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1、承压类特种设备无损检测 相关知识闭卷 浙江宁波浙江宁波 2007 2007年年8 8月月第一篇金属材料、热处理及焊接基本知识第一章 金属材料及热处理基本知识金属材料的性能主要包括以下两个方面1.使用性能力学性能、物理性能、化学性能2.工艺性能使用性能：决定了材料的应用范围，使用的可靠性和使用的寿命工艺性能：对制造成本，生产效率产品质量有很大的影响。1.1 材料力学基本知识 承压类特种设备材料的力学性能指标主要包 括强度、硬度、塑性、韧性等而这些指标可以通过力学性能试验测定。1.1.1 应力和应变应力：物体在外力作用下而变形时，其内部任一截面单位面积上的内应力的大小。方向垂直于截面的应力称为正应
2、力它可分为拉应力和压应力两种应变：物体在外力作用下，其形状尺寸发生相对变化。1.1.2 强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力材料强度指标可以通过拉伸试验测出抗拉强度b，屈服强度s 是评价材料强度性能指标的两个最重要的指标。1.1.3 塑性塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标用伸长率和断面收缩率表示特别要指出的是单纯追求塑性会限制材料的强度，造成产品粗大笨重，浪费材料减少使用寿命。1.1.4 硬度硬度是指材料抵抗局部变形或外表损伤的能力。硬度试验的主要方法1.布氏硬度HB 2.洛氏硬度HR 3.里氏硬度HL4.维氏硬度HV 维氏硬度主要测定金属外表
3、硬度的。焊接性能试验中最高硬度试验是用维氏硬度来测定焊缝、熔合线和热影响区硬度的1.1.5 冲击韧性冲击韧性是指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性冲击韧性是对材料的化学成分、冶金质量、组织状态内部缺陷以及试验温度等比较敏感的一个质量指标。冲击韧性指标用 AK表示，试样缺口的形式有U型和V型两种。材料力学方面需要掌握的问题1.了解使用性能、工艺性能主要目的是什么？2.承压类特种设备材料的力学性能指标主要包括哪些内容？3.强度的定义4.维氏硬度的作用以及焊接接头硬度的测定一般应包括哪些部位？5.冲击韧性可以衡量焊接接头的哪些质量指标？1.1.6 有关材料方面的进一步知识有关材料方面的
4、进一步知识1.应力 1应力的种类：剪切应力，弯曲应力和交变应力当承压类特种设备壳体的形状发生变化或厚度改变时，会在不连续出及其附近产生剪切应力和弯曲应力在长期交变应力下工作的承压类特种设备有些会出现疲劳和破坏现象。2应力集中的概念在承压类特种设备中，构件的截面尺寸发生在承压类特种设备中，构件的截面尺寸发生突变，往往是缺陷引起的。这些缺陷统称为突变，往往是缺陷引起的。这些缺陷统称为缺口，包括：外表损伤、焊缝咬边、气孔、缺口，包括：外表损伤、焊缝咬边、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等。应力集中夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等。应力集中的严重程度和缺口的大小有关。其中以裂纹的严重程度和缺口的大小有关。
5、其中以裂纹引起的应力集中最为严重。引起的应力集中最为严重。3承压类特种设备的工作压力承压类特种设备的工作压力试验说明；对对圆筒形容器来讲，环焊缝受力只是纵焊缝的一半，而对球形容器来讲由于不存在切向应力，只有经向应力。故在相同压力和直径下，球形容器的壁厚比圆筒形容器的壁厚大约可以减少一半。2.有关材料力学方面的进一步知识1 1弯曲试验弯曲试验弯曲试验是焊接接头力学性能试验的主要工程弯曲试验是焊接接头力学性能试验的主要工程弯曲试验可以考核焊接接头的主要工程包括：焊缝和弯曲试验可以考核焊接接头的主要工程包括：焊缝和热影响区的塑性、内部缺陷、焊缝的致密性、焊接热影响区的塑性、内部缺陷、焊缝的致密性、焊
6、接接头不同区域协调变形能力。接头不同区域协调变形能力。2 2屈服比的概念屈服比的概念描述高强度金属材料的一个术语。描述高强度金属材料的一个术语。3 3断裂韧度断裂韧度断裂韧度是用来反映材料抵抗裂纹失稳扩展，即抵抗断裂韧度是用来反映材料抵抗裂纹失稳扩展，即抵抗脆性断裂的指标。断裂韧度是材料的固有指标它与脆性断裂的指标。断裂韧度是材料的固有指标它与裂纹的大小，形状，外加应力无关。主要取决材料裂纹的大小，形状，外加应力无关。主要取决材料的成分，内部组织和结构。的成分，内部组织和结构。4钢材的脆化a.冷脆化；金属材料在低温下呈现的脆性称为冷脆性。b.热脆性；钢材长时间停留在4005000C后再冷却到室
