电弧焊

气体电离及阴极电子发射。

电弧焊可分为手工电弧焊、半自动（电弧）焊、自动（电弧）焊。自动（电弧）焊通常是指埋弧自动焊-在焊接部位覆有起保护作用的焊剂层，由填充金属制成的光焊丝插入焊剂层，与焊接金属产生电弧，电弧埋藏在焊剂层下，电弧产生的热量熔化焊丝、焊剂和母材金属形成焊缝，其焊接过程是自动化进行的。最普遍使用的是手工电弧焊。

焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接工作的，可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。另

外由于焊条电弧焊设备轻便，搬运灵活，所以说，焊条电弧焊可以在任何有电源的地方进行焊接作业。适用于各种金属材料、各种厚度、各种结构形状的焊接。

焊条电弧焊的安全特点：焊条电弧焊焊接设备的空载电压一般为50V-90V ，而人体所能承受的安全电压为30V-45V，由此可见，手工电弧焊焊接设备，会对人造成生命危险，施焊时，必须穿戴好劳保用品。

由焊接电源供给的，在工件与焊条两极间产生强烈而持久的气体放电现象—叫电弧

手工电弧焊的基本工艺如下：

a. 在焊接前清理焊接表面，以免影响电弧引燃和焊缝的质量。

b. 准备好接头形式（坡口型式）。

坡口的作用是使焊条、焊丝或焊炬（气焊时喷射乙炔-氧气火焰的喷嘴）能直接伸入坡口底部以保证焊透，并有利于脱渣和便于焊条在坡口内作必要的摆动，以获得良好的熔合。

坡口的形状和尺寸主要取决于被焊材料及其规格（主要是厚度）以及采取的焊接方法、焊缝形式等。

在实际应用中常见的坡口型式有：

弯边接头-适用于厚度<3mm的薄件；

平坡口-适用于3~8mm的较薄件；

V型坡口-适用于厚度6~20mm的工件（单面焊接）；

焊缝坡口型式示意图

X型坡口-适用于厚度12~40mm的工件，并有对称型与不对称型X坡口之分（双面焊接）；

U型坡口-适用于厚度20~50mm的工件（单面焊接）；

双U型坡口-适用于厚度30~80mm的工件（双面焊接）。

坡口角度通常取60~70°，采用钝边（也叫做根高）的目的是防止焊件烧穿，而间隙则是为了便于焊透。

1、焊接处10米以内不得有可燃物、易燃物，工作地点通道宽度应大于1米。高空作业更应注意火花的飞向。

2、储放易燃易爆的容器未经清洗严禁焊接。在此情况下，首先要把残剩的油除尽，排除可燃气体，在确认没有爆炸的危险性之后才可以焊接。如使用气体探测器检查将更加安全。

3、焊接管子、容器时，必须把孔盖，阀门打开。

4、保证焊接设备、橡皮绝缘电缆的连接部分无松散的现象，破损部分绝缘良好，防止漏电和过热。

5、严禁将易燃易爆管道作焊接回路使用.

6、使用二氧化碳气瓶及氩气瓶时，应遵守《气瓶安全监察规程》。

电弧焊的焊接规范中最主要的参数有：

焊条种类（取决于母材的材料）、焊条直径（取决于焊件厚度、焊缝位置、焊接层数、焊接速度、焊接电流等）、焊接电流、焊接层数、焊接速度等。

除了上述的普通电弧焊外，为了进一步提高焊接质量，还采用：

气体保护电弧焊：例如利用氩气作为焊接区域保护气体的氩弧焊、利用二氧化碳作为焊接区域保护气体的二氧化碳保护焊等，其基本原理是在以电弧为热源进行焊接时，同时从喷枪的喷嘴中连续喷出保护气体把空气与焊接区域中的熔化金属隔离开来，以保护电弧和焊接熔池中的液态金属不受大气中的氧、氮、氢等污染，以达到提高焊接质量的目的。

