焊接检验基础教程

焊接检验基础教程

ZPMC质量安全部检验人员培训教材之一

2011/11/18

目录

1.焊接检验员的素质要求和资格的取得.........................................4

1.1焊接检验员的职业态度要求...............................................4

1.2焊接检验员的业务水平要求...............................................4

1.3焊接检验员资格的取得....................................................5

2.焊接检验员安全须知.........................................................7

3.ZPMC常用的焊接和切割方法.................................................8

3.1药皮焊条电弧焊(SMAW)................................................8

3.2埋弧焊(SAW)..........................................................11

3.3熔化极气体保护电弧焊(GMAW)........................................13

3.4药芯焊丝电弧焊(FCAW)................................................14

3.5氧-可燃气体切割(OFC)...............................................16

3.6碳弧气刨(CAAG——CARBONARCAIRGOUGING)......................17

4.接头几何形状和焊接符号...................................................19

5.焊接检验及评定............................................................19

6.金属的特性和破坏性试验...................................................20

6.1介绍....................................................................20

6.2金属的力学性能.........................................................20

6.3金属的化学性能..........................................................23

7.焊接检验的公制应用.......................................................26

8.焊接冶金..................................................................27

8.1介绍.....................................................................27

8.2基本的金属结构.........................................................27

8.3晶体结构................................................................27

8.4金属的凝固..............................................................27

8.5合金化..................................................................28

8.6碳钢的微观组织构成.....................................................28

8.7焊接冶金................................................................30

8.8热处理..................................................................31

8.9常用材料的焊接冶金.....................................................33

2

9.焊缝和母材的不连续.......................................................35

9.1介绍....................................................................35

9.2裂纹....................................................................35

9.3未熔合..................................................................39

9.4未焊透..................................................................40

9.5夹杂物..................................................................40

9.6气孔....................................................................42

9.7咬边....................................................................42

9.8未焊满..................................................................43

9.9焊瘤....................................................................43

9.10焊缝凸度过大..........................................................44

9.11焊缝余高过大..........................................................44

9.12引弧烧伤(电弧触击).....................................................45

9.13飞溅...................................................................46

9.14分层...................................................................46

9.15层状撕裂...............................................................46

9.16划伤和结疤.............................................................47

9.17尺寸的不连续性........................................................47

10.目视检测和其他无损评价方法及其符号......................................48

10.1介绍...................................................................48

10.2目视检测(VT)............................................................................................................48

10.3无损检测(NDT)..........................................................................................................48

