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1特种设备焊接操作人员培训考核焊工理论培训课程教材豫飞重工集团技术中心2目录序号课程名称课时(小时)一特种设备的分类、特点和焊接要求1二焊接概述、分类2三常用焊接方法的特点、焊接工艺参数、焊条、焊丝、焊剂等分类、型号、牌号、性能及操作方法与焊接质量的影响因素12四常用焊接设备、种类、名称及型号6五常用金属材料的分类、牌号、使用性能及焊接特点8六焊接坡口形式、接头形式、焊接位置及常见焊缝的符号与图样识别8七焊接时的气孔和裂纹的类型、产生原因及防止措施8八常见焊接缺陷的类型、产生原因、防治措施12九焊接残余应力变形及分类和防止措施12十焊接工艺评定、焊接工艺规程、2十一特种设备焊接操作人员安全操作规程1十二总计723一、特种设备的分类、特点和焊接要求1.1特种设备：特种设备：是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶，）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。1.2特种设备的分类：1）锅炉、压力容器（含气瓶，）、压力管道称为承压类。2）电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆称为机电类。1.3特点和焊接要求：1）从事特种设备作业的人员，未取得相应特种作业人员证书，禁止上岗作业。2）未对特种设备作业人员进行特种设备安全教育和培训的禁止上岗作业。1.4起重机械：起重机械：是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备，其范围规定为额定起重量大于或者等于0.5t的升降机；额定起重量大于或者等于1t，且提升高度大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫芦等。二、焊接概述、分类2.1焊接概述：两种或两种以上的材料（同种或异种）通过加热或加压使原子之间或分子之间的结合和扩散而形成永久性联接的工艺过程叫焊接。2.2焊接的分类：按照焊接过程中金属材料所处的状态不同，目前把焊接类型分为三类：1）熔化焊：焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成的焊接工艺方法称为熔化焊。a常用的熔化焊有：焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊、埋弧焊、氧乙炔焊、电渣焊等。2）压力焊：焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热）已完成焊接的工艺方法称为压力焊。4a常用的压力焊有：电阻焊（对焊、点焊、缝焊）、摩擦焊超声波焊等。3）钎焊：焊接过程中，采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿木材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的工艺方法称为钎焊。a常用的钎焊有：火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和真空钎焊等。三、常用焊接方法的特点、焊接工艺参数、焊条、焊丝、焊剂等分类、型号、牌号、性能及操作方法与焊接质量的影响因素3.1手工电弧焊：利用电弧为热源，用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法称手工电弧焊。1）手工电弧焊特点：a工艺灵活，适应性强：对于不同的焊接位置、接头形式、焊件厚度及焊缝，只要焊条所能达到的任何位置，均能进行方便的焊接，对于一些不规则的焊缝、狭窄位置的焊缝，更显得机动灵活，操作方便。b接头的质量易于控制：手工电弧焊的焊条能够与大多数焊件金属性能相匹配，接头的性能可以达到被焊金属的性能，手工电弧焊不但能焊接碳钢、低合金钢、不锈钢、及耐热钢，对于铸铁、高强度钢、铜合金、镍合金等也可以用手工电弧焊焊接。c易于分散焊接应力和控制焊接变形：采用手工电弧焊，可以通过改变焊接工艺，如采用跳焊、分段退焊、对称焊等方法，来减少变形和改善焊接应力的分布。d设备简单、成本较低：手工电弧焊使用的交流焊机和直流焊机，其结构比较简单，维修保养也较方便，设备轻便而且易于移动焊钳软线可以延伸至较远的就离，且费用比其它电弧焊低。