第一部分一：焊接工艺焊接基本知识，焊接是“通过将材料加热到焊接温度、加压或不加压，或仅通过加压，使用或不使用 填充材料而将金属或非金属在局部接合的过程” ，接合即“连接在一起” ，因此焊接是指实现 连接的操作活动 二：焊条电弧焊（SMAW） 1:概念 焊条电弧焊是通过带药皮的焊条和被焊金属间的电弧将被焊金属加热， 从而达到焊接的 目的。图 1 给出了商品制件和焊条电弧焊的各个组成部分。从图中可以看出，焊条和工件的 电弧是由电流引起的，电弧提供热能并将母材、填充金属以及焊条药皮融化，随着电弧向右 移动， 焊缝金属得以凝固并在表面形成一层焊渣， 焊渣是在熔化金属的凝固过程中浮上来的， 因此，焊接缺陷夹渣，即使很少，也有可能留在焊缝中。图 1 也说明了焊条药皮在加热并分 解后出现大量的保护气体，为电弧周围的熔化金属提供气―渣双重保护。 2：焊条 焊条电弧焊中最主要的要素是焊条本身， 它是由金属芯外覆一层粒状粉剂和某种粘接剂 制作而成的。 所有的碳钢和低合金钢焊条基本上都用低碳沸腾钢丝做芯， 而合金元素则来自 于药皮，这也是较为经济的一种合金化方法。 焊条药皮烘干时为非导体，引燃电弧后产生以下作用： (1) 保护――药皮中某些物质分解后产生的气体为熔融金属提供保护_。 (2) 脱氧――药皮有造渣作用，去除杂质、氧、以及其他的大气气体。 (3) 合金化――药皮为焊缝提供合金元素。 (4) 离子化――药皮熔化后改善电的特性，增强电弧稳定性。 (5) 保温――凝固的焊渣覆盖在焊缝金属上降低了焊缝金属的冷却速度。保护气氛 熔滴和渣滴图 1 焊条电弧焊及各组成部分示意图 A: GB5117 非合金钢及细晶粒钢焊条（碳钢焊条） 由于焊条在焊条电弧焊中的影响很大，就有必要了解其分类和品种。GB5117 非合金钢 及细晶粒钢焊条（碳钢焊条）中，规定了非合金钢及细晶粒钢焊条的型号、技术要求、试验 方法、检验规则、包装、标志和质量证明。适用于抗拉强度低于 570 MPa 的非合金钢及细晶粒钢焊条。焊条型号由五部分组成:a)字母“E”表示焊条;b)母“E”后面的紧邻两位数字，表 示熔敷金属的最小抗拉强度 c)字母“E”后面的第三和第四两位数字，表示药皮类型、焊接位 置和电流类型;d)熔敷金属的化学成分分类代号，可为“无标记”或短划“一”后的字母、数字或 字母和数字的组合.e)熔敷金属的化学成分代号之后的焊后状态代号，其中“无标记”表示焊 态，up”表示 热处理状态，“AP”表示焊态和焊后热处理两种状态均可。 除以上强制分类代号外，根据供需双方协商，可在型号后依次附加可选代号: a)字母“U&，表示在规定试验温度下，冲击吸收能量可以达到 47J 以上 b)扩散氢代号“H X&，其中 X 代表 15,10 或 5，分别表示每 100 g 熔敷金属中扩散氢含量 的最大值(mL) 焊条电弧焊焊条的标识方法，见图 2。图2碳钢焊条型号的标识方法药皮决定了操作性能和电流极性，AC（交流） ，DCEP（直流反接）或 DCEN（直流正 接） 。焊条最后一个数字为“5”、“6“和“8”的，表示其为“低氢焊条”。焊条必须按原包装密封 保存，或贮存在适宜的烘箱内，这些烘箱应采用电加热并将温度控制在 130°F-350°F 的范 围内，烘箱必须保持低的潮湿度（小于 0.2%） 。任何低氢焊条如果不用或刚拆封应立即放入 烘箱， 大多数焊接规范均要求低氢焊条从它的密封包装中取出后， 都要保存于放入温度不低 于 350°F（120℃）的烘箱中。 B：GB5118 热强钢焊条（低合金钢焊条） GB5118 热强钢焊条（低合金钢焊条）中，焊条型号是：字母“E”表示焊条；字母“E”后， 前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值；字母“E”后面的第三和第四两位数字，表示药 皮类型、焊接位置和电流类型;短划“一”后的字母、数字或字母和数字的组合表示熔敷金属 的化学成分根据协商可增加，扩散氢代号“H X&，其中 X 代表 15,10 或 5，分别表示每 100 g 熔敷金属中扩散氢含量的最大值(mL)，焊条标识系统如图 3.图3 C:GB983热强钢焊条型号的标识方法不锈钢焊条。焊条型号如 E308－15，字母 E 表示焊条，“E”后面的数字表示熔敷金属化学 成分分类代号， 如有特殊要求的化学成分， 该化学成分用元素符号表示放在数字的后面， 短划“-” 后面的两位数字表示焊条药皮类型、焊接位置及焊接电流种类。焊条的标识如图 4图 4 不锈钢焊条型号的标识方法 3：焊接设备 焊条电弧焊的设备相对简单，图５是整流式电源；图６是逆变电源。可以看出，一根电 线连接焊接电源和待焊工件； 另一根电线连接焊接电源和焊工焊条挟持焊条的焊把， 当焊条 和工件接触后生成焊接电弧，其产生的热量熔化焊条和母材。图５整流式焊条电弧焊机图６逆变式焊条电弧焊机焊条电弧焊的电源就是通常所说的恒流电源，它具有“陡降”的特性，当焊工增加弧长 时，电流通过的距离增加，则焊接回路的电阻增加，从而导致电流的轻微下降（10％） ，流 的下降促使电压急剧地上升（32％） ，电压的上升又反过来限制了电流的进一步下降。从工 艺控制的角度看，这点很重要，因为焊工可通过改变电弧长度来增减焊缝熔池的流动性。但 是， 太大的电弧长度将使电弧的集中度降低， 从而导致熔池热量的损失， 使电弧稳定性降低， 也导致焊接熔池的保护效果变差。 ４：应用和特点 焊条电弧焊在大多数工业中大量使用。 但它也是一种相对陈旧的焊接方法， 有些新的焊 接工艺在某些方面的应用上已经取代了它， 即使这样， 焊条电弧焊仍然在焊接工业中广泛应 用。有以下几个原因说明了它应用的广泛性。第一，设备简单而便宜，这就使得焊条电弧焊很轻便。事实上在没有电的边远地区焊接时，采用汽油或柴油驱动的电焊机。其次有一些新 的电焊机体积小，重量轻，焊工便于携带。另外由于焊条种类的多样化，使这种焊接方法广 泛应用。最后，随着设备和焊条的不断改进，这种焊接方法始终能保持很高的焊接质量。 焊条电弧焊的局限性之一是焊接速度，由于焊工要更换 9 到 18 英寸长的焊条，所以这 种周期性的停顿限制了焊接速度。 焊条电弧焊在许多应用场合已被其它半自动、 机械化和自 动化的焊接工艺所取代，原因就是这些工艺与焊条电弧焊相比，有着更高的生产效率。 焊条电弧焊的另一个缺点也是影响生产率的，即焊后焊渣的清理。而且，当使用低氢焊 条时，还需要有适当的贮存设施，如烘箱，以保持其较低的潮湿度。 有关焊条电弧焊的基本原理先介绍到此， 接下来讨论焊条电弧焊可能产生的缺陷， 这些 缺陷不仅有我们可预料的．也可能有来自于工艺使用不当。 一种缺陷是焊缝中的气孔， 通常是由于焊接区域的潮湿和污染引起的， 它可能来自于焊 条药皮、 材料表面或环绕焊接操作处的大气， 气孔也可能是由于焊工使用过长的电弧引起的， 这点对低氢焊条尤其突出，因此，短弧将有助于消除焊缝气孔。 气孔也可能是由所说的“电弧偏吹”造成的，它存在于电弧焊的所有方法，这是一种常 见问题且常常使焊条焊焊工很苦恼。 只要是通过焊渣保护焊缝，就有可能产生夹渣，焊条电弧焊也不例外。焊工可运用使焊 渣充分浮到熔池表面的操作技术，以降低产生夹渣的可能性，另外，在多道焊中，在后续一 层施焊之前，把焊道上的焊渣完全清理干净，就能减少夹渣的发生。 由于焊条电弧焊是通过焊条操作来完成的， 如果运用不当就有可能出现各种缺陷， 如未 熔合、未焊透、裂纹、咬边、焊瘤、焊缝尺寸不对和不当的焊缝断面。 三 熔化极气体保护电弧焊（GMAW）１：概念 熔化极气体保护电弧焊，简写为 GMAW。最常见的是将它用作半自动工艺，但也可作 为机械化和自动化工艺来应用， 因此它很适合于焊接机器人来操作。 熔化极气体保护电弧焊 是通过焊枪连续不断的送丝， 由焊丝和工件之间产生的电弧的热量将母材和焊丝熔化， 从而 达到焊接的目的。图７描述了这一焊接工艺的基本构成。电流导线图７ GMAW 焊及各组成部分示意图 GMAW 很重要的一个特点是焊接过程的保护气体也是由焊枪输送的，这些气体有惰性 的，也有活性的。惰性气体如氩、氦，它们可单独使用，也可混合使用，或与其它活性气体 如氮气、 氧气或二氧化碳混合使用， 多数熔化极气体保护电弧焊使用二氧化碳作为保护气体，因为与惰性气体相比，它价格较为便宜。 ２：焊丝 熔化极气体保护电弧焊用的是实芯焊丝， 实芯焊丝缠绕成不同规格尺寸盘或卷， 以字母 ER 打头， 后面有二到三个数字， 然后是连字符 S， 最后是另一个数字， 见图８。 GB/T,, 焊丝是以字母 ER 打头，后面有二到三个数字，然后是连字符 S，最后是另一个数字或字母， 字母 ER 代表焊丝，既可用作电极，也可用作填充金属，或仅用作填充金属（用于其他焊接 工艺） 。二到三个数字表示熔敷金属的最小抗拉强度，连字符后的后面一个数字或字母表示 焊丝的化学成分，说明了其操作特性以及焊缝的性能，如数字 6，表示第 6 个品种，字母“B” 表示铬钼钢，字母“C”表示镍钢。图８ ３ 设备实心焊丝标识系统熔化极气体保护电弧焊的电源与焊条电弧焊的电源不同， 它不是恒流电源， 而是我们所 说的恒压电源、 或平特性电源。 也就是说， 熔化极气体保护电弧焊的焊接是在设定的电压下， 通过焊接过程中电流的变化来完成的。 熔化极气体保护电弧焊通常采用直流反接 （DCEP） ， 当用这种类型的电源和送丝机构配 合时，就可以组成半自动、机械或全自动的焊接方法。图９给出了典型的熔化极气体保护电 弧焊设备配置。图９熔化极气体保护电弧焊设备正如所看见的那样，这种设备较焊条电弧焊所使用的设备要复杂一些。一个完整的配置 包括电源、送丝机构、保护气体来源装置以及通过柔性电缆来连接送丝机构的焊枪，这根柔 性电缆中输送焊丝和保护气体。焊工可以在电源上调节电压，在送丝机构上调节送丝速度，来设置焊接参数。当送丝速度增加时，焊接电流也随之增加。焊丝的熔化率与焊接电流成比 例，所以这实际上是由送丝速度控制的。需要说明的是，这种电源是平特性电源，即恒压电 流， 如果改变设备的调节， 将导致操作特性的极大变化。 首先所关注的是熔化金属从电极端部穿 过电弧区到达母材的过渡方式。对于熔化极气体保护电弧焊，基本的过渡方式有四种，它们 是射流过渡、熔滴过渡、脉冲过渡（见图１０）和短路过渡。图１１给出了四种过渡方式中 的三种， 它们的特性完全不同以至几乎认为是四种独立的焊接方法。 每种过渡方式都有特定 的优点和局限，因此有不同的适用范围。熔滴过渡的方式取决于保护气体、电流、电压以及 电源特性等若干因素。 这四种不同的过渡方式的区别就是向工件传送不 等的热量。射流过渡被认为热量最高，接下来是脉冲 过渡、熔滴过渡。最后是短路过渡。因而，在平焊位 置。射流过渡最适合厚板以及全焊透接头。