决定的金属塑性储备有关，三个因素中的某一因素与其相互作用的结果。
主要发生在低合金高强度钢，包括Q345R，13、18MnMoNbR等
防止产生延迟裂纹的措施
采用焊条烘干、减少应力、焊前预热、焊后热处理
尽量严格执行焊后热消氢处理的工艺，必要时打磨焊缝余高
焊后及时进行热处理，当不能及时进行热处理时，应在焊后立即均匀加热至200~350℃，并保温缓冷
3.2. 有再热裂纹倾向的材料
产生再热裂纹与钢中所含的碳化物形成的元素有关，（Cr，Mo，Ti，B等）
防止产生再热裂纹的方法
预热
预热温度为200~450℃，若焊后及时后热，可适当降低预热温度。
18MnMoNb钢焊后，立即进行180℃热处理2h，预热温度可降至180℃
应用低强度焊缝，使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力
减少焊接应力，合理安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力
3.3. 抗硫化氢腐蚀钢
焊接接头布氏硬度≤190HBW
焊缝咬边深度不得大于0.4mm
3. 焊接应力与焊接变形
3.1. 一、降低焊接应力的措施
17年案例、15年多选
1. 设计措施
1.1. 减少焊缝数量和尺寸，可以减少变形量，同时降低应力
1.2. 避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加
1.3. 优化设计结构，如将容器的接管口设计成翻边式，少用承插式
2. 工艺措施
2.1. 采用较小的焊接线能量：较小的焊接线能量的输入能有效减小焊缝塑变的范围和温度梯度的幅度，从而降低应力
2.2. 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
2.3. 层间进行锤击，使金属晶粒间的应力得到释放，从而降低焊接应力
2.4. 预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）
2.5. 焊接高强度钢时，选用塑性较好的焊条
2.6. 预热，焊前预热
2.7. 消氢处理：采用低氢焊条以降低焊缝中的含氢量，焊后及时进行消氢处理，都能有效的降低焊缝中的氢含量
2.8. 焊后热处理：消除残余应力的最通用办法是高温回火
2.9. 利用振动法来消除焊接残余应力，优点：绿色环保、设备简单、成本低、时间比较短
3.2. 二、焊接变形的危害性及预防焊接变形的措施
1. 焊接变形的分类
1.1. 面内变形
焊缝纵向收缩变形
焊缝横向收缩变形
焊缝回转变形
纵横转
1.2. 面外变形
角变形
弯头变形
扭曲变形
失稳波浪变形
口诀：脚扭弯失稳
2. 焊接变形的危害主要变现在
2.1. 降低装配质量
2.2. 影响外观质量
2.3. 降低承载力
2.4. 增加矫正工序
2.5. 提高制造成本
3. 预防焊接变形的措施
3.1. 进行合理的结构设计措施
18年一建单选
合理安排焊缝位置
合理选择焊缝数量和长度
合理选择坡口形式
设计即布局，给焊缝布局，和焊缝、坡口有关
3.2. 采取合理的装配工艺措施
11年多选
预留收缩余量法：储罐底板排版直径，宜按设计直径放大0.1%~0.15%
反变形法
刚性固定法
选择合理的装配程序
玉刚盒饭
3.3. 采取合理的焊接工艺措施
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。不宜采用焊条电弧焊，特别不宜采用气焊
合理的焊接线能量：尽量减少焊接线能量的输入
合理的焊接顺序和方向
17年案例
储罐底板的焊接顺序：中幅板焊接----边缘板对接焊缝外300mm长----壁板和边缘板角焊缝焊接----边缘板剩余对接焊接----中幅板和边缘板的环焊缝焊接
关键词“焊接”
4. 焊接质量检验方法
4.1. 一、焊接检验方法分类
2018年一级真题
1. 破坏性试验
1.1. 力学性能试验
拉伸试验
冲击试验
硬度试验
断裂性试验
疲劳试验
1.2. 弯曲试验
1.3. 化学试验
化学成分分析
不锈钢晶间腐蚀试验
焊条扩散氢含量测试
1.4. 金相试验
宏观组织
微观组织
1.5. 焊接性试验
1.6. 焊缝电流
