2020年一級(jí)造價(jià)工程師《安裝工程》備考講義：第二章第一節(jié)

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第二章　安裝工程施工技術(shù)

第一節(jié)　切割與焊接

一、切割

常用的切割方法有機(jī)械切割、火焰切割、電弧切割和激光切割等。

(一)機(jī)械切割

常用的切割機(jī)械主要有剪板機(jī)、弓鋸床、鋼筋切斷機(jī)、砂輪切割機(jī)、電動(dòng)割管套絲機(jī)等。

(1)剪板機(jī)是借助于運(yùn)動(dòng)的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片間隙，對(duì)各種厚度的金屬板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸斷裂分離。

(2)弓鋸床是鋸切金屬圓料、方料、管料和型材的機(jī)床。

(3)鋼筋切斷機(jī)。

(4)砂輪切割機(jī)切割金屬管、扁鋼、工字鋼、槽鋼、圓鋼等型材。

(5)電動(dòng)割管套絲機(jī)是設(shè)有正反轉(zhuǎn)裝置，用于加工管道外螺紋的電動(dòng)工具。主要用于 DN150 以下鋼管管螺紋的加工。

(二)火焰切割

火焰切割是利用可燃?xì)怏w在氧氣中劇烈燃燒及被切割金屬燃燒所產(chǎn)生的熱量而實(shí)現(xiàn)連續(xù)切割的方法。

火焰切割按所使用的燃?xì)夥N類，可分為氧-乙炔火焰切割(俗稱氣割)、氧-丙烷火焰切割、氧-天然氣火焰切割和氧-氫火焰切割。實(shí)際生產(chǎn)中使用最廣的是氧-乙炔火焰切割和氧-丙烷火焰切割。

1.氣割金屬需滿足條件

(1)金屬在氧氣中的燃燒點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn);

(2)金屬燃燒生成氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬的熔點(diǎn)，且流動(dòng)性要好;

(3)金屬在切割氧流中的燃燒應(yīng)是放熱反應(yīng)，且金屬本身的導(dǎo)熱性要低。

符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其它常用的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅，由于不滿足這三個(gè)條件，所以不能應(yīng)用氣割。這些材料常用的切割方法是等離子弧切割。

2.氧-乙炔火焰切割

氧-乙炔火焰切割是一種傳統(tǒng)的切割方法，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，通常切割厚度的范圍為 3～150mm。但如果鋼材中含有鉻，鎳，鉬等抗氧化的合金元素含量過(guò)高時(shí)，如不銹鋼、工具鋼等就必須采用氧熔劑切割或等離子弧切割。

3.氧-丙烷火焰切割

氧-丙烷火焰切割與氧-乙炔火焰切割相比具有的優(yōu)點(diǎn)：

(1)丙烷的點(diǎn)火溫度為 580℃，大大高于乙炔氣的點(diǎn)火溫度(305℃)，且丙烷在氧氣或空氣中的爆炸范圍比乙炔窄得多，故氧-丙烷火焰切割的安全性大大高于氧-乙炔火焰切割。

(2)丙烷氣是石油煉制過(guò)程的副產(chǎn)品，制取容易，成本低廉，且易于液化和灌裝，對(duì)環(huán)境污染小。

(3)氧-丙烷火焰溫度適中，選用合理的切割參數(shù)切割時(shí)，切割面上緣無(wú)明顯的燒塌現(xiàn)象，下緣不掛渣。切割面的粗糙度優(yōu)于氧-乙炔火焰切割。

氧-丙烷火焰切割的缺點(diǎn)是火焰溫度比較低，切割預(yù)熱時(shí)間略長(zhǎng)，氧氣的消耗量亦高于氧-乙炔火焰切割，但總的切割成本遠(yuǎn)低于氧-乙炔火焰切割。

4.氧-氫火焰切割

火焰溫度可達(dá) 3000℃，火焰集中，割口表面光潔度高，無(wú)燒塌和圓角現(xiàn)象，不結(jié)渣。氧-氫火焰切割具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)成本較低。