图１０ 脉冲过渡粗滴过渡能产生大量的热量以及熔敷金属，但操作稳定性略有下降，容易产生飞溅。 脉冲弧熔化极气体保护电弧焊要求焊接电源能够产生直流脉冲输出， 这使得焊工能够准 确地对脉冲进行程控， 使峰值电流和基值电流进行组合， 从而增加对热输入和工艺稳定性的 控制。焊工能够对峰值脉冲电流的值和宽度进行设置。这样在焊接过程中，焊接电流能够在 峰值脉冲电流和基值脉冲电流之间变换，并且，二者均可以通过焊机进行控制。 短路过渡向母材传送的热量最少， 这使得它成为薄板焊接和由于装配导致的间隙过宽的 接头焊接的首选。短路过渡方式的特性就是较冷，这是因为焊丝实际上与母材接触，在焊接 循环中产生部分短路。这样电弧是间歇地产生和消失。在电弧消失的这段期间，会发生冷却 现象从而减小薄板材料烧穿的倾向。 短路过渡用于厚板焊接时必须特别小心， 因为热量不足 容易产生未熔合。 如上所述，保护气体对熔滴过渡方式有着重要的影响作用。在混合气体中，只有在至少 80％氩气含量的情况下，射流过渡才能产生。Ar-CO2 混合气广泛用于碳钢的气体保护焊。 用金属管状焊丝作为填充金属的焊接方法也归到 GMAW 一类中。金属芯管状焊丝是一根空 心的金属管里面加各种粉未，基本上是铁粉。它几乎全部熔入焊缝金属。４： 应用和特点 这种工艺的多样性使它在许多工业应用中得到采用。GMAW 能够有效地应用于许多种 类的黑色金属和有色金属的连接。 用保护气体来代替容易受到污染的焊剂， 能够减少将氢带 人焊接区域的可能性。因而，GMAW 能够成功地解决由于氢而导致问题的情况。由于没有焊后必须去除的焊渣，GMAW 非常适合自动化和机器人焊接，或其它高效生产情况。这是 这种工艺的主要优点之一。 由于焊后极少或没有清理要求， 操作人员总的生产效率得到极大 的提高。 这个效率由于使用焊丝盘而得到进一步的提高， 连续的焊丝不需要像使用单根焊条 的焊条电弧焊那样经常更换。所以节约下来的时间可以用于完成更多的焊接生产。 GMAW 的主要优势在于每小时的金属熔敷量， 这极大地降低了劳动力成本。 熔化极气体保护电弧焊 的另一个优势在于它是一种干净的工艺， 这主要归功于没有使用焊剂。 随着有各种各样焊丝 的存在，而且焊接设备变的更便于携带，GMAW 焊的适用领域不断得到扩展。该工艺的另 外一个优点是明弧。因为没有焊渣，焊工能够很容易地观察电弧和熔池的情况，从而改善控 制。使用保护气体代替焊剂，确实会得到一些好处，但同样被认为是有局限的。这是因为气 体是焊接过程中保护和净化熔池的主要方法。 如果母材过分脏， 单靠保护气体不足以避免气 孔的产生。GMAW 还对气流和风特别敏感，它们会将保护气体吹开，留下未保护的金属。 正是这个原因，气体保护焊不大适合工地焊接。应充分认识到，单靠增加气体流量甚至超过 推荐值的上限， 并不能保证对熔池适当的保护。 实际上， 过大的气体流量反而导致气体紊乱， 并增大气孔产生的可能性，这是因为过分增大气体流量实际上可能将空气带入焊接区。 另一个缺点是设备要求比焊条电弧焊的设备复杂。 这增加了由于机械故障而导致焊接质 量问题的可能性。 诸如送丝软管和导电嘴的磨损会改变送丝性能和电弧特性导致焊缝产生缺 陷。 主要的问题已经讨论过。它们是：由于污染或保护不良产生的气孔，厚板焊接采用短路 过渡产生的未熔合， 送丝软管和导电嘴磨损而产生的电弧不稳定。 虽然这些问题对焊接质量 非常有害，但如果采取了预防措施，它们是能被减轻的。 为了减少气孔产生的可能性， 焊前应对部件进行清理， 并用围栏或屏风保护焊接区域避 免过强的风。如果气孔仍然存在，就应当检查所用的气体，以保证不存在过量的潮气。 未熔合的确是 GMAW 的一个问题，特别是采用短路过渡时。这有一部份的原因是因为 这种焊接工艺没有使用焊剂，是一种“明弧焊” 。由于没有了焊剂对电弧热量的保护，所以 容易使焊工认为母材中有大量的热量。这是一种错觉，所以，焊工必须明白这种情况并确保 电弧能熔化母材。最后，设备应得到良好的保养，以减轻诸如送丝不稳定所造成的问题。每次更换送丝轮时，应当用干净的压缩空气吹扫送丝软管，清除可能产生阻塞的微粒。如果送 丝仍有问题， 就应当更换送丝软管。 导电嘴应定期更换。 导电嘴磨损后， 接触点发生了变化， 使焊丝干伸长增加，然而焊工并不察觉。 四、药芯焊丝电弧焊（FCAW) 1：概念 药芯焊丝电弧焊与 GMAW 非常相似，差别在于 FCAW 用的是中间包着粒状焊剂的管 状焊丝;而 GMAW 用的是实心焊丝， 根据使用的焊丝类型的不同， FCAW 可以附带或不附带 额外的保护气体。 有些焊丝被设计成靠内部焊剂提供所有需要的保护， 它们被称为自保护焊。 有的焊丝要求附加的保护气体提供附加的保护。 同其它焊接工艺一样， FCAW 有一个用于标 识各种类型焊丝的系统。图 12 给出了采用自保护药芯焊丝焊焊接的工件和焊接过程中电弧区域的说明。图 13 显示联合保护 FCAW 焊接过程 2：焊丝 对于药芯焊丝，不同类别的钢材各有其型号表示方法。例如，GB/T 《低合 金钢药芯焊丝》中，焊丝型号的表示方法为：E×××T×-×，“E”表示焊丝，“T” 表示药芯 焊丝。字母“E”后面的前两个××表示焊丝熔敷金属的力学性能；第三个×表示焊接位置， “0”表示用于平焊和横焊，“1”表示全位置焊。“T”后面的×表示焊丝在渣系、保护类型及电 流类型等方面的不同，短划后的×表示熔敷金属化学成分分类代号。 如图 14图 14 药芯焊丝型号 根据这个标识系统， 能够对焊丝是否需要附加保护气体进行明确分类。 一些焊丝规定为 只有自保护，没有附加保护的情况下使用。这些焊丝使用后缀数字 3，4，6，7，8，10，11， 13 和 14 表示。而另外一些焊丝用后缀数字 l，2，5，9 或 12 表示要求额外的保护来帮助保 护熔化的金属。根据应用情况，两种类型的焊丝均能提供优良的性能。另外，后缀 G 和 GS 分别表示多道焊和单道焊。例如，自保护型焊丝更适用于工地焊接，在工地，风会引起保护 气体的流失。气体保护型的焊丝主要用于需要改善焊缝金属性能的场合，但这会增加成本。 FCAW 用的气体包括 CO2 或 75％氩气+25％CO2，但其它的混合气体也可适用。FCAW 进一 步分为 FCAW-G(气体保护)和 FCAW-S(自保护)。 3：焊接设备 FCAW 使用的设备与 GMAW 的基本一致，参见图 15。所不同的是 FCAW 可能需要承 载电流更高的焊枪和电源。对于自保护型焊丝和送丝机构，不需要附带保护气体装置。和 GMAW 一样。 FCAW 使用平特性直流电源。 根据所使用的焊丝类型， 使用直流反接 (DCEP) (1, 2, 3, 4, 6, 9, 12)或直流正接(DCEN) (7,8,10,11,13,14)或二者均可(DCEP,DCEN)(5)。图 15 FCAW 焊接电源和焊枪 :4：应用和特点 FCAW 工艺由于被某些行业选用而迅速得到认可。由于 FCAW 抗表面污染性能相对较 好一些和高熔敷效率的特点， 所以在许多场合取代了 SMAW 和 GMAW。 许多行业主要用于 焊接黑色金属。 在室内和室外的焊接应用中均能获得满意的效果。 虽然已生产的药芯焊丝大 多数为黑色金属 (碳钢和不锈钢)，但是一些有色金属也能得到很好的应用。一些不锈钢焊 丝实际上是用碳钢外皮包裹着粉料，粉料中含有诸如铬、镍的颗粒状元素。FCAW 获得广泛 的认可，是因为它有许多优点。可能最重要的优点是它能提供很高的生产效率，即单位时间 内所熔敷的焊缝金属量。 它是焊条焊接工艺中效率最高的。 这是由于焊丝盘提供连续不断的 焊丝，同 GMAW 一样增加了燃弧时间。该工艺另一个特点是有较大的熔深，这有助于减少 未熔合缺陷的可能性。 由于该方法主要用于半自动工艺， 其操作技能要求远低于焊条方法的 要求。无论有无保护气体的辅助，FCAW 因有粉剂，它比 GMAW 对母材污染要求要低。正 是这个原因，使得 FCAW 适合工地焊接，在现场，风使得保护气体流失，从而使得 GMAW 会受到极大的影响。该工艺有它的局限，首先，由于有粉剂，所以在后续焊道焊接前和外观 检查前必须去除这层固体焊渣。由于存在粉剂，在焊接过程中会产生大量的烟。长时间暴露 在没有通风条件的地方会危害焊工的健康。 在焊接过程中， 这些烟还会降低焊工对电弧的能 见度，给正确操作带来困难。虽然可以采用排烟系统。但要在焊枪上加附件，这会增加其重 量并阻碍焊工的视线。当采用附加保护气体时，它还会扰乱保护气氛。即使 FCAW 被认为 是有烟工艺，但它在单位熔敷金属时产生的烟量没有 SMAW 多。FCAW 所要求的设备比 SMAW 的复杂，因而其先期成本和机械故障的可能性限制了它在一些环境中的使用。和所 有的工艺一样，FCAW 自身存在一些问题。首先是与粉剂有关。由于粉剂的存在，在层间清 理不当或操作技术不当时，会有焊渣残留在焊缝金属中的可能性。对于 FCAW，至关重要的 是焊接速度要足够快，以保持电弧在熔池的前缘。当焊接速度太慢，使电弧在熔池的中前部 或后部时，熔化的焊渣会被卷入熔池中形成夹渣。另一个自身的问题与送丝机构有关。与 GMAW 情形一样，缺少保养维护会导致焊丝送进问题，这会影响焊缝的质量。FCAW 同样 产生包括末焊透、夹渣和气孔在内的典型缺陷。 四：钨极氩弧焊（GTAW） 1：概念 钨极氩弧焊是采用不熔化的钨极作为电极， 使用氩气作为保护气体的一种焊接方法。 简 称为“GTAW”焊。它利用钨极与工件之间产生的电弧热量来熔化母材和填充焊丝，利用从焊 枪喷嘴喷出的氩气在电弧周围形成保护气氛。 该方法可焊接易氧化的有色金属及合金、 不锈 钢、高温合金、难熔活性金属等。此焊接方法电弧稳定，适宜薄板焊接，可以进行全位置焊 接，容易实现单面焊双面成形，焊缝成形好，无飞溅。图 16 显示出该工艺的基本要素。 2：焊接材料各种类型的钨极有一个容易辩识的系统。 这个标识系统由一系列的字符组成， 它以字符 “E”开头表示电极。接下米的字母“W”是钨的化学符号。然后是字符的数字，它们表示 合金类型。由于只有 5 种不同的类型，它们通常使用颜色系统来区分。表 1 中给出了分类和 对应的颜色代码。 氧化钍或氧化锆的加入可帮助电极改善电特性， 其结果是使钨极的发射能 力得到轻微的提高。简单的说，就是氧化钍或氧化锆型的钨极比纯钨更容易起弧。纯钨电极 端部在加热时形成“球”状，所以经常用于铝焊接。和尖形钨极相比，球形钨极具有较低的 电流密度，从而减小了钨极烧损的可能性。EWTh-2 钨极是黑色金属焊接中最常用的电极。