2019造价工程师《安装工程》教材精讲：第二章第一节_第2页

　　二、焊接

　　焊接是通过加热或加压或二者并用的方法，将两种或两种以上的同种或异种材料，通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程，可以连接金属材料和非金属材料。

　　(一)焊接的分类及特点

　　按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊(熔焊)、压力焊(压焊)和钎焊三大类。

　　1.熔化焊。

　　利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态，后冷却结晶成一体的焊接方法

　　(1)电弧焊。

　　1)手工焊条电弧焊(简称手弧焊)。

　　手弧焊可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。

　　手弧焊的主要优点：

　　①操作灵活，可以在任何有电源的地方进行维修及安装中短缝的焊接作业。特别适用于难以达到部位的焊接。

　　②设备简单，使用方便，投资少。

　　③应用范围广。

　　手弧焊的主要缺点有：

　　①焊接生产效率低。这是焊条电弧焊最根本的缺点。②劳动条件差。③焊接质量不够稳定。

　　2)埋弧焊。埋弧焊有自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种方式。

　　埋弧焊的主要优点是：

　　①热效率较高，熔深大，工件的坡口可较小，减少了填充金属量。

　　②焊接速度高，当焊接厚度为8～10mm的钢板时，单丝埋弧焊速度可达 50～80cm/min。

　　③焊接质量好，焊剂的存在不仅能隔开熔化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢地凝固，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。

　　④在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果胜过其它焊接方法。

　　埋弧焊的缺点有：

　　①只适用于水平位置焊缝焊接。

　　②难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金。

　　③由于不能直接观察电弧与坡口的相对位置，容易焊偏。

　　④只适于长焊缝的焊接。

　　⑤不适合焊接厚度小于1mm的薄板。

　　【例1】(2015真题)焊接时热效率高，熔深大，焊接速度高、焊接质量好，适用于有风环境和长焊缝焊接，但不适合焊接厚度小于1mm的薄板。此种焊接方法为( )。

　　A.焊条电弧焊

　　B.CO2电弧焊

　　C.氩弧焊

　　D.埋弧焊

　　【答案】D

　　【解析】埋弧焊热效率较高，熔深大焊接速度高，焊接质量好，在有风的环境中焊接时，保护效果胜过其它焊接方法。只适于长焊缝的焊接。不适合焊接厚度小于1mm的薄板。

　　(2)气体保护电弧焊(气电焊)。

　　气电焊通常按照电极是否熔化和保护气体的不同，分为不熔化极(钨极惰性气体保护焊)和熔化极气体保护焊，氧化混合气体保护焊、CO2气体保护焊和管状焊丝气体保护焊。

　　1)钨极惰性气体保护焊(TIG焊接法)。

　　采用非熔化钨极和惰性气体保护，使这种焊接方法具有下特点：

　　①钨极不熔化，只起导电和产生电弧作用，比较容易维持电弧的长度，焊接过程稳定，易实现机械化;保护效果好，焊缝质量高。

　　②可焊接化学活泼性强的有色金属、不锈钢、耐热钢等和各种合金;对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件(如压力容器及管道)，为了保证高的焊接质量，也采用钨极惰性气体保护焊。

　　③一般不采用直流反接。焊接铝、镁及其合金时，则采用交流电源或直流反接。

　　钨极惰性气体保护焊的缺点有：

　　①熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。

　　②只适用于薄板(6mm以下)及超薄板材料焊接。

　　③气体保护幕易受周围气流的干扰，不适宜野外作业。

　　④惰性气体(氩气、氦气)较贵，生产成本较高。

　　2)熔化极气体保护焊(MIG或MAG焊)。

　　MIG(MAG)焊的特点：

　　①和TIG焊一样，它几乎可以焊接所有的金属，尤其适合于焊接有色金属、不锈钢、耐热钢、碳钢、合金钢等材料。

　　②焊接速度较快，熔敷效率较高，劳动生产率高。

　　③MIG焊可直流反接，焊接铝、镁等金属时有良好的阴极雾化作用，可有效去除氧化膜，提高了接头的焊接质量。

　　④不采用钨极，成本比TIG焊低。

　　⑤由于氩为惰性气体，不与任何物质发生化学反应，所以对焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感，容易产生气孔，焊前必须仔细清理焊丝和工件。

　　3)CO2 气体保护焊。

优点	缺点
焊接生产效率高；焊接变形小、焊接质量较高；适用范围广；焊接成本低；焊接时电弧为明弧焊，可见性好，操作简便，容易掌握。	焊接飞溅较大，焊缝表面成形较差；不能焊接容易氧化的有色金属；抗风能力差；很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂

　　(3)等离子弧焊。

　　等离子弧焊也是一种不熔化极电弧焊，是钨极氩弧焊的进一步发展。等离子弧是自由电弧压缩而成的，其功率密度比自由电弧相比可提高100倍以上。

　　1)等离子弧能量集中、温度高，焊接速度快，生产率高。

　　2)穿透能力强。

　　3)电弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁结构(如1mm以下金属箔的焊接)。

　　(4)电渣焊。

　　电渣焊总是以立焊方式进行，不能平焊。

　　电渣焊的焊接效率可比埋弧焊提高2～5倍，焊接时坡口准备简单，焊接熔池体积较大，焊接区在高温停留时间较长，冷却速度缓慢，使热影响区比电弧焊宽得多，且晶粒粗大，机械性能下降，故焊后一般要进行热处理以改善组织和性能。

　　可以焊接各种碳结钢、低合金钢、耐热钢和中合金钢。主要应用于30mm以上的厚件，特别适用于重型机械制造业

　　【例2】(2015真题)属于不熔化极电弧焊，适用于薄板及超薄板焊接，其功率密度比自由电弧提高100倍以上，焊接速度快、生产效率高，穿透力强，但设备比较复杂，工艺参数调节匹配较复杂。该焊接方式为( )。