(2)安全性好。

(3)環(huán)保。

5.氧熔劑切割

煙塵少，切斷面無(wú)雜質(zhì)，可用來(lái)切割不銹鋼。

(三)電弧切割

1.等離子弧切割

等離子弧切割過(guò)程不是依靠氧化反應(yīng)，而是靠熔化來(lái)切割材料，因而比氧-燃?xì)馇懈畹倪m用范圍大得多，能夠切割絕大部分金屬和非金屬材料，如不銹鋼、高合金鋼、鑄鐵、鋁、銅、鎢、鉬和陶瓷、水泥、耐火材料等。

等離子切割機(jī)配合不同的工作氣體可以切割各種氣割難以切割的金屬，尤其是對(duì)于有色金屬(不銹鋼、碳鋼、鋁、銅、鈦、鎳)，切割效果更佳;其主要優(yōu)點(diǎn)在于切割厚度不大的金屬的時(shí)候，等離子切割速度快，尤其在切割普通碳素鋼薄板時(shí)，速度可達(dá)氧切割法 5～6 倍、切割面光潔、熱變形小、幾乎沒(méi)有熱影響區(qū)。

2.碳弧氣割

利用該方法可在金屬上加工溝槽。電弧切割的適用范圍及特點(diǎn)為：

(1)在清除焊縫缺陷和清理焊根時(shí)，能在電弧下清楚地觀察到缺陷的形狀和深度，生產(chǎn)效率高。

(2)可用來(lái)加工坡口，特別適用于開 U 形坡口。

(3)使用方便，操作靈活。

(4)可以加工多種不能用氣割加工的金屬，如鑄鐵、高合金鋼、銅和鋁及其合金等，但對(duì)有耐腐蝕要求的不銹鋼一般不采用此種方法切割。

(5)設(shè)備、工具簡(jiǎn)單，操作使用安全。

(6)碳弧氣割可能產(chǎn)生的缺陷有夾碳、粘渣、銅斑、割槽尺寸和形狀不規(guī)則等。

(四)激光切割

激光切割與其他熱切割方法相比較，主要特點(diǎn)有切口寬度小(如 0.1mm 左右)、切割精度高、速度快、質(zhì)量好，并可切割多種材料(金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復(fù)合材料、皮革、木材及纖維等)。

激光切割由于受激光器功率和設(shè)備體積的限制，只能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。此外，激光切割設(shè)備費(fèi)用高，一次性投資大。

二、焊接

(一)焊接的分類及特點(diǎn)

按照焊接過(guò)程中金屬所處的狀態(tài)及工藝的特點(diǎn)，可以將焊接方法分為熔化焊(熔焊)、壓力焊(壓焊)和釬焊三大類。

1.熔化焊

(1)氣焊。優(yōu)點(diǎn)：

①設(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、移動(dòng)方便、使用靈活。

②通用性強(qiáng)，對(duì)鑄鐵及某些有色金屬的焊接有較好的適應(yīng)性。

③無(wú)須電源，因而在無(wú)電源場(chǎng)合和野外工作時(shí)有實(shí)用價(jià)值。

缺點(diǎn)：

①生產(chǎn)效率較低。氣焊火焰溫度低，加熱速度慢。

②焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大，焊接變形大。

③焊接過(guò)程中，熔化金屬受到的保護(hù)差，焊接質(zhì)量不易保證。

④較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

(2)電弧焊

1)手工焊條電弧焊(手弧焊)

優(yōu)點(diǎn)：

①操作靈活，可以在任何有電源的地方進(jìn)行維修及中短縫的焊接作業(yè)，特別適用于機(jī)械難以達(dá)到部位的焊接。

②設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便。

③應(yīng)用范圍廣。選擇合適的焊條可以焊接多種常用的金屬材料，如碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及合金。可適用于各種厚度和各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。

缺點(diǎn)：

①焊接的生產(chǎn)率低;

②勞動(dòng)條件差;

③焊接質(zhì)量不夠穩(wěn)定。

2)埋弧焊

優(yōu)點(diǎn)：

①熱效率較高，熔深大，工件的坡口可較小(一般不開坡口單面一次熔深可達(dá) 20mm)，減少了填充金屬量。

②焊接速度高，焊接厚度為 8～10mm 的鋼板時(shí)，單絲埋弧焊速度可達(dá) 50～80cm/min。

③焊接質(zhì)量好。焊劑的存在不僅能隔開熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢地凝固，減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的可能性。