7、温，冲击韧度值会有明显下降，这种现象称之为钢材的热脆性。c.氢脆；钢中的氢会使材料的力学性能脆化，这种现象称为氢脆。钢中的氢主要来源三个方面1.冶炼过程中溶解在钢水中的氢2.焊接过程中由于水或油污在高温下分解出来的氢溶解在钢材中3.工作介质中的氢进入钢中。氢致断裂只发生在-1001500C的温度范围内。d.苛性脆化；苛性脆化一般都发生在受压元苛性脆化；苛性脆化一般都发生在受压元件的铆接和涨接处。件的铆接和涨接处。E.应力腐蚀脆性断裂；由于拉应力与介质腐应力腐蚀脆性断裂；由于拉应力与介质腐蚀联合作用引起的低应力脆性断裂叫做应力蚀联合作用引起的低应力脆性断裂叫做应力腐蚀。腐蚀。应力腐蚀产生的必要条
8、件：应力腐蚀产生的必要条件：1.元件承受拉应力的作用元件承受拉应力的作用2.具有与材料种类相匹配的特定腐蚀介质环具有与材料种类相匹配的特定腐蚀介质环境境3.材料对应力腐蚀的敏感程度。对钢材而言材料对应力腐蚀的敏感程度。对钢材而言应力腐蚀的敏感性与的成分、组织及热处理应力腐蚀的敏感性与的成分、组织及热处理情况有关。情况有关。有关材料和材料力学近一步知识方面需要掌握的问题1.在承压类特种设备中，哪些缺陷会引起应力集中？2.弯曲试验可以考核焊接接头的哪些性能指标？3.钢中的氢是怎样产生的?4.断裂韧度与哪些因素有关哪些因素无关？5.产生应力腐蚀的条件？1.2 金属学与热处理基本知识1.2.1金属的晶
9、体结构 常见的晶体结构：1.体心立方晶格2.面心立方晶格3.密排六方晶格1.2.2 铁碳合金的基本组织通常把钢和铸铁统称为铁碳合金。一般把含碳量0.02 2的称为钢，把含碳量大于2的称为铸铁。含碳量对钢铁的性质有决定性的影响，所以可以通过铁碳合金状态图来研究铁碳的有关特性。FeFe3C0合金中的相构合金中的相构1.铁素体铁素体F；铁素体的强度、硬度不高，具有；铁素体的强度、硬度不高，具有良好的塑性和韧性。良好的塑性和韧性。2.奥氏体奥氏体A；奥氏体仅存在；奥氏体仅存在7270以上的高温范以上的高温范围内，奥氏体不具备铁磁性。围内，奥氏体不具备铁磁性。3.渗碳体渗碳体Fe3C0；铁和碳的金属化合
10、物，渗碳；铁和碳的金属化合物，渗碳体的硬度很高，而塑性和韧性几乎为零，脆体的硬度很高，而塑性和韧性几乎为零，脆性极大。性极大。4.珠光体珠光体P；珠光体的硬度和强度较高，塑性；珠光体的硬度和强度较高，塑性也好。也好。含碳量为0.77铁碳合金只发生共析转变，其组织为100的珠光体。称为共析钢。含碳量大于0.77铁碳合金称为过共析钢。其组织是珠光体P渗碳体Fe3C0 含碳量小于0.77铁碳合金称为亚共析钢。其组织是铁素体F珠光体P1.2.3 热处理一般过程热处理一般过程 热处理的工艺过程是由加热、保温、冷却三个过程组成的，其中温度和时间是影响热处理的主要因素。简要表达钢在热处理过程中的组织变化1加
11、热时的转变奥氏体A的形成2冷却时的转变奥氏体A的分解1.2.4承压类特种设备用钢常见的金 相组织和性能承压类特种设备用钢常见的金相组织中有：承压类特种设备用钢常见的金相组织中有：1.1.奥氏体奥氏体 2.2.铁素体铁素体 3.3.渗碳体渗碳体 4.4.珠光体珠光体 5.5.马氏体马氏体 6.6.贝贝氏体氏体 7.7.魏氏组织魏氏组织 8.8.带状组织带状组织性能略性能略1.2.5 1.2.5 承压类特种设备常用的热处理工艺承压类特种设备常用的热处理工艺1.1.退火；将钢试件加热到适当温度，保温一定时间缓退火；将钢试件加热到适当温度，保温一定时间缓冷。以获得接近平衡状态的组织。冷。以获得接近平衡
12、状态的组织。目的目的1 1细化组织、降低硬度、改善切削加工性能细化组织、降低硬度、改善切削加工性能完全退火完全退火目的目的目的目的2 2降低硬度、改善切削加工性能、降低硬度、改善切削加工性能、消除内应力。不消除内应力。不完全退火完全退火消除应力退火：主要是指焊后热处理，主要目的是消除焊接过程中产生的内应力及冷作硬化。2.正火；将工件加热到Ac3或Acm以上30500C，保持一定的时间在空气中冷却的热处理工艺。目的：和退火的目的相同。所不同之处在于冷却的速度。3.淬火；将钢加热到临界温度以上，经适当的保温后快冷，使奥氏体转变成马氏体的过程。目的：提高硬度和强度轴承、模具由于马氏体硬而脆，韧性很差
13、，内应力很大，容易产生裂纹，故承压类设备材料和焊缝组织中一般不希望出现马氏体。4.回火；将经过淬火的钢加热到AcI一下的适当温度，保持一定的时间空冷。目的：降低材料 的内应力，提高韧性。5.奥氏体不锈钢的固溶处理和稳定化处理把铬镍奥氏体不锈钢加热到105011000C，在保温一段时间，然后快速冷却至4270一下已获得均匀的奥氏体组织，这种方法称为固溶处理的铬镍奥氏体不锈钢目的：强度和硬度较低，韧性较好。而且具有很好的耐腐蚀性和耐高温性能。稳定化处理的目的是防止产生晶间裂纹。其工艺条件是；把铬镍奥氏体不锈钢加热到8509000C,保温6小时，在空气中缓冷。金属学与热处理基本知识应掌握的内容1.承
