第2章安装工程施工技术

第二章安装工程施工技术第一节切割与焊接一、切割（一）火焰切割（氧-燃气切割、气割）利用可燃气体在氧气中剧烈燃烧及被切割金属燃烧所产生的热量而实现连续切割的方法。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气。1.氧－乙炔切割氧－乙炔切割是利用氧－乙炔预热火焰使金属在纯氧气流中剧烈燃烧，生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的。2.液化石油气切割液化石油气切割的原理与氧－乙炔切割相同。不同的是液化石油气的燃烧特性与乙炔气不同，所使用的割炬也有所不同.3.氢氧源切割气割过程是预热→燃烧→吹渣过程，但并不是所有金属都能满足这个过程的要求，只有符合下列条件的金属才能进行气割。（1）金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点；（2）气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点；（3）金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应；（4）金属的导热性不应太高；（5）金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。气割的优点是设备简单、使用灵活。4.氧熔剂切割氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。（二）电弧切割1．等离子弧切割等离子弧切割是一种常用的金属和非金属材料切割的工艺方法。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料，并借助内部的或者外部的高速气流或水流将熔化材料排开直至等离子气流束穿透背面而形成割口。等离子弧切割过程不是依靠氧化反应，而是靠熔化来切割材料，一般型等离子弧切割可采用转移型电弧或非转移型电弧。非转移型电弧适宜于切割非金属材料，切割金属材料通常采用转移型电弧。2．碳弧气割碳弧气割是利用碳极电弧的高温，把金属局部加热到熔化状态，同时用压缩空气的气流把熔化金属吹掉，从而达到对金属进行切割的一种加工方法，电弧切割的适用范围及特点为：（1）生产效率高，同时可对缺陷进行修复。（2）可用来加工焊缝坡口，特别适用于开U型坡口；（3）使用方便，操作灵活；（4）可进行全位置操作；（5）加工多种不能用气割加工的金属。（6）设备、工具简单，操作安全。（7）碳弧气割可能产生的缺陷有夹碳、粘渣、铜斑。（三）冷切割1．激光切割激光切割是利用激光束把材料穿透，并使激光束移动而实现的无接触切割方法。特点有：切割质量好，切割效率高，但切割大厚板时有困难。2．水射流切割水射流切割是利用高压换能泵产生出200～400MPa高压水的水束动能，来实现材料的切割。其特点为：切割时几乎不产生热量，适用热敏的贵金属的加工；切缝窄而表面光滑；无尘埃、无公害。（四）几种常用的切割设备1．小车式切割机2．门式数控切割机二、焊接（一）焊接的分类及特点焊接是借助于能源，使两个分离的物体产生原子（分子）间结合而连接成整体的过程，可以连接金属材料和非金属材料。焊接可分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。如下图所示。气焊手工电弧焊电弧焊自动埋弧焊24CO2气体保护焊焊接熔化焊气电焊惰性气体保护焊等离子弧焊电渣焊激光焊电子束焊25摩擦焊锻焊点焊电阻焊缝焊压力焊凸焊焊接对焊气压焊超声波焊冷压焊爆炸焊烙铁钎焊火焰钎焊钎焊软钎焊电阻钎焊硬钎焊感应钎焊炉中钎焊盐浴钎焊图焊接方法的分类1．熔化焊(1)气焊气焊所用的可燃气体与气割相同，主要有乙炔、液化石油气（丙烷、丁烷、丙烯等）和氢气等，氧气为助燃气体。气焊用的焊丝起填充金属的作用，焊接时与熔化的母材一起组成焊缝金属。气焊主要应用于薄钢板、低熔点材料（有色金属及其合金）、铸铁件和硬质合金刀具等材料的焊接。(2)电弧焊电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电（俗称电弧燃烧）所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。1)手弧焊手工电弧焊可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。2)埋弧焊埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露。埋弧有自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种方式。