④在有風(fēng)的環(huán)境中焊接時(shí)，埋弧焊的保護(hù)效果勝過(guò)其他焊接方法。

缺點(diǎn)：

①由于采用顆粒狀焊劑，這種焊接方法一般只適用于水平位置焊縫連接。

②難以用來(lái)焊接鋁、鈦等氧化性強(qiáng)的金屬及其合金。

③不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)位置，容易焊偏。

④只適于長(zhǎng)焊縫的焊接。

⑤不適合焊接厚度小于 1mm 的薄板。

由于埋弧焊熔深大，生產(chǎn)效率高，機(jī)械化操作的程度高，因而適于焊接中厚板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)焊縫和大直徑圓筒的環(huán)焊縫，尤其適用于大批量生產(chǎn)。

(3)氣體保護(hù)電弧焊(氣電焊)

氣電焊與其他熔化焊方法相比，具有以下特點(diǎn)：

①電弧和熔池的可見性好。

②焊接過(guò)程操作方便，沒(méi)有熔渣或很少有熔渣。

③焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小。

④可以焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)和易形成高熔點(diǎn)氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金。

⑤有利于焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，特別是空間位置的機(jī)械化焊接。

⑥在室外作業(yè)時(shí)，需設(shè)擋風(fēng)裝置，否則氣體保護(hù)效果不好，甚至很差。

⑦電弧的光輻射強(qiáng)。

⑧焊接設(shè)備比較復(fù)雜，比焊條電弧焊設(shè)備價(jià)格高。

1)鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG 焊 TIG-Tungsten Inert Gas)。

鎢極惰性氣體保護(hù)焊具有下列優(yōu)點(diǎn)：

①鎢極不熔化，只起導(dǎo)電和產(chǎn)生電弧作用，比較容易維持電弧的長(zhǎng)度，焊接過(guò)程穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化;保護(hù)效果好，焊縫質(zhì)量高。

②由于能很好地控制熱輸入，所以它是焊接薄板金屬和打底焊的一種極好方法，幾乎可以適用于所有金屬的連接，尤其適用于焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)的鋁、鎂、鈦和鋯等有色金屬和不銹鋼、耐熱鋼等各種合金。對(duì)于某些黑色和有色金屬的厚壁重要構(gòu)件(如壓力容器及管道)，為了保證高的焊接質(zhì)量，也采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊。

鎢極惰性氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)：

①熔深淺，熔敷速度小，生產(chǎn)率較低。

②只適用于薄板(6mm 以下)和超薄板的焊接。

③氣體保護(hù)幕易受周圍氣流的干擾，不適宜野外作業(yè)。

④惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產(chǎn)成本高。

這種焊接方法的焊縫質(zhì)量高，但與其他電弧焊相比，其焊接速度較慢。

2)熔化極氣體保護(hù)焊(MIG 焊 Metal Inert-gas Welding)。

MIG 焊的特點(diǎn)：

①幾乎可以焊接所有金屬，尤其適用于焊接有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼、合金鋼等材料。

②焊接速度較快，熔敷效率較高，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。

③MIG 焊可直流反接，焊接鋁、鎂合金時(shí)有良好的陰極霧化作用，可有效去除氧化膜，提高了接頭的焊接質(zhì)量。

④不采用鎢極，成本比 TIG 焊低。

3)CO2氣體保護(hù)焊。

主要優(yōu)點(diǎn)：

①焊接生產(chǎn)效率高，其生產(chǎn)率是手工焊條電弧焊的 1～4 倍。

②焊接變形小、焊接質(zhì)量較高。

③焊縫抗裂性能高，焊縫低氫且含氮量也較少。

④焊接成本低，只有埋弧焊、焊條電弧焊的 40%～50%。

⑤焊接時(shí)電弧為明弧焊，可見性好，操作簡(jiǎn)便，可進(jìn)行全位置焊接。

不足之處：

①焊接飛濺較大，焊縫表面成形較差。

②不能焊接容易氧化的有色金屬。

③抗風(fēng)能力差，給室外作業(yè)帶來(lái)一定困難。

④很難用交流電源進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備比較復(fù)雜。

(4)等離子弧焊。等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊。廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂和堆焊。

