【2020注册造价 安装计量 必背总结】第二章 安装工程技术

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第二章 安装工程施工技术

第一节切割和焊接 一、切割

切割是将各种板材、型材、管材焊接成品加工过程中的首要步骤，也是保证焊接质量的重要工序。一般可以把切割方法分为机械切割、火焰切割、电弧切割和激光切割四大类。 （一）机械切割

机械切割方法是利用机械方法将工件切断。常用的切割机械主要有剪板机、弓锯床、螺纹钢筋切断机、砂轮切割机 （二）火焰切割

火焰切割是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。 其工作原理是：用氧气与可燃气体混合后燃烧形成的高温火焰，将被割金属表面加热到燃点，然后喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化燃烧并放出大量热量，高压切割氧流同时将氧化燃烧形成的熔渣从割口间隙中吹出，形成切口，将被割金属分离。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。

氧-燃气火焰切割按所使用的燃气种类，可分为氧-乙炔火焰切割（俗称气割）、氧-丙烷火焰切割、氧-天然气火焰切割和氧-氢火焰切割。实际生产中应用最广的是氧-乙炔火焰切割和氧-丙烷火焰切割。 1.气割金属需满足的条件

火焰切割过程包括预热 燃烧 吹渣三个阶段，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氧气切割： （1）金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点； （2）金属燃烧生成氧化物的熔点应低于金属熔点，且流动性要好； （3）金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应，且金属本身的导热性要低。 符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢、低合金钢以及钛。 其它常用的金属材料如铸铁、不锈钢、铝和铜等由于不满足此三条件，常用的切割方法是等离子弧切割。 2.氧-乙炔火焰切割 3.氧-丙烷火焰切割

氧-丙烷火焰切割与氧-乙炔焰切割相比具有以下优点：

（1）丙烷的点火温度为580℃，大大高于乙炔气的点火温度（305℃），且丙烷在空气中或在氧气中的爆炸范围比乙炔窄得多，故氧-丙烷切割的安全性大大高于氧-乙炔焰切割。安全 （2）丙烷气是石油炼制过程的副产品，制取容易，成本低廉，且易于液化和灌装，对环境污染小。环境 （3）氧-丙烷火焰温度适中，选用合理的切割参数切割时，切割面上缘无明显的烧塌现象，下缘不挂渣。切割面的粗糙度优于氧-乙炔焰切割。外观 氧-丙烷切割的缺点是火焰温度比较低，切割预热时间略长于氧-乙炔焰切割。 氧气的消耗量亦高于氧-乙炔焰切割，但总的切割成本远低于氧-乙炔焰切割。

4.氧-氢火焰切割：火焰集中，割口表面光洁度高，无烧塌和圆角现象，不结渣。

氧-氢火焰切割具有以下优点：（1）成本较低。（2）安全性好。（3）环保。

5.氧熔剂切割：是在切割氧流中加入纯铁粉或其他溶剂，利用她们的燃烧和废渣作用实现气割的方法 此种切割方法烟尘少，切断面无杂质，可用于切割不锈钢 、高铬钢（氧熔剂切割、等离子弧切割、TIG、MIG） 1 第 页 /共 25页

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（三）电弧切割：电弧切割按生成电弧的不同可分为等离子弧切割和碳弧气割。 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。

等离子弧切割的机理与氧-燃气切割有着本质上的差别。它是利用高速、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。

等离子弧弧区内的气体完全电离，能量高度集中，能量密度很大，可达10~10W/cm2，电弧温度可高达24000～50000K，远远超过所有金属以及非金属的熔点。因此，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，因而比氧-燃气切割的适用范围大得多，

能够切割绝大部分金属和非金属材料，如不锈钢、高合金钢、铸铁、铝、铜、钨、钼、陶瓷、水泥、耐火材料等。最大切割厚度可达300mm。 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。利用该方法也可在金属上加工沟槽。目前，这种切割金属的的方法在金属结构制造部门得到广泛应用。

电弧切割的适用范围及特点为： （1）清除焊缝缺陷和清理焊根时，能在电弧下清楚地观察到缺陷的形状和深度，生产效率高，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。可以清理铸件的毛边、飞刺、浇铸冒口及铸件中的缺陷。

（5）加工多种不能用气割加工的金属，如铸铁、高合金钢、铜和铝及其合金等，但不能切割不锈钢 （6）设备、工具简单，操作使用安全。 （7）碳弧气割可能产生的缺陷有夹碳、粘渣、铜斑、割槽尺寸和形状不规则等。 （四）激光切割

激光切割是利用激光束实现无接触切割。 激光切割可分为：激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割、激光划片与控制断裂四类

激光切割与其他热切割方法相比较，主要特点有：切口宽度小（如0.1mm左右）、切割精度高、切割速度快、质量好，并可切割多种材料（金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等）。

激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。此外，激光切割设备费用高，一次性投资大。 （五）几种常用的切割设备