2）焊接工艺参数：焊接工艺参数(焊接规范)-是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸多物5理量。例如：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等的总称。a手工电弧焊的焊接工艺参数通常包括：焊条的选择、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否，直接影响焊缝的形状、尺寸、焊接质量和生产率，因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产上不可忽视的一个重要问题。b焊条的选择：（1）焊条牌号的的选择：焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定，在焊缝金属中填充金属约占50％～70％，因此焊接时应选择合适的焊条牌号才能保证焊缝金属具备所要求的性能，否则，将会影响焊缝金属的化学成分、机械性能和使用性能。（2）焊条直径的选择：为了提高生产率，应尽可能选用大直径的焊条，但是用直径过大的焊条焊接，会造成未焊透或焊缝成型不良，因此必须正确选择焊条的直径。焊条直径的选择与焊件厚度的参考数据见表1表1：焊条直径的选择与焊件厚度的参考数据焊件厚度≤1.523-68-1214-25＞25焊条直径1.61.6-22.5-3.23.2-4.04.0-5.05.0-6.0c焊接电流的选择：焊接时，流经焊接回路的电流称为焊接电流。焊接电流的大小是影响焊接生产率和焊接质量的重要因素之一。增大焊接电流能提高生产率，但电流过大时焊条本身的电阻热会使焊条发红，易造成焊缝咬边、焊穿等缺陷，同时增加了金属飞溅，也会使焊缝接头的产生过热而发生变化，而电流过小不但引弧困难，电弧不稳定，也易造成夹渣、未焊透等缺陷，降低焊接接头的机械性能，所以应适当的选择焊接电流。（1）根据焊条直径选择：焊条直径的选择取决于焊件的厚度和焊缝的位置，当焊件厚度小时，焊条直径要选小些，焊接电流也随之减小。反之，则应较大直径的焊条。焊接电流的大小与焊条直径的关系，一般可根据下列经验公式来选择。6经验公式：In=Kd式中：In----焊接电流（A）d----焊条直径(mm)K----经验系数（35～55）（2）根据焊接位置选择：相同焊条直径的条件下，在焊平焊缝时由于焊条和控制熔池中的熔化金属都比较容易控制，因此可以选择较大些的电流进行焊接，但在其它位置焊接时，为了避免熔化金属从熔池中流出，要使熔池尽可能小些，所以电流相应要比平焊小一些，一般应小10％左右。（3）根据焊条类型选择：当其它条件相同时，碱性焊条使用的焊接电流应比酸性焊条小10％左右。否则焊缝中易形成气孔。（4）电弧电压的选择：电弧电压主要由电弧长度来决定，电弧长电弧电压高，电弧短电弧电压低。在焊接过程中，电弧不宜过长，电弧过长会出现下列几种不良现象：a)电弧燃烧不稳定，易摆动，电弧热能分散，熔滴金属飞溅增多。b)熔深小，容易产生咬边、未焊透、焊缝表面平整、焊波不均匀等缺陷。c)对熔化金属的保护差，熔池易侵入空气，使焊缝产生气孔的可能性增加，焊缝的金属力学性能降低。因此在焊接时应力求使用短弧焊接，以利于电弧的稳定燃烧和防止气孔的产生。短弧焊---是指弧长为焊条直径的0.5～1.0倍，用下列公式表示：L=(0.5～1.0)d式中：L---电弧长度（mm）d---焊条直径（mm）（5）焊接速度的选择：单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。也就是焊向前移动的速度。a)焊接速度过快，则熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。焊接速度过慢，则使高温停留时间增长，热影响区宽度增加，力学性能降低，同时焊件变形量增大，当焊接较薄的焊件时易烧穿。手工电弧焊时，焊接速度主要由焊工手工操作控制，它与焊工的操作技能水平密切相关。（6）焊接层数的选择：在焊件厚度较大时，往往需要多层焊，对于低碳钢和强7度等级低的普低钢的多层焊时，每层焊缝厚度过大时，对焊缝金属的塑性有不利的影响，因此对质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于4～5mm,根据实际经验，每层厚度约等于焊条直径的0.8～1.2倍时，生产效率较高，并且比较容易操作。