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LBC2013建设工程技术与计量(安装工程部分)天津理工大学2013.06.主讲：梁宝臣教授LBC2013第二章安装工程施工技术考纲要求：（一）切割﹑焊接﹑热处理方法及设备，焊接接头、坡口的类型和选择，组对方法，焊接质量的检验；（二）吹洗﹑脱脂、钝化和预膜施工工艺和方法；（三）除锈﹑刷油、衬里、喷镀（涂）、绝热工程施工工艺和方法；（四）吊装设备分类、常用的吊装设备基本性能及适用范围、吊装方法；（五）管道和设备压力试验方法。LBC2013第一节切割和焊接一、切割一般可以把切割方法分为机械切割、火焰切割、电弧切割和冷切割四大类。（一）机械切割机械切割方法是利用机械方法将工件切断。常用的切割机械主要有剪板机、弓锯床、螺纹钢筋切断机、砂轮切割机等。（1）剪板机（2）弓锯床（3）螺纹钢筋切断机（4）砂轮切割机LBC2013（二）火焰切割火焰切割是利用可燃气体在氧气中剧烈燃烧及被切割金属燃烧所产生的热量而实现连续切割的方法。工作原理是：用氧气与可燃气体混合后燃烧形成的高温火焰，将被割金属表面加热到燃点，然后喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化燃烧并放出大量热量，高压切割氧流同时将氧化燃烧形成的熔渣从割口间隙中吹除，形成切口，将被割金属分离。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。氧-燃气火焰切割按所使用的燃气种类，可分为氧-乙炔火焰切割（俗称气割）、氧-丙烷火焰切割、氧-天然气火焰切割和氧-氢火焰切割。实际生产中应用昀广的是氧-乙炔火焰切割和氧-丙烷火焰切割。LBC20131、气割金属需满足的条件火焰切割过程包括预热燃烧吹渣三个阶段，但并不是所有金属都能满足这个过程的要求，只有符合下列条件的金属才能进行气割：（1）金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点；（2）金属燃烧生成氧化物的熔点应低于金属熔点，且流动性要好；（3）金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应，且金属本身的导热性要低。符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢、低合金钢以及钛等。其它常用的金属材料如铸铁、不锈钢、铝和铜等由于不满足此三条件，所以不能应用氧气切割，这些材料目前常用的切割方法是等离子弧切割。LBC20132、氧-乙炔火焰切割氧-乙炔火焰的昀高温度可达3300℃，对金属表面的加热速度较快。采用不同规格的割炬和割嘴，可以切割不同厚度的低碳钢、中碳钢和低合金钢。3、氧-丙烷火焰切割氧-丙烷火焰切割与氧-炔焰切割相比具有以下优点：（1）氧-丙烷切割的安全性大大高于氧-炔焰切割。（2）丙烷气是石油炼制过程的副产品，制取容易，成本低廉，且易于液化和灌装，对环境污染小。（3）氧-丙烷火焰温度适中，选用合理的切割参数切割时，切割面上缘无明显的烧塌现象，下缘不挂渣。切割面的粗糙度优于氧-炔焰切割。氧-丙烷切割的缺点是火焰温度比较低，切割预热时间略长于氧-炔焰切割。氧气的消耗量亦高于氧-炔焰切割，但总的切割成本远低于氧-炔焰切割。LBC20134、氧-氢火焰切割氧-氢火焰切割是利用水电解产生的氢-氧混合气做燃料来替代乙炔、丙烷等切割气体的一种火焰切割方法。利用电解水氢-氧发生装置，用直流电将水电解成氢气和氧气，输出的氢氧混合气比例恰好完全燃烧，火焰温度可达3000℃，火焰集中，割口表面光洁度高，无烧塌和圆角现象，不结渣。也可以用于火焰加热。氧-氢火焰切割具有以下优点：（1）成本较低。利用氢-氧焰切割钢材，燃气费用仅为乙炔的20%，丙烷的30～40%，且无需搬运和更换气瓶，减轻了工人劳动强度，提高了工时利用率。（2）安全性好。氢-氧发生器使用气体压力较低，管理要求低，并设有多级安全保护装置，以确保操作安全性。由于气体不储存，即产即用，安全性比钢瓶燃气要高。（3）环保。氢-氧发生器生产过程无污染，氢氧气燃烧后产物为水，无毒、无味、无烟，给工人一个清爽的工作环境。LBC20135、氧熔剂切割氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。此种切割方法烟尘少，切断面无杂质，可用来切割不锈钢、高铬钢等。（三）电弧切割电弧切割按生成电弧的不同可分为：等离子弧切割、碳弧气割。LBC20131、等离子弧切割等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。等离子弧弧区内的气体完全电离，能量高度集中，能量密度很大，可达105~106W/cm2，电弧温度可高达24000～5000K，远远超过所有金属以及非金属的熔点。因此，等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割材料，因而比氧化切割方法的适用范围大得多，能够切割绝大部分金属和非金属材料。如不锈钢、高合金钢、铸铁、铝、铜、钨、钼、和陶瓷、水泥、耐火材料等。最大切割厚度可达300mm。LBC20132、碳弧气割碳弧气割是利用碳极电弧的高温，把金属局部加热到熔化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达到对金属进行切割的一种加工方法。碳弧切割的适用范围及特点为：（1）在清除焊缝缺陷和清理焊根时，生产效率高。（2）用来加工焊缝坡口，特别适用于开U型坡口；（3）使用方便，操作灵活；（4）清除不合格焊缝中的缺陷，然后进行修复。（5）加工多种不能用气割加工的金属，如铸铁、高合金钢、铜和铝及其合金等，对有耐腐蚀要求的不锈钢一般不采用此种方法切割。（6）设备、工具简单，操作使用安全。（7）碳弧气割可能产生的缺陷有夹碳、粘渣、铜斑、割槽尺寸和形状不规则等。LBC2013（四）冷切割冷切割切割出来的工件相对变形小，挂渣少。