1.与氧-乙炔火焰切割相比，氧-丙烷火焰切割的优点有（）

A．火焰温度高，切割预热时间短B．点火温度高，切割时的安全性能高

C．成本低廉，易于液化和罐装，环境污染小D．选用合理的切割参数时，其切割面的粗糙度较优 2.激光切割是一种无接触的切割方法，其切割的主要特点有（）。

A．切割质量好B．可切割金属与非金属材料C．切割时生产效率不高D．适用于各种厚度材料的切割 【答案】AB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。其切割特点有：切割质量好，切割效率高，可切割多种材料（金属与非金属），但切割大厚板时有困难。随着大功率激光源的改进，将会使其成为今后切割技术的发展趋势。

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二、焊接

（一）焊接的分类及特点

按焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊（熔焊）、压力焊（压焊）和钎焊三大类。

1．熔化焊

熔化焊是利用局部加热的方法将连接处金属加热至熔化状态，然后冷却结晶成一体的焊接方法，可形成牢固的接头。 （1）气焊。

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，以及磨损、报废车件的补焊、构件变形的火焰矫正等。 气焊的优点是设备简单（氧气瓶、乙炔瓶、回火保险器、焊炬、减压器、氧气、乙炔、输送管等）使用灵活；对铸铁及一些有色金属的焊接有较好的适应性；在电力供应不足的地方需要焊接时，气焊可以发挥更大的作用。

缺点是生产效率较低；焊接后工件变形和热影响区较大；较难实现自动化。

（2）电弧焊。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操作灵活，可以在任何有电源的地方进行维修及安装中短缝的焊接作业。特别适用于难以达到部位的焊接。 ②设备简单，使用方便，无论采用交流弧焊机或直流弧焊机，焊工都能很容易地掌手工焊条电弧焊主要优点 握，而且使用方便、简单、投资少。 简称手弧焊 ③应用范围广。选择合适的焊条可以焊接多种常用的金属材料， 平焊、立焊、横焊如碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及合金。 和仰焊等多位置可适用于各种厚度和各种结构形状的焊接。 焊接。 ①焊接生产效率低。 主要缺点 ②劳动条件差。 ③焊接质量不够稳定。焊接质量受焊工的操作技术、经验、情绪的影响。 ①热效率较高，熔深大，工件的坡口可较小（一般不开坡口单面一次熔深可达20mm），减少了填充金属量。 ②焊接速度高，当焊接厚度为8～10mm的钢板时，单丝埋弧焊速度可达50～80cm主要优点 ／min。 ③焊接质量好，焊剂的存在不仅能隔开熔化金属与空气的接触，而且使熔池金属较埋弧焊 慢地凝固，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。 ④在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果胜过其它焊接方法。 电弧在一层颗粒状的可熔化焊剂①由于采用颗粒状焊剂，这种焊接方法一般只适用于水平位置焊缝焊接。 覆盖下燃烧进行②难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金。 焊接 主要缺点 ③由于不能直接观察电弧与坡口的相对位置，容易焊偏。 ④只适于长焊缝的焊接。 ⑤不适合焊接厚度小于1mm的薄板。 由于埋弧焊熔深大，生产效率高，机械化操作的程度高， 适于焊接中厚板结构的长焊缝和大直径圆筒的环焊缝，尤其适用于大批量生产。 3 第 页 /共 25页

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（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

气电焊通常按照电极是否熔化和保护气体的不同，分为：不熔化极（钨极惰性气体保护焊）和熔化极气体保护焊，氧化混合气体保护焊、co2气体保护焊和管状焊丝气体保护焊 气电焊与其它焊接方法相比，具有以下特点：

1）电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数； 2）焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣；

3）电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小；可以焊接薄板； 4）可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、钛及其合金； 5）有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接； 6）在室外作业时，需设挡风装置，否则气体保护效果不好，甚至很差； 7）电弧的光辐射很强；

8）焊接设备比较复杂，比焊条电弧焊设备价格高。 钨极惰性气体保护焊（TIG焊接法）：采用非熔化钨极和惰性气体保护（氩气） ①钨极不熔化，只起导电和产生电弧作用，比较容易维持电弧的长度，焊接过程稳定，易实现机械化；优点 保护效果好，焊缝质量高。 ②可焊接化学活泼性强的有色金属、不锈钢、耐热钢等和各种合金； 对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件（如压力容器及管道），也采用钨极惰性气体保护焊。 ①熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。 缺点 ②只适用于薄板（6mm以下）及超薄板材料焊接。 ③气体保护幕易受周围气流的干扰，不适宜野外作业。 ④惰性气体（氩气、氦气）较贵，生产成本较高。 熔化极气体保护焊（MIG或MAG焊） ①和TIG焊一样，它几乎可以焊接所有的金属，尤其适合于焊接有色金属、不锈钢、耐热钢、碳钢、合金钢等 ②焊接速度较快，熔敷效率较高，劳动生产率高。 ③MIG焊可直流反接，焊接铝、镁等金属时有良好的阴极雾化作用，可有效去除氧化膜，提高了接头的焊接质量。 ④不采用钨极，成本比TIG焊低 3） CO2气体保护焊 ①焊接生产效率高，其生产率是手工焊条电弧焊的1～4倍。 ②焊接变形小、焊接质量较高。 优点 ③焊缝抗裂性能高，焊缝低氢且含氮量也较少。 ④焊接成本低，只有埋弧焊、焊条电弧焊的40～50%。 ⑤焊接时电弧为明弧焊，可见性好，操作简便，可进行全位置焊接 ①焊接飞溅较大，焊缝表面成形较差。 缺点 ②不能焊接容易氧化的有色金属。 ③抗风能力差，给室外作业带来一定困难。 ④很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。 （4）等离子弧焊：广泛应用于焊接、喷涂和堆焊 等离子弧焊与钨极惰性气体保护焊相比，有以下特点： 1）等离子弧能量集中、温度高，焊接速度快，生产率高。 2）穿透能力强，对于大多数金属在一定厚度范围内都能获得锁孔效应，可一次行程完成8mm以下直边对接接头单面焊双面成型的焊缝。焊缝致密，成形美观。 3）电弧挺直度和方向性好，可焊接薄壁结构（如1mm以下金属箔的焊接）。 4）设备比较复杂、气体耗量大，费用较高，只宜于室内焊接。 直流电源焊接 4 第 页 /共 25页