14、压类特种设备用钢含碳量的规定。2.共析钢、过共析钢、亚共析钢和含碳量的关系及其组织。3.承压类特种设备常用的热处理工艺过程包括哪些内容？4.退火的主要目的？5.何谓奥氏体不锈钢的固溶处理，稳定化处理的工艺条件？1.3承压类特种设备常用材料承压类特种设备是在承压状态下运行，材料要承受较大的工作压力，有些还要同时承受高温和介质腐蚀，工作条件十分恶劣，如果在使用过程中发生破坏性事故，将会造成严重损失，因此对制作承压类特种设备的材料有一定的要求这些要求主要包括：1.为保证平安性和经济性，所用材料应有足够的强度，即较高的屈服极限和强度极限。2.为保证在承受外加载荷 时不发生脆性破坏，所用材料应有良好的韧
15、性。3.所用材料应有良好的加工工艺性能，包括冷热加工性能和焊接性能。4.所用材料应有良好的低倍组织和外表质量。5.用以制造高温受压元件的材料应具有良好的耐高温性6.与腐蚀介质接触的材料应具有良好的抗腐蚀性能。1.3.1钢的分类1.按含碳量分1低碳钢，含碳量0.252中碳钢，含碳量0.25 0.63 高碳钢，含碳量 0.6 2.按钢的质量分类，碳钢可分为：1普通碳素钢2优质碳素钢3高级优质碳素钢。3.按钢的用途分类：1碳素结构钢 2碳素工具钢1.3.2 低碳钢低碳钢是锅炉和压力容器常用的钢材，碳是碳素钢中的主要合金元素，含碳量增加，钢的强度增大，但塑性和韧性降低，焊接性能变差，因此制作焊接结构的
16、锅炉和压力容器所使用的碳素钢，含碳量一般不超过0.25。此外钢中还含有其他少量的元素；锰、硅、硫、磷、氮等压力容器用钢的含磷量不应大于0.031.3.3 低合金钢承压类特种设备常用的低合金钢包括低合金结构钢、低温钢、耐热钢。低合金钢中通常添加的元素有锰、硅、铬、镍、钼、钒、硼和稀土元素。1.低合金结构钢低合金结构钢又称为低合金高强度钢，这类钢既有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，使用低合金钢代替碳素钢，在相同的条件下，重量可以减少20 30另外 价格低，冷、热成型及焊接性能较好，因此在锅炉压力容器制造中广泛应用。2.低温钢随着工业的开展众多的压力容器要在低温下运行。目前国内标准标准将低温压力容
17、器和非低温压力容器的温度界限定为200C.值得注意的是碳会强烈的影响钢的低温韧性，因此低温钢的含碳量要控制在0.2已下。另外锰对改善低温韧性十分有利随着锰含量的增加，钢的脆变温度下降，镍具有与锰相同的性能。但是存在于钢中的硫、磷、砷、锑铅等微量元素对钢的低温韧性会产生不良的影响，低温压力容器使用的专用钢中的硫、磷含量都低于低合金钢3.3.低合金耐热钢低合金耐热钢当工作温度在当工作温度在4004006006000 0C C时所使用的钢称之为低合时所使用的钢称之为低合金耐热钢。钼钢、铬钼钢、铬钼钒钢金耐热钢。钼钢、铬钼钢、铬钼钒钢1.3.4 1.3.4 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢不锈钢种类有三种不锈
18、钢种类有三种1.1.铁素体不锈钢以铬为主加元铁素体不锈钢以铬为主加元素，素，0Cr130Cr13、1Cr171Cr17等等2.2.马氏体不锈钢马氏体不锈钢1Cr131Cr13、2Cr132Cr13等等 3.3.奥氏体不锈钢以铬、镍为主加元素，奥氏体不锈钢以铬、镍为主加元素，0Cr18Ni90Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢即可以用作奥氏体不锈钢即可以用作低温用钢也可以用作高温用钢。晶间腐蚀是奥氏体低温用钢也可以用作高温用钢。晶间腐蚀是奥氏体不锈钢较常见的破坏形式，一般用固溶处理和稳定不锈钢较常见的破坏形式，一般用固溶处理和稳定化处理来提高不锈钢的抗晶间腐蚀性
19、能。化处理来提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能。承压类特种设备常用材料需要掌握的问题1.对制作承压类特种设备的材料都有哪些要求？2.压力容器用钢的含磷量是如何规定的？3.目前国内标准标准对低温压力容器和非低温压力容器的温度界限是多少？4.提高不锈钢抗晶间腐蚀性能的主要方法？提高不锈钢抗晶间腐蚀性能的主要方法？第二章 焊接基本知识2.12.1承压类特种设备常用的焊接方法承压类特种设备常用的焊接方法2.1.12.1.1手工电弧焊手工电弧焊1.1.手工电弧焊的特点手工电弧焊的特点手工电弧焊是通过高温下熔化金属与熔渣间的冶金手工电弧焊是通过高温下熔化金属与熔渣间的冶金反响，复原并净化焊缝金属，从而得到优质的焊
