2015年一级建造师教材机电工程预习第一章：焊接

　　1H412032焊接方法与工艺评定

　　焊接方法是直接影响焊接成本、焊接效率和焊接质量的主要因素。焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价，是在具体条件下解决初步拟定的焊接工艺是否可行的问题，是焊接质量保证的有效措施。本条主要知识点是：常用焊接方法;焊接工艺评定。

　　一、常用的焊接方法

　　(一)电弧焊

　　以电极与工件之间燃烧的电弧作为热源，是目前应用最广泛的焊接方法。

　　1.焊条电弧焊

　　以外部涂有涂料的焊条作为电极及填充金属，电弧在焊条端部和被焊工件表面之间燃烧，熔化焊条和母材形成焊缝。涂料在电弧作用下产生气体，保护电弧，又产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体相互作用，又向熔池添加合金元素，改善焊缝金属性能。

　　2.埋弧焊

　　以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。焊接时，在焊接区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。埋弧焊可以采用较大焊接电流，其最大优点是焊接速度高，焊缝质量好，特别适合于焊接大型工件的直缝和环缝。

　　3.钨极气体保护焊

　　(1)属于不(非)熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极与工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝。焊接中钨极不熔化，只起电极作用，电焊炬的喷嘴送进氩气或氦气起保护电弧和熔池作用，还可根据需要另外添加填充(焊丝)金属。是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。

　　(2)属于不(非)熔化极电弧焊，它是利用电极和工件之间的压缩电弧(转移电弧)实现焊接，电极常用钨极，产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中两者的混合气，焊接可添加或不添加金属。等离子电弧挺直，能量密度大，电弧穿透能力强。焊接时产生的小孔效应，对一定厚度内的金属可不开坡口对接，生产效率高，焊缝质量好。

　　4.熔化极气体保护电弧焊

　　是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作为热源，利用电焊炬喷嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接。熔化极气保焊的保护气体有氩气、氮气、CO2或这些气体的混合气体。以氩气、氮气为保护气体的称熔化极惰性气体保护焊，以惰性气体和氧化性气体(O2、CO2)的混合气体或CO2或O2+ CO2的混合气体作为保护气时，称为熔化极活性气体保护焊。熔化极气体保护焊的优点是可以方便地进行各种位置焊接，焊接速度快、熔敷率较高。

　　5.药芯焊丝电弧焊

　　属于熔化极气体保护焊的一种类型，也是利用连续送进的焊丝与工件间的电弧作为热源的，焊丝芯部装有各种成分药粉。焊接时外加气体主要是CO2，药粉受热分解熔化，起到造气、造渣、保护熔池、渗合金及稳弧作用。若不另加保护气体时，叫自保护药芯焊丝电弧焊。

　　(二)电阻焊

　　以电阻热为能源的焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等。

　　(三)钎焊

　　利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料吸人到接头接触面的间隙内，润湿金属表面，使固相与液相之间相互扩散而形成钎焊接头。

　　(四)螺柱焊

　　将螺柱一端与板件(或管件)表面接触通电引弧，待接触面熔化后，在螺柱上加一定压力完成焊接的方法。LNG罐顶部防潮层钢板外侧需焊接大量的混凝土挂钉。采用螺柱焊的方法可提高功效十几倍。

　　(五)其他焊接方法

　　电子束焊、激光焊、闪光对焊、超声波焊、摩擦焊、爆炸焊、电渣焊、高频焊、气焊、气压焊、冷压焊、扩散焊等。

　　一、 接工艺评定

　　(一)焊接工艺评定及其作用

　　1.焊接工艺评定：在产品正式焊接以前，对初步拟定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺进行的验证性试验。即按准备采用的焊接工艺，在接近实际生产条件下，制成材料、工艺参数等均与产品相同的模拟焊接试板，并按产品的技术条件对试板进行检验。

　　2.若全部有关指标符合技术要求，则证明初步拟定的焊接工艺是可行的，此时即可根据焊接工艺评定报告编制正式的焊接工艺细则卡，用以指导实际产品的焊接。

　　3.若检验项目指标中有一项不合格，则表明该焊接工艺不能用于生产，需作相应修改或重新拟定后，再做焊接工艺评定试验。

　　4.焊接工艺评定作用：用于验证和评定焊接工艺方案的正确性，其评定报告不直接指导生产，是焊接工艺细则(卡)的支持文件，同一焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据。

　　(二)焊接工艺评定依据

　　根据不同产品和焊接工艺评定的具体要求，按相应的工艺评定标准的规定进行评定。

　　(三)焊接工艺评定的步骤

　　1.编制焊接工艺评定委托书。

　　2.拟定焊接方式，需要考虑的因素主要包括：

　　(1)母材的物理特性，例如现在LNG罐普遍采用的9%Ni钢(也有称为Ni9钢，化学式为06Ni9DR，属低温容器钢)由于其磁化特性，在用普通的逆变焊机施焊时，会出现磁偏吹现象。所以根据9%Ni母材的这一物理特性，宜选用具有消磁特性的焊机进行施焊。无定形树脂如ABS/PC,PVC,PMMA及PES;半结晶树脂如HDPE,PA,PP、TP。的焊接宜采用振动焊。