　　A.电渣压力焊

　　B.氩弧焊

　　C.钨极惰性气体保护焊

　　D.等离子弧焊

　　【答案】D

　　【解析】等离子弧焊也是一种不熔化极电弧焊，是钨极氩弧焊的进一步发展。等离子弧是自由电弧压缩而成的，其功率密度比自由电弧相比可提高100倍以上。

　　1)等离子弧能量集中、温度高，焊接速度快，生产率高。

　　2)穿透能力强。

　　3)电弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁结构(如1mm以下金属箔的焊接)。

　　【例3】与等离子弧焊相比，钨极惰性气体保护焊的主要缺点有( )。

　　A.仅适用于薄板及超薄板材的焊接

　　B.熔深浅，熔敷速度小，生产效率较低

　　C.是一种不熔化极的电弧焊

　　D.不适宜野外作业

　　【答案】ABD

　　【解析】钨极惰性气体保护焊的缺点有：

　　①熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。

　　②只适用于薄板(6mm以下)及超薄板材料焊接。

　　③气体保护幕易受周围气流的干扰，不适宜野外作业。

　　④惰性气体(氩气、氦气)较贵，生产成本较高。

　　(二)常用焊接材料的选择

　　1.焊接材料的选择

　　(1)焊条的选用方法

　　1)按强度等级和化学成分选用。

　　① 焊接一般结构，一般选与焊件强度等级相同的焊条。

　　② 焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条。

　　③ 焊接特殊性能钢种，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条。

　　④焊件碳、硫、磷质量分数较大或焊接铸造碳钢或合金钢时应选用碱性焊条。

　　2)按焊件的工况条件选用焊条。

　　① 焊接承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件时，应选用碱性焊条。

　　② 焊接承受静载的结构件，焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件，应选用酸性焊条。

　　③焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。

　　3)按焊件形状、刚度及焊接位置选用焊条。

　　【例4】采用电弧焊焊接时，正确的焊条选用方法有( )。

　　A.焊接在腐蚀介质、高温条件下工作的结构件时，应选用低合金钢焊条

　　B.焊接承受动载和交变荷载的结构件时，应选用熔渣主要成分为大理石、萤石等的焊条

　　C.焊接表面有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用熔渣成分主要为SiO2、TiO2、Fe2O3等的焊条

　　D.为保障焊工身体健康，条件允许情况下尽量多采用酸性焊条

　　【答案】BCD

　　【解析】焊接在特殊条件，如在腐蚀介质、高温等条件下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。

　　2.焊接参数选择

　　电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性。

种类	选择依据
焊条直径	主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝位置及焊接层次等因素。在不影响焊接质量的前提下，一般倾向于选择大直径的焊条。
焊接电流	最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置
焊接层数	在中、厚板焊条电弧焊时，采用多层焊，对提高焊缝的塑性、韧性有利。
电源种类	直流电源，电弧稳定，飞溅小，焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的焊接上。其它情况下，应首先考虑用交流焊机。

　　(三)焊接接头、坡口及组对

　　1.焊接接头的分类及基本类型

　　按焊接方法不同，焊接接头可以分为熔焊接头、压焊接头和钎焊接头三大类。

　　根据接头构造形式不同，焊接接头的基本类型分为：对接接头、T形(十字)接头、搭接接头、角接接头和端接接头。

　　上述五类接头基本类型都适用于熔焊;一般压焊(高频电阻焊除外)，都采用搭接接头，个别情况才采用对接接头;高频电阻焊一般采用对接接头，个别情况才采用搭接接头。钎焊连接的接头也有多种形式，即搭接接头，T形接头，套接接头，舌形与槽形接头。

　　2.熔焊接头与坡口

　　熔焊接头的坡口形状。熔焊接头的坡口根据其形状的不同，可分为基本型、组合型和特殊型三类。

　　(1)基本型坡口。是一种形状简单、加工容易、应用普遍的坡口。主要有：Ⅰ型坡口;Ⅴ型坡口;单边Ⅴ型坡口;U型坡口;J型坡口等。

　　(2)组合型坡口。由两种或两种以上的基本型坡口组合而成。

　　(3)特殊形坡口。主要有：卷边坡口;带垫板坡口;锁边坡口;塞、槽焊坡口等。

　　3.管材的坡口、组对与焊接

　　(1)管材的坡口。管材的坡口主要有3种：I型坡口、V型坡口和U型坡口。

I型坡口	适用于管壁厚度≤3.5mm的管口焊接；这种坡口管壁不需要倒角。
V型坡口	适用于中低压钢管焊接，坡口的角度为60°～70°，坡口根部有钝边，其厚度为2mm左右。
U型坡口	适用于高压钢管焊接，管壁厚度在20~60mm之间。坡口根部有钝边，其厚度为2mm左右。

　　【例5】焊接接头的基本类型可归纳为五种，不属于此基本类型的接头是()。

　　A.T型接头

　　B.角接接头

　　C.端接接头

　　D.套管接头

　　【答案】D

　　【解析】这道题的考点是焊接接头的基本类型。焊接接头的基本类型可归纳为5种，即对接接头、T形(十字)接头、搭接接头、角接接头和端接接头。

　　【例6】在焊接接头的坡口分类中，按照我国标准规定，不属于特殊形坡口的有()。

　　A.带垫板坡口

　　B.带钝边J形坡口

　　C.2/3双V形坡口

　　D.双单边V形坡口

　　【答案】BCD

　　【解析】本题考点是熔焊接头的坡口形状的种类划分。