焊接设备和焊接材料的分类及选用

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1、1 .焊接设备 1)焊接设备分类 (1)焊条电弧焊设备 焊条电弧焊设备主要包括焊机、焊接电源、焊钳、焊接电缆和地线夹钳等。 (2)钨极惰性气体保护焊设备 手工钨极惰性气体保护焊设备主要由焊接电源、焊枪、供气系统、水冷系统、焊 接电缆线和遥控器等组成。 ① 按焊接操作自动化程度，钨极惰性气体保护焊设备可分为手工和自动两大类。 ② 按焊接电流种类，可分为直流、交流和脉冲电流钨极惰性气体保护焊设备。 (3)CO₂     气体保护焊设备 CO₂ 气体保护焊设备主要由焊接电源、焊枪、送丝机构、供气系统和控制系统 组成。 (4)埋弧焊设备 埋弧焊设备按焊接过程的自动化程度可分为机械

2、化、自动和全自动三类。 埋弧焊机组成：焊接小车和机头移动机构、送丝机、焊丝矫正压紧机构、焊接电 源、控制系统等。 (5)电渣焊设备 电渣焊设备主要由焊接电源、机头、电控系统、水冷成型(滑)块组成。焊接方法 可分为：丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊。 (6)螺柱焊设备 螺柱焊设备按其电源种类和焊接方式分为电弧螺柱焊和电容储能放电螺柱焊两大 类。电弧螺柱焊机由焊接电源、控制器、焊枪、地线钳、焊接电缆等部分组成。 (7)焊接机器人 焊接机器人是集机械、计算机、传感器、人工智能等多方面知识技术于一体的现 代化、自动化设备。 焊接机器人主要由机器人和焊接设备两大部分构成。机器人由机器人

3、本体和控制 柜(硬件及软件)组成。而焊接装备，则由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧 焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还有传感系统，如激光或摄像传感器及 其控制装置等。 2)常用焊接设备的应用 (1)焊条电弧焊机应用 在各类焊接结构制造业得到较广泛应用。如在建筑钢结构制造安装、船舶制造、 海洋工程结构制造、输油气管线安装施工、大型液化气储罐建造、特种设备及化工装备 制造等方面仍占有重要的地位。 (2)钨极惰性气体保护焊机应用 钨极惰性气体保护焊机是一种优质的弧焊焊接设备，在各类焊接结构生产中得到 了广泛的应用。 ① 应用的金属材料种类多。除了低熔点、易挥发的

4、金属材料(如铅、锌等)以外， 均可以采用钨极惰性气体保护焊机进行焊接。 ② 适用的接头厚度范围。常规钨极惰性气体保护焊使用的接头范围为0.5～4.0mm。 ③ 适用各种焊接位置。包括平焊、平角焊、横焊、立焊和仰焊，以及水平固定的 管件对接头的全位置焊。由于空气对流、过堂风、微风都可能破坏气体对焊接区的保 护，野外施工时应配置附属防风设施。 ④ 可用于焊接自动化。钨极惰性气体保护焊设备在采用手工自熔和手工填丝的作 业方式基础上，可配备各种机械化和自动化焊接设备进行机械化、自动化和全自动化焊 接，也可以与焊接机器人系统集成，实现焊接自动化。 (3)CO₂    气体保护焊机应用 CO₂

5、 气体保护焊是我国重点推广的一种焊接技术，主要用于低碳钢及低合金钢等焊 接，也适用于易损零件的堆焊及铸钢件的补焊等。在许多金属结构的生产中已逐渐取代 了焊条电弧焊和埋弧焊。 2 .焊接材料 1)焊条的分类及选用 (1)焊条分类 ① 按焊条药皮成分分类：氧化钛型、钛钙型、氧化铁型、低氢型、纤维素型、石 墨型、钛铁矿型、盐基型八大类。 ② 按用途分类：结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、 堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途  焊条十大类。 ③ 按熔渣性质分类：碱性焊条(又称作低氢型焊条)和酸性焊条。 ④ 按特殊性能分类：超