3

1.焊接检验员的素质要求和资格的取得

引言

当前，包括船舶、海洋工程、车辆、建筑、压力容器等各种产品的焊接质量越来越受

到关注。振华港机承建的美国西海岸奥克兰新海湾大桥的建造质量，可谓当前重要桥梁结构

质量的出色代表。

良好的焊缝是加工出来的，但焊接检验员的作用绝对不容忽视。ZPMC检验人员多年

来艰苦而出色的工作为ZPMC产品走向世界、港口机械占全球70%以上的份额，以及大

型浮吊、桥梁钢结构和其他大型重钢结构的出色完成作出了不可磨灭的贡献。

然而，作为检验人员需要不断进取、学习，不断提高自己的业务水平和检验技能，才

不致落伍，跟上跟上发展的需要。

怎样才能成为一个称职的焊接检验员？焊接检验员的素质主要包括两方面的要求：职

业态度和业务水平，而业务水平包括经验和知识。

1.1焊接检验员的职业态度要求

首先，可能也是最重要的一个品质，就是职业态度。职业态度是焊接检验人员取得成

功的关键因素。职业态度决定了别人对他的尊重和合作的程度。职业态度包括焊接检验师根

据事实作出决定的能力，这样，检验就合理、公正和前后一致。焊接检验人员必须十分熟悉

他所从事的工作的要求，必须根据事实作出检验的结论；决定的因素必须是焊缝的实际情况

和适用的规范中规定的验收准则。

保持良好的职业态度将有助于克服障碍，成功地完成任务。当然，诚实、公正的态度,

和各方面人员保持良好沟通的能力也很重要。另外，作为

焊接检验员，包括良好视力在内的身体素质也是十分重要的。

1.2焊接检验员的业务水平要求

1.2.1焊接检验员要有理解并应用阐述焊接要求的各种文件的能力。

这些文件包括：图纸、规范、标准以及技术条件。现在，振华公司的产品以出口为主，

需要接触国内和美国、欧洲以及ISO的各种规范和标准，要在工作中逐步积累经验，加强

对各种标准文献的理解能力。

4

1.2.2焊接检验员要具备焊接和各种焊接方法的基础知识。

振华公司常用的焊接以及和焊接相近的切割方法包括：SMAW,SAW,GMAW和FCAW

以及火焰切割和等离子切割。不言而喻，掌握这些基础知识是完全必要的，它有助于我们

的检验工作。

1.2.3焊接检验员要具备完成并保存检验记录的能力。

焊接检验人员必须准确地传递所有焊接检验的信息，包括检验结果。形成的所有记录

应能为每一个熟悉此项工作的人所理解。

下面是几条有关检验报告的“成规检验报告要用墨水书写或者用计算机打印；手写

的报告中出现错误，可在错误之处用单线划掉并更正（不应将错误之处完全涂掉）。

更正之处应当用姓名的首位字母签署，并注明日期。

1.3焊接检验员资格的取得

不同的标准体系对焊接检验员资格的取得有不同的程序要求，这里着重介绍已经在世界

上成功运作了数十年的AWS焊接检验员的认证程序。

对于焊缝目视检验，AWS的注册焊接检验师（CWI）资格认证程序已在中国国内实施

了十多年。振华公司曾是在国内第一次注册焊接检验师（CWI）的举办地。

焊接检验员资格程序标准：AWSQC1AWS焊接检验师资格认证标准和AWSB5.1焊

接检验员资格评定技术条件。

以下主要介绍焊接检验员CWI的认证要求。第一步是提供有关教育程度及工作经历

的文件。此外，还必须以文件形式证明报考者按

照某种规范或技术条件从事焊接工作相关经历的年数。有些学历可以对工作经历有一定的抵

扣。详见上海市焊接学会的网站：,可以了解相关资料。

参加注册焊接检验员的资格评定的人员需接受三个内容的考试：

A部分——基础知识考试采用闭卷形式，由150道单项选择题组成。

B部分——实际操作考试实际操作考试由46道试题组成。该考试要求使用所提供

的测量工具去测量焊缝的复制模型，并按照所提供的“技术条件手册''评定测量结果。

实际操作考试涉及：焊接工艺、焊工技能评定考试、力学测试和力学性能、焊接检验和

焊接缺陷，以及无损检测。学员应当熟悉测量角焊缝和坡口焊缝的量规、千分尺、游标卡尺

及刻度尺等。

5

C部分——规范考试采取开卷形式。考题为50道左右。报考者自选应试的规范。

目前，实行中文考试的内容仅为：

•AWSD1.1.AWS1）1.1钢结构焊接规范的考试内容包括以下几个方面：总则、焊接

连接的设计、WPS的免除评定、评定、制作、检验、螺柱焊和附录。

如报考英文考试，可选的规范包括

•API1104.API1104管线及相关设施焊接规范

・AWSD1.5.AWSD1.5桥梁焊接规范

・AWSD15.1.AWSD15.1铁路机车和车厢焊接技术条件