　　(2)母材的化学特性，例如钛及钛合金的化学活性大，易被氧、氮等污染，所以不能采用手弧焊、二氧化碳气保焊等焊接方法。目前常用的是氩弧焊、埋弧焊和真空电子束焊。铝、镁合金和合金钢焊接多采用钨极和熔化极惰性气体保护焊。

　　(3)焊缝的受力状况，例如板材的搭接焊缝一般作为密封焊，其焊缝抗折弯性能较差，储罐底板的焊接多采用这种形式，这类焊接多采用手工电弧焊和二氧化碳气体保护焊。

　　(4)待焊部件的几何形状，例如大型构件或重型结构，其焊缝规则且填充量较大，宜采用埋弧自动焊。而对于薄板的点焊和焊缝，宜采用电阻焊。

　　(5)焊接位置，例如必须采取仰焊的焊缝，则无法使用埋弧焊。

　　3.按焊接工艺评定标准或设计文件规定，拟定焊接工艺指导书或评定方案、初步工艺。确定焊接方法后，需制定焊接工艺参数。焊接工艺参数的种类各不相同，如手弧焊主要包括：焊条型号(或牌号)、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等等。

　　4.按照拟定的焊接工艺指导书(或初步工艺)进行试件制备、焊接、焊缝检验(热处理)、取样加工、检验试样。

　　5.根据所要求的使用性能进行评定。若评定不合格，应重新修改拟定的焊接工艺指导书或初步工艺，重新评定。

　　6.整理焊接记录、试验报告，编制焊接工艺评定报告;评定报告中应详细记录工艺程序、焊接参数、检验结果、试验数据和评定结论，经焊接责任工程师审核，单位技术负责人批准，存人技术档案。

　　7.以焊接工艺评定报告为依据，结合焊接施工经验和实际焊接条件，编制焊接工艺规程或焊工作业指导书、工艺卡，焊工应严格按照焊接作业指导书或工艺卡的规定进行焊接。

　　(四)焊接工艺评定要求

　　1.一般要求

　　(1)焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能为依据，并在工程施焊之前完成。

　　焊接工艺评定所用的焊接参数，原则上是根据被焊钢材的焊接性试验结果来确定的，尤其是热输入、预热温度及后热温度。对于焊接性已经被充分了解，有明确的指导性焊接工艺参数，并已经实践中长期使用的国内、外生产的成熟钢种，一般不需要由施工企业进行焊接性试验。对于国内新开发生产的钢种，或者由国外进口未经使用过的钢种，应由钢厂提供焊接性试验评定资料。否则施工企业应收集相关资料，并进行焊接性试验，以作为确定焊接工艺评定参数的依据。

　　(2)焊接工艺评定所用的设备、仪表应处于正常工作状态，钢材、焊接材料必须符合相应标准，由本单位技能熟练的焊接人员使用本单位焊接设备焊接试件。

　　(3)主持评定工作和对焊接及试验结果进行综合评定的人员应是焊接工程师。

　　(4)完成评定后资料应汇总，由焊接工程师确认评定结果。

　　(5)经审查批准后的评定资料可在同一质量管理体系内通用。

　　例如，对压力容器焊接工艺评定的基本要求有：从焊缝处的部位来讲，受压壳体上的纵、环焊缝，法兰、接管、管板上的焊缝和受压元件上的点固焊、吊装焊、组装焊点及耐蚀堆焊层等均要求进行焊接工艺评定。评定时分别按对接焊缝、角焊缝和堆焊焊缝三种方式制备试板。其中对接焊缝试板要进行外观检查、射线探伤(无损探伤)、拉伸试验和冲

　　击试验等;耐蚀堆焊层试板要进行渗透探伤、弯曲试验和化学成分分析。

　　2.评定规则

　　(1)改变焊接方法必须重新评定;当变更焊接方法的任何一个工艺评定的重要因素时，须重新评定;当增加或变更焊接方法的任何一个工艺评定的补加因素时，按增加或变更的补加因素增焊冲击试件进行试验。

　　(2)任一钢号母材评定合格的，可以用于同组别号的其他钢号母材;同类别号中，高组别号母材评定合格的，也适用于该组别号与低组别号的母材组成的焊接接头。

　　(3)改变焊后热处理类别，须重新进行焊接工艺评定。

　　(4)首次使用的国外钢材，必须进行工艺评定。

　　(5)常用焊接方法中焊接材料、保护气体、线能量等条件改变时，需重新进行工艺评定。

　　3.评定资料管理

　　(1)评定的所有原始资料应全部收集，进行系统整理、建档、作为技术资料保存。

　　(2)企业应明确各项评定的适用范围。

　　(3)评定资料应用部门根据已批准的评定报告，结合施焊工程或焊工培训需要，按工程或培训项目，分项编制《焊接工艺(作业)指导书》，也可以根据多份评定报告编制一份《焊接工艺(作业)指导书》。

　　(4)《焊接工艺(作业)指导书》的编制，必须由应用部门焊接专业工程师主持进行。

　　(5)《焊接工艺(作业)指导书》应在工程施焊或焊工培训考核之前发给焊工，并进行详细技术交底。