24年一级建造师机电-焊接技术

24年一级建造师机电焊接技术思维导图，详细介绍了各种焊接方法，如“焊条电弧焊”、“钨极惰性气体保护焊（GTAW）”、“CO2气体保护焊”和“熔化极气体保护焊（GMAW）”等。每种方法都有其独特的优点和缺点，知识点系统且全面，有助于理解和掌握焊接技术的各个方面，适用于不同的焊接场景和材料。适用于考试复习！

焊接技术

• 焊接设备和焊接材料的分类
  • 焊接设备
    • 焊接设备分类
      • 焊条电弧焊
      • 钨极惰性气体保护焊
      • CO2气体保护焊
  • 焊接材料
    • 焊条分类及选用
      • 按熔渣性质分类：
        • 碱性焊条（⼜称作低氢型焊条）和酸性焊条
      • 焊条选用原则
        • （1）⾮合⾦钢和低合⾦钢，应选⽤熔敷⾦属抗拉强度等于或稍⾼于⺟材的焊条；对于合⾦钢，要求焊缝⾦属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）对承受动载荷和冲击载荷的焊件，可选⽤塑、韧性指标较⾼的低氢型焊条。
        • （3）对结构形状复杂、刚性⼤的厚⼤焊件，应选⽤抗裂性好、韧性好、塑性⾼、氢致裂纹倾向低的焊条。
        • （4））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。在狭⼩或通⻛条件差的场合，在满⾜使⽤性能要求的条件下，应选⽤酸性焊条或低尘焊条
        • （5）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。
      • 焊接用气体的分类及选用
        • 保护气体
          • 包括二氧化碳(CO2)、、氮气(He)、氮气(N2)、氧气(O2)和氢气(H2)。
        • 切割用气体
          • 包括二氧化碳(CO2)、、氮气(He)、氮气(N2)、氧气(O2)和氢气(H2)。
          • 包括二氧化碳(CO2)、、氮气(He)、氮气(N2)、氧气(O2)和氢气(H2)。
    • 焊接材料复验18DX
      • (1)建筑结构安全等级为一级的一、二级焊缝。
      • (2)建筑结构安全等级为二级的一级焊缝。
      • (3)大跨度的一级焊缝。
      • (4)重级工作制吊车梁结构中的一级焊缝。
• 焊接方法和焊接工艺
  • 焊接方法
    • 焊条电弧焊
      • 1.机动性 2.焊缝金属性能良好； 3.工艺适应性强。
    • 钨极惰性气体保护焊
      • (1)电弧热量集中，可精确控制焊接热输入，焊接热影响区窄。 (2)焊接过程不产生溶渣、无飞溅，焊缝表面光洁。 (3)焊接过程无烟尘，熔池容易控制，焊缝质量高。 (4)焊接工艺适用性强，几乎可以焊接所有的金属材料。 (5)焊接参数可精确控制，易于实现焊接过程全自动化。极惰性气体保护焊
    • CO2气体保护焊
      • 电弧的穿透力强，焊接电流密度大（通常为100~300A/mm2）,故焊丝熔化率高；焊后一般不须清渣，所以CO2气体保护焊的生产率比焊条电弧焊高约1~3倍。
      • (2)CO2体价格便宜，其焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊的40%~50%。
      • (3)焊接变形小。采用短路过渡技术可以用于全位置焊接，焊接速度快，且CO气流对焊件起到一定冷却作用，故可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形。
      • (4)焊接质量好。CO气体具有很强的氧化性，抗锈能力强，焊缝含氢量低，焊接低合金高强度钢时冷裂纹的倾向小，可获得机械性能良好的焊缝。24X
      • (5)适用范围广。CO气体保护焊适用于焊接薄板，也能焊接中厚板，同时可进行全位置焊接。
  • 焊接工艺
    • 焊接工艺是指制造焊件所有关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等
    • 焊接方法选择——(1)不同焊接方法特点24X
    • 焊接方法的选择
      • 钢结构
      • 工业管道24X
        • 下工业管道的焊缝底层应采用GTAW焊接方法：
        • 焊接方法和焊接工艺公称直径小于600mm,且设计压力大于或等于10MPa或设计温度低于-20°C的管道；
        • 对内部要求清洁度较高及焊后不宜清理的管道。
    • 焊接接头
      • 组成：(二建出题高频点)焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区和母材金属组成
      • 接头形式：对接接头、角接接头、搭接接头、T形接头等
        • 主要是由两焊件相对位置所决定的。
    • 焊缝形式
      • 分为立焊缝、平焊缝、横焊缝、仰焊缝
