第1章 焊条电弧焊基础知识

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（9）焊接接头密封性好 焊缝可以达到其他连接方法无法比 拟的气密和液密性能，特别在高温、高压容器和船壳等需要 高度密封的结构上，只有焊接才是最理想的连接形式。 （10）最适于制作大型或重型的、结构简单而且是单件小批 量生产的产品结构 由于受设备容量的限制，铸造与锻造制 作大型金属结构困难，甚至不可能。对于焊接结构来说，结 构越大、越简单越能发挥它的优越性。但是，当构件小，形 状复杂，而且是大批量生产的产品，从技术和经济上就不一 定比铸造或锻造结构优越。 （11）容易实现自动化生产 如果在焊接结构上的焊缝很规 则，就容易实现高效率的机械化和自动化焊接生产，其综合 经济效益极为显著。 （12） 成品率高 一旦出现焊接缺陷，修复容易。
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1954年：第一艘采用焊接工艺制造的核潜艇The Nautilus号开始为美国 海军服役。
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1956年：中国成立了哈尔滨焊接研究所 1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。
上图为中国最早的摩擦焊设备
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1957年：《焊接》创刊，这是中国第一本焊接专业杂志。
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（9） 世界关注的长江三 峡水利工程，其水电站的水 轮机转轮直径10.7m，高5.4m， 重达440吨，为世界最大、最 重的不锈钢焊接转轮，转轮 分别由上冠、下环和13个或 15个叶片焊接而成，每个转 轮需要消耗12吨焊丝。同样， 三峡水电站的电机定子座和 蜗壳的结构也是巨大的，其 中电机定子座直径22m，高6m， 重832吨，是在我国焊接的最 大钢结构机座；蜗壳进水口 直径12.4m，总重量750吨， 为世界最大、最重的焊接蜗 壳。
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（10）我国另一项重大工程：铺设从新疆维吾尔自治区塔里木盆地的 轮南到上海的输送天然气的管线，全长约4,300km。管线采用X70钢，直 径1016mm（40英寸）的焊接螺旋管和焊接直缝管。这是我国铺设的第一 条高强度钢的长距离管线，并且在铺设中采用了自动化焊接技术和其他 新型焊接材料和工艺。
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（2）香港中银大厦 香港中银大厦自1982年底开始规划 设计，至1990年3月19日银行乔迁开始 营业，历时六年有余，大厦基地面积约 8400平方米，地上70层，总高369米。 结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑 。
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（3）北京国家大剧院 国家大剧院工程总投资26亿元 人民币，主体建筑呈“巨蛋”形， 其椭球形穹顶长轴212.2m, 短轴 143.64m,高46.28m，焊接钢结构的 总重量达6,475吨，将成为世界最 大的穹顶。
焊 接 导 论 Comfort A.Adams组建了美国焊接学会（AWS）。 1919年：
1924年美国焊接协会活动时纪念照片
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大约1920年：开始使用电弧焊修理一些贵重设备。
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1923年：世界上第一个浮顶式储罐（用来储存汽油或其他化工品）建成； 其优点是由焊接而成的浮顶与罐壁组成象望远镜一样可升高或降低的储 罐，从而可以很方便的改变储罐的体积。
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一、焊接在我国制造业中的战略地位和成就
1.1 焊接制造的战略地位
焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结
构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足
1克的微电子元件，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。 焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质 量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。 (具体应用见下列图片）
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1960年：美国Maiman发现激光，现激光已被广泛的应用在焊接领域。
上图为利用激光的机器人对轿车车门进行切割
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1965年：焊接而成的Appllo 10号宇宙飞船登月成功。
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1984年：前苏联女宇航员Svetlana Savitskaya在太空中进行焊接试验。