等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護(hù)焊相比，有以下特點(diǎn)：

①等離子弧能量集中、溫度高，焊接速度快，生產(chǎn)率高。

②穿透能力強(qiáng)，對(duì)于大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內(nèi)都能獲得鎖孔效應(yīng)，一次行程可完成 8mm 以下直邊對(duì)接接頭單面焊雙面成型的焊縫，焊縫致密，成形美觀。

③電弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁結(jié)構(gòu)(如 1mm 以下的金屬箔的焊接)

④設(shè)備比較復(fù)雜、氣體耗量大，費(fèi)用較高，只宜于室內(nèi)焊接。

(5)電渣焊。電渣焊總是以立焊方式進(jìn)行，不能平焊。

電渣焊的焊接效率可比埋弧焊提高 2～5 倍，焊接時(shí)坡口準(zhǔn)備簡(jiǎn)單。焊后一般要進(jìn)行熱處理(通常用正火)以改善組織和性能。電渣焊主要應(yīng)用于 30mm 以上的厚件，可與鑄造及鍛壓相結(jié)合生產(chǎn)組合件，以解決鑄、鍛能力的不足，因此特別適用于重型機(jī)械制造，可進(jìn)行大面積堆焊和補(bǔ)焊。

(6)激光焊。

激光焊的特點(diǎn)：

①激光束能量密度很高，焊速快，熱影響區(qū)和焊接變形很小，尺寸精度高。在大氣中焊接，也不需外加保護(hù)，就能獲得高質(zhì)量焊縫。

②可焊多種金屬、合金、異種金屬及某些非金厲材料，如各種碳鋼、銅、鋁、銀、鉬、鎳、鎢及異種金屬以及陶瓷、玻璃和塑料等。

③激光可透過(guò)透明材料對(duì)封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行無(wú)接觸焊接(如電子真空管、顯像管的內(nèi)部接線等)。

④特別適于焊接微型、精密、排列非常密集、對(duì)熱敏感性強(qiáng)的工件，如厚度小于 0.5mm 的薄板、直徑小于 0.6mm 的金屬絲。

⑤激光焊設(shè)備投資大，養(yǎng)護(hù)成本高，焊機(jī)功率受限。

⑥對(duì)激光束波長(zhǎng)吸收率低和含有大量低沸點(diǎn)元素的材料一般不宜采用。

2.壓力焊

(1)電阻焊。電阻焊有三種基本類型，即點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊。

1)點(diǎn)焊。一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法，多用于薄板的非密封性焊接。

2)縫焊。多用于焊接有密封性要求的薄壁結(jié)構(gòu)。

3)對(duì)焊。接頭性能差，多用于對(duì)接頭強(qiáng)度和質(zhì)量要求不是很高的直徑小于 20mm 的棒料、管材、門窗等構(gòu)件的焊接。

(2)電渣壓力焊。電渣壓力焊適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中豎向或斜向鋼筋的連接，與電弧焊相比，它功效高、成本低，我國(guó)在一些高層建筑的柱、墻鋼筋施工中已取得了很好的效果。

3.釬焊

釬焊接頭與熔焊接頭相比，強(qiáng)度較低，耐熱性差。

釬焊可用于各種黑色金屬及有色金屬和合金以及異種金屬的連接，適宜于小而薄和精度要求高的零件。

(1)釬焊的分類。 按釬料熔點(diǎn)的不同，可分為硬釬焊和軟釬焊兩種。按照加熱的方法的不同分為火焰釬焊、電阻釬焊、感應(yīng)釬焊。

釬焊的優(yōu)點(diǎn)：

①對(duì)母材的物理化學(xué)性能沒(méi)有明顯的不利影響。

②釬焊時(shí)加熱溫度低，可對(duì)焊件整體加熱，引起的應(yīng)力和變形比較小，容易保證焊件的尺寸精度。

③有對(duì)焊件整體加熱的可能性，可用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開敞性差的焊件，并可一次完成多縫多零件的連接。

④容易實(shí)現(xiàn)異種金屬、金屬與非金屬的連接。

⑤對(duì)熱源要求較低，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單。

釬焊的缺點(diǎn)：

①釬焊接頭的強(qiáng)度一般比較低，耐熱能力差。

②多采用搭接接頭形式，增加了母材消耗和結(jié)構(gòu)重量。

(二)常用焊接材料的選擇及焊接設(shè)備

1.焊接材料的選用

(1)焊條的組成和分類

(2)焊條選用的原則

1)考慮焊縫金屬的力學(xué)性能和化學(xué)成分。

對(duì)于普通結(jié)構(gòu)鋼，通常要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度，應(yīng)選用熔敷金屬抗拉強(qiáng)度等于或稍高于母材的焊條;