图 16 GTAW 的基本要素 表 1 钨极分类 类别 EWP EWCe-2 EWLa-1 EWLa-1.5 EWLa-2 EWTh-1 EWTh-2 EWZr 合金 纯钨 1.8-2.2%氧化铈 1%氧化镧 1.5%氧化镧 2%氧化镧 0.8-1.2%氧化钍 1.7-2.2%氧化钍 0.15-0.40 氧化锆 颜色 绿 橙 黑 金 蓝 黄 红 褐用于 GTAW 的填充材料标识与 GMAW 的填充材料（ER50S-3,ER50S-3 等）相同。外购 实心光焊丝的长度一般是 36 英寸，并在两端作有标识。 GTAW 使用惰性气体作为保护。所谓惰性。我们是指这种气体不会和金属发生反应， 但可以保护金属免受污染。氩气和氦气是两种用于 GTAW 的惰性气体。一些机械化的不锈 钢焊接生产， 使用由氩气和少量的氢气组成的保护气体， 但这在钨极氩弧焊应用中只占极少 的一部分。 3: 设备 GTAW 可以采用直流反接 DCEP，直流正接 DCEN 或交流 AC。直流反接 DCEP 将在电 极上产生较多的热量，而直流正接 DCEN 则在工件上产生更多的热量。交流 AC 则在电极 和工件之间交替变换热量。 交流 AC 主要用于铝焊接， 这是因为电流的变换会提高清洁作用， 从而提高焊接质量。 直流正接 DCEN 通常用于钢的焊接。 图 17 显示不同电流和极性的效果、包括熔深、氧化物的清洁作用、电弧的热量分配和电极的电流承载能力。电流类型 钨极极性 电子与离子流向 熔深DC 负DC 正AC（对称）清除氧化物作用 电弧热量的分配 熔深 电极承载能力没有 有 有,每半个循环一次 70%在工件端 30%在工件端 50%在工件端 30%在电极端 70%在电极端 50%在电极端 深;窄 浅;宽 适中 极好（例 3.18mm-400A）不好（例 6.35mm-120A）好(例 3.18mm-225A) 图 17 焊接电流类型对钨极氩弧焊熔深的影响GTAW 的设备其主要电源部分如同 SMAW 的设备一样， 采用陡降特性的电源。 由于使用气 体，需要有器具来控制和传送气体。图 18 显示 出钨极氩弧焊设备的典型配置。 该焊接系统新增 的特征， 在图中没有给出， 是配备了一个直流反 接高频发生器，它协助起弧，起弧后即关闭。当 使用交流电时， 则全部时间保持高频， 在电流反 向过程中， 帮助每个半周引弧。 为了在焊接过程 中改变热输入，可能还需要附加电流遥控装置， 这个控制器可以是脚控或是通过安装在手把上 的其它装置。 它特别适用于需要进行即时控制的 运用场合。 如薄板焊接和带有根部间隙的管子接 头。图 18 GTAW 设备 GTAW 在许多工业领域有着广泛的应用。 它能焊接几乎所有的材料， 因为电极在焊接过程没有熔化。 它具有以极低电流情况下焊接的 能力，使得钨极氩弧焊可用于极薄材料的焊接（薄至 0.005 英寸） 。电弧清洁且容易控制， 使它成为苛刻条件下应用的首选。 这些应用如太空、 食品和药品加工、 石化和动力管道工业。 GTAW 的主要优势在于它能焊出有高质量的焊缝和优异的焊缝外观。同样，由于没有焊剂， 所以焊缝非常干净，不需要焊后清理焊渣。如前所说，能焊接极薄的材料。由于它的特性， 它适合焊接几乎所有的金属， 而许多材料采用其它的焊接方法会是很难焊的。 如果接头设计 允许，这些材料的焊接可以不用填充材料。 根据需要，大部分金属都可做成丝状填充材料。万一某种特定的合金材料，市场上又没 有可选用的焊丝，那么可以简单地从这种母材上剪一块，作成窄条状当作焊丝，用焊条送丝4：应用和特点方法送入焊接区。除优点外，它还是有一些缺点。首先，GTAW 是所有可选用的焊接方法 中最慢的。在它产生干净的焊缝熔敷时．它却对污染很敏感。所以，焊前必须对母材和填充 材料进行认真的清理。当采用焊条方法时，GTAW 要求很高的技能水平；焊工必须协调一 只手控制电弧而另一只手随之送进填充材料。GTAW 通常被选择用于需要高质量保证的地 方， 以弥补由于这些缺点所增加的成本。 其次， 该方法对污染很敏感。 如果遇到污染或潮气， 无论来自母材、填充材料或是保护气体，都将可能在熔敷焊缝中引起气孔，当发现气孔，就 意味着工艺失控，需要检查保护措施，以确定污染的来源，从而消除污染。另一个 GTAW 特有的内在缺点是夹钨。由钨极上的小块熔入焊缝金属所造成。五：埋弧焊(SAW) 1：概念 埋弧焊。是目前所提及的在焊缝金属熔敷效率上最高的一种典型焊接方法。SAW 用实 芯焊丝连续送进， 焊丝产生的电弧完全被颗粒状的焊剂层所覆盖； 因而被命名成 “埋弧 “焊。 图 19 显示该工艺是如何形成焊缝的。正如所提到的，焊丝送进到焊接区域的方式与气体保 护焊和药芯焊丝焊非常一致。而最大的差别是保护方式。对于埋弧焊工艺，颗粒状焊剂被置 于焊丝的前部或周围来实现对熔化金属的保护。 焊接过程中， 焊道上有一层焊渣和未熔化的 颗粒状焊剂。焊渣清除后通常被丢弃。未熔化的焊剂可回收并与新的焊剂混合后再使用，但 焊剂的颗粒度必须保持在原来的范围内。图 19 埋弧焊示意图 2：焊接材料 由于 SAW 的焊丝和焊剂是各自分开的，所以对某个接头会有多种组合可选用。对于合 金钢焊缝。一般有两种组合：合金焊丝配合中性焊剂，或低碳焊丝配合合金焊剂。因此，为 了正确地描述 SAW 的填充材料，美国焊接学会的标识系统包括了焊丝和焊剂。图 20 显示 了焊丝/焊剂分类系统的各个部分。GB/T5293 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂和 GB/T12470 埋弧 焊用低合金钢焊丝和焊剂型号分类根据焊丝一焊剂组合的熔敷金属力学性能、 热处理状态进 行划分， 焊丝一焊剂组合的型号编制方法如下:字母“F”表示焊剂;第一位数字表示焊丝一焊剂 组合的熔敷金属抗拉强度的最小值;第二位字母表示试件的热处理状态， A 表示焊态， P 表示焊后热处理状态;第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于 27J 时的最低试验温度;“一”后 面表示焊丝的牌号。如果需要标注熔敷金属中扩散氢含量时，可用后缀&H X”表示。图 20 埋弧焊焊接材料标识系统 3：设备 埋弧焊设备由几个部分组成，见图 21。由于该工艺能够实现自动化或半自动化。在半 自动埋弧焊中，焊丝和焊剂通过焊枪给送，靠焊工使焊枪沿接头方向移动，这叫“手持埋弧 焊” 。然而，无论那种情况，都要求有一电源。虽然大部分埋弧焊使用平特性电源，仍有相 当数量的应用选择陡降特性电源。 与 GMAW 和 FCAW 一样， 送丝机构强迫焊丝通过软管送 到焊枪。焊剂必须放置在焊接区域；对于自动焊，焊剂一般放置在机头上部的焊剂料斗中。 靠重力送料， 通过围绕导电嘴的送料嘴把焊剂送至电弧前面一点或周围。 对于半自动埋弧焊， 焊剂采用压缩空气强制送到焊枪，压缩空气使颗粒状焊剂产生“焊剂流”;或是通过直接连 在手提焊枪上的料斗直接送到焊枪。 设备的另外一个差异就是在交流直流正接或直流反接之 间选择。焊接电流的类型影响焊缝熔深和断面形状。对于一些应用，可以使用多丝焊。这些 焊丝可能采用一个电源供电，或需要多个电源。多丝的使用可以提供多样性的工艺。 4：应用和特点 SAW 已在许多工业领域得到认可，并可用在许多金属上。由于很高的熔敷效率，它在 表面堆焊上表现出很高的效率。 在表面需要改善耐腐蚀或耐磨性能的情况下， 在不耐蚀或不 耐磨金属表面覆盖耐蚀或耐磨焊缝是一种非常经济的办法。 如果要实现自动化堆焊的话， 埋 弧焊是最佳选择。可能 SAW 最大的优势是它的高熔敷效率。与其它常用方法相比，它有着 很高的焊缝金属熔敷效率。埋弧焊工艺对操作工有很高的吸引力，因为没有可见的弧光。允 许操作工在没有佩带防护镜和其他厚重保护服的情况下对焊接进行控制。 另外一个优点是它 比其它一些焊接方法产生更少的烟。 该方法的其他一个特点是它在许多应用中具有获得满意 熔深的能力。图 21 自动埋弧焊设备 SAW 的局限是它只能在焊剂可以被支撑在焊接接头的位置进行焊接。当焊接不是在常 规的平焊或横焊位置进行时，就需要一些装置来保持焊剂在适当的位置，使焊接可以进行。 和大多数机械方法一样，SAW 的另一个局限是它可能需要很多工具工装和变位设备。和其 它使用焊剂的方法一样，完工焊缝上有一层必须去掉的焊渣。如果焊接参数不恰当，则焊缝 成形会使清渣变的非常困难。 最后一个缺点与在焊接过程中覆盖在电弧上的焊剂有关。 当它 很好地保护了焊工免受电弧伤害的时候， 也阻挡了焊工地准确观察电弧在接头中的位置。 建 议可采用导向装置在没有电弧和焊剂的一点进行跟踪。如果电弧偏离，则会产生未熔合。 SAW 有一些固有的问题。首先是与颗粒状焊剂有关。与低氢型的 SMAW 焊条一样，埋弧焊 的焊剂需要保护起来免遭潮气。在使用前，可能需要将焊剂存储在加热的容器中。如果焊剂 受潮，可能会产生气孔和焊道下裂纹。SAW 的另―个问题是凝固裂纹。这是焊道宽度和深 度之比过大时产生的。也就是说焊道的宽度远大于深度，反之亦然，会在凝固过程中产生中 心收缩裂纹。图 3.28 显示出一些会产生裂纹的情况。六、焊接符号、术语和焊接缺陷 （一）术语:1：“焊缝”是指焊件经焊接后所形成的结合部分 :2：焊接接头包括：焊缝、熔合区、热影响区，如图 21图 22 焊接各部分示意图 3：热影响区就是这样一个区域，它靠近焊缝金属，并从恰好低于钢的转变温度升温到恰好 低于钢的熔化温度 4：余高：焊缝表面焊趾连线上面那部分金属的高度。: 5：焊趾：焊缝表面与母材的交界处。 6：焊缝宽度：焊缝表面两焊趾之间的宽度。 :7：焊根：焊缝底部与母材的交接处。 8：焊层：多层焊时的每一个分层。每个焊层可由一条焊道或几条并排相搭的焊道所组成 9：焊道：每一次熔敷所形成的一条单道焊缝 10：焊后热处理（PWHT）－GB/T 3375 定义：焊后，为改善焊接接头的组织与性能或消除残余应力而进行的热处理； NB/T 47014 定义：能改变焊接接头的组织和性能或残余应力的 热过程。 11：焊接接头的形式（如图 23）图 23 接头形式 :11：坡口的形式图 24 坡口形式（二）焊接符号1：焊缝符号代号 焊缝的结构形式用焊缝代号来表示，焊缝代号主要由：基本符号、辅助符号、补充符号、指 引线和焊缝尺寸等组成，如图 25。图 25 焊接符号示意 2：基本符号用来说明焊缝横截面的形状，线宽为标注字符高度的 1/10，如字高为 3.5mm， 则符号线宽为 0.35mm。如表 2 基本符号表 2 基本符号及名称3：辅助符号是表示焊缝表面形状的符号，如表 3 表 3 辅助符号4：补充符号是用来表示焊缝的范围等特征的符号，如表 4。 表 4 补充符号5：焊接符号标注举例，表 5 表 5 符号举例（三）焊接缺陷定义： 焊接接头中的不连续性、不均匀性以及其它不健全性等的欠缺 分类： 1. 