•ASMESectionVIII和ASMESectionIX,ASMEB31.1,ASMEB31.3

通过考试的合格要求为：CWI每一部分的正确率为72%；CAWI每一部分的正确率为

60%。除了完成上述考试外，投考者还必须通过视力测试，以保证投考者具有合适的视力，

以确保焊接检验员胜任检验工作。

焊接检验师应当能够完全理解所用的专门术语和定义，在日常工作中使用标准化的术

语和定义。为了满足这种需要，可参阅AWSA3.0一—标准焊接术语和定义。（本次培训可提

供该标准的电子版）

美国无损探伤学会已经在ASNTSNT-TC-1A中颁布了无损探伤人员资格认证指南。该

文件推荐了用于无损探伤人员资格认证的程序。ASNT承认三个级别的无损探伤人员资格，

分别为I级，n级和in级。

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2.焊接检验员安全须知

振华公司的产品都是大型钢结构，对安全生产而言，这是一个高风险的行业。作为焊

接检验人员，需要经常和焊工在同样的环境中工作，因此也会暴露于许多安全隐

患之中。这些安全隐患包括：高空坠落、触电、弧光、烫伤、爆炸等等。同时，除了危及生

命的安全隐患以外，对人的健康有不良影响的因素也一直存在于我们的生产过程中。需要我

们了解这些常识，保证自己和他人的安全，保证自己和他人的健康。对于安全生产，各层各

级的领导重视是最重要的因素。

对于各种安全隐患，安全生产的规定都制定了相应的具体措施。焊接检验员必须认真学

习这些安全须知，除了保证自己的人身安全外，也保证了他人的安全和公司的财产。

以下简介常规的安全生产须知，焊接检验员工作中必须遵守公司有关的各项规定。进

行高空作业，必须佩戴安全带或设置安全护，以防高空坠落。可能发生意外烟气泄漏、

起火和爆炸的地方，应设置逃生通道。必须保护邻近焊接和切割场地的其他人员，免

遭辐射能量和高温飞溅的危害。大多数的焊接、切割及相关工艺中，都有高温热源。

要防止火星飞溅。应在特别指定的区域内进行焊接和切割。应当小心伫藏和使用焊接

生产中常见的可燃物，遵循设备制造商的说明书使用。不应在可燃的地面或平台上焊

接、钎焊或切割。易燃气体、蒸气、以及与空气或氧气按一定比例混合的粉尘，存在

爆炸和失火的危险。中空容器在加热之前和加热过程中必须进行检查和通风。对于进

入焊接、切割区域的人员，应佩戴安全护目镜。焊接、钎焊和切割过程所产生的烟尘和

气体中会导致肺部的疾病。要安排好排风和通风。进入狭窄空间，更注意是否有有毒或

可燃气体和蒸汽，氧气含量是适量还是过量。任何人在接触高压气瓶之前，要搞清楚

安全操作的规定。氧气虽然不会燃烧，但其却有强烈的助燃作用，会导致严重的安全事

故。氧气瓶绝不可

以接触油脂。氮气、氯气、二氧化碳（co?）和氮气，在一些焊接方法中作为保护之用。在

人员进入含有这些气体的狭窄空间之前，必须很好地进行通风。

触电会引起暴死。必须掌握安全用电的常识。

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3.ZPMC常用的焊接和切割方法

以下为焊接检验员应当掌握的ZPMC焊接生产中主要的焊接和切割方法。

3.1药皮焊条电弧焊（SMAW）

3.1.1简介

1892年俄国发明；20世纪30年代，伊萨［ESABJOK焊条。

在ZPMC创业的初始阶段，药皮焊条手工电弧焊曾是主要的焊接方法。

图3.1SMAW方法示意图

焊条电弧焊，即通常说的“手工焊”。它利用药皮焊条和待焊金属间的电弧加热金属，从

而实施焊接。

SMAW的电弧是由于电流流经焊条和工件之间而产生，电弧提供了热量或能量，以熔

化母材、填充金属和焊条药皮。当电弧移动时，留下了凝固的焊缝金属，上面覆盖了一层熔

渣。熔渣在熔化的焊缝金属凝固后才凝固。因此，焊渣很少滞留在焊缝之中而造成夹渣。

SMAW的另一个特征是，当焊条药皮加热并分解时，会产生保护气氛，这些气体帮助

焊渣保护电弧区域中的熔化金属。

焊条电弧焊的主要要素是焊条本身，它是由金属芯外覆一层粒状焊剂药皮构成。任何合

金化都由药皮提供，因为这是较为经济的合金化方法。

3.1.2焊条焊条药皮为非导体，引燃电弧后产生以下

作用：

（1）保护——药皮分解物形成气体保护熔化金属。

（2）脱氧——药皮造渣，以去除杂质、氧、以及其他气体。

8

（3）合金化——为焊缝提供补充的合金元素。

（4）电离——当药皮熔化时形成离子，而增加电弧稳定性。

（5）隔热一凝固的焊渣形成了一个隔离的覆盖层，降低了焊缝金属的冷却速度。