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（5）电渣焊：总是以立焊方式进行，不能平焊，对熔池的保护作用比埋弧焊更强 电渣焊的焊接效率可比埋弧焊提高2-5倍，焊接时坡口准备简单，焊接熔池体积较大，焊接区在高温停留时间较长，冷却速度缓慢，使热影响区比电弧焊宽得多，且晶粒粗大，机械性能下降，故焊后一般要进行热处理（通常用正火）以改善组织和性能 电渣焊主要应用30mm以上厚件，特别适用重型机械制造业，如轧钢机、水轮机、水压机及其它大型锻压机械 电渣焊可进行大面积堆焊和补焊 （6）激光焊 1）激光束能量密度很高，焊速快，热影响区和焊接变形小，尺寸精度高。在大气中焊接，也不需外加保护就能获得高质量焊缝 2）可焊多种金属、合金、异种金属及某些非金属材料 3）激光可透过透明材料对封闭结构内部进行无接触焊接（如电子真空管、显像管的内部接线） 4）特别适于焊微型、精密、排列非常密集，对热敏感性强工件，如厚度﹤0.5mm薄板、直径﹤0.6mm的金属丝 5）设备投资大，养护成本高，焊机功率受限 6）对激光束波长吸收率低和含有大量低沸点元素的材料一般不宜采用 2．压力焊：

（1）电阻焊：点焊（非密封性连接）、缝焊（有密封要求薄壁3mm以下）和对焊 （棒料、管材、门窗） 1）点焊多用于薄板的非密封性连接。如汽车驾驶室、金属车厢复板的焊接 2）缝焊多用于焊接有密封性要求的薄壁结构。如油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱的薄板焊接 3）对焊的接头性能较差，多用于对接强度和质量要求不很高，直径小于20mm的棒料、管材、门窗等 （2）摩擦焊：要求被焊工件至少应有一件旋转体（棒料、管材）；最宜焊接圆截面件及管子 （3）电渣压力焊：适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或斜向钢筋的连接，与电弧焊相比，功效高，成本低 3．钎焊：钎焊是采用熔点低于焊件（母材）的钎料与焊件一起加热，使钎料熔化（焊件不熔化）后，依靠钎料的流动充填在接头预留空隙中，并与固态的母材相互扩散、溶解，冷却后实现焊接的方法。 钎焊接头一般强度较低，耐热性差。 按熔点不同：硬钎焊、软钎焊； 按加热方法：火焰钎焊、电阻钎焊、感应钎焊 电阻钎焊适宜热物理性能差别较大和厚度差别较大焊件的钎焊 感应钎焊适用于较小的焊件，尤其是对称形状的焊件 钎焊可用于各种黑色及有色金属和合金以及异种金属的联接，适宜于小而薄和精度要求高的零件。 （2）钎焊的优点 1）对母材的物理化学性能通常没有明显的不利影响（加热温度一般远低于母材的熔点）； 2）钎焊温度低，可对焊件整体加热，引起的应力和变形小，容易保证焊件的尺寸精度； 3）有对焊件整体加热的可能性，可用于结构复杂、开敞性差的焊件，并可一次完成多缝多零件的连接； 4）容易实现异种金属、金属与非金属的连接； 5）对热源要求较低，工艺过程简单。 （3）钎焊的缺点： 1）钎焊接头的强度一般比较低、耐热能力差； 2）多采用搭接接头形式，增加了母材消耗和结构重量。

例题1．点焊、缝焊和对焊是某种压力焊的三个基本类型。这种压力焊是（）。

A.电渣压力焊B.电阻焊C.摩擦焊D.超声波焊【答案】B

例题2．焊接时热效率高，熔深大，焊接速度高、焊接质量好，适用于有风环境和长焊缝焊接，但不适合焊接厚度小于1mm的薄板。此种焊接方法为（）。A．焊条电弧焊B．CO2电弧焊C．氩弧焊 D．埋弧焊【答案】D

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