20、反响，复原并净化焊缝金属，从而得到优质的焊缝。其特点是：设备简单、便于操作、适用于室缝。其特点是：设备简单、便于操作、适用于室内外各种位置的焊接，可以焊接碳钢、低合金钢、内外各种位置的焊接，可以焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢等各种材料。缺点；生产效率低、耐热钢、不锈钢等各种材料。缺点；生产效率低、劳动强度大、对焊接技术水平要求高。劳动强度大、对焊接技术水平要求高。2.2.手工电弧焊设备手工电弧焊设备a.a.交流焊机交流焊机 b.b.旋转式直流焊机旋转式直流焊机 c.c.硅整流直流焊机硅整流直流焊机3.3.焊条的种类焊条的种类焊条的种类焊条的种类按焊条药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同可分为按
21、焊条药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同可分为按焊条药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同可分为按焊条药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同可分为酸性焊条和碱性焊条酸性焊条和碱性焊条酸性焊条和碱性焊条酸性焊条和碱性焊条1 1酸性焊条的优缺点；酸性焊条的优缺点；酸性焊条的优缺点；酸性焊条的优缺点；优点：工艺性能良好，成型美观对锈、油、水份的优点：工艺性能良好，成型美观对锈、油、水份的优点：工艺性能良好，成型美观对锈、油、水份的优点：工艺性能良好，成型美观对锈、油、水份的敏感度不大，抗气孔能力强，广泛用于结构焊接。敏感度不大，抗气孔能力强，广泛用于结构焊接。敏感度不大，抗气孔能力强，广泛用于结构焊接。敏感度不大，
22、抗气孔能力强，广泛用于结构焊接。缺点：焊缝的冲击韧性较低，抗裂性较差。缺点：焊缝的冲击韧性较低，抗裂性较差。缺点：焊缝的冲击韧性较低，抗裂性较差。缺点：焊缝的冲击韧性较低，抗裂性较差。2 2碱性焊条低氢焊条的优缺点；碱性焊条低氢焊条的优缺点；碱性焊条低氢焊条的优缺点；碱性焊条低氢焊条的优缺点；优点：抗裂性能良好、焊缝冲击韧性高、多用于锅优点：抗裂性能良好、焊缝冲击韧性高、多用于锅优点：抗裂性能良好、焊缝冲击韧性高、多用于锅优点：抗裂性能良好、焊缝冲击韧性高、多用于锅炉，压力容器和压力管道的焊接。炉，压力容器和压力管道的焊接。炉，压力容器和压力管道的焊接。炉，压力容器和压力管道的焊接。缺点：对锈
23、、油、水份敏感容易产生气孔，电弧稳缺点：对锈、油、水份敏感容易产生气孔，电弧稳缺点：对锈、油、水份敏感容易产生气孔，电弧稳缺点：对锈、油、水份敏感容易产生气孔，电弧稳定性差，深坡口焊接时脱渣性不好，发尘量大。定性差，深坡口焊接时脱渣性不好，发尘量大。定性差，深坡口焊接时脱渣性不好，发尘量大。定性差，深坡口焊接时脱渣性不好，发尘量大。4.4.手工电弧焊的焊接标准手工电弧焊的焊接标准手工电弧焊的焊接标准手工电弧焊的焊接标准焊接标准是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接焊接标准是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接焊接标准是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接焊接标准是影响焊接质量和焊接生产率的各个焊接工
24、艺参数的总和。手工电弧焊的焊接标准包括：焊工艺参数的总和。手工电弧焊的焊接标准包括：焊工艺参数的总和。手工电弧焊的焊接标准包括：焊工艺参数的总和。手工电弧焊的焊接标准包括：焊接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊接种类和接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊接种类和接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊接种类和接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊接种类和极性、焊接速度、焊接参数等。极性、焊接速度、焊接参数等。极性、焊接速度、焊接参数等。极性、焊接速度、焊接参数等。1 1焊接电流焊接电流焊接电流焊接电流焊接电流是影响焊接质量和生产率的主要因素之一焊接电流是影响焊接质量和生产率的主要因素之一焊接电流是影