Prosnition

EXXXX

StrengthCoating/Operating

Characteristics

图3.2焊条标号中字母和数字的含义

焊条标识由字母E和后续的四或五个数字组成，字母E代表焊条，最初的二个或三个

数字代表熔敷金属的最小抗拉强度，

接下来的数字代表焊条的可焊位置。数字'T'表示焊条可用于全位置焊接，数字“2”表示

熔化金属流动性良好，焊条只能用于平焊或角焊缝的横焊，数字“4”表示焊条可用于立向下

焊，数字“3”不再用于标识。

最后一个数字表示由焊条药皮的成分决定的其他特性，药皮决定了操作性能，和电流的

种类与极性：AC（交流），DCEP（直流反接）或DCEN（直流正接）。表3.1列出了焊条电

弧焊条的标识体系的最后一位数字的含义。

表3.1SMAW焊条标识的最后数字的含义

F-No分类电流电弧熔深药皮与焊渣铁粉

F-3EXX10直流反接挺度强深纤维素钠0-10%

F-3EXXXI交流与直流反接挺度强深纤维素钾0%

F-2EXXX2交流与直流正接挺度中等中钛钠型0-10%

F-2EXXX3交流与直流挺度弱浅钛钾型0-10%

F-2EXXX4交流与直流挺度弱浅钛型铁粉25-40%

F-4EXXX5直流反接挺度中等中低氢钠0%

9

F-4EXXX6交流或直流反接挺度中等中低氢钾0%

F-4EXXX8交流或直流反接挺度中等中低氢铁粉25-45%

F-1EXX20交流或直流挺度中等中氧化铁钠0%

F-1EXX24交流或直流挺度弱浅钛型铁粉50%

F-1EXX27交流或直流挺度中等中氧化铁铁粉50%

F-1EXX28交流或直流反接挺度中等中低氢铁粉50%

注：铁粉百分比是焊条药皮的重量百分比

表中焊条的末位数字为“5”、”6”和“8”的，为“低氢型焊条”。这些焊条必须严格地烘干,

具体要求可按焊条制造商的规定或相关标准的规定。

表3.2焊条分类组别（F号）

ElectrodeClassificationGroups

(seeTaUe4.12)

GraspDcapanra

HEXX1S.KXX1&EXXU.WEXXBKEXX珞X.EXXMX

F3Exxmlaxn.ExxmKEXXiix

FlEXX1IEXXB.EXXM.EXXl^X

nEXJUD.HXXMEXXZ7.IXX3,ItXXJOX.EXXI7X

NMC:TWmTOr*■alla—riMftixdett.tWandtxttc*wkasiIcwda4CO|419).R[4*91,Bl(SOLW[£3|.

UD”H”。户叫皿g"

焊条药皮的F号对于焊工技能评定十分有用，低氢焊条都为F4,采用F4焊条通过

了焊工技能评定，可以使用任何焊条进行产品焊接，而无需进行新的技能评定。

3.1.3SMAW的不足之处

SMAW局限性之一是焊接速度缓慢，即生产效率低。焊接之后，必须清除焊渣。当使

用低氢焊条时，还需要配备焊条烘箱，对低氢焊条进行烘焙和保温储存，以保持其低水份。

SMAW的气孔问题。当焊工使用过长的电弧时，可能发生气孔。当使用低氢焊条时，

短弧将有助于消除焊缝气孔。气孔也可能是由所谓“电弧偏吹”造成的。

“电弧偏吹”是所有的电弧焊方法都能发生的现象，这是一种使手工焊焊工苦恼的常见

10

问题。而药皮焊条的电弧偏吹图可能由药皮的偏心所造成，也可以由磁偏吹而造成。“电弧

磁偏吹”就是在直流电通过焊条时碰到工件上扭曲的磁场时产生的电弧偏吹现象。图3.3在

两幅图即说明了“电弧磁偏吹”的原理。

图3.3电弧磁偏吹原理图

3.2埋弧焊(SAW)

3.2.1简介（1935年，美国）

SAW是一种高效、成熟的焊接方法，可以说是熔敷效率最高的一种典型焊接方法。也

是ZPMC创业初期即采用的主要焊接方法。SAW用实芯焊丝连续送进，电弧完全被颗粒

状的焊剂层所覆盖而埋在焊剂层下，故称为“埋弧焊”。

虽然SAW可以采用手工操作，但大部分SAW是机械化焊接方法。我们通常将SAW

称为“自动焊”，在焊接方法的分类上，这是错误的说法。

WeidMetalWeidMetalPatfi

-------DireckonoHra闻一

图3.4SAW原理图

11

L(low).M(medium),orH(high)manganesecontent,orC(compositeelectrode)

FXXX-EXXX

Eindicatesasolidelectrode:ECindicatesacompositeelectrode.