在焊接結(jié)構(gòu)剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的不利情況下，應(yīng)考慮選用比母材強(qiáng)度低一級(jí)的焊條。

對(duì)于合金結(jié)構(gòu)鋼有時(shí)還要求合金成分與母材相同或接近。

當(dāng)母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時(shí)，焊縫中易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。

2)考慮焊接構(gòu)件的使用性能和工作條件。

對(duì)承受動(dòng)荷載和沖擊荷載的焊件，除滿足強(qiáng)度要求外，主要應(yīng)保證焊縫金屬具有較高的塑性和韌性，可選用塑性、韌性指標(biāo)較高的低氫型焊條。

對(duì)接觸腐蝕介質(zhì)的焊件，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)及腐蝕特征選用不銹鋼類焊條或其他耐腐蝕焊條。

在高溫、低溫、耐磨或其他特殊條件下工作的焊件，應(yīng)選用相應(yīng)的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。

3)考慮焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力條件。

對(duì)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、剛性大的厚大焊件，在焊接過(guò)程中，冷卻速度快，收縮應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性好、韌性好、塑性高、氫裂紋傾向低的焊條。如低氫型焊條、超低氫型焊條和高韌性焊條。

4)考慮施焊條件。

當(dāng)焊件的焊接部位不能翻轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)選用適用于全位置焊接的焊條。對(duì)受力不大、焊接部位難以清理的焊件，應(yīng)選用對(duì)鐵銹、氧化皮、油污不敏感的酸性焊條。

5)考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性。

對(duì)焊接工作量大的結(jié)構(gòu)，有條件時(shí)應(yīng)盡量選用高效率焊條，如鐵粉焊條、重力焊條、底層焊條、立向下焊條和高效不銹鋼焊條等。

在酸性焊條和堿性焊條都可滿足要求時(shí)，應(yīng)盡量選用酸性焊條。為了保障焊工的身體健康，在允許的情況下應(yīng)盡量采用酸性焊條。

(3)焊絲和焊劑的選用。

耐熱鋼、低溫鋼、耐蝕鋼的焊接可選用中硅或低硅型焊劑配合相應(yīng)的合金鋼焊絲。

普通結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼的焊接可選用高錳、高硅型焊劑，如 HJ431 和 HJ430 焊劑。

對(duì)焊接韌性要求較高的低合金鋼厚板，應(yīng)選用低錳、低硅型或無(wú)錳中硅型焊劑，如 HJ172、HJ170焊劑。

焊接不銹鋼以及其他高合金鋼時(shí)，應(yīng)選用以氟化物為主要組分的焊劑，如 HJ171 和 HJ172 焊劑或HJ107Nb 無(wú)錳中硅型焊劑，亦可采用 SJ602 燒結(jié)焊劑。

鐵素體、奧氏體等高合金鋼，一般選用堿度較高的熔煉焊劑或燒結(jié)陶質(zhì)焊劑，以降低合金元素的燒損及摻加較多的合金元素。

2.焊接參數(shù)選擇

電弧焊的焊接參數(shù)主要有焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。

①焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭形式、焊縫位置及焊接層次等因素。不影響焊接質(zhì)量前提下，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，一般傾向選擇大直徑焊條。

②焊接電流的選擇。焊接電流的大小，對(duì)焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率有較大影響。其中最主要的因素是焊條直徑和焊縫空間位置。

含合金元素較多的合金鋼焊條，一般電阻較大，熱膨脹系數(shù)大，焊接過(guò)程中電流大，焊條易發(fā)紅，造成藥皮過(guò)早脫落，影響焊接質(zhì)量，而且合金元素?zé)龘p多，因此焊接電流相應(yīng)減小。

③電弧電壓的選擇。電弧電壓是由電弧長(zhǎng)來(lái)決定。電弧長(zhǎng)，則電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。