25、响焊接质量和生产率的主要因素之一焊接电流是影响焊接质量和生产率的主要因素之一焊接电流过大会造成咬边、烧穿、焊瘤等缺陷，过焊接电流过大会造成咬边、烧穿、焊瘤等缺陷，过焊接电流过大会造成咬边、烧穿、焊瘤等缺陷，过焊接电流过大会造成咬边、烧穿、焊瘤等缺陷，过小则容易产生未焊透、夹渣等缺陷。决定焊接电流小则容易产生未焊透、夹渣等缺陷。决定焊接电流小则容易产生未焊透、夹渣等缺陷。决定焊接电流小则容易产生未焊透、夹渣等缺陷。决定焊接电流的主要因素是焊条直径和焊接位置。的主要因素是焊条直径和焊接位置。的主要因素是焊条直径和焊接位置。的主要因素是焊条直径和焊接位置。2 2电弧电压电弧电压电弧电压电弧电压电弧电
26、压主要影响焊缝的宽度，电压越高熔化宽度电弧电压主要影响焊缝的宽度，电压越高熔化宽度电弧电压主要影响焊缝的宽度，电压越高熔化宽度电弧电压主要影响焊缝的宽度，电压越高熔化宽度越大。越大。越大。越大。3 3焊条直径焊条直径焊条直径焊条直径应根据工件的厚度来选择焊条的直径。应根据工件的厚度来选择焊条的直径。应根据工件的厚度来选择焊条的直径。应根据工件的厚度来选择焊条的直径。4 焊接速度焊接速度应由焊工根据焊缝尺寸和焊条特性自行掌握，但焊接的速度不应超过每小时10米。5焊接层数对同一厚度工件而言适当的增加焊接层数可以提高焊接接头的塑性。5.手工电弧焊的焊接位置平焊、立焊、横焊、仰焊是对接接头的四种基本焊
27、接方式。对管子环焊缝来说焊接的基本方式有水平转动、垂直固定、水平固定、450位置。2.1.2 2.1.2 埋弧自动焊埋弧自动焊1.1.埋弧自动焊的特点埋弧自动焊的特点焊接过程中主要的焊接操作都由机械自动完成者，焊接过程中主要的焊接操作都由机械自动完成者，称作自动焊。自动焊接中，电弧被掩埋在焊剂层下称作自动焊。自动焊接中，电弧被掩埋在焊剂层下面燃烧并实施焊接，叫埋弧焊。面燃烧并实施焊接，叫埋弧焊。2.2.与手工电弧焊相比，埋弧自动焊的优点与手工电弧焊相比，埋弧自动焊的优点1 1外观光滑美观、焊接质量良好稳定。外观光滑美观、焊接质量良好稳定。2 2节省材料和电能。节省材料和电能。3 3焊接烟雾小，
28、劳动强度低。焊接烟雾小，劳动强度低。2.1.3 2.1.3 氩弧焊氩弧焊氩弧焊是用惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧氩弧焊是用惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法。焊接方法。氩弧焊的优缺点；氩弧焊的优缺点；优点优点:1 1适用焊接各种钢材、有色金属及合金，适用焊接各种钢材、有色金属及合金，焊接质量优良，焊接质量优良，2 2便于实现全位置自动化焊接。便于实现全位置自动化焊接。3 3焊接速度快，热影响区小，工件变形小焊接速度快，热影响区小，工件变形小4 4电弧稳定，飞溅少，焊缝致密，成型美观。电弧稳定，飞溅少，焊缝致密，成型美观。缺点：成本高，设备控制系统复杂，生产效率低，只能用缺点：成本高
29、，设备控制系统复杂，生产效率低，只能用于薄工件。于薄工件。2.1.4 2.1.4 二氧气体保护焊；二氧气体保护焊；2.1.5 2.1.5 等离子焊略等离子焊略2.1.6 2.1.6 电渣焊电渣焊电渣焊是利用电流通过液体溶渣所产生的电阻热进行焊接电渣焊是利用电流通过液体溶渣所产生的电阻热进行焊接的方法。的方法。电渣焊的特点电渣焊的特点1 1宜在垂直位置焊接宜在垂直位置焊接2 2适用于大厚度适用于大厚度工件工件3 3渣池对被焊工件有较好的预热作用渣池对被焊工件有较好的预热作用4 4焊后必焊后必须进行正火和回炽热处理须进行正火和回炽热处理5 5焊缝成型系数调节范围大。焊缝成型系数调节范围大。2.2
30、焊接接头焊接接头2.2.1焊接接头的形式焊接接头的形式焊接接头的形式一般由被焊接金属件的相互结焊接接头的形式一般由被焊接金属件的相互结构和位置来决定的，通常的接头形式有构和位置来决定的，通常的接头形式有:对接对接接头、搭接接头、角接接头、接头、搭接接头、角接接头、T T形接头四种。形接头四种。按每种接头的形式不同又有不同形式的坡口，按每种接头的形式不同又有不同形式的坡口，焊接坡口形式指两金属连接处预先被加工成焊接坡口形式指两金属连接处预先被加工成 的结构形式，一般由焊接工艺决定，坡口的的结构形式，一般由焊接工艺决定，坡口的形式的选择要考虑以下因素：形式的选择要考虑以下因素：1.1.保证焊透保证
31、焊透 2.2.充填焊缝部位的金属要尽量少充填焊缝部位的金属要尽量少 3.3.便于施焊，改善劳动条件，对圆筒形构件尽便于施焊，改善劳动条件，对圆筒形构件尽量减少内焊接量减少内焊接 4.4.应尽量减少焊接变形量。应尽量减少焊接变形量。2.2.2 2.2.2 焊接接头的组成焊接接头的组成焊接接头包括；焊缝、熔合区和热影响区三局部。焊接接头包括；焊缝、熔合区和热影响区三局部。焊接热影响区是焊接过程中，材料因受热的影响而焊接热影响区是焊接过程中，材料因受热的影响而发生金相组织和机械性能变化的区域，热影响区的发生金相组织和机械性能变化的区域，热影响区的宽度与焊接方法、线能量、板厚及焊接工艺有关。宽度与焊接