坡口和装配的缺陷 1.1 角度、间隙、错边、直线度、棱角度 1.2 坡口表面有深的切痕、龟裂、熔渣、锈、其它污物 2. 焊缝形状、尺寸和接头外部的缺陷 2.1 焊缝截面不丰满或余高过高、满溢、咬边、表面气孔、表面裂纹 2.2 变形、翘曲 3. 焊缝和接头内部的缺陷 气孔（H、N、CO、H2O） 、裂纹(热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂、SCC)、未焊 透、夹渣、夹杂（O、N、S 化物） 、未熔合、偏析、显微缺陷（位错、空穴、微裂等） 4. 接头的力学性能 5. 焊缝和接头的显微组织、耐腐蚀性和物理化学性能 未焊透： 焊接时接头根部未完全熔透的现象， 对接焊缝也指焊缝深度未达到设计要求的现象 未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完成熔化结合的部分，电阻点焊指 母材与母材之间未完全熔化结合的部分 咬边：由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷 焊瘤：焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤 凹坑：焊后在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分 下塌： 单面熔化焊时， 由于焊接工艺不当， 造成焊缝金属过量透过背面， 而使焊缝正面塌陷， 背面凸起的现象第二部分 焊接评定一：焊接工艺评定 （一） ：焊接工艺评定的概念和方法 ? 评定过程中第一个步骤是焊接工艺的完善，这必须在焊工资格评定及产品焊接以前 完成，一般情况下，进行焊接工艺评定是显示以下各项的匹配性： ? 1. 母材 ? 2．焊接或钎焊填充金属 ? 3．焊接工艺 ? 4．技术措施 ? 还必须注意到工艺评定中没有对评定试验焊工的技能水平提出要求。许多规范认为 进行工艺评定对施焊的焊工自动进行评定，但是有的规范工艺评定并不用于判定焊 工的能力。 ? 国际上焊接工艺评定的三个途径： ? 方法 I：标准模型评定试验 ? 方法 II：工艺评定试验 ? 方法 III：免除评定的接头工艺 （二）工艺评定的目的 ? （1）材料焊接性 ? 工艺焊接性 ? 使用焊接性 ? （2）焊接性能与焊接工艺评定的关系 ? 其解决的问题不同 ? 焊接性能是基础和前提 ? 进行焊接工艺评定前不一定做焊接性能试验 ? 焊接工艺评定不允许从外单位“输入”（包括焊工） ? （3）焊接工艺评定的目的（功能） ? 验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性， ? 评定施焊单位焊制焊接接头的使用性能符合设计要求的能力。 （三）NB/T47014 应用范围和名词术语 3.1 范围 1：焊缝类型 承压设备的对接焊缝和角焊缝焊接工艺评定、耐蚀堆焊工艺评定、复合 金属材料焊接工艺评定、 换热管与管板焊接工艺评定和焊接工艺附加评定以及螺柱电弧焊工 艺评定 2：焊接方法 气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、 电渣焊、等离子弧焊、摩擦焊、气电立焊和螺柱电弧焊等焊接方法。 3：不适用于气瓶。1 超出标准范围的母材、填充金属和焊接方法的焊接工艺评定要求见附录 B 母材、填充金属 和焊接方法的补充规定 ? 3.2 标准以外的母材 ? A)公称成分在表 1 范围内时应满足以下规定。 ? 符合承压设备安全技术规范，且已列人国家标准、行业标准的金属材料，以及相应 承压设备标准允许使用的境外材料，完成“母材归类报告??，在本单位的焊接工艺评 定文件中将该材料归人某材料所在类别、组别内。 ? 除上外，应按每个金属材料代号进行焊按工艺评定 （B2.1.1) ? B)公称成分不在表 1 范围内， ? 承制单位应制订供本单位使用的工艺评定标准、技术要求不低于本标准，其母材 按??母材归类报告”要求分类分组(B2.1.2) ? 标准??母材归类报告”的基本内容，并存档备查(B2.2,B2.3) ? 3.3 标准以外的填充金属 ? A) 表 2 至表 5 中有相应类别?当“填充金属归类报告”表明，承制单位已掌握其化学成分、力学性能等，则可以 在本单位的焊接工艺评定文件中，对其按表 2 至表 5 内的分类依据进行分类: ? 除所述情况外的填充金属，应按各焊接材料制造厂的牌号、分别进行焊接工艺评定 ? （B3.1.1) ? B)表 2 至表 5 中没有相应类别 ? 承制单位应制订供本单位使用的工艺评定标准、技术要求不低于本标准，填充金属 按??填充金属归类报告”要求分类分组(B3.1.2) ? 标准??填充金属归类报告”的基本内容，并存档备查(B3.2,B3.3) ? 3.4 焊接方法 ? 承压设备采用本标准范围以外的焊接方法时，应由承制单位遵照本标准相应规定， 并参照近期国际工业先进国家同类标准，编制供本单位使用的焊接工艺评定标准。 B4 ? 3.5 术语与定义 ? 1:焊接工艺评定 ? 是指为使焊接接头的力学性能、弯曲性能或堆焊层的化学成分符合规定，对预焊接 工艺规程进行验证性试验和结构评定。3.1 ? 2:预焊接工艺规程 ? 为进行焊接工艺评定所拟定的焊接下艺文件（来自欧洲） （3.2） ? 3 :焊接工艺附加评定 ? 为使焊接接头附加特性(如换热管和管板的角焊缝厚度)符合规定，对拟定的焊 接工艺规程进行验证性试验及结果评价。 （3.6） (四) 焊接工艺规程流程 附录 A，如图 26图 26 工艺评定流程 （五）评定的试件和方法 （1）焊缝试件分类 ? 试件形式:试件分为板状与管状两种，管状指管道和环。6.3.1 如图 27 ? 摩擦焊试件接头形状应与产品规定一致图 27 工艺评定试件形式 堆焊试件形式:堆焊试件分为板状与管状两种， 管状指管道和环。 管状试件可在管外壁或 管内 7.2.1，如图 28图 28 堆焊试件 螺柱焊试件形式与尺寸，如图 29图 29 螺柱焊试件 ? （2）评定方法(6.3.3) ? 当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺 时，可按每种焊接方法(或焊接工艺)分别进行评定;亦可使用两种或两种以上焊接方 法(或焊接工艺)焊接试件，进行组合评定。 ? 组合评定合格的焊接工艺用于焊件时，可以采用其中一种或几种焊接为一法(或 焊接工艺)，但应保证其重要因素、补加因素不变。只需其中任一种焊接方法 (或焊接工艺)所评定的试件母材厚度，来确定组合评定试件适用于焊件母材的厚度有效范 围。 （六） 覆盖范围（替代准则） （1）焊接方法 ? 改变焊接方法，需重新评定。6.1.1 ? 焊接方法的类别为:气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护 焊(含药芯焊丝电弧焊)、电渣焊、等离子弧焊、摩擦焊、气电立焊和螺柱电弧焊。 5.1.1 ? 要注意的是有的工艺评定标准把 GMAW GMAW-S FCAW 分开作为单独的焊接方 法 （2）焊缝试件替代 板材对接焊缝适用于管材对接焊缝，反之亦然；6.3.2 管板角接焊缝适用于板材角接焊缝，反之亦然；6.3.2 对接焊缝适用于角接焊缝。6.3.1.2 评定非受压角焊缝时可汉采用角焊缝试件 .6.3.1.2, (受压角焊缝,如接管,管道的支管等, 非受压角焊缝如支架的焊缝等) 任一角焊缝试件评定合格的焊接工艺， 适用于所有形式的焊件角焊缝。 6.3.2(指的是 板的角可适用用于管的) （3）焊接工艺因素 焊接因素分类：接头（坡口） ， 焊接材料（填充材料） ，预热和后热，气体， 电特性，技术 措施， 焊接位置 (5.2.2)，见表 6 焊接因素概念 ? 重要因素：影响焊接接头抗拉强度和弯曲性能。5.2.1 ? 补加因素：影响焊接接头冲击韧性。5.2.1 ? 次要因素：对要求测定的力学性能无明显影响。5.2.1 焊接因素覆盖范围 ? 重要因素：当变更任何一个重要因素是都需要重新评定焊接工艺。6.2.1 ? 补加因素： 当变更时， 可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验。 6.2.1 ? 次要因素：当变更时，不需要重新评定焊接工艺，但需重新编制焊接工艺指导书。 6.2.1，如表 6 ? 表 6 焊接因素? 各种焊接方法的耐蚀堆焊变素内容 堆焊层厚度， 母材 堆焊用填充金属 预热和后热，气体， 电特性， 技术措施 (7.1.2) (4)试件焊接位置代号及覆盖范围 （A）代号，如图 30图 30 焊接位置及代号 (B)概念，图 31 只是对接,还有角焊缝 NB47015图 31 焊缝位置定义 表 7 焊接位置角度对应表 位置 平焊缝 横焊缝 参考图 A B 焊缝倾角， （°） 焊缝面转角， （°） 0～15 0～15 150～120 80～150 210～280 0～80 280～360 80～280 0～360仰焊缝C D E0～80 15～80 80～90立焊缝(C )焊接位置替代 焊接位置改变：(ASME NB/T47014)（表 6） 由立向下改为立向上属补加因素（冲击） 其他位置改变，为次要因素 (D) 耐蚀堆焊焊接位置改变： 对于 SMAW SAW GMAW GTAW PAW 除横焊、立焊、仰焊位置的评定适用于平焊外， 改变焊接位置要进行重新评定 （表 16） ? 下列情况不需重新评定堆焊工艺: ? a)管状试件水平固定位置(5G)评定合格堆焊工艺适用于平焊、立焊和仰焊; ? b)横焊、立焊和仰焊位置都评定合格的堆焊工艺适用于所有的焊接位置; ? c)管状试件 45°固定位置(6G )评定合格堆焊工艺适用于所有焊接位置。 7. 1. 3 （5）母材覆盖 ? （A）母材分类 ? :根据金属材料的化学成分、力学性能和焊接性能 ? 将焊制承压设备用母材进行分类、分组(5.1.2)，Fe Al Ti Cu Ni，表 8 ? 表 8 母材分类母材的评定规则 类别的评定规则(螺柱焊、摩擦焊除外)6.1.2.1 1:母材类别号改变，需要重新进行焊接工艺评定; 2:等离子弧焊使用填丝工艺，对 Fe-1~Fe-5A 类别母材进行焊接工艺评定时，高类别 号母材相焊评定合格的焊接工艺，适用于该高类别号母材与低类别号母材相焊; ? 3:采用焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊或钨极气体保护焊，对 Fe-1~Fe-5A 类别母材进行焊接工艺评定时，高类别号母材相焊评定合格的焊接工艺，适用于该 高类别号母材与低类别号母材相焊; ? 