6、低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、底层焊条、铁粉 高效焊条、抗潮焊条、水下焊焊条、重力焊焊条、仰焊焊条等。 (2)焊条选用要求 ① 焊条的选用在设计有规定时应按设计文件要求选用。 ② 设计无规定时应在满足结构安全、可靠使用的前提下，以改善作业条件和提高  技术经济效益为原则，综合考虑以下因素：钢材化学成分及力学性能，焊缝金属性能， 钢结构特点(板厚、接头形式)和受力状态，工艺性，焊接位置和施焊条件(室内、野  外、空间大小),焊接工作量(焊缝长度、焊缝当量)。 (3)焊条选用原则 ① 焊缝金属的力学性能和化学成分匹配原则。规定要求焊缝金属与母材等强度， 应选用熔敷金属抗拉强度等于或

7、稍高于母材的焊条。对于合金钢，要求焊缝金属合金成  分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况  下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝 中易产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。 例如：钢结构工程选择焊接材料时，应根据设计要求，除保证焊接接头强度、塑 性不低于母材标准规定的下限值以外，还应保证焊接接头的冲击韧性不低于母材标准规 定的冲击韧性下限值。 ② 保证焊接构件的使用性能和工作条件原则。对承受动载荷和冲击载荷的焊件， 除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的塑性和韧性，可选用塑、韧性指标  较高的低氢型焊

8、条。接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类  焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊件，应选用相  应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。 ③ 满足焊接结构特点及受力条件原则。对结构形状复杂、刚性大的厚大焊件，在 焊接过程中，冷却速度快，收缩应力大，易产生裂纹，应选用抗裂性好、韧性好、塑性 高、氢裂纹倾向低的焊条。 例如：低氢型焊条、超低氢型焊条和高韧性焊条等。 ④ 具有焊接工艺可操作性原则。当焊件的焊接部位不能翻转时，应选用适用于全 位置焊接的焊条。对受力不大、焊接部位难以清理的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油 污不敏感的酸性焊条。没有

9、直流焊机时，必须选用可交、直流两用的焊条。在狭小或通 风条件差的场合，在满足使用性能要求的条件下，应选用酸性焊条或低尘焊条。 ⑤ 提高生产率和降低成本原则。在酸性焊条和碱性焊条都可满足要求时，应尽量 选用酸性焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量选用高效率焊条。 例如：铁粉焊条、重力焊条、底层焊条、立向下焊条和高效不锈钢焊条等。这不 仅有利于生产率的提高，而且也有利于焊接质量的稳定和提高。 2)钨极材料特性及种类 (1)钨极材料特性 手工钨极氩弧焊用的电极材料应具有较强的电子发射能力，能形成稳定的电弧， 具有耐高温性，在电弧高温下不易蒸发和损耗，能承受较大的焊接电流，具有足够

10、的强 度和耐磨性等。 (2)钨极种类 ① 纯钨极。是使用最早的一种电极材料，钨极熔点为3387℃,沸点为5900℃。由 于纯钨极发射电子所要求的电压较高，因此要求焊机具有高的空载电压。另外，纯钨极 易烧损，所以逐渐被钍钨极所取代。 ② 钍钨极。在纯钨中加入1%～2%的氧化钍，即为钍钨极。它具有较高的热电子 发射能力和耐熔性，具有容易引弧、所需空载电压低的性能，许用电流比同直径的纯钨 极可提高1/3,不易烧损，使用寿命长。但钍钨极的粉尘具有微量的放射性，因此在磨 削电极时，必须加强劳动防护措施。 ③ 铈钨极。在纯钨中加入2%以下的氧化铈，即为铈钨极。它比钍钨极具有更多的 优点，易引弧、电