焊接层数可近似地按下列经验公式计算：n=t/md式中：n---焊接层数t---焊件厚度（mm）m---经验系数（一般取m=0.8～1.2）d---焊条直径（mm）3）手工电弧焊焊条的分类：a按焊条的用途分类：（1）结构钢焊条：主要用于焊接低碳钢、低合金高强钢。（2）钼和铬钼耐热钢焊条：主要用于焊接珠光体耐热钢和马氏体耐热钢。（3）不锈钢焊条：主要用于焊接不锈钢和热强钢，可分为铬不锈钢焊条和铬镍不锈钢焊条两类。（4）低温钢焊条：这类焊条的熔敷金属，在不同的低温介质条件下，具有一定的低温工作能力，主要用于焊接低温下工作的结构。（5）铸铁焊条：主要用于补焊、焊接铸铁构件。（6）铜及铜合金焊条：用于铜及铜合金的焊接，也可用于铸铁的补焊及异种金属的焊接。（7）镍及镍合金焊条：主要用于镍及镍合金的焊接。补焊、堆焊，有的也可以用于铸铁的补焊及异种金属焊接。（8）铝及铝合金焊条：用于铝及铝合金的焊接及补焊。（9）特殊用途焊条：特殊环境和特殊材料的焊接，如水下焊接铁吕锰合金焊接等。b按焊接熔渣的碱度分类：（1）酸性焊条：是指药皮中含有大量酸性氧化物的焊条，施焊后熔渣呈酸性，这类焊条的电弧燃烧稳定，可交直流两用，熔渣流动性好，飞溅小，焊缝成形美观，脱渣容易。如典型的酸性焊条为E4303（2）碱性焊条：是指药皮中含有大量碱性氧化物的焊条，施焊后熔渣呈碱8性，由于药皮中含有较多的大理石、萤石等成分，它们在焊接冶金反应中生成CO2,因此可减低焊缝中的含氢量，所以又称为低氢型焊条，这类焊条焊缝金属的力学性能和抗裂能力都高于酸性焊条。但是电弧稳定性差，对铁锈、水分等比较敏感，焊接过程中烟尘较大，表面焊缝成形也叫粗糙。（3）按焊条药皮的类型分类：焊条的药皮由多种原料组成，药皮的主要成分可以确定焊条的药皮类型，目前可将药皮类型分为：氧化钛型焊条、钛钙性焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条等。4）手工电弧焊焊条的型号：a焊条的型号：焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的，以结构钢焊条E4303为例，型号的编法为：字母E表示焊条，“43”表示熔敷金属最小抗拉强度43Kgf∕m㎡。“0”表示焊条的焊接位置。“3”表示焊接电流种类。b焊条型号的表示法：5)手工电弧焊焊条的牌号：a焊条的牌号:焊条牌号是焊条的生产厂家所制定的代号，不同的生产厂家出现同一型号焊条的若干牌号，为了管理方便，改变混乱现象，国家权威部门规定了同一牌号编制原则，即焊条牌号由代表焊条用途的字母及后缀3位数字组成。目前应用较多的代表用途的字母的焊条牌号见表2：9表2：焊条牌号代表字母表焊件类别代表字母焊条类别代表字母结构钢、低合金钢焊条J(结)低温钢焊条W(温)钼和铬钼耐热钢焊条R(热)铸铁焊条Z(铸)铬镍不锈钢焊条A(奥)镍及镍合金焊条Ni(镍)铬不锈钢焊条G(铬)铜及铜合金焊条T(铜)堆焊焊条D(堆)铝及铝合金焊条L(铝)特殊用途焊条TS(特)殊b焊条牌号的表示法:6）手工电弧焊焊条的选用原则：焊条的选用须在确保焊接结构安全、可靠使用的前提下，根据被焊材料的物理性能、机械性能、化学成分、工作条件和使用要求、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件、对焊接性能的要求、焊接现场设备情况和施焊条件等。有针对性的选用焊条，必要时还需要进行焊接性试验。10a根据母材的物理、机械性能、和化学成分选用：（1）母材中C、S、P等杂质含量高时，应选用抗裂性、抗气孔性好的焊条来施焊。（2）凡要求焊缝金属具有高塑性、高韧性，并有相应强度指标时，应选用碱性低氢型焊条。（3）强度不同的异种材料进行焊接，应该根据强度级别低的母材来选配焊条，目的是保证焊缝有相应的塑性和抗裂性。b根据焊接结构的特点选用：（1）对于立焊、仰焊较多的焊件，应选用立向下等专用焊条。（2）对于几何形状复杂且厚度刚性大的焊件，应选用抗裂性好的焊条，比如低氢型焊条。(3)对于因受某种条件限制，焊件坡口无法进行处理，或在坡口处存在油污、锈迹的应选用抗油污、抗铁锈能力强的酸性焊条。c根据劳动条件和生产效率选用：（1）当酸性和碱性焊条都能满足设计要求时，应选用酸性焊条，因为酸性焊条工艺性好，焊接发尘量少，当必须采用碱性焊条时，应考虑通风和相应的排风措施。（2）当几种焊条都能满足设计要求时，应选用价格低的焊条，以降低产品成本。（3）在焊接工艺措施上，能确保产品质量时，应选用较大规格适合产品的焊条，以提高劳动生