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2002年：三峡水轮机的焊接完成，是已建造和目前 正在建造的世界上最大的水轮机。
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1.3 焊接制造的主要成就
近几年来，我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面创造了建国以来 的最高水平，有的已成为世界第一。例如： 例如，（1）北京奥运会主场馆——鸟巢（中国八大现代建筑之一），建 筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最 低点高度为42.8米。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件。
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（3）通过焊接，可以很方便地实现多种不同形状和不同厚度 的钢板（或其它金属材料）的连接，甚至可以将不同种类的 金属材料连接起来。 （4）焊接结构的刚性大，重量轻。焊接是一种金属原子之间 的永久连接方式，焊接结构中各部分是直接连接，与其它的 连接方式相比，不需要附加的连接件；同时焊接接头的强度 一般与母材相当，因此，焊接结构重量轻、刚度大、工作可 靠。 （5）焊接结构生产一般不需要大型和贵重的机器设备 投建 焊接结构制造工厂（车间）所需设备和厂房的投资少、见效 快。同时，焊接车间适应不同批量的产品生产，而且结构的 变更与改型快，所以转产（焊接结构产品）方便，而且并不 因此而增加很多投资。
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1988年：焊接机器人开始在汽车生产线中大量应用。
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1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功的焊接了铝合金平板。
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1996年：以乌克兰巴顿焊接研所B.K.Lebegev院士为首的三十多人的研 制小组，研究开发了人体组织的焊接技术。
2001年：人体组织焊接成功应用于临床。
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（6）焊接准备工作简单 近年数控精密气割设备的发展，无 论是多大厚度或形状多么复杂的待焊件，都可以不用预先划 线而直接从板料上切割出来，并且一般不必再机械加工，就 能投入装配和焊接。 （7）接头的强度高 与铆钉或螺栓结构的接头相比，焊接接 头的强度高。这是由于铆接和螺栓连接接头，都必须预先在 母材上钻孔，因而减小了接头的工作截面，使其接头的强度 低于母材(大约低20％左右)。而现代的焊接技术已经能做到 焊接接头的强度等于甚至高于母材的强度。 （8）焊接结构设计的灵活性大
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1941年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克及各种重武器的制造 采用了大量的焊接技术。
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1944年：英国Carl发明爆炸焊。
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大约1950年：在前苏联首次把电渣焊用于生产。
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1954年：自保护药芯焊丝在美国Lincoln电气公司投入生产。
图为焊接工人正在利用自保护药芯焊丝焊接高层建筑
（5）香港会展中心
香港会展中心是亚洲第二 大的会议及展览场馆，规模仅 次于日本。 会展中心同时拥有两幢世 界级酒店，一幢办公大楼，一 幢服务式住宅。 香港会议展览中心由香港 贸易发展局拥有，是亚洲首个 专为展览会议用途而兴建的大 型设施，并由香港会议展览中 心管理有限公司负责管理。大 会堂前厅的玻璃幕墙高达三十 米，拥有一百八十度宽广的海 港景观，香港会展中心新翼与 原有的会展中心之间，由一条 长110米的天桥走廊连接。
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桥梁建造
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焊接结构之所以有如此迅速的发展是因为它具有一系列优点。 （1）与铆接相比它可以节省大量金属材料，大约可减轻15-20%的金 属材料，因为它不需要辅助材料，比如角钢、平板，更不需要铆钉，而 且柳接件经过很长时间以后有可以会松动，影响质量，但焊接绝是不可 能的，虽然只有一道焊缝，但它属于原子结合，所以能够充分的解决一 切问题。其次焊接结构生产不需打孔，划线的工作量也比较少，因此比 较省工、省时间，工作效率当然就要高多了。 （2）与铸件相比焊接结构生产不需要制作木模和砂型，也不需要专 门熔炼，浇铸，工序简单，生产周期短。这一点对于单件和小批量生产 特别明显，换句话说，和铸件相比就是特别的节省时间也就是工作效率 高，其次，焊接结构比铸件节省材料，一般情况下，它比铸钢轻20-30% 以上，比铸铁件轻50-60%，这主要是因为焊接结构的截面可以按设计的 需要来选取，不必象铸件那样因工艺的限制而加大尺寸。因为液体要想 让它流动的好充分到位，就必须要有较大的空间，这势必会用到更多的 金属材料。
