焊接設(shè)備和焊接材料的分類及選用

1 .焊接設(shè)備 1)焊接設(shè)備分類 (1)焊條電弧焊設(shè)備 焊條電弧焊設(shè)備主要包括焊機、焊接電源、焊鉗、焊接電纜和地線夾鉗等。 (2)鎢極惰性氣體保護焊設(shè)備 手工鎢極惰性氣體保護焊設(shè)備主要由焊接電源、焊槍、供氣系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、焊 接電纜線和遙控器等組成。 ① 按焊接操作自動化程度，鎢極惰性氣體保護焊設(shè)備可分為手工和自動兩大類。 ② 按焊接電流種類，可分為直流、交流和脈沖電流鎢極惰性氣體保護焊設(shè)備。 (3)CO?     氣體保護焊設(shè)備 CO? 氣體保護焊設(shè)備主要由焊接電源、焊槍、送絲機構(gòu)、供氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng) 組成。 (4)埋弧焊設(shè)備 埋弧焊設(shè)備按焊接過程的自動化程度可分為機械化、自動和全自動三類。 埋弧焊機組成：焊接小車和機頭移動機構(gòu)、送絲機、焊絲矯正壓緊機構(gòu)、焊接電 源、控制系統(tǒng)等。 (5)電渣焊設(shè)備 電渣焊設(shè)備主要由焊接電源、機頭、電控系統(tǒng)、水冷成型(滑)塊組成。焊接方法 可分為：絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊。 (6)螺柱焊設(shè)備 螺柱焊設(shè)備按其電源種類和焊接方式分為電弧螺柱焊和電容儲能放電螺柱焊兩大 類。電弧螺柱焊機由焊接電源、控制器、焊槍、地線鉗、焊接電纜等部分組成。 (7)焊接機器人 焊接機器人是集機械、計算機、傳感器、人工智能等多方面知識技術(shù)于一體的現(xiàn) 代化、自動化設(shè)備。 焊接機器人主要由機器人和焊接設(shè)備兩大部分構(gòu)成。機器人由機器人本體和控制 柜(硬件及軟件)組成。而焊接裝備，則由焊接電源(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(弧 焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機器人還有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及 其控制裝置等。 2)常用焊接設(shè)備的應(yīng)用 (1)焊條電弧焊機應(yīng)用 在各類焊接結(jié)構(gòu)制造業(yè)得到較廣泛應(yīng)用。如在建筑鋼結(jié)構(gòu)制造安裝、船舶制造、 海洋工程結(jié)構(gòu)制造、輸油氣管線安裝施工、大型液化氣儲罐建造、特種設(shè)備及化工裝備 制造等方面仍占有重要的地位。 (2)鎢極惰性氣體保護焊機應(yīng)用 鎢極惰性氣體保護焊機是一種優(yōu)質(zhì)的弧焊焊接設(shè)備，在各類焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中得到 了廣泛的應(yīng)用。 ① 應(yīng)用的金屬材料種類多。除了低熔點、易揮發(fā)的金屬材料(如鉛、鋅等)以外， 均可以采用鎢極惰性氣體保護焊機進行焊接。 ② 適用的接頭厚度范圍。常規(guī)鎢極惰性氣體保護焊使用的接頭范圍為0.5～4.0mm。 ③ 適用各種焊接位置。包括平焊、平角焊、橫焊、立焊和仰焊，以及水平固定的 管件對接頭的全位置焊。由于空氣對流、過堂風(fēng)、微風(fēng)都可能破壞氣體對焊接區(qū)的保 護，野外施工時應(yīng)配置附屬防風(fēng)設(shè)施。 ④ 可用于焊接自動化。鎢極惰性氣體保護焊設(shè)備在采用手工自熔和手工填絲的作 業(yè)方式基礎(chǔ)上，可配備各種機械化和自動化焊接設(shè)備進行機械化、自動化和全自動化焊 接，也可以與焊接機器人系統(tǒng)集成，實現(xiàn)焊接自動化。 (3)CO?    氣體保護焊機應(yīng)用 CO?  氣體保護焊是我國重點推廣的一種焊接技術(shù)，主要用于低碳鋼及低合金鋼等焊 接，也適用于易損零件的堆焊及鑄鋼件的補焊等。在許多金屬結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中已逐漸取代 了焊條電弧焊和埋弧焊。 2 .