焊工理论培训讲义-完整版

焊工理论培训讲义

静谧的心

序言

这套焊工理论培训讲义是结合本公司焊接工作的实际情况和特点编写，与培训课件配套使用，主要用于本公司内部焊工自学和培训。难度适合初级、中级和高级焊工学习。内容着重于手工电弧焊和氧、乙炔焊两个方面，对与本公司焊接生产相关的内容稍有延展。本资料主要包括：焊接基础知识、焊接操作知识、焊接安全知识、焊接理论习题四部分，以及附件。资料以提纲方式对各部分内容进行罗列和例举，加强实用性和针对性，方便员工复习和记忆。限于本人水平，本资料可能会有不少问题甚至错误，恳请大家提出批评指正。

培训流程：

个人对公司焊接技术的分析与建议

焊接基础理论学习

焊工理论试题重点难点分析讲解

焊工实际操作试题分析解释

培训时间

90分钟

目录

第一部分焊接基础知识

一、焊接电弧┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（4）

二、弧焊电源┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（8）

三、焊接材料┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（10）

四、焊接接头┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（13）

五、焊接位置┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（17）

六、焊接参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（18）

七、焊接应力与变形┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（19）

八、焊接工具┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（20）

九、焊接缺陷┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（21）

十、气焊与气割┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（27）十一、焊接标准┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（32）

第二部分焊接操作知识

一、焊接前准备┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（34）

二、焊接过程相关┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（34）

三、焊接结束后的工作┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（37）

四、气焊、气割基本操作要领┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（37）第三部分焊接安全知识

一、安全常识┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（39）

二、焊接安全操作规程┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（39）

第四部分焊接理论习题

一、初级焊工理论复习题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（46）

二、中级焊工理论复习题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（56）

三、高级焊工理论复习题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（63）第五部分焊接实际操作试题

初级气焊工实际操作考试试题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（65）中级气焊工实际操作考试试题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（69）高级气焊工实际操作考试试题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（73）初级电焊工实际操作考试试题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（77）中级电焊工实际操作考试试题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（81）高级电焊工实际操作考试试题┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（85）