-----------------------Classificationoftheelectrodeusedinproducingtheweldreferredtoabove.

图3.5SAW填充金属(焊丝-焊剂)标识系统

3.2.3SAW方法的局限ca之tes处the和lo需we要stt注em意per的atu问re题atwhichtheimpactstrengthoftheweldmetalreferred

ibovemeetsorexceeds20ftlb[27J].

SAW的一个局限性是，它只能用于坡口焊缝的平焊位置，以及角焊缝的平焊和横焊位

置进行焊接。

另一个局限与SAW覆盖电弧的焊剂有关。由于焊剂的覆盖，阻碍了焊工准确地观察电

弧相对于接头的位置。如果方向发生偏离，则会产生未熔合。

SAW需要注意的问题包括焊剂的烘焙和坡口的制备。

焊剂的烘焙由于SAW使用焊剂，必须烘焙焊剂，如果焊剂受潮，则可能产生气孔和

焊道下裂纹。

SAW的另一个需要注意的问题是凝固裂纹。这是焊道深度和宽度之比过大时产生的，

3会.2在.2凝焊固丝过-程焊中剂产系生统中心线收缩裂纹。图3.6显示出一些会产生裂纹的情况。

itestheconditionofheattreatmentinwhichthetestswereconducted:foras-

andforpostweldheattreated.ThetimeandtemperatureofthePWHTareas

d.

Indicatesflux

eminimumtensilestrength,inincrementsof10000psi[69MPa]ofweldmetalmade

cewiththeweldingconditionsgiven,andusingthefluxbeingclassifiedandthespecific

0nofelectrodeindicated.

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图3.6不正确的坡口形状引起的凝固裂纹

3.3熔化极气体保护电弧焊（GMAW）

3.3.1简介（1953年美国）

GMAW熔化极气体保护电弧焊，有时也称为“MIG”焊。GMAW最常见的是半自动焊

形式。在ZPMC创业初期，曾经使用过这种工艺，但由于其工艺过程不稳定（尤其是采用

纯C02气体保护），焊缝成形较差，焊缝常常需要大量的打磨，焊工的操作技能不够，后

来逐渐由FCAW方法所取代。

但是，GMAW可以明弧操作，无焊渣，生产效率高。便于实现机械化和自动化工艺，

很适合于机器人焊接，因此在汽车制造业中得到广泛的应用。

3.3.2GMAW熔滴的过渡模式

图3.7表明了GMAW的四种过渡模式中的三种。不同的过渡模式的特性大不相同，以

至几乎可以认为是四种独立的焊接方法。

四种过渡模式为：射流过渡、脉冲过渡、粗滴过渡和短路过渡。的基本要点之一，其中，

射流过渡的热量最高，接下来是脉冲过渡、粗滴过渡。最后是短路过渡。在AWS的教材

和标准文献中，对于GMAW的短路过渡给予了足够突出的阐述，焊接检验人员需要对此

予以特别的注意。

13

Owb«9*»totom>DBgK'Q#et«vMp4leC«t*X«8fO*»n,

MSCtrea|ctu&gPOTcnvrEhffgM9H

tolor-

SpnyTransferGlobularTnntferShoMIrcWngTransfer

图3.7GMAW的射流过渡、粗滴过渡和短路过渡模式

3.3.3GMAW焊丝的标识系统

Chemical

iStrengthiCommposition

ERXXS-X

।___।I_I

ElectrodeRodSolidWire

图3.8AWS的GMAW焊丝标识系统

3.4药芯焊丝电弧焊(FCAW)

3.4.1简介(20世纪60年代，美国)

FCAW与GMAW非常相似，不过，FCAW用的是管状焊丝，管内包着粒状粉剂而非

GMAW用的实心焊丝。在发明之初，曾被称为双重保护焊接方法，即有管状焊丝中的焊剂

和外部的保护气体。但后来这一方法又有新的发展，即自保护FCAW-S。

可以说，FCAW是效率最高的“手持”焊接方法之一，在某些行业中，得到推广。比如上

海的造船行业，全面推广了FCAW方法，极大地提高了生产效率。

该工艺有一个颇具深度穿透力的电弧，这有助于减少熔合型缺陷的可能性。

由于有焊丝中的焊剂保护，FCAW能在较大程度上比GMAW容忍母材的污染。同样理由，

FCAW比GMAW更适合于工地焊接。

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GASWZZLE

MOLTEN

SLAQW1RCGUDEAHO

CONTACTTU3E

SOJCIFIED-'