    • 焊接线能量
      • q=IU/v
      • 对有冲击力韧性要求的焊缝，施焊时应测量焊接线能量并记录。与焊接线能量有直接关系的因素包括：焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量的大小与焊接电流、电压成正比，与焊接速度成反比。
    • 预热及焊后热处理
      • 为改善焊接接头的焊后组织和性能或消除残余应力而进行的热处理。
      • (1)20HIC任意壁厚均需要焊前预热和焊后热处理，以防止延迟裂纹的产生。若不能及时进行热处理，则应在焊后立即后热200~350°C保温缓冷。
        • 后热即可减小焊缝中氢的影响，降低焊接残余应力，避免焊接接头中出现马氏体组织，从而防止氢致裂纹的产生。
  • 焊接工艺评定
    • 焊接工艺评定是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进行评价的报告称为焊接工艺评定报告。
    • 焊接工艺评定作用
      • (1)验证施焊单位拟定焊接工艺的正确性，并评定施焊单位在限制条件下，焊接成合 格接头的能力。 (2)依据焊接工艺评定报告编制焊接作业指导书，用于指导焊工施焊和焊后热处理 工作。一个焊接工艺评定报告可用于编制多个焊接作业指导书；一个焊接作业指导 书可以依据一个或多个焊接工艺评定报告编制。
    • 焊接工艺评定要求
      • 锅炉
        • 焊接前，应制定焊接工艺评定作业指导书，并进行焊接工艺评定。焊接工艺评定合格后，应编制用于施工的焊接作业指导书。
      • 容器
        • 压力容器施焊前，1、受压元件焊缝2、熔入永久焊缝内的定位焊缝3、与受压元件相焊的焊缝4、受压元件母材表面堆焊与补焊5、以及上述焊缝的返修焊缝都应进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺支持。常压容器，钢制焊接储罐焊接前，施工单位必须有合格的焊接工艺评定报告。
      • 管道
        • 长输管道焊接前，应制定详细的预焊接工艺规程，并对此焊接工艺进行评定。工艺评定的目的在于验证用此工艺能否得到具有合格力学性能，如强度、塑性和硬度等的完好焊接接头。工业管道在掌握碳素钢、合金钢、铝及铝合金、铜及铜合金、铁及铁合金、镍及镍合金、锆及锆合金的焊接性能后，必须在工程焊接前进行焊接工艺评定。管道承压件与承压件焊接、承压件与非承压件焊接均应采用经评定合格的焊接工艺。
      • 钢结构
        • 施工单位首次采用的钢材、焊接接头、焊后热处理、焊接位置、焊接方法、焊接材 等各种参数及参数的组合，应在钢结构制作及安装前进行焊接工艺评定试验。
    • 焊接工艺评定规则
      • 各种焊接方法的通用评定规则
      • 各种焊接方法的专用评定规则
        • 接头、填充金属、焊接位置、预热（后热）、气体、电特性、技术措施对各种焊接方法的影响程度可分为
          • 影响因素
          • 重要因素补加因素次要因素
            • 当改变任何一个重要因素时，都需重新进行焊接工艺评定。
            • 当增加或变更任何一个补加因素时，则可按照增加或变更的补加因素，增焊冲击韧性试件进行试验。
            • 当增加或变更次要因素时，不需要重新评定，但需重新编制预焊接工艺规程。
    • 特殊材料焊接
      • (1)有延迟裂纹倾向的材料
        • 产生延迟裂纹的原因
          • 产生延迟裂纹与焊缝含扩散氢、接头所承受的拉应力以及由材料淬硬倾向决定的金属塑性储备有关，是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钢中。
        • 防止产生延迟裂纹措施
          • 1、采取焊条烘干，正确选择焊接工艺参数；采取焊前预热、焊后热处理措施，减 少应力、改善接头组织性能；尽量严格执行焊后后热（消氢处理）的工艺，必要时打磨焊缝余高，减少应力集中。
          • 2.对容易产生焊接延迟裂纹的钢材，焊后应及时进行热处理。当不能及时进行焊 后热处理时，应在焊后立即进行后热工艺，将焊接接头均匀加热至200~350°C，并 保温缓冷。
          • 三个方向： 1.温度：(焊前预热、焊后热处理、后热) 2.消氢（烘干、消氢） 3.打磨焊缝余高(减应力、减余高)
      • (2)有再热裂纹倾向的材料
        • 原因：产生再热裂纹与钢中所含碳化物形成元素（Cr 、 Mo、 Ti 、 B 等）有关
        • 方法
          • 1)预热：预热温度为200~450°C。若焊后能及时后热，可适当降低预热温度。
          • 2)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。