32、方法、线能量、板厚及焊接工艺有关。2.2.3 2.2.3 焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能焊接接头中，焊缝金属是高温液态冷却到常温固态，焊接接头中，焊缝金属是高温液态冷却到常温固态，在这期间经历了两次结晶过程。第一次是由液相转在这期间经历了两次结晶过程。第一次是由液相转变成固相，叫一次结晶过程，在固相发生组织转变变成固相，叫一次结晶过程，在固相发生组织转变叫做二此结晶。叫做二此结晶。在一次结晶过程中，由于冷却速度快，焊缝金属元在一次结晶过程中，由于冷却速度快，焊缝金属元素来不及扩散，会产生化学成分分布不均匀的现象，素来不及扩散，会产生化学成分分布不均匀的现象，这种现象称为偏析，偏析可能
33、使焊缝力学性能和耐这种现象称为偏析，偏析可能使焊缝力学性能和耐腐蚀性能不均匀，还有可能产生缺陷。热裂纹的产腐蚀性能不均匀，还有可能产生缺陷。热裂纹的产生与偏析有关。生与偏析有关。焊缝金属的二次结晶的组织和性能与焊缝的化学成分、焊缝金属的二次结晶的组织和性能与焊缝的化学成分、焊缝金属的二次结晶的组织和性能与焊缝的化学成分、焊缝金属的二次结晶的组织和性能与焊缝的化学成分、冷却速度、及焊后热处理有关。另外必须指出的是焊冷却速度、及焊后热处理有关。另外必须指出的是焊冷却速度、及焊后热处理有关。另外必须指出的是焊冷却速度、及焊后热处理有关。另外必须指出的是焊缝的余高不能增加整个焊接接头的强度，因为余高仅
34、缝的余高不能增加整个焊接接头的强度，因为余高仅缝的余高不能增加整个焊接接头的强度，因为余高仅缝的余高不能增加整个焊接接头的强度，因为余高仅仅使焊缝截面增大，为使熔合区和热影响区增大，相仅使焊缝截面增大，为使熔合区和热影响区增大，相仅使焊缝截面增大，为使熔合区和热影响区增大，相仅使焊缝截面增大，为使熔合区和热影响区增大，相反，由于余高的存在恰好在熔合区和热影响区部位造反，由于余高的存在恰好在熔合区和热影响区部位造反，由于余高的存在恰好在熔合区和热影响区部位造反，由于余高的存在恰好在熔合区和热影响区部位造成结构的不连续性，从而导致应力集中，使焊接接头成结构的不连续性，从而导致应力集中，使焊接接头成
35、结构的不连续性，从而导致应力集中，使焊接接头成结构的不连续性，从而导致应力集中，使焊接接头的疲劳强度下降。的疲劳强度下降。的疲劳强度下降。的疲劳强度下降。2.3 2.3 焊接应力与变形焊接应力与变形焊接应力与变形焊接应力与变形焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降，焊缝中裂焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降，焊缝中裂焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降，焊缝中裂焊接应力与变形往往使焊接产品质量下降，焊缝中裂纹的产生与焊接应力有着密切的关系，剩余应力大的纹的产生与焊接应力有着密切的关系，剩余应力大的纹的产生与焊接应力有着密切的关系，剩余应力大的纹的产生与焊接应力有着密切的关系，剩余应力大的部位会
36、发生应力腐蚀和疲劳裂纹。部位会发生应力腐蚀和疲劳裂纹。部位会发生应力腐蚀和疲劳裂纹。部位会发生应力腐蚀和疲劳裂纹。2.3.12.3.1焊接应力和变形的概念焊接应力和变形的概念焊接应力和变形的概念焊接应力和变形的概念我们所说的焊接应力和变形就是指焊接的剩我们所说的焊接应力和变形就是指焊接的剩余内应力和焊接的剩余变形。余内应力和焊接的剩余变形。1.焊接应力的分类；焊接应力的分类；1热应力热应力2组织应力组织应力3瞬时应力瞬时应力4剩余应力剩余应力2.焊接变形的分类焊接变形的分类由于焊接接头型式不同，工件的厚度、焊缝由于焊接接头型式不同，工件的厚度、焊缝的长度不同，焊缝会出现不同形式的变形，的长度不
37、同，焊缝会出现不同形式的变形，大体可以分为：纵向变形、横向变形、弯曲大体可以分为：纵向变形、横向变形、弯曲变形、角变形等多种形式。变形、角变形等多种形式。2.3.2 焊接变形和应力的形成焊接变形和应力的形成焊接变形和应力是由于多种因素同时作用造成的，焊接变形和应力是由于多种因素同时作用造成的，其中最主要的因素有：焊件上的温度分布不均匀、其中最主要的因素有：焊件上的温度分布不均匀、熔敷金属的收缩、焊接接头金属组织的转变及工件熔敷金属的收缩、焊接接头金属组织的转变及工件刚性约束等。刚性约束等。2.3.3 2.3.3 焊接应力的控制焊接应力的控制 措施措施焊接件内应力是不可防止的，但是可以根据其产生
