电气焊工手册

电/气焊工根据电/气焊工工作环境以及电气焊工工作性质，根据实际操作要求和公司质量/健康/安全/环境一体化文件要求，现将电气焊工相关要求编辑成册，意在提高电气焊工操作水平。首先从事电气焊作业的操作人员，必须取得国家发证机关颁发电气焊工操作证书，并在有效期内从事相应合格项次的电气焊作业。对于时间间隔3个月未从事电气焊作业的人员，必须重新考试，合格后方可上岗操作。从事电气焊操作人员必须熟悉施工过程中所使用的电气焊设备操作规程，如何保证电气焊施工质量，在保护自身与同事人身健康安全的前提下，保护自然环境，文明施工。下面针对电焊、气焊、气割操作内容与方式的不同，分别加以简述。一、气焊气焊工具：氧气减压器、乙炔减压器、焊炬、割炬、乙炔回火装置、氧气、乙炔胶管、气焊丝、气焊熔剂、点火枪、护目镜、氧气瓶与乙炔瓶等。氧气瓶容积为40L，在15MPa压力下，可贮存6m³的氧气。乙炔瓶容积为40L，能溶解乙炔6-7kg。氧气胶管的内径8㎜，一般情况下每副长度不应小于5m；乙炔胶管的内径为10㎜，每副胶管的长度不小于5m。乙炔胶管与氧气胶管的强度不同，不能混用或相互代替。新胶管当初次使用时，要先将胶管内壁的滑石粉吹干净，防止堵塞焊炬。气焊：母材金属和焊丝在气体火焰加热下，在焊件上形成局部熔池，经冷却凝固后将焊件焊接成一体的过程。气焊火焰是可燃气体与氧气混合燃烧而形成的，具有一定能率的热气流。其中氧乙炔焰是我们气焊作业中常用最广泛、最普通的气焊火焰,只对氧—乙炔焊(311)作简明扼要阐述。氧乙炔火焰具有很高的温度约3200℃，加热集中。根据氧气与乙炔的比例不同，可分为中性焰、碳化焰、氧化焰三种。当氧与乙炔混合比为1.1～1.2时燃烧所形成的火焰，分为焰芯、内焰、外焰三部分，内焰、外焰的温度较低，内焰具有还原性，可以改善焊缝的力学性能，大多数金属的焊接均采用中性焰。气焊区内周围气体对焊接的影响：在熔池里不断有氧化、还原及碳化反应，焊接区内存在大量的气体，其中氧、氢、氮三者对焊接的影响较大，因此焊接时在这几个方面加以控制。氧对焊缝金属的不良影响：氧使焊缝的力学性能下降，随着焊缝金属中含氧量的增加，其强度、硬度将显著下降；氧与碳发生反应生成不溶于液态金属的CO气体，在焊缝中形成气孔，造成焊接缺陷；焊接过程中不断产生激烈的氧化反应，使熔池液态金属的飞溅；焊接部分合金时，在熔池表面生成难熔的氧化物如：Al2O3、Cr2O3等，会阻碍焊接冶金反应正常进行使熔渣难以浮出，产生焊接夹渣。因此在气焊过程中严格控制氧的存在，以减少氧对焊缝金属的影响。氢对焊缝金属的不良影响：焊接过程中，乙炔的分解和燃烧以及其它因素都会产生氢，引起氢脆性，使钢的塑性下降，钢中含氢量越高，塑性下降越多；在焊缝断面常出现光亮圆形的局部脆性断裂点，即白点，严重地削弱了焊缝的塑性；在焊接和热影响区易产生气孔和裂纹，使焊缝的塑性下降。针对上述氢在焊缝金属中的不良作用，在实际操作中采用将焊缝（件）加热至350℃以上保温1小时，可消除氢的不利影响，即脱氢处理。氮对焊缝金属的不良影响：氮虽然提高了金属的强度，但塑性和韧性下降；产生氮气孔；造成焊缝的时效脆化，由于氮的存在，处于不稳定状态，随着时间延长，饱和氮逐渐析出，与铁生成针状的氮化铁Fe4N，降低了金属的塑性，因此在焊接过程中尽量利用火焰保护作用避免空气中的氮与熔池接触。目前我们常接触到的焊件接头形式大部分是对接接头，该种形式焊件坡口分为Ⅰ型坡口（焊件厚度1～3㎜，组对间隙0～0.5㎜）、Y型坡口（焊件厚度1～3㎜，坡口角度40～60º，组对间隙2㎜）焊接前用钢丝刷、砂纸或喷砂等彻底清除待焊处附近的氧化物、铁锈、油漆、油污等，使焊区保持清洁干燥状态，同时对焊丝做好清洁工作。为了防止焊接时产生过大的变形，在焊接前，将焊件在适当位置实施一定间距的点焊定位。根据焊件的不同，定位方式略有不同。薄板类焊件的定位从中间向两边进行，定位焊焊缝长为5～7㎜，间距为50～100㎜。定位焊的顺序由中间向两边交替依次点焊；厚板（δ≥4㎜）定位焊的焊缝长度20～30㎜，间距200～300㎜。