          • 3)减少焊接应力，合理地安排焊接顺序、减少、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。
          • 预热（没有焊后热处理）、低强、减应力（顺序、、咬边、未焊透）
      • （3）抗硫化氢腐蚀钢
        • 20HIC 材质焊接工艺评定时，母材和焊接材料化学成分、焊接接头力学性能和表面 质量要求：焊接接头布氏硬度不大于 190HBW; 焊缝咬边深度不得大于 0.4mm 。
• 焊接应力与焊接变形
  • 降低焊接应力的措施
    • 设计措施
      • 1.减少焊缝的数量和尺寸，可减小变形量，同时降低焊接应力。
      • 2.避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。
      • 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。
    • 工艺措施
      • 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地减小焊缝热塑变的范围和温度梯度 的幅度，从而降低焊接应力。
      • 2.合理安排装配焊接顺序 合理的焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力。 例如，在大型储罐底板的焊接中，先进行短焊缝的焊接，所有短焊缝焊接 完后再焊接长焊缝：焊接过程中不要加外力约束，使其能够自由收缩，可 以有效地降低短焊缝中的残余应力。
      • 3.预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸） 对于那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，采用预热或机械方式，使之与 焊接区同时拉伸（膨胀）和同时压缩（收缩），就能减小焊接应力，这 种方法称为预热拉伸补偿法。
      • 4.焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条 选用塑性较好的焊条施焊，由于焊缝的金属填充物具有良好的塑性， 通过塑性变形，可有效地减小内应力。
      • 5.层间进行锤击 哇题库 2.3.3 焊接方法和焊接工艺 焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属晶粒间的应力得以释放，能 有效地减少焊接残余应力从而降低焊接应力。例如，在进行铸铁部件的焊 接时，不及时进行敲击以释放应力，焊缝周边的母材会出现明显的裂纹。
      • 6.预热 构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能 减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。
      • 7.消氢处理
      • 8.焊后热处理
      • 9.利用振动法来消除焊接残余应力
  • 预防焊接变形的措施
    • 焊接变形的分类
      • 焊接热过程中发生的瞬态热变形
      • 室温条件下的残余变形
        • 1.面内变形：可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形。
        • 2.面外变形：可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。
    • 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，焊缝尽量与构件截面的中性轴对称；焊缝不宜过于集中。
        • (2)合理选择焊缝数量和长度，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数量、长度和截面尺寸
        • (3)合理选择坡口形式尽可能减少焊缝截面尺寸，例如，选用对称的坡口、U形坡口等。
      • 2.合理的装配措施
        • (1)预留收缩余量法 为了防止构件焊接以后发生尺寸缩短，可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，先将构件向焊接加热产生变形的相反 方向，进行人为的预设变形，这种方法称为反变形法。
        • (3)刚性固定法 刚性固定法广泛用于工程焊接较小的构件，对防止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，常在焊缝两侧采用型钢、压铁或楔子 压紧固定。例如，在大型储罐底板焊接时采用较多；现场组焊塔器、球罐时， 往往采用弧形加强板、日字形夹具进行刚性固定。
        • (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进行装配焊接，然后再组焊成整 体。这样，小部件可以自由地收缩，而不至于引起整体结构的变形。例如，压 力容器分节制造等。