培训课件引用的相关标准规范GB50235-2010工业金属管道工程施工规范

GB 50236-2011 现场设备、工业管道焊接工程施工规范

GBT700-2006 碳素结构钢

GBT3091-2008 低压流体输送用焊接钢管

GB985-2008手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸

GBT28708-2012 管道工程用无缝及焊接钢管尺寸选用规定气焊

GB150-2011固定式压力容器

GBT12467.5-2009 金属材料熔焊质量要求

GB_50184-2011_工业金属管道工程施工质量验收规范

GB 50683-2011 现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范

GB／T 11345-2013焊缝无损检测超声波检测技术、检测等级和评定JB／T4730.2—2005射线检测

JBT_4730-2005承压设备无损检测

JBT7949-1999 钢结构焊缝外形尺寸

JGJ46-2005施工现场临时用电安全技术规范

个人分析与建议

1、公司焊接技术概况

⑴焊接种类：以焊条电弧焊和氧乙炔气焊为主，极个别人能操作氩弧焊。

⑵焊接材料：钢种仅为Q235，电焊条为酸性E4303。

⑶质量要求：一般要求致密性水压试验。个别要求为超声检验。

2、劣势和优势对比

⑴接触焊接层面较窄，技术单一，可以专项专练，突出特长。

⑵质量要求不高，标准容易达到，换取了焊接速度，提高了工作效率。

⑶焊工无等级，但有固定管道焊接经验，社会普遍需求。

3、以后发展方向

⑴焊缝标准由厚向透发展，保证焊缝有效厚度，减轻应力集中。

⑵严格要求焊缝外观，尽量减少甚至避免表面缺陷。

⑶灵活应用焊接方法，在保证焊缝质量前提下提高工作效率。

⑷注重操作安全，有正规确定的操作流程。

第一部分焊接基础知识

焊接就是通过加热、加压或两者并用，使用或不使用填充材料，使工件达到原子结合的一种方法。

焊接通常分为三大类，熔焊，压焊，钎焊。具体分类如图：

我公司常用的手工电弧焊和氧、乙炔焊都属于熔焊。

问题：PPR焊接加工时，通过加热和加压，两个焊件的表层变形消失，分子间相互扩散、吸引，使其表面结构紧密接触结合，达到连接。

首先，PPR热熔属于塑料的焊接不同于金属的焊接。焊材不同。

其次，塑料焊只依赖焊件表层分子相互挤压、形变、扩散、吸引达到结合，并不完全。金属焊需要焊缝金属完全熔化重塑，达到原子间的结合，成为一体。焊接本质不同。

两者关系并不大，所以焊工也要认真学习PPR热熔技术。

一、焊接电弧

由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

电弧由三部分构成，即阴极区（电弧紧靠负电极的区域）、阳极区（电弧紧靠正电极的区域）和弧柱区（为两电极间空气隙）。温度分布如图：

焊条电弧焊时，电弧区域中，阳极区温度可达4200℃，约占总热量的43%、阴极区温度可达3500℃，约占总热量的36%、弧柱区温度可达5000～8000℃，占总热量的21%。

个人认为手工电弧焊，焊接操作的核心就是控制电弧，保证焊接质量的关键是一个字透。

通常我们通过调整电弧挺度的大小，电弧吹力的方向，电弧的弧长，从而控制熔池的温度和形状，来保证焊缝成型。（也就是电弧的强弱、方向和长短。）透主要体现在焊接操作的打底层，穿透，熔合底层，才能保证焊缝的有效厚度，减少焊接缺陷。所以焊件组对是应当留间隙。

1、概念一电弧挺度是指在热收缩和磁收缩等效应的作用下，电弧沿电极轴向挺直的程度。（相似于气焊火焰的强度，风给大了，火焰硬。）通常焊接电流越大，则电弧的挺度也越大。

例如：焊法兰盘打底时，让电弧推着走。

优点：使熔池下凹；对熔池产生搅拌作用，细化晶粒；促进排除杂质气体及夹渣；促进熔滴过渡；约束电弧的扩展，使电弧挺直，能量集中。

应用：焊接打底时增加穿透力，不同焊接位置，通过调节电弧挺度控制熔池形状。

通常打底焊时仰焊位电流要大些，平焊位要小些。

我公司现用直流逆变焊机几乎都有电弧推力旋钮，用处：提高电弧自调节作用和电弧的挺度，通过调节，使焊工在全位置焊接时，操作更加舒适。（横、立、仰2-5格细

细品味）

电弧推力旋钮图：

2、电弧吹力的方向，电弧吹力方向也要受各种因素影响，风、焊条药皮、磁偏吹等等，我们通常做法是改善焊接环境或调整焊条角度来适应。

概念磁偏吹：

直流电弧焊时，因受到焊接回路所产生的电磁力的作用而产生的电弧偏吹称为磁偏吹。

磁偏吹不仅使电弧燃烧不稳定，飞溅加大，熔滴下落时失去保护，还会严重影响焊缝的成形。

磁偏吹改善方法：

①改变工件上的接线位置，使工件上的磁场均匀分布。也可采用在工件两边连接地线或加装若干个接地线的方法。

②减少焊接电流，减小造成磁偏吹的磁场强度。

③改变焊条的角度，将焊条向偏弧一侧倾斜。

④尽量用短弧进行焊接，电弧压得越低，磁偏吹越小。

⑤避免周围铁磁物质的影响。

⑥在可能时用交流电源代替直流电源。

磁偏吹示意图：

接线导致磁偏吹：

3、电弧的弧长：

电弧的长度关系到电弧的产热、关系到熔滴的长大及其过渡状态，关系到电弧作用力及其对母材的熔化和熔深。

电弧长短对焊缝的质量有较大的影响，一般是电弧长度超过焊条的直径时称长弧，小于焊条的直径时称为短弧。

短弧焊接时，电弧的能量比较集中，电弧作用力及深入熔池的作用提高，增加熔深，能有效发挥电弧的挖掘作用。特别在单面焊双面成型打底焊道时，对焊缝背面成形有重要作用和影响。

电弧弧长增加时，电弧弧柱的表面积扩大，电弧作用于母材的热效率下降，熔池表面积随之增大，熔深减小。但是可以用来控制熔池和母材的温度。尤其在起弧和收弧时。

用长弧焊接时，电弧燃烧不稳定，所获得焊缝质量差。因此，施焊时一般都采用短弧焊接。

弧长可按下述经验公式确定：

L弧＝（0.5～1.0）d

式中：L弧—电弧长度（毫米）

d —焊条直径（毫米）

（4）接线方法如图：

使用直流电源焊接时，有正接、反接两种。交流电焊机没有正反接区分。

正接：正极接工件，工件为阳极，焊条为阴极，阳极要比阴极温度高，所以正接时熔深大、飞溅也大；

反接：负极接工件，工件为阴极，焊条为阳极，反接的特点是电弧稳定、飞溅较小。

一般采用反接法施焊，尤其在使用碱性焊条时，为减轻飞溅，减少气孔，保证焊接品质，规定要用直流反接。但在打底层为确保击穿，或用酸性焊条焊接中厚板，为增加熔深考虑时，可以采用正接法。(凭个人习惯)

