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第二章 第3节 焊接技术
★知识点精要1.常用的焊接方法
表1-20 常用的焊接方法
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电弧焊 |
主要有焊条电弧焊，埋弧焊，钨极气体保护焊，等离子弧焊，熔化极气体保护电弧焊，药芯焊丝电弧焊 |
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电阻焊 |
主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等 |
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钎焊 |
利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料 |
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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，给螺柱一定压力完成焊接的方法。 |
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其他焊接方法 |
主要有电渣焊、高频焊、气焊、气压焊、爆炸焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊 |
2.焊接工艺评定
表1-21 焊接工艺评定
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焊接工艺评定及其作用 |
（1）焊接工艺评定：是在产品正式焊接以前，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，则证明初步拟定焊接工艺可行。 （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。 |
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焊接工艺作用 |
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。 |
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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。 |
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焊接工艺评定的步骤 |
（1）编制焊接工艺评定委托书。 （2）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。 （3）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。 （4）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。 （5）整理焊接记录、试验报告，编制焊接工艺评定报告； （6）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 |
3.焊接材料的分类与选用原则
焊条按焊渣性质可分为：酸性焊条、碱性焊条两大类。保护气体的主要作用是焊接时防止空气中的有害作用，实现对焊缝和近缝区的保护，主要包括惰性气体、惰性气体与氧化性气体的混合气体、CO2气体。常用的焊接设备主要有：
表1-22 焊接材料的分类与选用原则
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电弧焊机电源 |
主要有：弧焊变压器、直流弧焊发电机、晶闸管弧焊整流电源。 |
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埋弧焊机 |
主要适用于平位置（俯位）焊接。只适用于长缝的焊接。不适合焊接薄板。 |
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钨极氩弧焊机 |
焊缝致密，机械性能好；适用于有清洁要求的焊件；焊件变形小。 |
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熔化极气体保护焊机 |
CO2气体保护焊生产效率高，成本低；焊接质量高，操作简便；飞溅较大，弧光辐射强；设备复杂，不能焊接易氧化的有色金属。最适合铝、镁、铜及其合金、不锈钢和稀有金属中厚板的焊接。 |
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等离子弧焊机 |
具有温度高、能量集中、较大冲击力、比一般电弧稳定、各项有关参数调节范围广 |
4.焊接变形及其控制
预防焊接变形的措施：(1)进行合理的焊接结构设计，合理安排焊缝位置;合理选择焊缝尺寸和形状;近可能减少焊缝数量，减小焊缝长度。(2)采取含理的装配工艺措施。(3)采取合理的焊接工艺措施
采取合理的焊接工艺措施：(1)合理的焊接方法，尽量用气体保护焊等热源集中的焊接方法。(2)合理的焊接规范，减小焊接线能量。(3)合理的焊接顺序和方向。
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★高频答疑点采集
1.焊接质量检验中焊后检验方法有哪些?
答：焊接质量检验方法如表所示。
表1-23 焊接质量检验方法如表所示
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焊后检验 |
外观检验 |
利用低倍放大镜或肉眼观察；用焊接检验尺测量；用样板和量具测量。 |
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致密性试验 |
液体盛装试漏；气密性试验；氨气试验；煤油试漏；氦气试验 | |
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强度试验 |
水压试验；气压试验。 | |
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常用焊缝无损检测方法 |
一般包括射线探伤、超声渡探伤、磁粉、渗透和涡流探伤等。 | |
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★常见考点真题解析
1.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，可以编制( )。【2007】
A.焊接工艺规程
B.焊接质量手册
C.焊接工艺卡
D.焊工作业指导书
E.焊接评定规范
【答案】ACD
【解析】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。
2.焊缝外观检验时，用焊接检验尺测量焊缝的( )【2010】
A.余高、凹陷、裂纹、错口
B.余高、错口、凹陷、焊瘤
C.错口、气孔、裂纹、焊瘤
D.余高、焊瘤、夹渣、咬边
【答案】B
【解析】焊后检验，用焊接检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错边等。
3.焊接完成后，对焊接致密性试验可采用( )【2010】