      • 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)合理的焊接线能量 尽量减小焊接线能量的输入能有效地减小变形。
        • (3)合理的焊接顺序和方向
• 焊接质量检验
  • 焊接分项工程质量验收
    • 钢结构焊接分项工程
      • (1)主控项目 主控项目：焊接材料进场（品种、规格、性能），焊接材料复验（重要钢结构）， 材料匹配（焊材与母材），焊工证书，焊接工艺评定，内部缺陷，组合焊缝尺寸(T形接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接和角对接组合焊缝)，焊缝表面缺陷。
      • (2)一般项目 一般项目焊接材料进场（焊材外观），预热和后热处理，焊缝外观质量，焊缝尺寸偏差，凹形的角焊缝，焊缝感官。
    • 设备及工业管道焊接分项工程
      • (1)主控项目 主控项目：材料，焊前准备，焊接，焊后热处理，焊缝外部质量检验，其他检验 (产品试板检查，焊缝金属的化学成分分析、焊缝铁素体含量测定、焊接接头金相 检验)。
      • (2)一般项目 一般项目：焊前准备，焊接，焊后热处理，焊缝外部质量检验。
  • 焊接检验方法
    • 破坏性实验
      • 力学性能试验包含？（弯曲试验、硬度试验、拉伸试验、断裂性试验、冲击试验、 疲劳试验)、化学分析试验（先破坏后实验）（化学成分分析、不锈钢晶间腐蚀试验、焊条扩散氢含量测试)、金相试验（宏观组织、微观组织）、焊接性试验。
    • 非破坏性实验
      • 外观检验、无损检测（渗透检测、磁粉检测、 超声检测、射线检测)、耐压试验和泄漏试验。
    • 无损检测
      • (1)射线检测(RT),常用检测设备和器材：可以使用两种射线源，为X射线和y射线。 (2)超声检查(UT),常用A型脉冲反射式超声波检测仪和衍射时差法超声波检测仪(称TOFD)。
        • 内部
      • (3)磁粉检测(MT),常用检测设备和器材：磁粉探伤机。 (4)渗透检测(PT),渗透检测剂。
        • 外部
    • 无损检验的适用范围
  • 焊前质量检查
    • 1.母材和焊材 2.零部件主要结构尺寸 3.组对质量 4.坡口清理检查 5.焊接前的确认
  • 焊接中质量检查
    • 1.定位焊缝 定位焊缝存在缺陷可能性较大，常常不能全部熔化而滞留在新的焊道中形成 根部缺陷。因此，应清除定位焊缝渣皮后进行定位焊缝表面质量检查。
    • 2.多层（道）焊
    • 3.后热 应检查加热范围、后热温度和后热时间，并形成记录。
  • 焊后质量检验
    • 1)焊缝外观检验
      • (2)焊缝表面不允许存在的缺陷包括：裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、外 露夹渣、未焊满。 允许存在的其他缺陷情况应符合现行国家相关标准，例如，咬边、角焊缝厚 度不足、角焊缝焊脚不对称等。
      • (3) 几何尺寸 容器焊接后应检查几何尺寸，包括：同一端面最大内直径与最小内直径之 差、椭圆度、矩形容器截面上最大边长与最小边长之差、焊接接头棱角度 (环向和轴向)等。
    • 焊缝表面无损检测
    • 焊缝内部无损检测
      • (1)射线检测 射线检测的优点是检测结果有直接记录（底片），可以获得缺陷的投影图像，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； 其缺点是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素的影响，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，而且射线检测速度较慢等。
      • (2超声检测 超声检测的优点是面积型缺陷的检出率较高，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，检测成本较低、检测速度快等； 其缺点是：缺陷定性困难，定量精度不高，常用的（不可记录）脉冲反射法超声波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进行打磨处理，增加了工作量。
  • 无损检测新技术
    • X射线数字成像检测
    • 衍射时差法超声波检测（TOFD）
  • 其他检验
    • (1)硬度检验 工业管道的焊接接头，热处理后应测量硬度值，焊接接头硬度测量区域应 包括焊缝和热影响区。 (2)腐蚀试验 要求做耐腐蚀性能检验的容器或者受压元件，应按设计文件制备耐腐蚀试 验试件并进行检验与评定。 (3)金相试验 奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊缝铁素体含量应与母材一致，母材奥氏体含 量均为40%60%。