要求電弧長(zhǎng)度小于或等于焊條直徑，即短弧焊。在使用酸性焊條焊接時(shí)，為了預(yù)熱待焊部位或降低熔池溫度，有時(shí)將電弧稍微拉長(zhǎng)進(jìn)行焊接，即所謂的長(zhǎng)弧焊。

④焊接層數(shù)的選擇。中、厚板焊條電弧焊，往往采用多層焊。層數(shù)多對(duì)提高焊縫的塑性、韌性有利。

⑤電源種類和極性的選擇。

直流電源，電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊接質(zhì)量好，一般用在重要的焊接結(jié)構(gòu)或厚板大剛度結(jié)構(gòu)的焊接上。

其他情況下，應(yīng)首先考慮用交流焊機(jī)。因?yàn)榻涣骱笝C(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低，使用維護(hù)也較直流焊機(jī)方便。

一般情況下，使用堿性焊條或薄板的焊接采用直流反接，而酸性焊條通常采用正接。

(三)焊接接頭、坡口及組對(duì)

1.焊接接頭的分類及基本類型

按焊接方法不同，焊接接頭可以分為熔焊接頭、壓焊接頭和釬焊接頭三大類。

焊接接頭的基本類型可歸納為 5 種，即對(duì)接接頭、T 形(十字)接頭、搭接接頭、角接接頭和端接接頭。

2.熔焊接頭與坡口

熔焊接頭的坡口根據(jù)其形狀的不同，可分為基本型、組合型和特殊型三類。

基本型坡口主要有：I 形坡口、V 形坡口，單邊 V 形坡口、U 形坡口、J 形坡口等。

組合坡口是由兩種或兩種以上的基本型坡口組合而成。

特殊型坡口主要有卷邊坡口，帶墊板坡口，鎖邊坡口，塞焊、槽焊坡口。

3.焊接接頭的選用原則

4.管材的坡口、組對(duì)與焊接

(1)管材的坡口

管材的坡口主要有三種：I 形坡口、V 形坡口和 U 形坡口。

①I 形坡口。I 形坡口適用于管壁厚度在 3.5mm 以下的管口焊接。

②V 形坡口。V 形坡口適用于中低壓鋼管焊接，坡口的角度為 60°～70°，坡口根部有鈍邊，厚度為 2mm 左右。

③U 形坡口。U 形坡口適用于高壓鋼管焊接，管壁厚度在 20～60mm 之間，坡口根部有鈍邊，其厚度為 2mm 左右。

三、焊接過(guò)程質(zhì)量檢驗(yàn)

(一)焊前檢查

(1)母材和焊材

(2)零部件主要結(jié)構(gòu)尺寸

(3)組對(duì)質(zhì)量

(4)坡口清理檢查

(5)焊接前的確認(rèn)

(二)焊接中檢驗(yàn)

(1)定位焊縫

(2)焊接線能量。焊接線能量綜合了焊接電流、電弧電壓和焊接速度三大焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接熱循環(huán)的影響。對(duì)有沖擊力韌性要求的焊縫，施焊時(shí)應(yīng)測(cè)量焊接線能量并記錄。

(3)多層(道)焊

(4)后熱

(三)焊后成品質(zhì)量檢驗(yàn)

1.外觀檢查

(1)焊縫表面

(2)幾何尺寸

2.無(wú)損探傷

(1)表面及近表面缺陷檢查。滲透探傷和磁粉探傷，磁粉探傷只適用于檢查碳鋼和低合金鋼等磁性材料的焊接接頭，滲透探傷則更適合于檢查奧氏體鋼不銹鋼、鎳基合金等非磁性材料焊接接頭。

(2)內(nèi)部缺陷的檢查。常用的有射線探傷和超聲波探傷。

(3)壓力管道、壓力容器焊接接頭強(qiáng)度試驗(yàn)。

(4)致密性檢查(泄露試驗(yàn))。按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及制造條件分為氣密性試驗(yàn)，氨氣滲漏試驗(yàn)，煤油試漏法，真空箱試驗(yàn)法等。

四、焊接熱處理

熱處理一般由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段組成。熱處理工藝是通過(guò)確定加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻介質(zhì)等參數(shù)，來(lái)達(dá)到改善材料性能的目的。