其可以保持原有材料的特性不因加热而改变。1、激光切割激光切割是利用高能量密度的激光束熔化或气化被割材料，并使激光束移动而实现的无接触切割方法。激光切割的特点：切口宽度小、切割精度高和切割速度快，并可切割多种材料（金属与非金属）等优点，但切割大厚板时有困难。随着大功率激光源的改进，将会使其成为今后切割技术的发展趋势。2、水射流切割水射流切割是利用高压换能泵产生出200～400MPa高压水的水束动能，来实现材料的切割。LBC2013（五）几种常用的切割设备1、小车式切割机小车式切割机是切割行业传统的板材下料设备，由于操作简便、使用灵活等特点，在各行业中应用十分广泛，多用于火焰切割和等离子切割。2、门式数控切割机我国门式数控切割机生产技术发展很快，国内仿形切割仍以该为主，只有这种数控切割方式，才能有效地保证切割过程中的工序完全自动化。目前这类切割机仍以火焰式和普通等离子式切割机为主，大型水下等离子切割，精细等离子切割，激光切割等先进切割技术已开始应用在门式数控切割机中。LBC2013二、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。如图2.1.1所示。1、熔化焊熔化焊是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态，然后冷却结晶成一体的焊接方法，可形成牢固的焊接接头。LBC2013图2.1.1焊接方法的分类LBC2013（1）气焊气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧的火焰去熔化工件接缝处的金属和焊丝而达到金属间牢固连接的方法。气焊所用的可燃气体与气割相同，主要有乙炔、丙烷、天然气和氢气等，氧气为助燃气体。气焊用的焊丝起填充金属的作用，焊接时与熔化的母材一起组成焊缝金属。气焊主要应用于薄钢板、低熔点材料（有色金属及其合金）、铸铁件和硬质合金儀具等材料的焊接。气焊的优点是设备简单（氧气瓶、乙炔瓶、回火保险器、焊炬、减压器、氧气、乙炔、输送管等）使用灵活；对铸铁及些有色金属的焊接有较好的适应性；在电力供应不足的地方需要焊接时，气焊可以发挥更大的作用。其缺点是生产效率较低；焊接后工件变形和热影响区较大；较难实现自动化。LBC2013（2）电弧焊电弧焊的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。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。埋弧焊也是利用电弧作为热源的焊接方法。手弧焊的主要优点：①操作灵活。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。②劳动条件差。③焊接质量不够稳定。LBC20132）埋弧焊。埋弧焊的电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧进行焊接的方法，电弧光不外露。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。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。埋弧焊的缺点有：①这种焊接方法一般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。LBC20133）气体保护电弧焊（气电焊）用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊。气电焊与其它焊接方法相比，具有以下特点：1）电弧和熔池的可见性好；2）焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣；3）焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小；可以焊接薄板；4）可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、钛及其合金；5）有利于焊接过程的机械化和自动化；6）在室外作业时，需设挡风装置；7）电弧的光辐射很强；8）焊接设备比较复杂，价格高。LBC2013（1）钨极惰性气体保护焊（TIG焊接法）。在焊接时惰性气体形成保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝，惰性气体主要采用氩气。这种焊接方法具有下列优点：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；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。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。LBC20132）熔化极气体保护焊（MIG或MAG焊）。与钨极惰性气体保护焊（TIG焊）不同，熔化极气体保护焊（MIG或MAG焊）是用采用可熔化的焊丝作电极，以连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝和母材金属。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。LBC20133）CO2气体保护焊。CO2气体保护电弧焊属于气体保护电弧焊，是利用外加CO2气体作为电弧介质并保护电弧与焊接区的电弧焊方法。主要优点：①焊接生产效率高。②焊接变形小、焊接质量较高。③适用范围广。④焊接成本低。⑤焊接时电弧为明弧焊，可见性好，操作简便，容易掌握。不足之处：①焊接飞溅较大，焊缝表面成形较差。②不能焊接容易氧化的有色金属。③抗风能力差，给室外作业带来一定困难。④很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。LBC2013（4）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