戈兆文 承压设备焊接的基本知识

承压设备焊接的基本知识

全国锅炉压力容器标准化技术委员会秘书处

戈兆文

第一讲名词与术语

1 焊接方法与机械化程度

1.1 承压设备主要采用的焊接方法：气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、钨板气体保护焊、溶化板气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊、螺柱焊、气电立焊和摩擦焊以及堆焊。

1.1.1 气焊（OFW）

气焊是利用气体火焰加热并溶化母材及焊材的一种焊接方法。示意如图1。

图1 气焊设备组成及焊接图

1—氧气瓶2—减压器3—乙炔发生器4—回火保险器5—橡皮管6—焊炬

1.1.2 焊条电弧焊（SMAW）利用焊条和工件之间的电弧加热金属，从而达到接合的弧焊方式。示意如图2。

图2 手弧焊过程

1—焊缝2—熔池3—保护性气体4—电弧5—熔滴6—焊条7—焊钳

8—电焊机9—焊接电缆10—工件

1.1.3 钨板气体保护焊（GTAW）：在惰性气体保护下，利用钨板与工件间产生的电弧热熔化母材和填充丝的焊接方法。示意如图3。

图3-1 钨极惰性气体保护焊示意图

1—喷嘴2—钨极3—电弧4—焊缝5—工件图3-2 热丝钨极氩弧焊示意图6—熔池7—填充焊丝8—惰性气体

1.1.4 溶化板气体保护焊（GMAW）在气体保护下采用可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为热源溶化母材与焊材。保护气体有：惰性气体、氧化性混合气体（惰性气体中加入氧气、CO2气等）、全CO2气。示意如图4。

1.1.5 埋弧焊（SAW ）：电弧在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，熔化母材与焊材（焊丝与焊剂）一种焊接方法，由于电弧光不暴露故该焊接方法称之为埋弧焊。示意为图5，埋弧焊主要设备自动焊焊车示意如图6。

图5 埋弧焊示意图

图6-1 典型半自动埋弧焊机[4]

1—送丝机构 2—焊丝盘 3—送丝软管（电缆） 4—焊炬 5—控制箱 6—焊接电源

图4-1 熔化极气体保护电弧焊示意图 1—母材 2—电弧 3—导电嘴 4—焊丝 5—送丝轮 6—喷嘴 7—保护气体

8—熔池 9—焊缝金属

图4-2 管状焊丝气体保护电弧示意图[5]

1—导电嘴 2—喷嘴 3—管状焊丝 4—CO 2气体 5—电弧 6—熔渣

7—焊缝 8—熔池

图4-3 摆动电弧法窄间隙焊操作原理图[6] 1—气体保护罩 2—冷却水 3—导电嘴 4—焊丝成圈盘5—电弧摆动电机 6—支撑轮 7—弯曲轮 8—送丝软管 9—送丝电机

10—保护气

图6-2 常见的自动埋弧焊机型式[5]

a）焊车式b）悬挂式c）车床式d）门架式e）悬臂式

1.1.6 电渣焊（ESW）

电渣焊是利用电流通过溶渣产生的电阻热作为热源，将工件和填充金属溶

合成焊缝的垂直位置的焊接方法。示意见图7。

图7 电渣焊过程示意图

1—水冷成形滑块2—金属熔池3—渣池4—焊接电源5—焊丝6—送丝轮7—导电杆8—引出板

9—出水管10—金属熔滴11—进水管12—焊缝13—起焊槽

1.1.7 气电立焊（EGW）

通过连续送进的填充金属板和焊缝熔池之间的电弧使之产生接合的弧焊

焊方法。可看成由普通熔化板气体保护焊与电渣焊发展而形成的一种熔化板气

体保护焊。示意如图8。

图8 气电立焊原理示意图[1]

1—水冷挡块2—水3—焊枪4—气体5—导丝管6—送丝轮7—焊丝矫直机构8—摆动器9—水冷滑块

1.1.8 等离子弧焊（PAW）

以电板与工件间的压缩电弧（转移弧）或电板—压缩喷咀间的压缩电弧（非转移弧）加热金属，从而获取接合的弧焊方法。示意如图9。保护气体是从嘴孔喷出的热离子化气体，也可以再辅之以别一种气体。

1.1.9 螺柱焊

将金属螺粒（或类似零件）与工件相连接的通用术语，示意如衅10。焊图9-1 大电流等离子弧焊接系统示意图[3]

1—焊接电源2—高频振荡器3—离子气4—冷却水

5—保护气6—保护气罩7—钨极8—等离子弧

9—工件10—喷嘴KM1、KM2—接触器触头

图9-2 微束等离子弧焊接系统示意图[3]

1—焊接电源2—维弧电源3—钨极4—离子气5—冷却水

6—保护气7—喷嘴8—保护气罩9—等离子弧10—工件

KM—接触器触头

图10 电弧螺柱焊操作顺序（箭头表示螺柱运动方向）

1.1.10 摩擦焊（FRW）

摩擦焊是利用工件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所产的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。示意如图11。

图11 普通摩擦焊方法示意图[1]

a）焊接准备b）摩擦加热开始c）摩擦加热终了d）顶锻焊接

1.1.11 堆焊

是用焊接的方法把填充金属烧敷在金属表面，以便得到所要求的性能与尺

1.2 机械化程度

1.2.1 任何一种焊接方法都可以划分为：手工、机械化与自动化：

a）手工：手进行操作与控制；

b）机械化：需要人来观察与调节；

c）自动化：无需用人调节与控制。

举例：①图12、图13。

图12 躺条焊图13 重力焊

②半自动焊也是手工焊（见图6-1）。

1.2.2 焊工考试：当改变焊接方法或焊接方法机械化程度改变时要重新进行考试。

1.2.3 焊接工艺评定：当改变焊接方法要重新评定焊接工艺；当不改变焊接方法，改变机械化程度时，只要重要因素，补加因素不变，无需重新评定焊接工艺。

1.3 注意

焊接方法与使用电源种类、气体种类、坡口形式无关。

2 坡口、焊缝、接头

2.1 坡口：根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成的一