4:除上述 2,3 外，当不同类别号的母材相焊时，即使母材各自的焊接工艺都已评定合 格，其焊接接头仍需重新进行焊接工艺评定; ? 5:当规定对热影响区进行冲击试验时，两类(组)别号母材之间相焊，所拟定的预焊接 工艺规程，与他们各自相焊评定合格的焊接工艺相同，则这两类 (组)别号母材之间 相焊，不需要重新进行焊接下艺评定 ? 两类(组)别号母材之问相焊，经评定合格的焊接工艺，也适合于这两类(组)别号 母材各自相焊 ? 组别评定规则(螺柱焊、摩擦焊除外)6.1.2.2: ? 除下述规定外，母材组别号改变时，需重新进行焊接工艺评定: ? 某一母材评定合格的焊接工艺，适用于同类别号同组别号的其他母材; ? 在同类别号中，高组别号母材评定合格的焊接工艺，适用于该高组别号母材与低组 别号母材相焊; ? 组别号为 Fe-1 -2 的母材评定合格的焊接工艺，适用于组别号为 Fe-1-1 的母材。 （6）焊接材料 (A ) 分类 ? 焊接材料包括焊条、焊丝、填充丝、焊带、焊剂、预置填充金属、金属粉、板极、 熔嘴等.5.1.3.1(B) ? ? ?? 焊条分类见表 9;气焊气体保护焊、 等离子弧焊用焊丝和填充丝分类见表 10;埋弧焊用 焊丝分类见表 11;埋弧焊用焊剂分类见表 12表 9 焊条分类表 10 焊丝分类表 11 埋弧焊焊丝分类表 12 焊剂分类填充金属的评定规则 6.1.3 1.变更填充金属类别号，需重新进行焊接工艺评定。 当用强度级别高的类别填充金属代替强度级别低的类别填充金属焊接 Fe-1 , Fe-3 类 母材时，可不需重新进行焊接工艺评定:6.1.3.1 （b,c 可讲）2. 在同一类别填充金属中，当 规定进行冲击试验时，下列情况为补加因素:6.1.3.2 a)用非低氢型药皮焊条代替低氢型(含 Exxl0, Exx11)药皮焊条; b)当用冲击试验合格指标较低的填充金属替代较高的填充金属 (若冲击试验合格指标较 低时 仍可符合本标准或设计文件规定的除外)3: Fe-1 类钢材埋弧多层焊时，改变焊剂类 型(性焊剂、活性焊剂)，需重新迸行焊接工艺评定 6.1.3.3 （7）热处理 ? 热处理类别 ? 类别号为 Fe-1、Fe-3、Fe-4、Fe-5A、Fe-5 B、Fe-5 C、Fe-6、Fe-9B、Fe-101、Fe-10H 材料的热处理类别:5.1.4.1 不进行 低于下转变温度 高于上转变温度 先在高于上转变，再在低于下转变温度 在上下转变温度之间 ? 其他材料的热处理类别：5.1.4.2 不进行焊后热处理 在规定的温度范围内热处理 ? 焊后热处理的评定规则 ? 改变焊后热处理类别，需重新进行焊接工艺评定。 6.1.4.1 ? 除气焊、螺柱电弧焊、摩擦焊外，当规定进行冲击试验时，焊后热处理的保温温度 或保温时间范围改变后要重新进行焊接工艺评定。试件的焊后热处理应与焊件在制 造过程中的焊后热处理基本相同，低于下转变温度进行焊后热处理时，试件保温时 间不得少于焊件在制造过程中累计保 ? 温时间的 80%, 6.1.4.2 （8）试件的厚度 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于焊件厚度的有效范围表 13 表 14（6.1.5.1） 表 13 对接焊缝厚度覆盖（横向弯曲）表 14 对接焊缝厚度覆盖（纵向弯曲）? 冲击试验时的要求 ? 用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊和气电 立焊等焊接方法完成的试件，当规定进行冲击试验时，焊接工艺评定合格后，若 T ≥ 6mm 时，适用于焊件母材厚度的有效范围最小值为试件厚度 T 与 16mm 两者中 的较小值;当 T& 6mm 时，适用于焊件母材厚度的最小值为 T/2。如试件经高于上转 变温度的焊后热处理或奥氏体材料焊后经固溶处理时，仍按表 7 或表 8 规定执行。 6.1.5.2 ? 对接焊缝试件评定合格的焊接工艺用于焊件角焊缝时，焊件厚度的有效范围不 限;6.1.5.5 ? 角焊缝试件评定合格的焊接工艺用于非受压焊件角焊缝时，焊件厚度的有效范围不 限 6.1.5.5 （七） 焊接工艺评定试验 ? 试验项目：外观检查，无损检测，力学性能和弯曲性能试验，金相检验（宏观，对 角焊缝）6.4.1.1 ? 外观检查和无损检测结果不得有裂纹。6.4.1.2 ? 堆焊的检验项目应包括:渗透检测、弯曲试验、化学成分分析(当规定时)。7.3.1 ? 堆焊的渗透检测;可采用着色法或荧光法，检验方法按 JB/T 4730 的规定，检验结果 不允许有裂坟。7.3.1.1 ? 力学性能试验和弯曲试验项目和取样数量 6.4.1.3，如表 15 ? 表 15 力学性能数量? 当规定进行冲击试验时，仅对钢材和含镁量超过 3%的铝镁合金焊接接头进行夏比 v 型缺口冲击试验铝镁合金焊接接头只取焊缝区冲击试样;6.4.1.3 b ? 当试件采用两种或两种以上焊接方法(或焊接工艺)时:拉仲试样和弯曲试样的受拉面 应包括每一种焊接方一法(或焊接工艺)的焊缝金属和热影响区;当规定做冲击一试验 时。对每一种焊接力一法(或焊接工艺)的焊缝区和热影响区都要经受冲击试验的检 验;6.4.1.3 c 力学性能试验和弯曲试验的取样要求 6.4.1.4 ? a)取样时，一般采用冷加工方法，当采用热加工方法取样时，则应去除热影响区; ? b)允许避开焊接缺陷、缺欠制取试样; ? c)试样去除焊缝余高前允许对试样进行冷校平; ? d)板状对接焊缝试件上试样取样位置见图 2; 1)拉伸试验 ? 取样和加工要求:6.4.1.5.1 ? a)试样的焊缝余高应以机械方法去除，使之与母材齐平; ? b)厚度小于或等于 30mm 的试件，采用全厚度试样进行试验。试样厚度应等于 或接近试件母材厚度 T; ? c}当试验机受能力限制不能进行全厚度的拉伸试验时，则可将试件在厚度方向 L 均匀分层取样，等分后制取试样厚度应接近试验机所能试验的最大厚度 J 等分后 的两片或多片试 样试验代替一个全厚度试样的试验。 拉伸试样合格指标:6.4.1.5.4 ? a)试样母材为同一金属材料代号时， 每个(片)试样的抗拉强度应不低于本标准规定的 母材抗拉强度最低值: ? 1)钢质母材规定的抗拉强度最低值，等于其标准规定的抗拉强度下限值; ? 2)铝质母材 ? 类别为 Al-1, Al-2, Al-5 的母材规定的抗拉强度最低值，等于其退火状态标准 规定的抗拉强 度下限值; 类别为 A l-3 的母材规定的抗拉强度最低值见表 12 ? 3)钛质母材规定的抗拉强度最低值，等于其退火状态标准规定的抗拉强度下限值; ? 4)铜质母材规定的抗拉强度最低值，等于其退火状态与其他状态标准规定的抗拉强 度下限值 中的较小值; ? 5)镍质母材规定的抗拉强度最低值，等于其退火状态(限 Ni-1 类、N i-2 类)或固溶状 态(限 Ni-3 类、Ni-4 类、Ni-5 类)的母材标准规定的抗拉强度下限值。 ? b)试样母材为两种金属材料代号时， 每个(片)试样的抗拉强度应不低于本标准规定的 两种母材抗拉强度最低值中的较小值。 ? c)若规定使用室温抗拉强度低于母材的焊缝金属， 则每个(片)试徉的抗拉强度应不低 于焊 缝金属规定的抗拉强度最低值。 ? d)上述试样如果断在焊缝或熔合线以外的母材上，其抗拉强度值不得低于本标准规 定的母材抗拉强度最低值的 95%，可认为试验符合要求。 2) 弯曲试验? 试样加工要求:试样的焊缝余高应采用机械方法去除，面弯、背弯试祥的拉仲表面应 加下齐平，试样受拉仲表面不得有划痕和损伤 6.4.1.6.1 ? 从试样受压面去除多余厚度 6.4.1.6.2a ? 弯曲试验方法要求 6.4.1.6.3 ? 弯曲试验按表 13 规定的试验方法测定焊接接头的完好性和塑性; ? 试样的焊缝中心应对准弯心轴线。侧弯试验时，若试样表面存在缺欠，则以缺欠较 严重一侧作为拉伸面; ? 弯曲角度应以试样承受载荷时测量为准; ? 横向试样弯曲试验时，焊缝金属和热影响区应完全位于试样的弯曲部分内。 ? 弯曲试验合格指标：其拉伸面上沿任何方向不得有单条长度大于 3mm 的裂纹或缺 陷， 试样的棱角开裂不计， 但由夹渣或其他缺陷引起的棱角开裂应计入。 6.4.1.6.4 (与 ASME 一样） ? 堆焊弯曲试验合格指标：7.3.1.2.3 ? 弯曲试样弯曲到规定的角度后，在试样拉伸而上的堆焊层内不得有大于 0.5mm 的任 一开口缺陷;在熔合线内不得有大于 3mm 的任一开口缺陷. 3) 冲击试验 ? 试样制取:6.4.1.7.1 ? 1)试样取向:试样纵轴线应垂直于焊缝轴线，缺口轴线垂直于母材表面; ? 2)取样位置:在试件厚度上的取样位置见图 10; ? 3)缺口位置:焊缝区试样的缺口轴线应位于焊缝中心线上。 ? 热影响区试样的缺口轴线至试样纵轴线与熔合线交点的距离看 k &0 ,且应尽可能 多的通过热影响区。 ? 合格指标: ? 钢质焊接接头每个区 3 个标准试样为一组的冲击吸收功平均值应符合设计文件或相 关技术文件规定，且不应低于表 14 中规定值，至多允许有 1 个试样的冲击吸收功低 于规定值，但不得低干规定值的 70%;6.4.1.7.3 ? 含镁量超过 3 %的铝镁合金母材试验温度应不高于承压设备的最低设计金属温度， 焊缝 区 3 个试样为一组的冲击吸收功平均值，应符合设计文件或相关技术文件 规定，且不应小于，. 至多允许有 1 个试样的冲击吸收功低于规定值，但不低于规 定值的 70% ; 6.4.1.7.3 ? 宽度为 7.5mm 或 5mm 的小尺寸冲击试样的冲击功指标，分别为标准试样冲击功指 标的 75 %或 50%。 6.4.1.7.3 4）金相检验(宏观) ? 取样:6.4.2.4.1 a ? 板状角焊缝试样;试件两端各舍去 20mm，然后沿试件纵向等分切取 5 块试样。 ? 每块试样取一个面进行金相检验，任意两检验面不得为同一切口的两侧面。 ? 管状角焊缝试样: 将试件等分切取 4 块试样，焊缝的起始和终了位置应位于试样 焊缝的中部。 ? 每块试样取一个面进行金相检验，任意两检验面不得为同一切口的两侧面。 （6.4.2.4.1b) ? 角焊缝宏观试验合格指标: ? a)焊缝根部应焊透，焊缝金属和热影响区不允许有裂纹、未熔合; ? b)角焊缝两焊脚之差不大于 3mm （八） 焊接工艺评定报告和焊接工艺规程 1：焊接工艺评定报告 焊接工艺评定试验完成后，需将试验结果填入焊接工艺评定报告。通常为便于对照，并 把事先编制用于焊接工艺评定的一份焊接工艺、作为焊接工艺评定报告的附件。 一份完整的焊接工艺评定报告应记录评定试验时所使用的全部重要参数。 其内容包括下列各部分。 1．