主要优点是：①热效率较高，熔深大；②焊接速度高；26③减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。3)气体保护电弧焊（气电焊）用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气电焊特点：�电弧和熔池的可见性好；�操作方便；�热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小；�可接薄板；�设备复杂。①钨极（不熔化极）惰性气体保护焊。是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）一种焊接方法。惰性气体主要采用氩气。钨极氩弧焊接操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。②熔化极气体保护焊。这种方法也是利用连续的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来进行焊接。③CO2气体保护焊。CO2气体保护焊属熔化极气体保护焊，其具有生产效率高、焊接变形小、适用范围广等特点。(3)等离子弧焊等离子弧焊也是一种不熔化极电弧焊，其等离子弧是自由电弧压缩而成的,叫转移电弧。其离子气为氩气、氮气、氦气或其中二者之混合气。等离子弧的能量集中，温度高，焰流速度大。这些特性使得等离子弧广泛应用于焊接、喷涂和堆焊。特点：1）等离子弧能量集中、温度高2）电弧挺度好3）焊接速度快；4）能够焊接更细、更薄的工件；5）设备复杂、费用较高。(4)电渣焊电渣焊是利用电流通过液体熔渣时所产生的电阻热进行焊接的方法。(5)激光焊激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方式。优点，如能量密度高，可获得较高的焊接速度；焊接变形和应力小；焊接时熔深大(6)电子束焊电子束焊是利用加速和聚集的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。2．压力焊(1)电阻焊电阻焊方法主要有四种：即点焊、缝焊、凸焊和对焊。(2)超声波焊根据焊具与工件相互位置的不同，超声波焊接分为近程和远程两种。前者又称为直接式超声波焊接，或接触超声波焊接；而后者称为间接超声波焊接。273．钎焊钎焊的优点是容易保证焊件的尺寸精度，可以钎焊极薄或极细的零件，钎焊的缺点是钎焊接头的耐热能力比较差，接头强度比较低，钎焊时表面清理及焊件装配质量的要求比较高。(1)火焰钎焊(2)电阻钎焊(3)感应钎焊（二）常用焊接材料及设备1．焊接材料(1)手工电弧焊焊接材料1)焊条的组成焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。焊条的直径通常为3.2、4、5或6mm等几种规格，常用的是3.2、4和5mm三种，其长度一般在250～450mm之间。①焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊接时，焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。采用焊条焊接，焊芯金属为整个焊缝金属的一部分。所以焊芯的化学成分直接影响焊缝的质量。用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢钢丝、合金结构钢钢丝和不锈钢钢丝三类。②药皮。压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。药皮是由各种矿物类、铁合金有机物和化工产品（水玻璃类）原料组成。药皮除具有机械保护作用，还要加入一些还原剂，使电弧燃烧中产生的氧化物还原，以保证焊缝质量。药皮的作用改善了焊接工艺性能，使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高。同时也保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和机械性能。2）焊条分类①按焊条的用途分类。②按药皮的主要成分分类③按药皮熔化后的熔渣碱度分类。④按特殊性能分类。3）焊条的选用原则①焊接材料的机械性能、化学成分②焊件的工作条件与使用性能③简化工艺、提高生产率和降低成本。4)焊接参数的选择方法电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。一般情况下，使用碱性焊条或薄板的焊接，采用直流反接；而酸性焊条，通常选用正接。(2)埋弧焊焊接材料1)焊丝埋弧焊所用焊丝有实心焊丝与药芯焊丝两种。