碱性焊条必须采用直流反接的原因主要有:

(1)由于碱性焊条药皮中，含有较多的萤石，在电弧气氛中分解出电离电位较高的氟，使电弧的稳定性降低。如果再采用交流焊机，将无法建立稳定的电弧。

(2)如果采用直流正接，熔滴向熔池过渡时，将受到由熔池方向射来的正离子流的撞击，阻碍了熔滴的过渡，造成飞溅和电弧不稳。

(3)采用直流反接法焊接时，不仅可减轻飞溅等现象，而且由于熔池处于阴极，由焊条方向射来的氢正离子与熔池表面的电子中和而形成氢原子，减少了氢气孔。

二、弧焊电源

常用弧焊电源按电流性质可以分为：交流弧焊电源、直流弧焊电源和脉冲弧焊电源三类。常见焊机型号编制，含义如下：

其表中字母解释：TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊

MIG焊：金属极（熔化极）惰性气体保护焊

MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊

按照编制原则可区分常见焊机型号，如公司常用焊机ZX7-400：为直流、下降特性、变频式弧焊机额定焊接电流为400A（直流逆变弧焊机）。WSM-400：手工脉冲氩弧焊机额定电流400A；NBC开头的为CO2气体保护焊机。例：

对焊接电源空载电压的要求：在保证引弧容易和电弧稳定的前提下，为了保证人身安全，应采用尽可能低的空载电压。

交流弧焊电源空载电压为60~80V，直流弧焊电源空载电压为50~90V，一般规定空载电压不得超过100V，特殊情况下，要超过100V，必须具有自动防触电装置。

额定焊接电流：在额定负载持续率工作允许使用的最大焊接电流，称为额定焊接电流。但额定焊接电流不是最大焊接电流。

负载持续率：也叫暂载率，是指设备能够满载工作时间的比率。我国对500A以下焊条电弧焊电源，工作时间周期定为5min，如果在5min内负载的时间为3min，那么负载持续率即为60%。如果实际焊接（负载）时间长，间歇时间少，比例超出负载持续率，弧焊电源就会发热、升温，甚至烧毁。因此，焊工必须按规定的负载持续率使用焊机。

弧焊电源的选用：选用弧焊电源时，一般应尽量选用弧焊变压器。但必须使用直流电源时（如使用碱性焊条），最好选用弧焊逆变器电源，其次是弧焊整流器，尽量不用弧焊发电机。对于野外等没有交流电网时，需选用柴油机或汽油机拖动的直流弧焊发电机。