评定报告编号及相对应的焊接工艺指导书编号。 2．评定项目名称。 3．评定试验采用的焊接方法，焊接位置。 4．所依据的产品技术标准编号。 5．试板的坡口形式、实际坡口尺寸。 6．试板焊接接头焊接顺序和焊缝的层次。 7．试板母材金属的牌号、规格、类别号，如采用非法规和非标准材料，则应列出实际 的化学成分化验结果和力学性能的实测数据。 8．焊接试板所用的焊接材料，列出牌号、规格以及该焊材入厂复验结果，包括化学成 分和力学性能。 9．评定试板焊前实际的预热温度、层间温度和后热温度等。 10． 试板焊后热处理的实际加热温度和保温时间， 对于合金钢应记录实际的升温和冷却 速度。 11．焊接电参数，记录试板焊接过程中实际使用的焊接电流、电弧电压、焊接速度。对 于熔化极气体保护焊和电渣焊应记录实测的送丝速度。 电流种类和极性应清楚表明。 如采用 脉冲电流，应记录脉冲电流的各参数。 12． 凡是在试板焊接中加以监控或检测的操作技术参数都应加以记录， 其他参数可不作 记录。 13．力学性能检验结果，应注明检验报告的编号、试样编号、试样形式，实测的接头强 度性能和抗弯性能数据。 14．其他性能的检验结果，角焊缝宏观检查结果，耐蚀性检验结果，硬度测定结果。 15．评定结论。 16．编制、校对、审核人员签名。 17．企业管理者代表批准，以示对报告的正确性和合法性负责。 2 焊接工艺规程 无论焊接工艺评定前制定的焊接工艺规程 （或焊接工艺指导书） 还是评定合格后制定的 焊接工艺规程，都是焊接生产的主要指导性工艺文件，是焊工焊接操作的依据。焊接工艺规 程应发到生产班组的有关部门， 焊工在焊接产品之前必须认真阅读焊接工艺规程中的全部内 容，并在工作过程中遵照执行。 焊接工艺规程的内容一般包括如下几个方面： （1）焊接工艺规程的编号和日期。 （2）相应的焊接工艺评定报告编号。 （3）焊接方法及自动化程度。（4）接头形式、有无衬垫及衬垫材料牌号。 （5）坡口简图、焊缝示意图（焊道分布和顺序） 。 （6）焊接位置、立焊的焊接方向。 （7）母材钢号、分类号、母材及熔敷金属的厚度范围、管子直径范围。 （8）焊接材料的牌号、标准号、类别、规格，钨极的类型、牌号、直径，保护气体的 名称、成分、流量（包括背面和尾部保护） 。 （9）焊前预热、层间温度。 （10）焊接电特性参数（包括电流种类和极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度、送丝 速度、摆动速度和幅值等） 。 （11）操作技术和焊接程序。 （12）热处理（后热、消氢、中间热处理、焊后退火处理、正火、回火处理等） 。 编制人和审批人签字、日期。二焊工评定为了保证产品的质量， 根据产品制造法规、 规程和标准的规定， 对从事焊接作业的焊工， 应按相应要求的考试， 取得焊工合格证后， 才能在有效期内从事合格项目范围内的焊接工作。 焊工技能考试的目的是要求焊工按照评定合格的焊接工艺焊出没有超标缺陷的焊缝， 是对焊 工操作技能及掌握焊接材料性能的能力测试。进行焊工技能评定时，则要求焊接工艺正确， 以保证焊工完成合格的焊缝。 4.3.4.1 考试内容与方法 1．基本知识考试 焊接是一门理论和实践紧密结合的工艺技术，对于焊工考试是否要进行理论知识的测 试，一直以来争论较多。ASME、JIS、BS、AWS 等不要求焊工进行理论考试，因为焊工只要 按评定合格的工艺焊接试件，不需焊工本人选择工艺参数。AD 规范和国内一些规范则要求 焊工进行理论考试， 目的是使焊工了解焊接的基本知识， 以提高焊工对焊接工艺规程的了解 并提高焊接质量。基本知识的考试一般包括如下内容。 （1）特种设备法律、法规； （2）特种设备的基本知识； （3）金属材料的分类、型号、牌号、化学成分、使用性能、焊接特点和焊后热处理； （4）焊接材料（焊条，焊丝，焊剂和气体等）类型、型号、牌号、性能、使用和保管； （5）焊接设备、工具和测量仪表的种类、名称、使用和维护； （6）常用焊接方法的特点、焊接工艺参数、焊接顺序、操作方法及其焊接质量的影响 因素； （7）焊缝形式、接头形式、坡口形式、焊缝符号及图样识别； （8）焊接接头的性能及其影响因素；（8）焊接缺陷的产生原因、危害、预防方法和返修； （10）焊缝外观检验方法和要求，无损检测方法特点、适用范围、级别、标志和缺陷识 别； （11）焊接应力和变形的产生原因和防止方法； （12）焊接质量管理体系、规章制度、工艺纪律； （13）焊接工艺规程、焊接工艺评定、焊工考核细则基本知识； （14）焊接安全知识和规定。2．实际操作考试的覆盖范围 与焊接操作技能考试有关的要素包括：焊接方法、焊接方法的机动化程度、金属材料的 类别、填充金属的类别、试件形式、试件的衬垫、试件焊缝金属尺寸、试件管材外径和焊接 工艺要素。考核一般分为手工和机械操作共两大类。 （1）焊接方法 不同焊接方法的操作要求， 对焊工焊接操作技能影响较大。 一般考试规则包括焊条电弧 焊（SMAW） 、气焊（OFW） 、钨极惰性气体保护焊（GTAW） 、熔化极气体保护焊（GMAW） 、药芯 焊丝电弧焊（FCAW） 、埋弧焊（SAW） 、电渣焊（ESW） 、摩擦焊（FRW）等，如表 16。当改变 焊接方法时，应当重新进行操作技能考试，每种焊接方法都可能，有手工及机械操作二种方 式，如：焊条电弧焊大多数情况下是焊工用手工操作，对于重力焊和躺条焊而言则是机械化 操作；埋弧焊大多数情况下是机械化操作，但也有焊工持盛有焊剂的漏斗向前移动、而焊丝 机械送进的俗称半自动操作方式， 半自动操作焊工属于手工焊工。 药芯焊丝电弧焊与熔化极 气体保护焊相同，常用半自动与自动焊方式（实质上是手工焊与机械化焊） 。在同一种焊接 方法中，手工焊考试合格，从事焊机操作工作时，也要重新考试，反之亦然。 表 16 焊接方法代号 焊接方法 焊条电弧焊 气焊 钨极气体保护 焊 熔化极气体保 护电弧焊 埋弧焊 电渣焊 等离子弧焊 气电立焊 代号 SMAW OFW GTAW GMAW （含药芯焊 丝电弧焊 FCAW） SAW ESW PAW EGW摩擦焊 螺柱电弧焊FRW SW（2）母材分类和覆盖 焊缝是否合格与母材的种类（如黑色和有色金属）有一定的关系。ASME 认为包括不锈 钢在内的黑色金属不需分类；AWS D1.1 把钢结构焊工考试的材料分成四类，英国的 BS 4871 规定合金元素＜6%的钢不分类，BS 4882 分铁素体和奥氏体两类；德国 DIN 8560 和我国分 成四类。 我国 TSG6002《特种设备焊接作业人员考核细则》中母材包括钢、铜和铜合金、镍和镍 合金、铝和铝合金及钛和钛合金，分类如表 17， A钢 焊工采用某类别任一钢号，经过焊接操作技能考试合格后，当发生下列情况时，不需重 新进行焊接操作技能考试： （1）手工焊焊工焊接该类别其他钢号； （2）手工焊焊工焊接该类别钢号与类别号较低钢号所组成的异种钢号焊接接头； （3）除 FeⅥ类外，手工焊焊工焊接类别号较低钢号； （4）焊机操作工焊接各类别的钢号。 异类别钢号 手工焊焊工采用异类别钢号组成的管板角接头（或者管材角焊缝）试件，经焊接操作技 能考试合格后，视为该焊工已通过试件中较高类别钢的焊接操作技能考试 B 铜与铜合金 焊工采用铜与铜合金中某类别任一牌号材料， 经焊接操作技能考试合格后， 手工焊焊工 接该类别其他牌号材料时， 不需重新进行进行焊接操作技能考试； 焊接操作工焊接各类别中 的其他牌号材料时，不需重新进行焊接操作技能考试。 C 镍与镍合金 焊工采用镍与镍合金中某类别任一牌号材料， 经焊接操作技能考试考试合格后， 焊接各 类别中的其他牌号材料时，不需重新进行焊接操作技能考试。 焊工进行焊接操作技能考试时，试件母材可以用奥氏体不锈钢代替。 D 铝与铝合金、钛与钛合金 焊工采用铝与铝合金或者钛与钛合金中某类别任一牌号材料， 经焊接操作技能考试合格 后， 焊接各类别铝及铝合金或者钛及钛合金中的其他牌号材料时， 不需重新进行焊接操作技 能考试。 表 17 母材分类（3）焊接材料分类和覆盖 焊接材料：焊条分类，钢焊丝不分类,其他材料焊丝分类,钢焊条的替代复杂,铜及铜合 金的焊条焊丝覆盖范围窄， 对于焊条电弧焊， 焊工焊接操作技能与焊条药皮和熔敷金属类别密切相关。 焊条药皮是 由多种矿物、非矿物、铁合金、纤维素等组成的，它们分别有不同的作用。焊条药皮类别不 同，焊接操作特点也各不相同,焊条电弧焊的覆盖范围如表 18. 表 18 焊材分类对于钢，带药皮焊条的分类及试件用焊条类别适用于焊件用焊条的类别范围见表,对于 有色金属的焊接材料， 铜及铜合金焊接材料其适用范围较小， 而镍与镍合金焊接材料的 适用范围相对较广。 焊机操作工采用某类别填充金属材料， 经焊接操作技能考试合格后， 适用于焊件相应种 类的各种类别填充金属材料。 焊接操作技能考试合格的焊工，当变更焊剂型号、保护气体种类、钨极种类时，不需要 重新进行焊接操作技能考试。（4）焊接位置代号和覆盖 焊接位置是影响焊工技能的重要参数， 平焊最易掌握， 难度最大的是管子水平固定和倾 斜 45°固定的对接全位置焊。除 AD 和 JIS 外，各国都规定管子全位置焊考试合格的焊工， 若其他重要参数不变，可免除其他位置的考试。ASME 规定：平焊以外的任何位置的考试， 均可免除对平焊的考试；凡通过坡口焊缝考试的焊工对一定厚度和管径的角焊缝也取得资 格。 而我国规则对焊接位置替代规定严格，其板状试件合格，不能免除管状试件的考试；板 状各位置也不能替代。焊接位置代号如表 19 表 19 焊接位置代号试件位置 （1）手工焊焊工或者焊机操作工，采用对接焊缝试件、角焊缝试件和管板角接头试件， 经过焊接操作技能考试合格后，适用于焊件的焊缝和焊件位置见表 20； （2）管材角焊缝试件焊接操作技能考试时，可在管-板角焊缝试件管-管角焊缝试件中 任选一种； （3）手工焊焊工向下立焊试件考试合格后，不能免考向上立焊，反之也不可； （4）焊机操作工采用螺柱焊试件，经仰焊位置考试合格后，适用于任何位置的螺柱焊 焊件；其他位置考试合格后，只适用于相应位置的焊件。 表 20 焊接位置覆盖（5）焊接试件及直径厚度覆盖 焊接操作技能考试试件一般分为： 对接焊缝试件 （分为板材对接焊缝试件和管材对接焊 缝试件） 、管板角接头试件。试件的适用范围，只依据试件焊缝金属厚度来确定适应于焊件 焊缝金属厚度范围，以及管材外径来确定适用管材外径的范围。例如，对于手工焊焊工采用 对接焊缝试件，经焊接操作技能考试合格后，适用于焊件焊缝金属厚度范围，见表 21。