38、焊接件内应力是不可防止的，但是可以根据其产生的机理和规律找出一些措施控制它，使危害减少到的机理和规律找出一些措施控制它，使危害减少到最小。控制内应力的主要工艺措施是最小。控制内应力的主要工艺措施是1.1.合理的装配与焊接顺序合理的装配与焊接顺序2.2.焊前予热焊前予热2.3.4 2.3.4 消除焊接应力的方法；消除焊接应力的方法；1 1热处理发热处理发2 2机械发机械发3 3振动发振动发2.4 2.4 承压类特种设备常用钢材的焊接承压类特种设备常用钢材的焊接承压类特种设备常用钢材的焊接承压类特种设备常用钢材的焊接2.4.12.4.1钢材的焊接性钢材的焊接性钢材的焊接性钢材的焊接性1.1.焊接性
39、的含义焊接性的含义焊接性的含义焊接性的含义工艺焊接性；指焊接接头出现裂纹的可能性工艺焊接性；指焊接接头出现裂纹的可能性工艺焊接性；指焊接接头出现裂纹的可能性工艺焊接性；指焊接接头出现裂纹的可能性抗裂性抗裂性抗裂性抗裂性使用焊接性；指焊接接头在使用中的可靠性使用焊接性；指焊接接头在使用中的可靠性使用焊接性；指焊接接头在使用中的可靠性使用焊接性；指焊接接头在使用中的可靠性耐热性、耐腐蚀性、塑性、韧性、硬度等耐热性、耐腐蚀性、塑性、韧性、硬度等耐热性、耐腐蚀性、塑性、韧性、硬度等耐热性、耐腐蚀性、塑性、韧性、硬度等2.2.焊接性的估算焊接性的估算焊接性的估算焊接性的估算钢材的焊接性能主要取决钢材的化
40、学成分，特钢材的焊接性能主要取决钢材的化学成分，特钢材的焊接性能主要取决钢材的化学成分，特钢材的焊接性能主要取决钢材的化学成分，特别是碳对焊接的影响最大，所以在工程上以碳别是碳对焊接的影响最大，所以在工程上以碳别是碳对焊接的影响最大，所以在工程上以碳别是碳对焊接的影响最大，所以在工程上以碳当量进行估算。当量进行估算。当量进行估算。当量进行估算。3.3.焊接性试验焊接性试验焊接性试验焊接性试验焊接性试验主要包括以下内容；焊接性试验主要包括以下内容；焊接性试验主要包括以下内容；焊接性试验主要包括以下内容；1 1焊接接头的抗热裂纹能力焊接接头的抗热裂纹能力焊接接头的抗热裂纹能力焊接接头的抗热裂纹能力
41、2 2焊接接头的抗冷裂纹能力焊接接头的抗冷裂纹能力3 3焊接接头的抗脆性转变能力焊接接头的抗脆性转变能力4 4焊接接头的使用性能如耐腐蚀性、耐热性、焊接接头的使用性能如耐腐蚀性、耐热性、低温韧性等低温韧性等4.4.焊接工艺评定焊接工艺评定焊接工艺评定是在钢材焊接性能试验的基础上，结焊接工艺评定是在钢材焊接性能试验的基础上，结合承压类特种设备特点，技术条件，在制造单位具合承压类特种设备特点，技术条件，在制造单位具体条件下进行的焊接工艺验证试验，它的作用是评体条件下进行的焊接工艺验证试验，它的作用是评定施焊单位制定的焊接作业指导书是否正确，施焊定施焊单位制定的焊接作业指导书是否正确，施焊单位能否焊
42、出合格的产品。单位能否焊出合格的产品。2.4.2 2.4.2 控制焊接质量的工艺措施控制焊接质量的工艺措施承压类特种设备使用最多的是低合金高强钢，低合承压类特种设备使用最多的是低合金高强钢，低合金高强钢的焊接最重要的原则是防止淬硬组织和控金高强钢的焊接最重要的原则是防止淬硬组织和控制冷裂纹。控制焊接质量的工艺措施的主要内容有；制冷裂纹。控制焊接质量的工艺措施的主要内容有；1.1.予热；预热的温度一般在予热；预热的温度一般在50502502500 0 C C 之间，预热之间，预热温度与施焊时的环境温度、钢种的强度级别、坡口温度与施焊时的环境温度、钢种的强度级别、坡口形式、焊接材料的类型，金属的含
43、氢量有关。形式、焊接材料的类型，金属的含氢量有关。2.2.焊接能量参数；焊接能量参数是指焊接电流、电焊接能量参数；焊接能量参数是指焊接电流、电弧电压、焊接速度。弧电压、焊接速度。3.3.多层多道焊多层多道焊4.4.紧急后热紧急后热5.5.焊条烘烤和坡口清洁焊条烘烤和坡口清洁2.4.3 低碳钢的焊接1.低碳钢的焊接性1低碳钢一般塑性较好，没有淬硬倾向，对焊接加热和冷却不敏感，焊缝和热影响区不容易产生裂纹。2一般焊前不需要预热3杂质少，偏析很小4但工艺选择不当，热影响区的晶粒会长大5可采用交、直流电源，工艺简单。2.低碳钢焊接的工艺措施低碳钢焊接一般不需要预热，焊后也无需进行热处理。但当厚度特别大
44、时，焊后需要回火处理。在低温焊接时需要预热，电渣焊后必须进行正火处理。2.4.4 2.4.4 低合金钢的焊接低合金钢的焊接1.1.低合金钢的焊接特点低合金钢的焊接特点1 1热影响区的淬硬倾向比较大热影响区的淬硬倾向比较大2 2容易出现冷裂纹容易出现冷裂纹2.2.产生冷裂纹的主要原因；产生冷裂纹的主要原因；1 1焊缝和热影响区的氢含量焊缝和热影响区的氢含量2 2热影响区的淬硬程度热影响区的淬硬程度3 3焊接接头的刚度所决定的焊接应力大小焊接接头的刚度所决定的焊接应力大小2.4.5 2.4.5 奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢的焊接1.1.奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢的焊接性