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（7）东方明珠 伫立在黄浦江、苏州河交汇处的浦江西侧，耸入云天的东方明珠电视 塔，塔身一大一小两个圆球型建筑，以及呈三角形的底座支架，与周围的 建筑联缀而成的群体建筑。
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（8）南京国际展览中心 南京国际展览中心座落于玄 武湖、紫金山麓，造型优美、设 施现代、体量宏伟、功能完备， 是古都南京的一项标志性建筑。 它集展览、商贸、会议、信息、 旅游、娱乐、餐饮为一体，是按 照当代国际展览功能建设的大型 智能化展馆。配套设施齐全，具 备承办单项国际博览会、全国性 质恰谈会的能力。占地12.6万平 方米，总建筑面积10.8万平方米。
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1909年：Schonherr 发明了等离子弧。
上图为水下等离子切割 上图为手工等离子弧切割
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1912年：位于美国费城的Edward G. Budd 公司生产出第一个使用电阻 点焊焊接的全钢汽车车身。 大约1912：年 美国福特汽车公司为了生产著名的T型汽车，在自己工厂 的实验室里完成了现代焊接工艺。
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（4）中央电视台新楼 中央电视台新台址地处东三环路以东、 光华路以北、朝阳路以南，CBD规划范围 内。中央电视台新台址用地面积总计187， 000平方米，总建筑面积约55万平方米,最 高建筑约230米，用钢12.18万t，工程建 设总投资约50亿元人民币，将于2009年1 月竣工。
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1.2 世界焊接发展史话
公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。 公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。 公元前200年前，中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。
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1900年：法国人 Fouch 和 Picard制造出第一个氧乙炔割炬。
1901年：德国人Menne 发明了氧矛切割。
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1926年：由美国的A.O.Smith公司率先介绍了在电弧焊接用金属电极外使用 挤压方式涂上起保护作用的固体药皮（即手工电弧焊焊条）的制作方法。
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1931年：由焊接工艺制造全钢结构组成的帝国大厦建成。
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1933年：第一条使用电弧焊工艺焊接的接头采用无衬垫结构的长输管线铺成。
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（6）香山饭店 建于1982年，位于西山 风景区的香山公园内，坐拥 自然美景，四时景色各异。 依傍皇家古迹，人文积淀厚 重； 饭店建筑独具特色，一 九八四年曾获美国建筑学会 荣誉奖，整座饭店凭借山势, 高低错落，蜿蜒曲折，院落 相见，内有十八景观，山石、 湖水、花草、树木与白墙灰 瓦式的主体建筑相映成趣， 饭店大厅面积八百余米，阳 光透过玻璃屋顶泻洒在绿树 茵茵的大厅内明媚而舒适。
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1933年：当时世界上最高的悬索桥旧金山的金门大桥建成通车， 她是由87750吨钢材焊接拼成的。
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1934年：巴顿焊接研究所成立。
巴顿所创始人叶夫金· 奥斯卡洛维奇· 巴顿
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欧洲最大的全焊接第涅伯河上铁桥—巴顿桥
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1935年：美国的Linde Air Products公司完善了埋弧焊技术。
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（11）跨越长江的芜湖长江大桥，是一座公路/铁路两用桥，采用矮塔 斜拉结构，是我国目前跨度最大的公/铁两用桥，采用50mmLeabharlann Baidu的14MnNbq 钢整体焊接箱型主桁。
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（12）“世界第一拱桥”——上海卢浦大桥，投资22亿余元，全长 3,900m，主桥长750米，跨度550 m，跨度比排名第二的美国西弗吉尼亚 大桥长出32米。是世界上首座采用箱形拱结构的特大型拱桥，主拱截面 世界最大，为9米高，5米宽，桥下可通过7万吨级的轮船。它也是世界上 首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥（除合拢接口采用栓接外），现 场焊接焊缝总长度达4万多米，用3.4万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊 接而成。