手 工焊焊工采用管对接焊缝试件， 经焊接操作技能考试合格后， 适用于管材对接焊缝焊件外径 范围见表 22，管板角接头试件见下表 223 表 21 手工焊板对接试件焊缝金属适用范围(mm) 焊缝形式 试件母材厚度 T 适用于焊件焊缝金属厚度 最小值 对接焊缝 ＜12 ≥12 表 22 管材对接焊缝焊件外径范围(mm) 管材试件外径 D 适用管材外径范围 最小值 ＜25 25≤D＜76 ≥76 ≥300(注) 注：管材下向焊试件 表 23 管板角接头试件覆盖范围 D 25 76 76 最大值 不限 不限 不限 不限 不限 不限 最大值 2t 不限（6）焊接要素 焊接要素实际上是影响焊工焊接操作技能的工艺因素和条件， 焊接要素的改变分两种情 况，一是手工焊，只对钨极气体保护焊填充金属作了规定，即：有、无焊丝、实芯、药芯焊 丝等四种情况时需重新考试； 二是机械化焊， 对钨极气体保护焊的自动稳压系统和其他焊接 方法的自动跟踪系统及单道焊、多道焊作了重新考试的规定，工艺要素代号如表 24。表 24焊接工艺要素代号焊接工艺要素代号 01、02、03、04、06、08、10、12、13、14、15、16、19、20、21、 22 中某一代号因素变更时，焊工需重新进行焊接操作技能考试。(7) 衬垫板材对接焊缝试件、 管材对接焊缝试件和管板角接头试件， 分为带衬垫和不带衬垫两种。 试件和焊件的双面焊、角焊缝，焊件不要求焊透的对接焊缝和管板角接头，均视为带衬垫。 手工焊焊工或者焊机操作采用不带衬垫对接焊缝试件和管板角接头试件， 经焊接操作技能考 试合格后，分别适用于带衬垫对接焊缝焊件和管板角接头焊件，反之不适用。 3：实际焊接操作技能考试方法 单独独与组合考试 焊接操作技能考试可以由一名焊工在同一试件上采用一种焊接方法进行， 也可以由一名 焊工在同一试件上采用不同焊接方法进行组合考试，或者由 2 名以上（含 2 名）焊工在同一 试件上采用相同焊接方法或不同焊接方法进行组合考试，但是由 3 名以上（含 3 名）焊工的 组合考试，试件厚度不得小 20mm。 ? ? 号； ? ? （2）焊工应按考试机构提供的焊接工艺规程（卡）焊接考试试件； （4）手工焊焊工的所有考试试件，第一层焊缝长度中部附近至少应有一 施焊要求 （1）焊接操作考试前，由考试机构负责编制焊工考试代号和考试项目代个停弧再焊接头，焊机操作工考试时，中间不得停弧；? ?（5）采用不带衬垫试件进行焊接操作考试时，必须从单面焊接； （7）表 2 中 FeⅠ类钢材的试件，除管材对接焊缝试件和管板角接头试件的第一道焊缝在换焊条时允许修磨接头部位外，其他焊道不允许修磨和返修， ? ? （8）焊接操作考试时，焊件的焊接位置不得改变。 （9）水平固定试件和 45°固定试件，应在试件上标注焊接位置的钟点标记。定位焊缝不得在“6 点”标记处，焊工在进行管材向下焊试件操作考试时，应 严格按照钟点标记固定试件位置，且只能从“12 点”标记处起弧，“6 点”标记处 收弧，其他操作应符合本条款相关要求； ? ? （11）对接焊缝试件、角焊缝试件和管板角接头试件，均要求全焊透； （14）试件数量应符合表 11 要求，且不得多焊试件从中挑选。4 考试结果评定 1．试件检验项目 焊工考试的目的是评定焊工焊接合格焊缝的能力。 一般情况下， 外观检验与射线照相是 评定焊缝合格与否的主要方法。 弯曲性能试验检查焊工执行焊接工艺规程情况， 弯曲试件不 合格可以判定该焊缝性能有问题， 焊工执行工艺可能有问题。 因此， 有一些焊工考试标准中， 考试评定主要有外观检查，射线照相及弯曲试验；而有些焊工考试中，考试评定主要是外观 检查和射线照相。TSG6002《特种设备焊接作业人员考核细则》规定如下： （1）所有试件都要进行外观检查。 （2）板对接焊缝试件要做射线检测和弯曲试验，板厚小于 10mm 的试件做面、背弯各一 个，板厚不小于 10mm 的试件做侧弯两个。 （3）外径小于 76mm 的管材对接要做 3 个试件，3 个试件都要进行射线检测，一试件加 工面弯、背弯各一个试样做弯曲试验；外径大于等于 76mm 的管材对接试件要做射线检测， 然后加工面弯、背弯试样各一个或侧弯试样两个进行试验。 （4） 管径小于 76mm 的管板角接头要焊两个试件做外观检查， 从中抽一个做 3 个断面的 宏观金相检验。管径不小于 76mm 的管板角接头只焊一个试件做外观检查，然后加工 3 个断 面做宏观金相检验。 2．合格标准 （1）焊缝外观要求一般主要从焊缝余高、焊缝宽度、咬边、焊面凹坑、错口及变形等 方面进行衡量，焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔和未焊透等。 （2） 试件的射线透照一般要求射线透照质量不应低于 AB 级， 焊缝缺陷等级不低于Ⅱ级。 （3）对接焊缝试件的弯曲应达到规定的角度，其拉伸面不得有任一单条长度大于 3mm 的裂纹或缺陷， 试样的棱角开裂不计， 但确因焊接缺陷引起试样棱角开裂的长度应计入评定。 4.3.4.3 焊工操作考试项目代号焊工操作考试项目代号，应按每个焊工、每种焊接方法分别表示。 手工焊焊工操作考试项目表示方法为（1）-（2）-（3）-（4）/（5）-（6）-（7） ， 其含义如下： （1）焊接方法代号，耐蚀堆焊代号加（N 与试件母材厚度） ； （2）试件金属材 料分类代号，试件为异类别金属材料用 X/X 表示； （3）试件形式代号，带衬垫代号加（K） ； （4）试件焊缝金属厚度； （5）试件外径； （6）填充金属类别代号； （7）焊接工艺要素代号。 考试项目中不出现某项时，则不填。 焊机操作工操作考试项目表示方法为（1）-（2）-（3） ，其含义如下： （1）焊接方法代 号，耐蚀堆焊代号加（N 与试件母材厚度） ； （2）试件形式代号，带衬垫代号加（K） ； （3） 焊接工艺要素代号。操作考试项目中不出现某项时，则不填。 举例：（ 1）厚度为 14mm 的 16MnR 钢板对接焊缝平焊试件带衬垫，使用 J507 焊条手工焊接，试件全焊透。项目代号为 SMAW-FeⅡ -1G（K） -14-F3J ； （ 2）壁厚为 8mm、外径为 60mm 的 Q245R 钢管对接焊缝水平固定试件， 背面不加衬垫，用手工钨极氩弧焊打底，填充金属为实芯焊丝，焊缝金属厚度 为 3mm，然后采用 J427 焊条手工焊填满坡口。项目代号为 GTAW-FeⅠ -5G3/60-02 和 SMAW-FeⅠ -5G（ K） -5/60-F3J； （ 3）管材对接焊缝无衬垫水平固定试件，壁厚为 8mm，外径为 70mm， 钢号为 16Mn，采用自动熔化极气体保护焊，使用实芯焊丝，在自动跟踪条件 下进行多道焊全焊透，项目代号为 GMAW-5G-06/09； （ 4）在壁厚为 10mm、外径为 86mm 的 16Mn 钢制管材垂直固定试件上 使用 A312 焊条手上堆焊，项目代号为 SMAW（ N10） -FeⅡ -2G-86-F4； （ 5） S290 钢管外径为 320mm， 壁厚为 12mm， 水平固定位置， 使用 EXX10 焊条手工向下焊打底，背面没有衬垫，焊缝金属厚度为 4mm，然后采用药芯 焊丝自动焊，无自动跟踪系统，进行多道多层焊填满坡口。项目代号为 SMAW-FeⅡ -5GX-4/320-F2 和 FCAW-5G（ K） -07/09；第四部分 焊接的目视检验 由于检验师的职责范围广泛，而且发生在制作过程的不同阶段．对于焊接来说主 要包括： （1）焊前检验，如审查应用的资料、检查焊接工、检查每个焊工的资格、建立检 验停止点、检查焊接设备状态、检查所要使用的母材和焊材的质量及状态、检查焊接前 准备、检查接头装配情况、检查焊接接头的干净情况和当有要求时检查预热条件。 （2）焊接过程中检验，如检查焊接参数是否符合焊接工艺、检查每条焊道的焊接 质量、检查焊道之间的清理、检查道间温度、检查每道焊缝的位置及其焊接次序、检查 背面清根表面和如有要求监督制造过程中的无损检测（NDT） 。 （3）焊后检验，如检查完成的焊缝的外观情况、检查焊缝尺寸、检查焊缝长度、 检查焊接件的尺寸精确度、如有要求监督增加的无损检测（NDT）和如有要求监督焊 后热处理。检验师使用的各种目视检验工具如图 31 这些工具评价焊件和焊缝质量。图 32 目视检验工具 检验师在接到一项新的检验任务时，首要的任务是阅审与实际焊接相关的所有资料。 包括：图纸、规范、技术要求、工艺等。这些资料对检验师来讲非常有用。一般来说，这些 资料包括了诸如被检对象、检验时间、检验地点以及如何进行检验的信息。因此，这些资料 为随后的检验提供了充分的依据。 这些资料也有助于检验师安排如何进行焊接质量评估， 以 确保焊接符合指定的工作要求。 通过审阅这些资料， 可以获得焊接制作中所用材料的有关信息。 根据所指定的材料型号， 可以了解是否有特殊的焊接要求。 例如， 如果指明要使用调质钢， 则通常要控制焊接热输入。 这就要求检验师记住此事而监控焊接。 另外一个与所用材料有关的， 起步阶段的步骤是： 检查是否有什么焊接工艺能够覆盖所 要求焊接的工艺。 除了了解所使用的材料型号以外， 检验师还必须检查已经评定合格的焊接 工艺是否提供了合适的焊接方法、焊接技术、填充金属的型号、焊接位置等信息。如果现有 的焊接工艺没有正确地覆盖随后焊接生产中的某个方面， 则必须编制新的焊接工艺并按照相 应的规范要求进行评定。有时可能还要求焊接检验师负责工艺评定过程中的监督、试验、评 定和记录。 在所有相关的焊接工艺评定合格以后， 有必要对每个焊工的资格证书进行审核， 以确保 这些焊工有资格并持证、 并有能力按照已经批准的焊接工艺从事产品焊接工作。 每个焊工的 资格都与一些特定的要求相关。其中包括：待焊的材料、焊接方法、焊接位置、焊接技术、 接头形状等。 对那些没有合适的资质和证书的焊工必须进行考核， 以确保他们有能力按所应 用的焊接工艺进行产品焊接。 如果能有一份从事生产的焊工的清单， 其中表明每一个焊工有资格进行的焊接工艺， 这 将对检验师的工作很有帮助。 有些规范要求对所有的完工焊缝要按照每个焊工的编号进行永 久性的标识。如果有这种要求，就应该建立一份能够显示每个焊工钢印号的记录。有时规范 对每个焊工资质证书的有效期也会有所规定， 此时应该保存一份焊工连续从事焊接工作的记 录以备焊接检验师查阅， 从而进一步地确定针对某一指定的焊接工艺而言， 每一个焊工的证 书是否在规定的有效期以内。如果不在有效期以内，则有可能要求对该焊工重新进行评定。 检验师审核完与指定的检验工作有关的文件资料以后，可以根据情况建立“检验停止 点” 。这只不过是简单地提前选定的生产程序中的步骤，要求生产过程到达这些点时必须停 下来， 等待检验师对已经完成的作业进行审查。 只有在这一阶段的工作得检验师的认可以后， 制造才能继续进行。 这样做可以使所做工作一步一步地接受， 而不是等到所有的结构或部件 完工后才进行检验。 