定位焊顺序从焊缝两端开始向中间进行。管子定位焊的点数根据管径而定，管径小于70㎜的，两点定位即可；管径在300～500㎜的，定位点应有3～5个，采用对称焊方式进行。从两定位焊点的中间位置开始正式焊接。施焊时对起焊点预热：可采用氧乙炔火焰。根据焊件的厚度和坡口形式、焊接位置、火焰能率等几个因素，合理地选择焊丝直径。在火焰能率一定的前提下，焊丝的直径过细，焊件尚未熔化，焊丝即已熔化下滴，生成未熔合焊缝，或高低不平，或宽窄不一；焊丝的直径过粗，焊丝加热熔化时间过长，扩大了焊件的加热范围，生成热影响区组织过热。对焊缝质量不利。因此正确选择焊丝直径是直接关系到焊接质量的主要因素。在一般情况下，按厚度选择焊丝直径。为确保焊接质量先进行试焊，合格后再正式焊接。目前我们主要对低碳钢管材与钢板施焊，其焊丝直径可参照下表进行选择。低碳钢用焊丝直径与钢板/钢管厚度的关系（㎜）焊件厚度1～22～33～5焊丝直径1～223～4对于多层焊接，第一、二层选用较细的焊丝，以后各层可采用较粗的焊丝。焊丝牌号和直径的选择，具体可按照项目工程焊接作业指导书要求进行。火焰能率的调节：火焰能率的高低，主要取决于氧乙炔混合气体的流量。流量的粗调靠更换焊炬和焊嘴来实现，流量的细调则可调节焊炬和焊嘴来实现，流量的细调则可调节焊炬上的气体调节阀。因此焊嘴的选择是调节火焰能率的第一步。焊炬倾角的选择：焊炬倾角是指焊炬中心线与焊件平面之间的夹角。焊炬倾角主要取决于焊件的厚度，可参照两者之间的关系进行选择。1）倾角20º用于焊件厚度范围1㎜；2）倾角30º用于焊件厚度范围1㎜≤δ3㎜；3）倾角40º用于焊件厚度范围3㎜≤δ5㎜；4）倾角50º用于焊件厚度范围5㎜≤δ7㎜；5）倾角60º用于焊件厚度范围7㎜≤δ10㎜；6）倾角70º用于焊件厚度范围10㎜≤δ15㎜；7）倾角80º用于焊件厚度范围δ≥15㎜；同时焊炬，母材金属熔点和导热性以及焊缝的空间位置都会影响到倾角的选择。倾角大热量散失少，焊件得到的热量多，升温快；倾角小，则相反。对于厚度大、熔点高、导热性能很好的焊件焊接时，焊炬倾角要大一些，反之，应小一些。在焊接过程中，开始时倾角可大一些，形成熔池后，倾角可以适当减少，焊接快终结之前，还应进一步减小倾角，以免烧损收尾边。焊接速度的选择：焊接速度的选择主要取决于厚度和焊件熔点。厚度大、熔点高的焊件，焊接速度宜慢一些，以免发生未熔合的缺陷；厚度小、熔点低的焊件，焊接速度要快一些，以免烧穿母材。焊炬火焰的点燃和调节：点燃氧乙炔焊炬时，先将氧气调节阀开启少许，然后再开启乙炔调节阀，使两种气体混合后从喷嘴中喷出，此时将喷嘴移近火源即可点燃。点燃后，如连续发出“叭叭”声，说明氧气压力过大，应将氧气调节阀关小一点，直至正常点燃即可。刚点燃的火焰一般为碳化焰，不适于直接用于气焊。点燃后调节氧气调节阀使火焰加大，燃烧更充分，同时调节乙炔调节阀，使之获得所需的火焰类型和能率，即可投入焊接。需要熄火时，先关闭乙炔调节阀，后关闭乙炔调节阀，否则会出现大量的碳灰，且容易发生回火。如焊接过程中如发现火焰不正常，应及时调节，调节无效则将其熄灭，用通针将焊嘴内的杂物清除，然后再点燃，调节火焰颜色正常至正常状态。焊接时，应使火焰均匀分布喷射到金属焊缝两侧，避免造成焊缝的歪斜，火焰内焰芯的尖端距熔池表面保持在3～5㎜之间，得到较为均匀一致的焊缝。起焊：起焊时，焊炬倾角可稍大一些，采取往复移动法对起焊周围的金属进行预热，然后将焊点加热使之形成白亮而且清晰的熔池，即可加入焊丝并向前移动焊炬继续焊接。焊丝的填充：正常焊接时，应将焊丝末端置于外层火焰下进行预热，当焊丝的熔滴滴入熔池时，要将焊丝抬起，并将移动火焰以形成新的溶池，然后，再继续向熔池中加入焊丝熔滴，便可形成一道焊缝。焊丝末端与火焰的距离无统一规定，火焰能率较大时，相距稍远点；火焰能率较小时，相距可稍近一点，以保持熔滴连续加入熔融池中。焊炬的摆动：正常焊接时，焊丝与焊件表面的夹角约为30º～40º，焊丝中心线与焊炬中心线夹角约为90º～100º之间，而且要求焊丝和焊炬作均匀摆动。