S*LD|NGGAS

TUBULARELECTRODE

POVWXREDMETAL

FLUXANOSLAO

FORMINGMAfEHIALS

SOUNHEO

WELDMETAL

ARCANDMETAL

TRANSFER

图3.9FCAW-G焊接过程示意图

图3.10FCAW-G焊接过程示意图

3.4.2AWS的FCAW焊丝的标识系统

SntrengthToubular

EXXT-X

l_ll_JLJ

ElectrodePositionChem)caifOperating

Characteristics

图3.11AWS的FCAW焊丝的标识系统

注意：标识中的“T”表示管状的意思。

3.4.3FCAW的某些局限由于焊丝中存在焊剂，这种焊接方法也会产生大量的烟气,

危害焊工的健康。

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对于有缝焊丝，其中的焊剂也存在受潮的问题。

3.5氧-可燃气体切割(OFC)

3.5.1简介

氧-可燃气体切割，就是用氧-可燃气体的火焰把金属加热到容易氧化或燃烧的温度。这

个温度被称为燃点，对于钢来说，大约为1700T(925℃)«可见，钢的燃烧点的温度大大

低于其熔点，这也是钢材可以用氧-可燃气体切割的重要条件。

切割时，首先用氧-可燃气体混合物的预热火焰加热切割件，一旦将金属加热到它的氧

化温度，就打开切割氧气使热态金属氧化。金属氧化时产生巨大的热量。可见，这种放热化

学反应则是钢材可以用氧-可燃气体切割的另一个重要条件。

用氧-可燃气体切割的第三个重要条件则是切割所产生的氧化物有很好的流动性。

图3.12切割术语示意

3.5.2各元素对氧■可燃气切割的影响下表说明

了各元素对氧-可燃气切割的影响

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表3.3各元素对氧-可燃气切割的影响

元素元素对氧-可燃气切割的影响

含碳量不高于0.25%的钢材切割没有困难。含碳量更高的碳钢应该预热以防止硬化和

碳裂纹。石墨和碳化铁（FesC）不利于切割，但含有4%碳的铸铁可以用特殊的技术切

割。

锦大约含有14%锦及1.5%碳的钢难以切割，应该预热以取得最好的效果。

硅通常含量的硅对切割无影响。含有4%硅的变压器铁蕊可切割。含有大量碳和镒的硅

钢必须小心预热和切割后退火，以防止空气淬硬和表面裂纹。

含铭量不高于5%的钢，当表面清洁时，切割没有大困难。高铭钢，例如含铝10%铭

铭钢，需要特殊技术，并且氧气乙快切割的切口粗糙。通常，在切割这种钢时，要用碳

化焰预热。常用的普通格铁、铭钢和不锈钢，可以采用熔剂切割和铁粉切割工艺。

含银量不大于3%的钢可以用普通的氧气切割工艺切割；含银量不大于7%时，切口

银非常满意。通常工程用不锈钢（18-8型到35-15型）可以用熔剂切割或铁粉切割，都

有优质切口。

铝这种元素对切割的影响大体与铭相同。航空级质量的铝-铝钢切割没有困难。然而高

铝-铝钢只能用特殊技术切割。

鸨通常含铝量不大于14%的合金非常容易切割。但含鸨量更高时切割困难。最大鸨含量

限度约为20%。

铜含铜量不大于2%的合金，铜对切割没有影响。

铝除非大量存在（大约10%）,否则铝对切割没有影响。

磷该元素以钢中允许的含量存在时，对切割没有影响。

硫例如在钢中存在的少量的硫，对切割没有影响。随着含硫量上升，切割速率降低，二

氧化硫烟雾值得注意。

钿钢中通常的含钿量，可改善切割，而非影响切割。

3.6碳弧气刨(CAAG——CARBONARCAIRGOUGING)

