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压力容器焊接基础 郑州大学化工学院方书起2004.11.18 1、焊接方法及原理简介 1.1 焊条电焊弧 焊条电弧焊是利用焊条与工件间产生的电弧热，将工件和焊条加热熔化而进行焊接的。 焊条电弧焊的特点：设备简单、易于维护、使用灵活方便，可以在室内、室外和高空等各种位置施焊。对材料的适用性强，碳钢、低合金钢、耐热钢、低温用钢、不锈钢等都可以采用焊条电弧焊。 在锅炉和压力容器等设备制造中，焊条电弧焊多用于设备内部附件的焊接和支座、接管与开孔补强等部位的焊接。对于单件生产的设备，其他焊缝也采用焊条电弧焊。对于某些特殊类型的设备，如绕带容器，或因空间位置焊缝较多，或短焊缝多，也主要采用焊条电弧焊，有些压力容器的打底焊，亦采用焊条电弧焊。 1.2 埋弧自动焊 埋弧焊是一种利用在焊剂层下光焊丝和焊件之间燃烧的电弧所产生的热量来熔化焊丝、焊剂和母材金属而形成焊缝的方法，在焊接过程中，颗粒状的焊剂及其熔渣保护了电弧和焊接区，光焊丝提供填充金属。焊接时，光焊丝连续地送入覆盖焊接区的焊剂层，电弧引燃后，焊接焊丝和母材立即熔化并形成熔池。熔化的熔渣覆盖住熔池及高温焊接区，产生良好的保护作用。 埋弧自动焊和焊条电弧焊比较有以下优点。 生产效率高 焊接质量高而且稳定 改善劳动条件 埋弧自动焊的缺点是占地面积较大，设备费用较高，且仅适用于平焊位置的焊接。 埋弧自动焊特别适用于厚度20mm以上受压壳体纵、环缝的焊接。既可焊接碳钢，也可焊接低合金钢、耐热钢和不锈钢等。但埋弧自动焊不适宜焊接薄板，因为在电流小于100A时，电弧的稳定性差。 1.3 气体保护焊 气体保护电弧焊简称气保焊或者气电焊，它也是一种以电弧为热源的熔化焊方法。焊接时从焊枪喷嘴连续喷出保护气体排除焊接区的空气，保护电弧及焊接熔池不受大气污染， 防止有害气体对熔滴和熔池的侵害，保证焊接过程的稳定，从而获得高质量的焊接接头。 按照电极的性质，气体保护电弧焊可分为非熔化极气体保护焊与熔化极气体保护焊两大类。前者实际是指钨极氩弧焊，后者主要有熔化极氩弧焊和二氧化碳气体保护焊等。过程设备焊接中使用的主要也是这几种方法。 1.3.1 钨极氩弧焊 通常又称作“TIG”焊，为非熔化极气体保护焊。以燃烧于非熔化电极（钨棒）与焊件间的电弧作为热源，电极和电弧区及熔化金属 都用一层氩 气保护，使 之与空气隔 绝。 钨极氩弧焊的电极通常是用钨或钨合金棒，用于保护的气体通常是氩气，有时也采用氦气或氩气与氦气的混合气体。焊接时，填充金属（焊丝）从钨极的前方添加。当焊件厚度小于3mm时，一般不需开坡口和填充金属，焊接过程可用手工进行，也可以自动化。 钨极氩弧焊具有下列独特的优点：①惰性气体与任何金属不起化学反应，熔池金属不发生冶金变化，只是填充金属和母材在惰性气体保护下的重熔。②氩弧具有相当好的稳定性。③氩弧热量集中，熔透能力强，熔化金属因无氧化还原反应，表面张力较大。 钨极氩弧焊的缺点：钨极承受电流的能力较差，过大的电流将引起钨极的熔化和蒸发；氩气和钨极的价格较贵，与其它常用的焊接方法相比，成本较高。因此，只有在对焊缝质量要求特别高的场合才用。 在锅炉和压力容器制造中，钨极氩弧焊主要用于要求全焊透的薄壁管焊接，厚壁管和接管封底焊缝和不锈钢管件及薄板成型件的焊接。换热器管子与管板焊接和容器封底焊也采用钨极氩弧焊。容器和管道的环缝封底焊采用钨极氩弧焊代替焊条电弧焊，可以单面焊双面成形，质量好、工作效率高。 1.3.2 熔化极气体保护焊 根据保护气体的种类，熔化极气体保护焊包括熔化极惰性气体保护电弧焊（简称MIG）、熔化极氧化性混合气体保护电弧焊（简称MAG）和二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）等。 熔化极气体保护焊的热源是在可熔化的焊丝与被焊工件之间并在保护气氛中产生的电弧。它利用电弧热效应产生的热来加热和熔化焊丝和工件金属，形成焊缝，达到连接工件的目的。 1.3.2.1 熔化极惰性气体保护焊 熔化极惰性气体保护焊中采用的保护气体主要有氩气，氦气和氮气，其中熔化极氩弧焊应用最广。 熔化极氩弧焊以焊丝作为电极，不断送进和熔化熔滴进入熔池与母材形成焊缝。惰性气体在焊接过程中不与液态金属反应，只起严密包围焊接区（电弧、焊丝端头、熔滴、熔池金属和邻近熔池的母材金属），使之与空气隔离的作用。 由于电弧是在惰性气氛中燃烧，焊丝端头的金属也是在惰性气氛中熔化、过渡，所以电弧燃烧稳定，熔滴过渡平稳、安定、无激烈飞溅。在整个电弧燃烧过程中，焊丝连续等速送进。由于焊丝外表没有涂层，电流可大大提高，故母材熔深大，焊丝熔化速度快，熔敷效率高。与钨极氩弧焊相比，可大大提高生产效率，尤其适用于中厚和大厚度板材的焊接。 1.3.2.2 熔化极氧化性混合