28①实心焊丝②药芯焊丝2)焊剂埋弧焊焊剂按用途分为钢用焊剂和有色金属用焊剂，按制造方法分为熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂。①焊剂应满足下列基本要求a.具有良好的冶金性能。b.具有良好的工艺性能。②焊剂的分类。埋弧焊焊剂除按其用途分为钢用焊剂和有色金属用焊剂外，通常还按制造方法、化学成分、化学性质和颗粒结构等分类。a.按制造方法分为：熔炼焊剂、烧结焊剂和陶质焊剂。b.按化学成分分为：碱性焊剂、酸性焊剂和中性焊剂。低碳钢的焊接可选用高锰高硅型焊剂。耐热钢、低温钢、耐蚀钢的焊接可选用中硅或低硅型焊剂配合相应的合金钢焊丝。2．焊接设备电弧焊机的主要设备是弧焊机。弧焊机可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。交流弧焊机具有结构简单、价格低廉、保养和维护方便等优点。直流弧焊机具有焊接电流稳定，焊接质量高等优点。(1)手弧焊设备。手弧焊使用的设备简单、方法简便灵活、适应性强，但对焊工操作要求高。手弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料的焊接。(2)埋弧焊设备。埋弧焊设备由焊接电源、埋弧焊机和辅助设备构成。其电源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊机分为自动焊机和半自动焊机两大类。①半自动埋弧焊机。②自动埋弧焊机。③埋弧焊机的辅助设备。(3)CO2气体保护焊设备(4)惰性气体保护焊设备手工惰性气体保护焊设备包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。(5)等离子弧焊设备1)弧焊电源。等离子弧焊设备一般不用交流电源，而用直流电源并采用正极性接法，等离子焊所需的电源空载电压较高。2)控制系统。3)供气系统。4)水路系统。5)焊枪。三、焊接接头、坡口及组对(一)焊接接头的分类及基本类型1．焊接接头的分类焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区及其相邻的母材组成。焊接接头主要起29两方面作用，一是连接作用，二是传力作用。2．焊接接头的基本类型按焊接方法不同，焊接接头可以分为熔焊接头、压焊接头和钎焊接头三大类。焊接接头的基本类型可归纳为5种，即对接接头、T形（十字）接头、搭接接头、角接接头和端接接头。一般压焊（高频电阻焊除外），都采用搭接接头；高频电阻焊一般采用对接接头。(二)熔焊接头与坡口1．概述对接接头是熔焊中受力比较理想的接头形式，为保证焊接质量、减少焊接变形和焊接材料消耗，需把被焊工件的边缘加工成各种形式的坡口，进行坡口对焊。T形及十字接头是把互相垂直的被焊工件用角焊缝连接起来的接头，是一种典型的电弧焊接头。2．熔焊接头的坡口形状熔焊接头的坡口根据其形状的不同，可分为基本型、混合型和特殊型三类。（三）焊接接头的选择原则(1)设计要求(2)焊接的难易与焊接变形(3)焊接成本(4)施工条（四）管材的坡口与组对1．管材的坡口(1)管材的坡口管材的坡口有以下几种形式：I型坡口、V型坡口和U型坡口。(2)坡口的加工方法有以下几种:1)低压碳素钢管公称直径等于或小于50mm的，采用手提砂轮磨坡口；50mm的，用氧乙炔切割坡口；2)中压碳素钢管、中低压不锈耐酸钢管和低合金钢管以及各种高压钢管，用车床加工坡口；3)有色金属管，用手工锉坡口。2．接头组对(1)检查坡口质量；(2)管口处理。不锈钢管焊缝两侧分别涂100mm长白垩粉，并用丙酮洗净油污。3．焊接方式焊接方式无论是气焊或电弧焊接，按其操作位置不同，焊接的结构形式可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种情况。四、焊接质量检验（一）焊接质量检验的内容和方法焊接质量检验的内容主要包括材料的检验、焊接设备的检验和焊接后质量的检验等。（二）材料的检验301．检验的依据2．检验的内容3．检验的方法(1)规格尺寸的检验规格尺寸是由“合同”和“标准”所规定的，金属材料的规格一般包括主要部位的公称尺寸，也就是截面上的主要尺寸。金属材料的实际尺寸与公称尺寸的偏差叫尺寸偏差。大于公称尺寸的叫正偏差，小于公称尺寸时叫负偏差。对于正负偏差的允许尺寸都有严格的规定。(2)外观尺寸的检验1）包装和标志的检验。2）外观缺陷的检验。(3)成分、性能及组织的检验1）显微组织检验。2）宏观组织检验。①断口检验。②酸蚀检验。③塔形车削发纹检验。④硫印试验。3）无损探伤检验。能检查出钢材表层及内层的各种缺陷，如气孔、缩孔、裂纹和夹杂等。（三）焊接施工中的检验（四）焊接后质量检验1．射线检测(RT)射线探伤包括x射线、γ射线、中子射线探伤等，其基本原理相同。(1)