3.6.1简介-空气碳弧切割（CAC-A）

和AWS称这种工艺方法为空气碳弧切割（CAC-A）不同的是，ZPMC称这种工艺方

法为碳弧气刨。其实，ZPMC的称呼更为切合实际，在ZPMC焊接钢结构的制作中，这种

方法更多地用来刨槽，而非切割。

碳弧气刨的原理其实和焊接是类似的，它们都是采用电极来产生电弧，加热金属，所不

同的是，焊接是将熔化的填充金属添加到坡口或需要的地方，而碳弧气刨则用压缩空气的高

压气流简单地吹去熔化了的金属。

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图3.13碳弧气刨工作示意图

3.6.2碳弧气刨工艺的优点

它是去除金属的相对有效的方法。所用的电源与某些焊接电源相同，所以设备成本最

小，只需要添购特殊的电极夹钳，把它连接到已有的电源和压缩空气源。

碳弧气刨能切割大多数的金属。

表3.4碳弧气刨能切割的金属，已经电流类型和极性

金属电流类型电极极性

铝DC正

铜和合金AC无

铁,铸铁、锻铁等DC负

镁DC正银和合

金AC无

碳钢DC正

不锈钢DC正

3.6.3碳弧气刨工艺的缺点

刨槽处可能发生渗碳，在焊接以前必须进行清理。另一个缺点是安全问题。碳弧气刨

产生大量的烟尘，以及严重的噪音，因此，本质上

碳弧气刨是一个十分脏污的工艺。操作者必须注意保护自己，而深入到现场的焊接检验员也

要注意这一不利的因素.同时，碳弧气刨中所产生的火星可以飞到较远处，施工中必须注意

防止造成火灾。

18

4.接头几何形状和焊接符号

对于焊接检验员来说，学习好本章非常重要。作为检验人员，必须要了解几何形状和

焊接符号，才能看懂技术文件和图纸，因为在技术文件和图纸上有大量的接头、焊缝的符号。

在这里还要强调的是，不少检验人员对接头和焊缝混为一谈，这给人员之间的交流带来

困难。

为使ZPMC检验人员更好地掌握AWS有关的接头几何形状和焊接符号，本次培训

提供AWSA2.4焊接、钎焊和无损检查的标准符号的电子版。

5.焊接检验及评定

本章内容在AWSD1.1培训中重点讲解。

19

6.金属的特性和破坏性试验

6.1介绍

作为一名焊接检验师，职责之一就是审核与母材和填充材料的实际性能。这就要求焊接

检验人员需要了解力学性能和化学性能相关知识，并且明晰不同的冶金处理可以改变金属材

料的性能。

6.2金属的力学性能

金属材料在外力或能量的作用下，所表现出来的一系列的力学特性，如强度、刚度、

塑性、韧性、弹性和硬度等，也包括在高（低）温、腐蚀情况、表面介质吸附、冲刷、磨损、

氧化及其他机械能不同程度结合作用下的性能。力学性能反映了金属材料在各种形式外力作

用下抵抗变形或破坏的某些能力，是选用金属材料的重要依据。

试验方法通常分为两类：破坏性试验和非破坏性试验。

6.2.1强度强度的定义：材料抵抗所施加载荷的能力。根据载荷施加在材料上的方式不同,

强度

的概念有很多种。例如抗拉强度，剪切强度，抗扭强度，冲击强度和疲劳强度。一般以抗拉

强度作为最基本的强度指标。

图6.1典型的应力应变曲线抗拉强度：当金属承受拉或

拔的载荷时耐失效的能力。抗拉强度与金属的最大承载能

力有关，也就是当材料失效时的强度。

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屈服强度：是材料能够承受的，从弹性变形至塑性变形转换点的强度。大部分设计师

都用此值作为某些结构最大载荷限度的基础。结构所受应力未超过其屈服点而变成永久变

形，该结构就可以使用。

弹性变形是指金属在载荷作用下变形，而当去除此载荷后，将不引起永久变形。

塑性变形是金属在载荷作用下，其伸长超过其弹性极限，出现永久变形。抗拉

强度和屈服强度通常是由拉伸试验来确定的。

拉伸试验

由拉伸试验所测定的性能包括：抗拉强度，屈服强度，塑性，伸长率，断面收缩率，

弹性摸量，比例极限，弹性极限，韧性等。

试样的准备是最重要的一项工作之一。试样必须具备三个条件：（