焊接材料 1)焊條的分類及選用 (1)焊條分類 ① 按焊條藥皮成分分類：氧化鈦型、鈦鈣型、氧化鐵型、低氫型、纖維素型、石 墨型、鈦鐵礦型、鹽基型八大類。 ② 按用途分類：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、低溫鋼焊條、不銹鋼焊條、 堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途  焊條十大類。 ③ 按熔渣性質(zhì)分類：堿性焊條(又稱作低氫型焊條)和酸性焊條。 ④ 按特殊性能分類：超低氫焊條、低塵低毒焊條、立向下焊條、底層焊條、鐵粉 高效焊條、抗潮焊條、水下焊焊條、重力焊焊條、仰焊焊條等。 (2)焊條選用要求 ① 焊條的選用在設(shè)計有規(guī)定時應(yīng)按設(shè)計文件要求選用。 ② 設(shè)計無規(guī)定時應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)安全、可靠使用的前提下，以改善作業(yè)條件和提高  技術(shù)經(jīng)濟效益為原則，綜合考慮以下因素：鋼材化學(xué)成分及力學(xué)性能，焊縫金屬性能， 鋼結(jié)構(gòu)特點(板厚、接頭形式)和受力狀態(tài)，工藝性，焊接位置和施焊條件(室內(nèi)、野  外、空間大小),焊接工作量(焊縫長度、焊縫當(dāng)量)。 (3)焊條選用原則 ① 焊縫金屬的力學(xué)性能和化學(xué)成分匹配原則。規(guī)定要求焊縫金屬與母材等強度， 應(yīng)選用熔敷金屬抗拉強度等于或稍高于母材的焊條。對于合金鋼，要求焊縫金屬合金成  分與母材相同或接近。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)考慮選用比母材強度低的焊條。當(dāng)母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時，焊縫 中易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。 例如：鋼結(jié)構(gòu)工程選擇焊接材料時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，除保證焊接接頭強度、塑 性不低于母材標(biāo)準規(guī)定的下限值以外，還應(yīng)保證焊接接頭的沖擊韌性不低于母材標(biāo)準規(guī) 定的沖擊韌性下限值。 ② 保證焊接構(gòu)件的使用性能和工作條件原則。對承受動載荷和沖擊載荷的焊件， 除滿足強度要求外，主要應(yīng)保證焊縫金屬具有較高的塑性和韌性，可選用塑、韌性指標(biāo)  較高的低氫型焊條。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 滿足焊接結(jié)構(gòu)特點及受力條件原則。對結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、剛性大的厚大焊件，在 焊接過程中，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。 例如：低氫型焊條、超低氫型焊條和高韌性焊條等。 ④ 具有焊接工藝可操作性原則。當(dāng)焊件的焊接部位不能翻轉(zhuǎn)時，應(yīng)選用適用于全 位置焊接的焊條。對受力不大、焊接部位難以清理的焊件，應(yīng)選用對鐵銹、氧化皮、油 污不敏感的酸性焊條。沒有直流焊機時，必須選用可交、直流兩用的焊條。在狹小或通 風(fēng)條件差的場合，在滿足使用性能要求的條件下，應(yīng)選用酸性焊條或低塵焊條。 ⑤ 提高生產(chǎn)率和降低成本原則。在酸性焊條和堿性焊條都可滿足要求時，應(yīng)盡量 選用酸性焊條。對焊接工作量大的結(jié)構(gòu)，有條件時應(yīng)盡量選用高效率焊條。 例如：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。這不 僅有利于生產(chǎn)率的提高，而且也有利于焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和提高。 2)鎢極材料特性及種類 (1)鎢極材料特性 手工鎢極氬弧焊用的電極材料應(yīng)具有較強的電子發(fā)射能力，能形成穩(wěn)定的電弧， 具有耐高溫性，在電弧高溫下不易蒸發(fā)和損耗，能承受較大的焊接電流，具有足夠的強 度和耐磨性等。 (2)鎢極種類 ① 純鎢極。是使用最早的一種電極材料，鎢極熔點為3387℃,沸點為5900℃。由 于純鎢極發(fā)射電子所要求的電壓較高，因此要求焊機具有高的空載電壓。另外，純鎢極 易燒損，所以逐漸被釷鎢極所取代。 ② 釷鎢極。在純鎢中加入1%～2%的氧化釷，即為釷鎢極。它具有較高的熱電子 發(fā)射能力和耐熔性，具有容易引弧、所需空載電壓低的性能，許用電流比同直徑的純鎢 極可提高1/3,不易燒損，使用壽命長。但釷鎢極的粉塵具有微量的放射性，因此在磨 削電極時，必須加強勞動防護措施。 ③ 鈰鎢極。在純鎢中加入2%以下的氧化鈰，即為鈰鎢極。它比釷鎢極具有更多的 優(yōu)點，易引弧、電弧穩(wěn)定，弧束細長、熱量集中，最大許用電流密度可增加5%～8%, 燒損小、壽命長。由于鈰鎢極幾乎沒有放射性危害，因此，鈰鎢極是目前應(yīng)用最廣的一 種電極材料。 常用鎢極(棒)直徑有0.5mm、1.6mm、2.4mm、3.2mm、4.0mm  和5.0mm 等多種。 3)焊絲分類及選用 (1)焊絲分類 ① 按截面結(jié)構(gòu)形式分類：可分為實心焊絲和藥芯焊絲兩類。 ② 按焊絲型號(牌號)分類：氣體保護焊絲以型號來劃分，埋弧焊絲以牌號來 劃分。 (2)焊絲選用原則 ① 焊絲按規(guī)定代號選擇適用的焊接方法。 ② 實心焊絲主要用于鎢極氣體保護焊和熔化極氣體保護焊；選擇實心焊絲的成分 主要考慮焊縫金屬應(yīng)與母材力學(xué)性能或物理性能的良好匹配，如耐磨性、耐蝕性，焊縫 應(yīng)是致密的和無缺陷的。 ③ 藥芯焊絲用于采用CO?  和 Ar+CO?       為保護氣體的熔化極氣體保護焊，前者用于 普通結(jié)構(gòu)，后者用于重要結(jié)構(gòu)。 ④ 自保護藥芯焊絲與焊條相似，不用另加氣體保護焊，抗風(fēng)能力優(yōu)于氣體保護焊， 通?？稍谒募夛L(fēng)力下施焊，適用于野外或高空作業(yè)，在國外建筑行業(yè)中已廣泛使用，在  我國長輸油氣管道焊接中也得到應(yīng)用。我國藥芯焊絲現(xiàn)行標(biāo)準中，自保護藥芯焊絲的型  號類別占據(jù)較大的比例。 4)焊接氣體分類及應(yīng)用 (1)焊接氣體分類 ① 氣焊、切割用氣體：助燃氣體(O?);  可燃氣體：乙炔、丙烷、石油氣、天然 氣等。 ② 焊接保護用氣體：二氧化碳(CO?)、 氬 氣(Ar)、 氦 氣(He)、  氮 氣(N)、 氧 氣 (O?)    和氫氣(H?)。 (2)焊接氣體的應(yīng)用 ① 焊接用氣體的選擇，主要取決于焊接、切割方法。除此之外，還與被焊金屬的 性質(zhì)、焊接接頭質(zhì)量要求、焊件厚度和焊接位置及工藝方法等因素有關(guān)。 ② 氮氣弧焊時，用N 作為保護氣體，可焊接銅和不銹鋼。N 也常用于等離子弧切 割，作為外層保護氣。 ③H?  作為還原性氣體，焊接時與O? 混合燃燒，作為氣焊的熱源。 ④ 混合氣體一般是根據(jù)焊接方法、被焊材料以及混合比對焊接工藝的影響等進行 選用。 例如：焊接低合金高強鋼時，從減少氧化物夾雜和焊縫含氧量出發(fā)，希望采用純 Ar做保護氣體；從穩(wěn)定電弧和焊縫成型出發(fā)，希望向Ar 中加入氧化性氣體。 5)焊劑分類及應(yīng)用 (1)焊劑的分類 ① 按照生產(chǎn)工藝的不同分類：焊劑可分為熔煉焊劑、粘結(jié)焊劑和燒結(jié)焊劑。 ② 按照焊劑中添加脫氧劑、合金劑分類：焊劑可分為中性焊劑、活性焊劑和合金 焊劑。 不同類型焊劑可以通過相應(yīng)的牌號及制造廠的產(chǎn)品說明書予以識別。 (2)埋弧焊劑應(yīng)用 埋弧焊用的焊劑是一種重要的焊接材料，它的焊接工藝性能、化學(xué)冶金性能是決 定焊縫金屬的主要因素。 6)焊接材料的復(fù)驗要求 (1)鋼結(jié)構(gòu)的焊接材料復(fù)驗 建筑結(jié)構(gòu)安全等級為一級的一、二級焊縫、建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級的一級焊縫、 大跨度的一級焊縫、重級工作制吊車梁結(jié)構(gòu)中的一級焊縫中所用焊接材料應(yīng)按到貨批次 進行復(fù)驗，合格后方可使用。 (2)特種設(shè)備的焊接材料復(fù)驗 球罐用的焊條和藥芯焊絲應(yīng)按批號進行擴散氫復(fù)驗。焊條、焊絲、焊劑超過期限， 應(yīng)經(jīng)復(fù)驗合格后方可使用。