2. 非破坏性试验
2.1. 外观检验
2.2. 无损检测
渗透检测
磁粉检测
超声检测
射线检测
2.3. 耐压检测
2.4. 泄漏试验
4.2. 二、焊接过程质量检验
1. 焊接前检验
1.1. 母材和焊材
1.2. 零部件主要结构尺寸
1.3. 坡口清理
1.4. 组队质量
1.5. 焊接前确认
通常把组队质量和焊接确认作为质量控制点
2. 施焊过程检验
2.1. 定位焊缝：应清除定位焊缝渣皮后进行检查
2.2. 焊接线能量
q=IU/v
q-线能量（J/cm）
I-焊接电流（A）
U-焊接电流（V）
v-焊接速度（cm/s）
2.3. 多层（道）焊
每层（道）焊完后，应立即对层（道）间进行清理，并进行外观检查，检查合格后，方可进行下一层（道）的焊接
对多层（道）间温度有要求时，应该测量多层（道）的焊前温度，并形成记录
2.4. 后热：对规定进行后热的焊缝，应检查加热范围、后热温度和后热时间，并形成记录
3. 焊缝检验
3.1. 外观检验
焊缝表面
设计有要求时，焊缝表面的形状尺寸及外观质量应该符合要求
设计无要求时，应符合现行国家有关标准
几何尺寸（容器）
同一端面的最大内直径和最小直径之差
椭圆度
矩形容器截面上的最大边长和最小边长之差
焊接接头的棱角度（轴向和环向）
3.2. 无损检验
焊接工程常用的无损检测方法及代号
13年单选
射线检测（RT）
X射线
γ射线
超声检测（UT）
A型脉冲反射式超声波检测仪
衍射时差法超声波检测仪（TOFD）
常用焊缝内部缺陷无损检测
磁粉检测（MT）
磁粉探伤机
渗透检测（PT）
渗透检测剂
常用于焊缝表面缺陷无损检测
目视检测
照明光源
反光镜
低倍放大镜
常用焊接接头无损检测方法及适用范围
射线检测（RT）-适用于金属材料
焊接接头形式：对接、角接接头、管板角焊接等
透照厚度：钢＜38mm
超声检测（UT）-适用于金属材料
焊接接头形式：对接、T型和角接接头和堆焊层等
透照厚度
容器：6~500mm
管道：6~150mm
磁粉检测（MT）-适用于铁磁粉材料
焊接接头形式：对接、T型和角接接头等
渗透检测（PT）-适用于非多孔性金属材料
焊接接头不限制，
承压焊接接头无损检测技术等级及合格等级
射线检测（RT）
检测技术等级：分为A、AB、B级
焊接接头合格等级：分为I、II、III、IV级
超声检测（UT）
检测技术等级：分为A、B、C级
焊接接头合格等级：分为I、II、III、级
磁粉检测（MT）
检测技术等级：无
焊接接头合格等级：分为I、II级
渗透检测（PT）
检测技术等级：分为A、B、C级灵敏度
焊接接头合格等级：分为I、II级
无损检测新技术应用
X射线数字成像检测
TOFD超声波衍射时差
无损检测技术要点
立式圆筒形钢制焊接储罐壁钢板最低标准屈服强度＞390MPa时，焊接完毕后至少经过24h在进行无损检测
对有延迟裂纹倾向的材料
应当至少在焊接完成24h后进行无损检测
但该材料制作球罐时，应当在焊接结束后至少36小时进行无损检测
对有再热裂纹倾向的材料，应该在热处理后增加一次无损检测
10年单选
焊缝表面无缝检测
设计无规定时，表面无损检测可选MT或者PT方法
渗透检测PT前，焊缝表面不得有铁锈、焊渣、焊接飞溅及各种保护层
磁粉检测MT前，焊缝表面及两侧25mm范围内，不得有铁锈、焊渣、焊接飞溅及其他粘附磁粉的物质等
射线检测（RT）和超声检测（UT）的优缺点
射线检测（RT）
优点
检测结果有直接记录（有底片）
可以获得缺陷投影图像-缺陷定性
长度测量比较准确，对体积型缺陷和薄壁工件中的缺陷，检测率较高
缺点
厚壁工件的缺陷检出率偏低，缺陷在工件厚度方向的位置难以确定，自身高度难以测量
对面积型缺陷的检出受到多种因数的影响，有时会漏检
射线对人体和环境有危害，防护成本、检测成本较高
射线检测速度较慢
超声检测（UT）
优点
面积型缺陷检出率高，穿透能力强，适合于厚壁工件
定位准确，可以测量缺陷自身高度
对人体和环境无害，检测成本低
检测速度快
缺点
缺陷定性困难，定量精度不高
常用的脉冲反射法超声波检测检测结果无直接见证记录
无缺陷直观图像、薄壁工件检测困难
一般需要对探头扫查面需要进行打磨，增加了工作量
3.3. 其他检验
硬度检验
腐蚀试验
金相试验
4. 耐压试验和泄露试验