11、弧稳定，弧束细长、热量集中，最大许用电流密度可增加5%～8%, 烧损小、寿命长。由于铈钨极几乎没有放射性危害，因此，铈钨极是目前应用最广的一 种电极材料。 常用钨极(棒)直径有0.5mm、1.6mm、2.4mm、3.2mm、4.0mm  和5.0mm 等多种。 3)焊丝分类及选用 (1)焊丝分类 ① 按截面结构形式分类：可分为实心焊丝和药芯焊丝两类。 ② 按焊丝型号(牌号)分类：气体保护焊丝以型号来划分，埋弧焊丝以牌号来 划分。 (2)焊丝选用原则 ① 焊丝按规定代号选择适用的焊接方法。 ② 实心焊丝主要用于钨极气体保护焊和熔化极气体保护焊；选择实心焊丝的成分 主要考虑焊缝金属

12、应与母材力学性能或物理性能的良好匹配，如耐磨性、耐蚀性，焊缝 应是致密的和无缺陷的。 ③ 药芯焊丝用于采用CO₂  和 Ar+CO₂       为保护气体的熔化极气体保护焊，前者用于 普通结构，后者用于重要结构。 ④ 自保护药芯焊丝与焊条相似，不用另加气体保护焊，抗风能力优于气体保护焊， 通常可在四级风力下施焊，适用于野外或高空作业，在国外建筑行业中已广泛使用，在  我国长输油气管道焊接中也得到应用。我国药芯焊丝现行标准中，自保护药芯焊丝的型  号类别占据较大的比例。 4)焊接气体分类及应用 (1)焊接气体分类 ① 气焊、切割用气体：助燃气体(O₂);  可燃气体：乙炔、丙

13、烷、石油气、天然 气等。 ② 焊接保护用气体：二氧化碳(CO₂)、 氩 气(Ar)、 氦 气(He)、  氮 气(N)、 氧 气 (O₂)    和氢气(H₂)。 (2)焊接气体的应用 ① 焊接用气体的选择，主要取决于焊接、切割方法。除此之外，还与被焊金属的 性质、焊接接头质量要求、焊件厚度和焊接位置及工艺方法等因素有关。 ② 氮气弧焊时，用N 作为保护气体，可焊接铜和不锈钢。N 也常用于等离子弧切 割，作为外层保护气。 ③H₂  作为还原性气体，焊接时与O₂ 混合燃烧，作为气焊的热源。 ④ 混合气体一般是根据焊接方法、被焊材料以及混合比对焊接工艺的影响等进行 选用。 例如：焊接

14、低合金高强钢时，从减少氧化物夹杂和焊缝含氧量出发，希望采用纯 Ar做保护气体；从稳定电弧和焊缝成型出发，希望向Ar 中加入氧化性气体。 5)焊剂分类及应用 (1)焊剂的分类 ① 按照生产工艺的不同分类：焊剂可分为熔炼焊剂、粘结焊剂和烧结焊剂。 ② 按照焊剂中添加脱氧剂、合金剂分类：焊剂可分为中性焊剂、活性焊剂和合金 焊剂。 不同类型焊剂可以通过相应的牌号及制造厂的产品说明书予以识别。 (2)埋弧焊剂应用 埋弧焊用的焊剂是一种重要的焊接材料，它的焊接工艺性能、化学冶金性能是决 定焊缝金属的主要因素。 6)焊接材料的复验要求 (1)钢结构的焊接材料复验 建筑结构安全等级为一级的一、二级焊缝、建筑结构安全等级为二级的一级焊缝、 大跨度的一级焊缝、重级工作制吊车梁结构中的一级焊缝中所用焊接材料应按到货批次 进行复验，合格后方可使用。 (2)特种设备的焊接材料复验 球罐用的焊条和药芯焊丝应按批号进行扩散氢复验。焊条、焊丝、焊剂超过期限， 应经复验合格后方可使用。