这样做可以及早地发现问题并予以纠正， 从而避免对整个工程进度的影 响。也可以减少前期的小问题成为后期的大缺陷的可能性。 另一件和检验工作相关的事情是不合格品的标识及其处理。在每项检验工作开始之处，检验师就必须建立某种对拒收焊缝进行报告和标识的体系。 该体系应包括对拒收焊缝的位置 进行标识的条款， 以便生产人员能够理解缺陷的性质和位置， 并能够很容易地找到并修补这 一缺陷。 所用的焊接设备的状况对最终的焊缝质量也有影响。因此，检验师还应评估焊接设备 的性能及状态。内容包括：焊接电源、送丝设备、接地电缆及接地夹、焊剂及焊条的储存设 备、传输保护气体的软管及其备件等。虽然这一点通常并不要求，但是某些焊接标准却要求 校准焊接设备。 在评价焊接电源时， 应使用经过校准的电压和电流表对设备上的仪表进行检 查，因此，在产品焊接过程中能够准确地确定焊接参数。由于焊接设备的某些仪表本来就不 精确，所以这一检查对于减少焊接问题可能是一个重要的步骤。 应进行材料及其形状的焊前检查。 步骤之一是评估母材和焊材的质量。 无论是母材或者 焊材存在问题，都会对以后的制作造成额外的麻烦。如果没有及早充分地发现问题，那么考 虑到额外制造工序相关的成本因索， 增加额外制造步骤所造成的损失可能会非常地大。 因此， 能在使用这些材料相当长的时间前发现其所存在的问题是十分重要的。 以某一构件中存有分 层的情况为例：如果一直到所有的切割、钻孔、冲孔和焊接都完成以后才发现所存在的分层 缺陷， 通常都将无法弥补这些工序和操作的损失。 此时供应商可能必须简单地替换有缺陷的 构件，并从头开始再行制作。使用超声波测厚仪的快速检测母材，已经能够检测到材料的分 层。 母材的检验既可以是简单的金属表面的目视检测， 也可以是用来评价材料表面和内部质 量的多种无损检测方法的精心组合， 构件或部件的关键性在一定程度上支配了所需检验的范 围。 检验所使用的焊接材料也是非常重要的。 存在于焊剂内部或者是焊条表面的潮气或污物 会导致一系列的焊缝质量问题。例如，如果要求使用低氢焊条，当没有正确保管而防止大气 时，将会导致焊道下裂纹或气孔。因此，焊接检验师应该清楚如何保管和使用这类焊条，以 防止过量的潮气或污物。 在完成了对所有待用材料的检验以后，下一步工作是检查焊接接头的准备质量及其精 度。在坡口焊缝的情况下，应当对诸如坡口面角度、坡口深度、钝边尺寸和坡口曲率半径(指 J 型和 U 型坡口)进行目视检测。这样检验可能会用到一些测量工具，如：板尺、卷尺、器 具以测量坡口面角度和曲率半径。 在检查了焊接接头的准备并认可以后, 检验师接下来应检查焊接接头的装配情况。也 就是说， 他或者是她应该检查两个待连接构件的对直及相对位置。 如果此时构件或部件存在 尺寸不准确，随后的焊接将不可能改善这种情况。在这一阶段需要检查的项目包括：根部间 隙、装配角度对准情况、装配面对准情况(高．低)、坡口角度等。 接头装配的精度会影响焊接件的最终尺寸。 此外， 装配尺寸的偏差还会直接影响到完工 焊缝的质量。例如，如果坡口角度或根部间隙不够，焊工可能会因此而无法正确地将焊缝金 属与坡口面相熔。过大的坡口角度或根部间隙需要额外的焊接而导致过大的焊接变形。 如果在装配过程中使用了装配架、夹具和其他的对准设备，检验师则要检查这些设施， 以确保能够提供合适的对准， 并且在焊接操作过程中能够足够扎实地保持对准。 如果在这种 对准中需要增加定位焊加以帮助时，则要进行检查以确保没有缺陷。在最终焊接以前，应当 去除已开裂的定位焊缝，并重新施焊。如果没有纠正这种开裂的定位焊缝，就会把裂纹留了 下来并可能长大而形成危害的局面。 如果在以后的制作过程中才发现这一问题， 就会导致大 量的返修工作。 在检验焊接接头装配过程中， 检验师仔细检查焊接区域的清洁情况也很重要。 表面污物 和水分的存在会极大地影响最终焊缝的质量。诸如水汽、油类、脂类、机油、黄油、油漆、 锈蚀、氧化皮、镀锌层等的存在会引入焊缝不容许的杂物。从而导致完工焊缝中出现气孔、 裂纹、或者未熔合等缺陷。 最后一个应当在焊接开始以前检查的项目是预热（如果要求预热)。焊接工艺会说明预热要求，可以规定预热温度最低值，或者最高值，也可以二者兼有。应当沿着接头整个长度 检查规定的预热温度， 检查位置要离开接头不小于 75mm 的距离， 或者不小于母材的厚度值， 采用二者的较大值。检查预热温度的方法很多，包括温度指示笔，表面高温计，热电偶或表 面温度计等。 在焊接过程中进行焊接检验时，检验师必须按照焊接工艺的规定进行检验。焊接工艺 规定了焊接操作的所有重要方面，包括：焊接方法、焊接材料、规定的技术、预热及道间温 度、再加上说明应当如何进行产品焊接的任何另外的信息。 因此，检验师的主要任务是监控生产焊接，以确保按照相关工艺的要求进行。这也意味 着能够发现生产工艺带来的问题并得到纠正．从而达到满意的焊接效果。 焊接过程中检验内容之一是： 当熔敷焊道时要目视检测每一条焊道， 此时能够发现任何 表面不连续性并进行修补。 注意观察焊缝形状的任何不规则性也是很重要的， 否则可能会妨 碍后续的焊接。 例如在多道坡口焊缝的焊接过程中就可能发生这种情况。 如果一条中间焊道 过高地突出会导致其焊趾处出现深槽。这种形状会导致后续的焊道在此处不能很好地熔合。 如果发现有这种情况出现，焊接检验师可以要求对此处进行适当的打磨以保证充分熔合。 对根部焊道或根部焊层进行过程的质量检验是非常关键的。 在大多数情况下， 此焊缝断 面是最难焊接的。特别是对有根部间隙的接头。在高拘束的情况下。如果根部焊道的尺寸不 足以承受收缩应力的话， 因焊接所产生的收缩应力足以使根部焊道发生断裂。 焊接检验师应 该知道这些问题， 并在后续焊接开始之前对根部焊道进行彻底地检查以便及时发现所存在的 问题并立即纠正。 焊接操作过程中应当检查的另外一个项目是道间清理。 如果焊工没有彻底清理两条单独 焊道之间的焊道，则极有可能导致夹渣或未熔合。当采用由焊剂作保护的焊接方法时，这一 点就特别关键。不过，对那些采用气体保护的焊接，也一直建议仔细地清理焊道。凸出的焊 缝形状会阻碍对存在的渣层作适当清理。如前所述，此时就有必要进行进一步打磨，去掉不 规则的焊缝形状以便于道间清理。 焊缝的道间清理可以采取任何能够取得满意效果的方法来实现， 诸如用敲渣用的手工尖 头锤、气动尖头锤、砂轮机、手动钢丝刷和电动钢丝刷等。当在硬度较低的材料上使用这工 具的时候，动作不要过分激烈以免造成焊缝的开裂或损坏。在清理操作过程中，也可能使材 料变形而 “遮掩” 了存在的不连续以致无法看到。 还应小心防止靠近焊缝的母材变形与黏结。 如果要用严厉的方法才能将渣去掉，则极有可能是焊接工艺或技术的问题。 对于那些需要控制道间温度的焊接工艺， 检验师也要注意对这方面进行监督。 与对待预 热一样， 可以规定道间温度的最小值或最大值， 或两者兼有。 测量道间温度应该在接头外面， 典型情况是离开接头大约 25mm，而不是在焊接接头本身内部。测量时间是在下一焊道或下 一焊层开始之前。图 32 出示了数字式高温计，图 34 出示了红外线温度指示计。二者对测量 道间温度非常有效。图 33 测量温度的数字式高温计图 34 红外线温度指示计在焊接操作过程中，检验师还要检查多道焊的单个焊道的布置。 检验师监督焊缝各段 的焊接顺序和位置，以保证构件最小的焊接变形。在某些情况下，可以利用分段退焊技术来 焊接每一个单独的焊道，作为减少焊接变形的方法。 当设计要求从接头的两面进行全焊透的焊接时， 则必须进行清根， 检验师应当在第二面 焊接以前，检查清根后的焊缝表面。不仅要确保反面清根去除了所有的不连续，而且还要检 查清根后的外形恰当，以确保有足够的开口尺寸，为后续焊缝能够成功地熔敷。 尽管在焊接过程中监测上述的大多数项目是焊工实实在在的责任， 但为了确保焊工能够 理解焊接要求，并充分地遵守规定，检验师的检查仍然重要。检验师往往较好地掌握了整体 焊接质量的要求，因此，他或她能够更容易地发现问题，并采取纠正措施。 在焊接完成以后， 检验师必须检查完工的产品， 以确保所有前面的步骤都已成功地完成 而获得良好质量的焊缝。 如果所有的初期步骤都按要求完成， 那么焊后检查应当只是简单地 确认完工焊缝的质量。然而，一些规定了完工焊缝的质量要求，因此，焊接检验师还必须对 焊缝进行目视检测，以确定这些要求是否得到了满足。 一般说来， 焊后目视检测就是对完工焊缝的外观进行检查。 这种目视检测能够发现焊缝 及母材的表面不连续性。 这一阶段焊接检验的重点是对焊缝的外观轮廓进行检查。 尖锐的表 面不规则会导致部件在使用过程中过早失效。 这些目视的问题就需要按照所应用规范上某种 型式不连续性的允许量，进行评估。 焊缝的目视检测包括按图纸的要求对焊缝的尺寸进行测量， 以确认是否满足要求。 对坡 口焊缝而言， 主要关心的问题是焊缝的坡口是否被填充到与母材齐平， 且不存在过大的余高， 所有未焊满的部位都必须熔敷补充焊缝金属来加以纠正。 测量角焊缝的尺寸通常需要借助于角焊缝量规。可以使用的焊缝量规有多种不同的类 型， 包括用来检查特定角焊缝形状的特制的量规或模板， 还有几种用来测量一般角焊缝的角 焊缝量规。 为了评价整个焊件的尺寸精度，还需要其他的的测量。这很重要，因为焊接时产生的收 缩应力会使部件的尺寸发生变化。 焊接过程中的局部加热会引起构件的变形或错位。 这些测量可以确定被焊工件的变形量是否足以引起部件不合格。 除了目视检测以外， 有些焊缝还必须使用其它无损检测方法进行评估。 检验师要监督有 关的过程。 也许您的工作只涉及到审核有关的无损检测人员的资质和无损检测报告， 以确保 检测结果符合有关规程和标准的要求。您可能还要负责保存所有这些探伤记录。 为了改善焊件的焊态性能， 可能还会有一些已规定的与焊后应力释放或其他热处理相关 的要求。检验师也可能负责监督这些热处理。如果这样，则相关的操作必须按照书面的工艺 或规程的要求进行。 目视检检测是所有焊接质量控制程序中的基本组成部分， 尽管目视检检测相当筒单， 但 能够发现大多数的焊接不连续性。然而，目视检检测只能发现焊缝表面不规则性。因此，目 视检检测要求在整个制作过程中都要进行检查以保证适当的覆盖性。 通常， 检验师负有一定 的责任要在焊前、焊接过程中和焊后进行检验。当应用得当时，目视检测能够在问题发生之 时就发现。因此可以大幅度地降低返修缺陷的成本。 第五部分 电站锅炉受压元件的焊接工艺简介 一：锅筒焊接 锅筒是锅炉中最重要的部件之一。通常在锅炉中，锅筒是锅炉中壁厚最厚，制造难度较 高的厚壁容器。 它由锅炉钢板制成大型圆柱型容器， 并在其上焊接各种类型的管座和附件及 预埋件。图 35 锅筒产品示意图 图 35 示意图中 A1