三、焊接材料

1、电焊条

焊条由焊芯及药皮两部分构成。

焊芯：起导电和填充焊缝作用，直径最小为1.6，最大为8。常用φ3.2~φ5。

药皮：指涂在焊芯表面的涂料层。其功用有：

（1）提高焊接电弧的稳定性。

（2）保护焊接熔池。

（3）保证焊缝脱氧、去硫磷杂质。

（4）为焊缝补充合金元素。

（5）提高焊接生产率，减少飞溅。

焊条型号和牌号

焊条型号是国家标准中的焊条代号，焊条牌号是焊接行业的焊条代号，型号和牌号的对应关系和表示法见图例：

碳钢焊条型号的编制方法：

首位字母“E”表示焊条；

前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgf/mm2；

第三位数字表示焊条的焊接位置：“0”和“1”表示焊条适用于全位置焊接；“2”表示焊条适用于平焊及平角焊；“4”表示焊条适用于向下立焊。

第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。

在第四位数字后面附加字母或数字：“R”表示耐吸潮焊条，“M”表示对吸潮和力学性能有特殊规定的焊条，“-1”表示冲击性能有特殊规定的焊条。

焊条牌号末位，末位数字0～5的是酸性焊条，6～9的是碱性焊条。

举例：

E4303：43kgf/mm2；全位置；钛钙型；交直流两用。

E5015：50kgf/mm2；全位置；低氢钠型；直流反接。

E5018－1 ：50kgf/mm2；全位置；铁粉低氢型；交流或直流反接；-46℃低温冲击保证值。

2、焊条药皮的类型：

焊条类别

按焊条用途分类，国家标准规定分为七大类：

碳钢焊条，低合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。

按熔渣性质，焊条可分为两类：

酸性焊条：药皮熔渣中的酸性氧化物较多，适于各种电源，成本低，但焊缝的塑性、韧性稍差，操作性好，渗合金作用弱不宜焊接受动载荷和要求高强度的重要结构件。

碱性焊条：熔渣中碱性氧化物多，一般采用直流电源。焊缝塑性、韧性好，抗冲击能力强，价格较高，操作性差，故只适于焊接重要结构件。

焊条的选用原则：

（1）选择与母材化学成分相同或相近的焊条，不锈钢304-A102，316-A202。（2）选择与母材等强度的焊条，Q235-E4303 ，Q345-E5015。

（3）根据结构的使用条件选择焊条药皮的类型，如刚性大易裂，选碱性焊条。

2、焊丝：按制造方法可分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类。

焊接低碳钢时多采用低碳焊丝(H08A等)。

3、焊剂：例如铜焊剂QJ301是一种基于铜钎焊接使用的钎焊溶剂，主要成分是硼砂。（如用铜焊条钎焊回火烧裂的焊炬）

（4）钢铁材料：通常是指铁碳合金，按含碳量的大小分类，含碳量(质量分数)小于0．04％的为工业纯铁，小于2％的为钢，含碳量(质量分数)大于2％的为生铁。钢材按化学成份可分为碳素钢与合金钢。

①碳素钢：

a.低碳钢（C≤0.25%）；又称软钢，强度低、硬度低而软，常用於制造链条，铆钉，螺栓，轴等。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢。焊接用钢大部分为低碳钢，如我们常用焊接钢管材质为Q235A 。

b.中碳钢（0.25≤C≤0.60%）；有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等区分。热加工及切削性能良好，焊接性能较差。塑性和韧性低于低碳钢。焊接之前需要很好预热，焊后需要热处理。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。中碳钢主要用于制造较高强度的运动零件，如活塞、蜗杆、齿轮，表面耐磨的零件，曲轴、机床主轴、钳工工具等。如45号钢。部分螺纹钢（C：0.10～0.40%）也是中碳钢可以淬上火。

c.高碳钢（C≥0.60%）。常称工具钢，可以淬硬和回火。锤子, 撬棍等由含碳量

0.75%的钢制造; 切削工具如钻头, 丝攻, 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。

②合金钢：

钢里除铁、碳外，加入其他的合金元素，就叫合金钢。在普通碳素钢基础上添加

适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。如：16Mn。

钢板按厚度分类：（1）薄板<4mm（2）4mm<中板<20mm（3）20mm<厚板<60mm （4）特厚板>60mm。

四、焊接接头

焊接接头即用焊接方法联结的接头。它由焊缝、熔合区和热影响区组成。

焊缝区是接头金属及填充金属熔化后，又以较快的速度冷却凝固后形成的。

熔合区为熔化区和非熔化区之间的过渡部分。其性能常常是焊接接头中最差的。热影响区是被焊缝区的高温加热造成组织和性能改变的区域。

低碳钢的热影响区可分为过热区、正火区和部分相变区。如图：

熔合区和热影响区中的过热区(或淬火区)是焊接接头中机械性能最差的薄弱部位，会严重影响焊接接头的质量。所以应尽量减小焊接接头热影响区范围。焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，决定于焊接方法、焊接参数、接头形式和焊后冷却速度等因素。增加焊接速度或减少焊接电流都能减少焊接热影响区。

焊接接头的型式主要可分为对接接头、角接接头、搭接接头、T形接头等。如图：对接接头受力状况好，应力集中小，是理想的接头形式。厚度不用的钢板对接要进行削薄处理。

焊接坡口：焊接前把两焊件间的待焊处加工成所需的几何形状称为坡口。

坡口的作用是为了保证电弧能深入焊缝根部，使根部能焊透，以便清除熔渣，以获得较好的焊缝成形和保证焊缝质量。

选择坡口型式时，应考虑如下问题：

是否能保证焊缝焊透；坡口形式是否容易加工，应尽可能提高劳动生产率、节省焊条；焊后变形量尽可能小等。

常用的坡口型式有：I形、V形、X形和U形等。如图：