焊接与热切割作业初训

《焊接与热切割作业》（初训）教学采用模块式教学，将课程分成焊接与热切割作业基础知识，气焊与气割知识，等14个学习单元（14章）。第1章：焊接与热切割作业基础知识第2章：气焊与气割第3章：焊条电弧焊与电弧切割第4章：气体保护焊和等离子焊与切割第5章：埋弧焊第6章：电阻焊第1章焊接与热功当量切割作业基础知识第1节焊割作业在国民经济中的地位与作用目前世界上有数十种焊接方法，包括我们在压力容器制造上面常用的焊条电弧焊、埋弧自动焊、钨极氩弧焊、二氧化碳气保焊等，我们不常用的电阻焊、摩擦焊、爆炸焊、气压焊、超声波焊、等离子焊以及钎焊和热喷涂等各种各样焊接方法。以上焊接方法已经广泛地应用到各个部门，包括国防、造船、化工、石油、冶金、建筑等方面（课本P1）第2节焊割与热切割作业的分类焊割与热切割作业熔化焊固相焊钎焊熔化焊：关键是强调金属构件的表面局部加热融化成液体，再冷却结晶的焊接方法。固相焊：关键是利用加压、摩擦、扩散等物理作用是连接面达到原子间的结合，在固态条件下实现连接。钎焊：利用钎料在连接截面上的流散、浸润作用再冷却结晶形成结合力的方法其要点是被焊金属不熔化。第3节金属学及热处理基本知识1.金属晶体结构世界上所以的物质都是由两大类物质组成：第一类是金属，已知的有87种金属元素，固态金属的特点是不透明、有光泽、有延展性导热性及导电性，有电阻率等特点。第二类是非金属，已知的有22种，非金属不具备金属的常见特性，且非金属随温度的升高其电阻率减小，导电性提高。2.合金的组织、结构及铁碳合金2.1合金的组织合金的定义：2种或2种以上的元素组成的金属，分为固溶体、化合物和机械混合物。2.2钢中常见的显微组织主要有铁素体（F）、渗碳体、珠光体（F）、奥氏体(A)、马氏体(M)、魏氏体组织等。3.钢的热处理利用加热和冷却的方法,改变钢的内部组织,从而达到改善钢的性能的一种工艺法称为热处理.常见的热处理有：淬火、回火、退火、正火四种。第4节常用金属材料的一般知识1.金属材料的性能1.1金属材料的物理性能：包括密度、导电性、热膨胀性、抗氧化性、耐腐蚀性等，并对每一种物理性能结合教材给予解释说明。1.2金属材料的力学性能，力学性能的定义从受理至材料破坏的全部过程中所呈现的力学特征。主要包括硬度、强度、抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性等，并对每一种性能予以解释，并分别代表材料的某一种特性。1.3金属材料的工艺性能包括材料的切削性能、铸造性能和焊接性能以及这几种工艺性能之间的关系。2钢材和有色金属的分类及性能2.1金属材料的分类按化学成分可分为：碳素钢、合金钢等，合金钢又分为低、中、高合金钢等。按用途分可分为：结构钢、工具钢以及特殊用途钢等。2.2钢材的性能及焊接特点2.2.1低碳钢的焊接要点，总体焊接性能较好。2.2.2中碳钢的焊接特点，总体焊接性能较差。2.2.3高碳钢的焊接特点：因高碳钢含碳量高，焊接性能很差，焊接时尤其要注意。2.2.4普通低合金钢的焊接特点：主要是热影响区有淬硬倾向，焊接接头容易产生焊接裂纹。2.3有色金属与合金的分类及焊接特点（非铁基）：强度高、导电性耗、耐蚀性好、导热性好等特点。第5节焊接工艺基础知识1.焊接接头及方法焊接中,由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式也不同。焊接接头型式主要有：对接接头T型接头角接接头搭接接头2.焊缝坡口2.1根据坡口型式不同，分为I型、V型、Y型、双Y型、U型、双U型、J型等几种型式。2.2坡口的几何尺寸，破口面、坡口角度、根部间隙、钝边、根部半径等定义3焊接位置：平焊、横焊、立焊、仰焊、平角焊、仰角焊第6节焊接应力缺陷以及质量检验焊接结构件在焊接的过程中，收到不均匀的受热、冷却便会产生焊接残余应力以及形状和尺寸的改变。一般影响焊接构件应力与变形的因素有焊接方法以及焊接构件的物理性能以及拘束条件等。1.焊接应力2.焊接变形3.焊接缺陷4.