焊炬的摆动有三种形式，一是沿焊缝方向作前后摆动，便以不断熔化焊件和焊丝形成连续焊缝；二是在垂直于焊缝方向作上下跳动，以调节熔池温度；三是在焊缝宽度方向作横向摆动（或打圆圈运动），便于坡口边缘很好熔合。焊丝的摆动：焊丝的摆动有三种形式，一是沿着焊缝前进方向的摆动；二是上下摆动；三是左右摆动。当焊丝摆动与焊炬摆动相配合，才能获得性能良好的焊缝。接头与收尾：接头指在已经凝固的熔池处重新起焊，更换焊丝也属于重新起焊，接头时应用火焰将熔池周围加热，使已固化的熔池重新熔化形成新的熔池，方可加入焊丝继续焊接下去。对于重要的焊件，接头至少要与原焊缝重叠8～10㎜，保证其焊接质量。到达终点时，要收尾了，收尾时，由于温度较高，散热条件差，此时应减小焊炬的倾角，加快焊接速度并多加一些焊丝使熔池面积扩大，避免烧穿。气焊焊接方法可分左焊法与右焊法；焊缝位置所处的空间，通常可分平焊、立焊、横焊和仰焊。左焊法是批火焰从接头（起焊点）右端沿着焊缝向左移动的焊接方法。右焊法是指火焰从接头（起焊点）左端沿着焊缝向右移动的焊接方法。两者各有自己的优缺点。采用左焊法操作者能清楚地看到熔池上的凝固边缘，并可获得高度和宽度较均匀的焊缝，对待焊区有预热作用，效率较高，操作方便，易于掌握，应用最普通，但左焊法焊缝易氧化，冷却快，适用于5㎜以下薄板的焊接。采用右焊法时火焰遮盖整个熔池，使熔池与周围空气隔离，能防止金属被氧化，减少气孔，使焊缝金属缓慢冷却，从而改善了焊缝组织，适用于厚度较大、熔点较高的焊件焊接，此方法不容易掌握，焊前方金属没有预热作用。针对两种方法的优缺点，合理应用于实际工作。在我们实际工作中通常遇到的大部分是低碳钢的焊接，由于低碳钢的含碳量低，具有良好的焊接性能。采用中性焰焊接便可得到良好的焊接接头。低碳钢薄板常用气焊来焊接。对于一般结构，采用H08A焊丝；对于重要的结构，采用H08MnA、H15Mn焊丝，焊丝直径选择可参照上述规定要求。在焊接过程中，由于多种原因造成焊缝存在缺陷，焊缝缺陷可分外部缺陷和内部缺陷两种。外部缺陷分布于焊缝的外表面上，用肉眼就可以看到，一般表现为焊缝的几何尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、凹坑、塌陷、烧穿、表面孔穴等。内部缺陷分为未焊透、未熔合、夹渣、内部气孔、内部裂纹等。因此在实际操作中，掌握焊接操作要点，采取预防措施，防止焊缝缺陷的出现，保证焊接接头质量。焊缝几何形状与尺寸缺陷：主要指焊缝外表面高低不平，焊波粗劣；焊缝宽度不均匀；焊缝余高不足或不一致。分析其形成的原因，主要是焊接坡口角度不当；组对间隙不均匀；火焰能率时大时小；焊接速度不稳定；焊丝和焊炬倾角不当等原因造成的，因此针对上述原因，采取预防措施：1）按要求加工坡口，保持组对间隙，并在施焊前作定位焊。2）按工艺要求选择焊炬与焊嘴，并注意调节氧气与乙炔的压力，保持火焰能率稳定。3）按选定的倾角参数，以恒定速率施焊，切勿时快时慢。咬边：是指焊接过程中，沿焊缝的母材金属部位产生沟槽或凹陷现象。造成咬边的主要功能原因是选择的焊接参数不当或操作方法不正确造成的。火焰能率过大、焊炬倾角不符合要求、焊炬和焊丝摆动不当等原因都会产生咬边现象。其预防措施：1）正确选择火焰能率；2）按要求摆动焊炬和焊丝；3）施焊时保持焊炬和哩丝的倾角。焊瘤：焊瘤是焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化母材金属上形成的金属瘤。主要是由于火焰能率过大；焊接速度过慢；组对间隙过大；焊丝和焊炬倾角不当等因素造成的。可采取以下措施减少焊瘤缺陷的形成，1）按工艺要求调整组对间隙，不能偏大。2）操作时焊炬和焊丝的倾角符合要求。3）立焊和仰焊时，火焰能率要比平焊时的小15%～20%。夹渣：焊接后残留在焊缝中的焊渣。主要是由于焊丝与母材金属化学成分不当，使焊缝金属中含有较多的O2、N2和S导致夹渣；火焰能率偏小使金属熔池热量不