(一)常用熱處理方法

1.焊前預(yù)熱

預(yù)熱的作用在于提高焊接接頭溫度，減少焊縫金屬與母材間的溫差，降低焊縫冷卻速度，控制鋼材組織轉(zhuǎn)變，避免在熱影響區(qū)中形成脆性馬氏體，減輕局部硬化，改善焊縫質(zhì)量。同時(shí)由于預(yù)熱減緩熔池的冷卻速度，有利于排氣、排渣，故可減少氣孔、夾渣等缺陷。

2.焊后熱處理

對(duì)容易產(chǎn)生焊接延遲裂紋的鋼材，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理。焊后熱處理主要有退火、回火、正火及淬火工藝。

(1)鋼的退火工藝

1)完全退火。鋼件加熱到臨界點(diǎn) Ac3(對(duì)亞共析鋼而言，是指珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體、過(guò)剩相鐵素體也完全消失的溫度)以上適當(dāng)溫度，在爐內(nèi)保溫緩慢冷卻的工藝方法，其目的是細(xì)化組織、降低硬度、改善加工性能、去除內(nèi)應(yīng)力。完全退火適用于中碳鋼和中碳合金鋼的鑄、焊、軋制件等。

2)不完全退火。其目的是降低硬度、改善切削加工性能、消除內(nèi)應(yīng)力。常用于工具鋼工件的退火。

3)去應(yīng)力退火。其目的是為了去除由于形變加工、機(jī)械加工、鑄造、鍛造、熱處理及焊接等過(guò)程中的殘余應(yīng)力。

(2)鋼的正火工藝

將鋼件加熱到臨界點(diǎn) Ac3 或 Acm以上適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體基體組織，其目的是消除應(yīng)力、細(xì)化組織，改善切削加工性能及淬火前的預(yù)熱處理，也是某些結(jié)構(gòu)件的最終熱處理。

經(jīng)正火處理的工件其強(qiáng)度、硬度、韌性較退火為高，且生產(chǎn)周期短、能量耗費(fèi)少，故在可能情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮正火處理。

(3)鋼的淬火工藝

淬火是將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。其目的是為了提高鋼件的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。

(4)鋼的回火工藝

其目的是調(diào)整工件的強(qiáng)度、硬度、韌性等力學(xué)性能，降低或消除應(yīng)力，避免變形、開裂，并保持使用過(guò)程中的尺寸穩(wěn)定。

回火按加熱溫度的不同可分為：

1)低溫回火。加熱到 150～250℃回火，穩(wěn)定組織，以得到高的硬度與耐磨性，降低內(nèi)應(yīng)力及脆性。

主要用于各種高碳鋼的切削工具、模具、流動(dòng)軸承等的回火處理。

2)中溫回火。將鋼件加熱到 250～500℃回火，使工件得到好的彈性、韌性及相應(yīng)的硬度，一般適用于中等硬度的零件、彈簧等。

3)高溫回火。將鋼件加熱到 500～700℃回火，即調(diào)質(zhì)處理，因此可獲得較高的力學(xué)性能，如高強(qiáng)度、彈性極限和較高的韌性。主要用于重要結(jié)構(gòu)零件。鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后不僅強(qiáng)度較高，而且塑性、韌性更顯著超過(guò)正火處理的情況。

3.熱處理方法的選擇

焊后熱處理一般選用單一高溫回火或正火加高溫回火處理。

對(duì)于氣焊焊口采用正火加高溫回火處理。這是因?yàn)闅夂负缚p及熱影響區(qū)的晶粒粗大，需細(xì)化晶粒，故采用正火處理。然而單一的正火不能消除殘余應(yīng)力，故需再加高溫回火，以消除應(yīng)力。

單一的中溫回火只適用于工地拼裝的大型普通低碳鋼容器的組裝焊縫，其目的是為了達(dá)到部分消除殘余應(yīng)力和去氫。

絕大多數(shù)場(chǎng)合是選用單一的高溫回火。

五、無(wú)損探傷

目前應(yīng)用最廣泛的無(wú)損探傷方法主要是射線探傷、超聲波探傷、滲透探傷、磁粉探傷和渦流探傷。

1.射線探傷

(1)X 射線。由 X 射線發(fā)射管發(fā)出。X 射線探傷的優(yōu)點(diǎn)是顯示缺陷的靈敏度高于 γ 射線探傷，特別是當(dāng)焊縫厚度小于 30mm 時(shí)。其次是照射時(shí)間短、速度快。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、笨重，使用成本高，操作麻煩，穿透力較 γ 射線小。