焊接质量检验第7节焊接与热切割作业安全与卫生国家标准《焊接与切割安全》（GB9448-88）以及原国家经贸委《特种作业人员安全技术培训考核管理办法》等为我们在实际操作中的指导性文件必须严格遵守。作到防患于未然。第8节焊接与热切割作业人员新培的要求焊工必须具备以下基本条件：（P29）焊割人员的基本安全技术培训的四点要求：（P29～30）。焊接与热切割作业人员的安全职责：共10点（P30）第2章气焊与气割气焊及气割技术的优点：低成本、容易控制、设备简单等。有些金属不适合气割，比如不锈钢，因为不锈钢的流动性不好容易在切割的过程中“裹渣”。所以目前气割主要用于碳素钢以及低合金钢和一些高强钢中。第1节气焊与气割的基本原理第2节气焊与气割的适用范围及特点第3节气焊与气割用气体第4节气焊与气割工艺及设备第5节气压焊第6节气焊与气割防火防爆基本知识第7节气焊与气割安全技术第8节常用气瓶的结构和使用安全要求第9节输气管道安全技术要求第10节焊炬、割炬等附件的构造、工作原理和安全要求第1节气焊与气割的基本原理1.气焊定义：利用可燃气体和助燃气体混合燃烧产生的气体火焰来加热并熔化母材和填充焊丝的焊接方法。2.气割定义：利用气体火焰的热能将工件切割处加热到燃点后以高速喷射的高压氧气流使金属剧烈燃烧并放出热量，同时将生成的熔渣迅速排除而形成割缝的方法。气割由于是气体火焰的切割过程有一定的局限性，必须满足下列三个条件的金属才能气割：（1）金属的燃点必须低于熔点；（2）金属在燃烧时能放出大量的热量，且本身的导热性较低；（3）金属燃烧所产生的氧化物（熔渣）的熔点必须低于金属本身的熔点。第2节气焊与气割的适用范围及特点1.适用范围1.1气焊：是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧的火焰，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。主要气体有乙炔、液化石油气、丁烷、丙烯、和氢气等助燃气体，一般是氧气。1.2气割气割对材料有一定的局限性只有符合一定要求的材料才能用气割的方法。材料具备的条件参见教材P34，共5点。2、气焊与气割的危险、有害性气焊与气割的主要危险是火灾与爆炸。（教材P35）第3节气焊与气割用气体主要用气体是氧气（O2）、乙炔（C2H2）、丙烷（C3H8）1、空气中含氧量为21%，如果低于18%则为缺氧；氧浓度比较高时容易引发火灾事故，纺织品、橡胶等在氧气中燃烧速度极快且人伤口不容易治好。工业用氧分为二级：一级纯度≥99.2%；二级纯度≥99.5%。高压氧气与油脂、碳粉等易燃物接触，会引起自然和爆炸。2、乙炔（C2H2）：化学性质活泼其分子式为CH=CH，解释其属于一种未饱和的碳氢化合物；纯乙炔为无色、无味的气体，工业用乙炔中因为有磷化氢和硫化氢等杂质所以有特殊的臭味。乙炔能引起人们的中枢神经系统损伤。乙炔与空气混合爆炸极限为2.2%~81%，与氧气混合爆炸极限为2.8%~93%，自燃温度为300℃。爆炸极限越宽发生爆炸的可能性就越大。乙炔与银Ag、铜Cu等金属或其它盐类长期接触，会生成乙炔铜和乙炔银等爆炸性化合物，很容易发生爆炸，所以禁止使用含铜量超过70%的铜合金制造与乙炔直接接触的仪表、管子等零件。乙炔溶解在液体中可大大降低爆炸性，并且储存乙炔的容器直径越小，越不容易爆炸，所以乙炔通常装在瓶中溶解于丙酮中且瓶中装有多孔填料。3、液化石油气即丙烷（C3H8）：也是易燃易爆气体属于饱和的碳氢化合物与空气混合爆炸极限为2.3%~9.5%，与氧气混合的爆炸极限为3.2%~6.4%。用于切割特点见P38下。第4节气焊与气割工艺及设备1.气焊与气割工艺1.1气焊的工艺参数主要有：接头型式和坡口型式、火焰种类、火焰能率、焊接方向、焊嘴倾角、焊丝直径等，其中对火焰种类重点介绍，对碳化焰、中性焰和氧化焰的分类以及各自适用的气焊材料等给予详细的介绍。1.2气割工艺气割的工艺参数主要有预热火焰能率、切割速度、氧气压力、割嘴倾角及其与工件表面的距离等。对各种工艺参数对气割过程的影响以及控制手段予以介绍，结合教材对所选焊嘴倾角进行合适的选择。