A、强度试验
B、气密性试验
C、煤油试漏
D、超声波检测
E、氦气试验
【答案】BCE
【解析】致密性试验主要包括：液体盛装试漏，气密性试验，氨气试验，煤油试漏，氦气试验。
4.预防焊接变形应采取的装配工艺措施是( )【2011】
A、进行层间锤击
B、预热拉伸补偿焊缝收缩
C、合理选择装配程序
D合理安排焊缝位置
【答案】C
【解析】预防焊接变形的措施采取合理的装配工艺措施主要包括：预留收缩余量法，反变形法，刚性固定法，合理选择装配程序。
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★复习效果自测验
(一)单项选择题(每题的备选答案中只有一个最符合题意)
1.复合板焊接时，基层和复合层的焊接材料应为( )材料。
A.基层和过渡层
B.基层和复合层
C.过渡层和复合层
D.复合层和基层
2.为检验压力容器产品焊接接头的力学性能和弯曲性能，应制作( )产品焊接试板。
A.人平焊缝
B.立焊缝
C.环焊缝
D.纵焊缝
3.有关焊接工艺评定和焊接工艺评定报告的作用，正确的说法是( )。
A.焊接工艺评定报告可直接指导生产
B.焊接工艺评定报告是焊接工艺细则卡的说明
C.焊接工艺评定报告只能作为一份焊接工艺卡的依据
D.焊接工艺评定用于验证焊接工艺方案的正确性
4.φ219X8的蒸汽管道安装应采用( )焊接。
A.氩弧焊
B.手工电弧焊
C.气焊
D.埋弧焊
5.焊接残余变形和( )的存在会对焊接结构的外形尺寸和承载能力产生不同程度的影响，严重时甚至会导致结构的破坏，造成重大损失，必须引起重视。
A.焊接缺陷
B.残余应力
C.弯曲变形
D.体变形
6.《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》规定，焊工应按规定的( )及焊接技术措施进行施焊。
A.焊接作业指导书
B.焊接工艺评定
C.焊接工艺方案
D.焊接规程
7.( )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
A.质量证明文件
B.焊接工艺评定
C.焊接作业指导书
D.焊接工艺规程
8.可以采用较大焊接电流，焊接速度高，焊缝质量好，特别适合于焊接大型工件的直缝(平缝)和环缝的焊接方法是( )。
A.电弧焊
B.埋弧焊
C.钨极气体保护焊
D.等离子弧焊
9.焊接工艺评定报告应由单位( )批准。
A.总工程师
B.专业工程师
C.质量负责人
D.技术负责人
10.用焊接检验尺对焊缝进行测量的检验项目不包括( )。
A.余高
B.焊瘤
C.凹陷
D.咬边
(二)多项选择题(每题的备选答案中有两个或两个以上符合题意)
11.焊接中检验之一为是否执行了焊接工艺要求，包括( )。
A.焊接材料
B.焊接设备
C.焊接规范
D.焊接方法
E.焊按顺序
12.《焊接工艺指导书》应( )进行编制。
A.根据已批准的焊接工艺评定报告
B.根据焊工的实际操作技能水平
C.根据钢材焊接性试验结果
D.结合施焊工程或焊工培训需要
E.按工程或培训项目分项
13.焊缝的外观检验主要包括( )检查。
A.未焊透
B.咬边
C.未融合
D.错口
E.凹陷
14.焊接设备选用经济性原则需要考虑设备的( )。
A.提高生产率
B.降低成本
C.使用寿命
D.可维修性
E.可靠性
15.在室温条件下的焊接残余变形，可分为焊件的面内变形和面外变形，其中属于面外变形的是( )变形。
A.失稳波浪
B.收缩
C.回转
D.弯曲
E.扭曲
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三、答案与解析
1.B【解析】《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236)对焊接材料的规定是：
同种钢材焊接时，焊缝金属的性能和化学成分应与母材相同;
当两侧母材均为非奥氏体钢或均为奥氏体钢时，可根据合金含量较低一侧的母材或介于两者之间的选用焊材;
当两侧母材之一为奥氏体钢时，应选用25Cr―13Ni型或含镍量更高的焊材;
复合钢板焊接时，基层和复合层应分别选用相应的焊材，基层和复合层过度处的焊接，应选用过度层的焊材。
2.D【解析】为了检验压力容器产品焊接接头的力学性能和弯曲性能，但又不能对产品进行破坏性试验，因此只能用检验产品试板的方法来代替，这就要求试板的焊接过程要与产品生产过程完全相同，一般是将试板放在产品焊缝的延长部位与产品一起焊接。压力容器有纵缝和环缝，纵缝的应力最大，是环缝的2倍，因此应做纵焊缝的产品试板。平焊缝、立焊缝是指焊工施焊时焊缝所处的操作位置，可能是环焊缝，也可能是纵焊缝，因此不能选取。
3.D【解析】本题主要考察焊接工艺评定和焊接工艺评定报告的作用。
4.B【解析】氩弧焊成本较高，受环境影响大，主要用于打底焊接和铜、铝等合金的焊接;手工电弧焊设备简单，操作灵活，主要用于焊接碳素钢等，是最为常用的焊接方法;气焊常用于要求不高的薄板和小口径管子的焊接;埋弧焊适用于中厚板、长焊缝的焊接。本题中B项即可满足要求。
5.B【解析】考察机电专业技术中的焊接技术。
6.A【解析】焊工必须按规定进行考试，合格后方可上岗施焊。
焊工应按规定的焊接作业指导书及焊接技术措施进行施焊，当遇到工况条件与焊接作业指导书及焊接技术措施的要求不符合时，应拒绝施焊。
7.B【解析】焊接工艺评定：是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。
8.B【解析】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。
9.D【解析】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，存入技术档案。
10.D【解析】焊缝的焊后检验包括外观检验、致密性试验、强度试验、无损检测等，在外观检验中，用焊接检验尺来测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错边，用低倍放大镜或肉眼观察的项目是焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷。
11.ACDE【解析】焊接中检验：焊接中是否执行了焊接工艺要求，包括焊接方法、焊接材料、焊接规范(电流、电压、线能量)、焊接顺序、焊接变形及温度控制。
12.ADE【解析】《焊接工艺指导书》是根据已评定合格的焊接工艺评定作出的，它是指导焊接施工和焊工培训的技术文件。《焊接工艺指导书》与焊工的操作水平无关，不管谁来施工，都必须严格遵照执行;钢材的焊接性试验结果是焊接工艺评定的依据，不能作为《焊接工艺指导书》编制的直接依据。因此选项B、C均不符合题意，不能作为正确选项。
13.BDE【解析】焊缝的外观检验，主要是指焊缝表面能用肉眼或借助低倍数放大镜、焊接检验尺等简单工具即能识别的表面缺陷，如咬边、错口和表面凹陷等。未融合和未焊透均有一定深度。属于内部缺陷，无法用肉眼来完全判断，须用无损检测的方法才能检测到。
14.CDE【解析】焊接设备选用经济性原则是价格服从于技术特性和质量，考虑设备的可靠性、使用寿命和可维修性。而先进性的原则是考虑提高生产率、改善焊接质量和降低生产成本。
15.ADE【解析】焊接变形的面内变形可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形，面外变形可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。
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