γ 射線。施工中多采用放射性同位素作為射線源。γ 射線波長(zhǎng)比 X 射線更短，故其射線更硬，穿透力更強(qiáng)。

γ 射線探傷的特點(diǎn)是設(shè)備輕便靈活，特別是施工現(xiàn)場(chǎng)更為方便，而且投資少，成本低。但其曝光時(shí)間長(zhǎng)，靈敏度較低。在石油化工行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)經(jīng)常采用。

(2)中子射線探傷的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是能夠使檢驗(yàn)封閉在高密度金屬材料中的低密度材料如非金屬材料成為可能，此方法與 X 射線法是互為補(bǔ)充的，在某些場(chǎng)合，試件既用 X 射線又用中子射線做全面的檢測(cè)。

中子射線探傷的缺點(diǎn)是中子源和屏蔽材料大而重，便攜源價(jià)格高，比 X 射線探傷曝光程序復(fù)雜，還需要解決工作人員的安全防護(hù)問(wèn)題。

2.超聲波探傷

超聲波探傷與 X 射線探傷相比，具有較高的探傷靈敏度、周期短、成本低、靈活方便、效率高，對(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是對(duì)試件表面要求平滑、要求富有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員才能辨別缺陷種類、對(duì)缺陷沒(méi)有直觀性。超聲波探傷適合于厚度較大試件的檢驗(yàn)。

3.渦流探傷

渦流探傷只能檢查金屬材料和試件的表面和近表面缺陷。在檢測(cè)時(shí)并不要求探頭與試件接觸，為實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化檢測(cè)提供了條件。渦流法可以一次測(cè)量多種參數(shù)，如對(duì)管材的渦流檢測(cè)，除了可以檢查缺陷的特征，還可以測(cè)量管材的內(nèi)徑、外徑、壁厚和偏心率等。

渦流探傷的主要優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度快，探頭與試件可不直接接觸，無(wú)須耦合劑。主要缺點(diǎn)是只適用于導(dǎo)體，對(duì)形狀復(fù)雜試件難作檢查，只能檢查薄試件或厚試件的表面、近表面缺陷。

4.磁粉探傷

磁粉探傷是用來(lái)檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)方法。

磁粉探傷設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、檢驗(yàn)迅速、具有較高的探傷靈敏度，幾乎不受試件大小和形狀的限制;可用來(lái)發(fā)現(xiàn)鐵磁材料鎳、鈷及其合金、碳素鋼及某些合金鋼的表面或近表面的缺陷，可檢出的缺陷最小寬度約為 1μm，可探測(cè)的深度一般在 1～2mm;它適于薄壁件或焊縫表面裂紋的檢驗(yàn)，也能顯露出一定深度和大小的未焊透缺陷;但難于發(fā)現(xiàn)氣孔、夾碴及隱藏在焊縫深處的缺陷。寬而淺的缺陷也難以檢測(cè)，檢測(cè)后常需退磁和清洗，試件表面不得有油脂或其他能黏附磁粉的物質(zhì)。

5.滲透探傷

滲透探傷包括熒光法和著色法。

滲透探傷的優(yōu)點(diǎn)：

不需要特別昂貴和復(fù)雜的電子設(shè)備和器械，費(fèi)用低廉;

檢驗(yàn)的速度快，操作比較簡(jiǎn)便，大量的零件可以同時(shí)進(jìn)行批量檢驗(yàn);

缺陷顯示直觀，具有相當(dāng)高的靈敏度，能發(fā)現(xiàn)寬度 1μm 以下的缺陷;

不受被檢試件幾何形狀、尺寸大小、化學(xué)成分和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的限制，廣泛應(yīng)用于黑色和有色金屬鍛件、鑄件、焊接件、機(jī)加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的檢查。不受缺陷方位的限制，一次操作可同時(shí)檢驗(yàn)開口于表面中所有缺陷，它能檢查出裂紋、冷隔、夾雜、疏松、折疊、氣孔等缺陷。

最主要的限制：只能檢出試件開口于表面的缺陷，不能顯示缺陷的深度及缺陷內(nèi)部的形狀和大小，對(duì)于結(jié)構(gòu)疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料不適用。

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