2.气焊与气割设备气焊与气割设备主要由气瓶、减压器、焊矩及割矩和橡胶软管等组成。2.1气瓶：有氧气瓶、乙炔瓶和液化石油气瓶。氧气瓶容量多为40L瓶内充装压力为15MPa。瓶体为天蓝色，并有黑色“氧气”字样。氧气瓶必须三年检测一次，且检验单位必须在气瓶肩部规定部位打上检验单位代号、本次检验日期及下次检验日期钢印标记，并涂上检验年份的色标。乙炔瓶充装压力为1.5MPa，容量有几种25L、40L、60L的规格。乙炔充装时必须分两步充，第一次充装后应静置8小时以上，再进行第二次充装。乙炔瓶内外表面涂成白色，并有红色“乙炔”字样瓶内装有浸满丙酮的填料。对乙炔瓶的检验类似于氧气瓶。液化石油气瓶主要有容量为10、15、50Kg等多种规格，民用的大多是15Kg装的。公称压力为1.6MPa瓶体外表面涂成银灰色，并标明红色“液化石油气”字样，对其检验国家做出了严格规定，使用未超过20年的每5年检测一次；超过20年的每2年检测一次。2.2减压器：减压器是将气瓶中的气体压力降低到气焊气割所需工作压力的一种调节装置，它能保证输出气体的压力保持稳定。2.3、2.4焊矩和割矩：是气焊、气割时用与控制气体混合比、流量及调节火焰并进行焊割的专用工具。主要分射吸式和等压式两种。射吸式的原理是利用高压氧气从喷嘴喷出产生的射吸力带动切割气体的喷出。等压式中，乙炔靠自己的压力与氧气在焊嘴或割嘴头与焊嘴内的空隙内混合因此使用乙炔的压力与氧压力相近或相等。也正是等压式焊割枪必须使用中压或高压乙炔而不能使用低压乙炔，所以目前我国广泛使用的是射吸式焊割枪。随着手工焊割枪的应用，许多改进的焊割枪也相继出现。比如改大喷嘴直径、加长焊割枪的长度等等，这些改进都不同程度地改善了焊割条件，增加个焊割枪的使用环境。目前我国有许多自动、半自动的的气割机、自动数控机床控制切割轨道及坡口等都大大提高了生产效率和切割质量还降低了作业人员的劳动强度，改善了工作环境。2.5橡胶软管橡胶软管是将降压后的气瓶内气体输送至焊割矩内，根据输送气体不同橡胶软管可以分为氧气软管（红色）和乙炔软管（黑色）。氧气软管的工作压力为1.5MPa，试验压力为3.0MPa；乙炔软管的工作压力为0.5MPa或1MPa。★切记重要的一点：橡胶软管因为承受极限工作压力不同而绝对不能混用。3火工矫正的知识火工矫正的原理、一般工艺及主要采用的方法(书中有介绍)。第五节气压焊1.气压焊的工作原理定义：利用氧—燃料气体火焰加热工件端部，并施加足够的压力以形成接头的一种焊接方法。主要用于焊接钢轨、钢筋及棒材等。焊接优点由其焊接方法决定了其接头区无铸造组织（即熔合区）、夹杂物、和气孔；并且焊后焊缝可以与母材做同样的热处理；对裂纹的敏感性也比较小，也不需大功率电源。缺点是对焊接表面要求较高并且焊接速度较慢。闭式气压焊的工作：整个过程主要分三个步骤：一是表面清理，一定要将预焊表面清理干净；二是加热，对加热的火焰要求必须稳定，焊接区加热要均匀，顶锻时接缝处的金属必须达到“黄白色状态”；三是加压，加压的主要作用有3点（P49）。2、气压焊的应用设备和工艺结合教材对钢轨的焊接、钢筋的焊接所采用的设备及工艺参数分别介绍，并简单介绍二段和三段顶法。3、气压焊的安全技术主要有9点（P50—51）。第6节气焊与气割防火防爆基本知识1.燃烧任何发热发光的化学反应叫燃烧，燃烧的同时有物理和化学反映伴随。燃烧三要素：可燃物质、助燃物质和火源燃烧类型有：自燃、闪燃和着火三种。2爆炸定义：是物质发生一种急剧的物理或化学变化，能在瞬间内释放大量能量的现象。爆炸极限：上限和下限，区间之外是安全的。通常情况下压力、温度越高，爆炸极限范围就越宽，就越容易爆炸。3防火防爆的基本原则首先了解火灾的发生过程只有从起火的根源来控制，才能有效地控制火灾。火灾一般的发展过程：酝酿期→发展期→全盛期→衰灭期→熄灭防火要点有6点：（P53）防止爆炸的一些原则（P53）第7节气焊与气割安全技术1.气焊与气割安全操作技术：共11点（P54）2.工具、设备安全使用：共5点（P54）3.气瓶的安