45、较好，焊接时一般不需要采奥氏体不锈钢的焊接性较好，焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施，但当焊接工艺选择不当时，容取特殊的工艺措施，但当焊接工艺选择不当时，容易出现晶间腐蚀及裂纹。易出现晶间腐蚀及裂纹。2.2.奥氏体不锈钢的焊接时，防止或减少晶间腐蚀的奥氏体不锈钢的焊接时，防止或减少晶间腐蚀的主要措施；主要措施；1 1使焊缝形成双相组织使焊缝形成双相组织2 2严格控制含碳量严格控制含碳量3 3添加稳定剂添加稳定剂4 4焊后热处理焊后热处理5 5采用正确的焊接工艺采用正确的焊接工艺3.3.奥氏体不锈钢的焊接时，防止产生热裂纹的主要奥氏体不锈钢的焊接时，防止产生热裂纹的主要措施；措施；1在焊缝中参加
46、形成铁素体的元素2减少母材和焊缝的含碳量3严格控制焊接标准焊接基本知识需要掌握的问题1.酸性焊条、碱性焊条的优缺点？2.氩弧焊的优缺点？3.电渣焊的主要特点？4.焊接接头是指哪几局部？5.控制焊接接头内应力的主要工艺措施有哪些？6.消除焊接应力的主要方法？7.焊接性试验主要包括哪些内容？8.低合金钢焊接中，产生冷裂纹的主要原因？9.奥氏体不锈钢的焊接时，防止或减少晶间腐蚀的主要措施有哪些？第二篇承压类特种设备基本知识特种设备指人们生产和生活中广泛使用的，发生故障可能危机公众平安的，受到政府监督管理的设备。在特种设备平安监察条例中特种设备分为两大类：承压类设备包括锅炉、压力容器及压力管道。机电类
47、特种设备包括电梯、起重机、场厂内机动车辆、游乐设施、客运索道。无损检测技术广泛地应用予承压类特种设备的制造、安装和使用中的检验，为了保证特种设备的质量，所以无损检测人员应当对承压类特种设备的基本知识有一定的了解，并且对与承压类特种设备密切相关的法律、法规有所熟悉。第三篇锅炉的基本知识开卷3.1概述3.1.1锅炉的定义和用途1.锅炉的定义；锅炉是指利用各种燃料，电或其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并承载一定压力的密闭设备。2.用途；为工农业生产、交通运输、人们生活提供动力和热能。3.1.2锅炉的特点；1一旦投入使用就要连续运行2在承受较高的压力同时，还要在高温下工作。3受热面广泛接触到
48、烟、火、水等物质，在一定条件下回对锅炉腐蚀。4各受压元件承受不同的压力，而产生相应的应力。5由于各元件的工作温度不同，热胀冷缩的程度也不同，产生的附加应力也不同。3.1.3 锅炉的主要参数1.容量输出功率2.压力 3.温度3.1.4饱和水和水蒸气性质略3.3锅炉的结构3.3.1锅炉结构的基本要求总的要求是：平安可靠、高能低耗3.3.2锅炉主要受压元件锅炉主要受压元件1.锅筒锅筒2.锅壳锅壳3.联箱联箱4.下降管下降管5.受热面管受热面管6.省煤省煤气气7.过热器过热器8.减温器减温器9.再热器再热器10.炉胆炉胆11.下脚圈下脚圈12.炉门圈、喉管、冲天管。炉门圈、喉管、冲天管。3.3.3锅炉
49、的平安附件锅炉的平安附件锅炉的平安附件包括；平安阀、压力表、水锅炉的平安附件包括；平安阀、压力表、水位计、水位警报器、排污阀等。其中，平安位计、水位警报器、排污阀等。其中，平安阀、压力表、水位计通常被人们称为锅炉的阀、压力表、水位计通常被人们称为锅炉的三大附件。三大附件。3.3.4典型的锅炉结构典型的锅炉结构1.立式弯水管锅炉立式弯水管锅炉 2.快装水、火管锅炉快装水、火管锅炉 3.偏锅偏锅筒快装水火管锅炉筒快装水火管锅炉4.但横汽包水管锅炉但横汽包水管锅炉n n被被3.4 锅炉的工作过程锅炉的工作过程3.4.1锅炉汽水流程系统略锅炉汽水流程系统略3.4.2锅炉水循环锅炉水循环锅炉水循环有自然
50、循环和强制循环两种。锅炉水循环有自然循环和强制循环两种。3.5锅炉的无损检测要求锅炉的无损检测要求锅炉的无损检测要遵循以下原则；锅炉的无损检测要遵循以下原则；1.交叉部位优先检测交叉部位优先检测2.高参数、大容量的锅炉无损检测要求高高参数、大容量的锅炉无损检测要求高检测比例、合格级别检测比例、合格级别3.不是不是100检测而是抽查检测而是抽查4.采用采用RT、UT并用并用5.对封头和下脚圈的拼缝，应在加工成型后，进行检测。6.锅炉中的重要角焊缝，一般不采用RT检测，而采用UT检测。7.需做热处理的焊接接头，无损检测要在热处理之后进行。8.厚度70mm的管子，在焊到20mm时要进行100的射线检