钨极氩弧焊：以高熔点的金属钨棒作为焊接时产生电弧的一个电极，并处在氩气保护下的电弧焊，常用于不锈钢、高温合金等要求严格的焊接。

等离子电弧焊：这是由钨极氩弧焊发展起来的一种焊接方法，在喷嘴孔道的机

电弧焊电流大小的判断：

电流小：焊道窄，熔深浅，易形成过高，未熔合，未焊透，夹渣，气孔，焊条粘连，断弧，不引弧等等

电流大：焊道宽，熔深大，咬边，烧穿，缩孔，飞溅大，过烧，变形大，焊瘤等等

一、易引起触电事故

1、焊接过程中，因焊工要经常更换焊条和调节焊接电流，操作时要直接接触电极和极板，而焊接电源通常是220V/380V，当电气安全保护装置存在故障、劳动保护用品不合格、操作者违章作业时，就可能引起触电事故。如果在金属容器内、管道上或潮湿的场所焊接，触电的危险性更大。

2、焊机空载时，二次绕组电压一般都在60~90V，由于电压不高，易被电焊工所忽视，但其电压超过规定安全电压36V，仍有一定危险性。假定焊机空载电压为70V，人在高温、潮湿环境中作业，此时人体电阻R约1600Ω，若焊工手接触钳口，通过人体电流I为：

I=V/R=70/1600=44mA，在该电流作用下，焊工手会发生痉挛，易造成触电事故。

3、因焊接作业大多在露天，焊机、焊把线及电源线多处在高温、潮湿（建筑工地）和粉尘环境中，且灶机常常超负荷运行，易使电源线、电器线路绝缘老化，绝缘性能降低，易导致漏电事故。

二、易引起火灾爆炸事故

由于焊接过程中会产生电弧或明火，在有易燃物品的场所作业时，极易引发火灾。特别是在易燃易爆装置区（包括坑、沟、槽等），贮存过易燃易爆介质的容器、塔、罐和管道上施焊时危险性更大。

三、易致人灼伤

因焊接过程中会产生电弧、金属熔渣，如果焊工焊接时没有穿戴好电焊专用的防护工作服、手套和皮鞋，尤其是在高处进行焊接时，因电焊火花飞溅，若没有采取防护隔离措施，易造成焊工自身或作业面下方施工人员皮肤灼伤。

四、易引起电光性眼炎

由于焊接时产生强烈的可见光和大量不可见的紫外线，对人的眼睛有很强的刺激伤害作用，长时间直接照射会引起眼睛疼痛、畏光、流泪、怕风等，易导致眼睛结膜和角膜发炎（俗称电光性眼炎）。

五、具有光辐射作用

焊接中产生的电弧光含有红外线、紫外线和可见光，对人体具有辐射作用。红外线具有热辐射作用，在高温环境中焊接时易导致作业人员中暑；紫外线具有光化学作用，对人的皮肤都有伤害，同时长时间照射外露的皮肤还会使皮肤脱皮，可见光长时间照射会引起眼睛视力下降。

六、易产生有害的气体和烟尘

由于焊接过程中产生的电弧温度达到4200℃以上，焊条芯、药皮和金属焊件融熔后要发生气化、蒸发和凝结现象，会产生大量的锰铬氧化物及有害烟尘；同时，电弧光的高温和强烈的辐射作用，还会使周围空气产生臭氧、氮氧化物等有毒气体。长时间在通风条件不良的情况下从事电焊作业，这些有毒的气体和烟尘被人体吸入，对人的身体健康有一定的影响。

七、易引起高空坠落

因施工需要，电焊工要经常登高焊接作业，如果防高空坠落措施没有做好，脚手架搭设不规范，没有经过验收就使用；上下交叉作业采取防物体打击隔离措施；焊工个人安全防护意识不强，登高作业时不戴安全帽、不系安全带，一旦遇到行走不慎、意外物体打击作用等原因，有可能造成高坠事故的发生。

八、易引起中毒、窒息

电焊工经常要进入金属容器、设备、管道、塔、储罐等封闭或半封闭场所施焊，如果储运或生产过有毒有害介质及惰性气体等，一旦工作管理不善，防护措施不到位，极易造成作业人员中毒或缺氧窒息，这种现象多发生在炼油、化工等企业。

九、防触电措施

总的原则是采取绝缘、屏蔽、隔绝、漏电保护和个人防护等安全措施，避免人体触及带电体。具体方法有：

1、提高电焊设备及线路的绝缘性能。使用的电焊设备及电源电缆必须是合格品，其电气绝缘性能与所使用的电压等级、周围环境及运行条件要相适应；焊机应安排专人进行日常维护和保养，防止日晒雨淋，以免焊机电气绝缘性能降低。

2、当焊机发生故障要检修、移动工作地点、改变接头或更换保险装置时，操作前都必须要先切断电源。

3、在给焊机安装电源时不要忘记同时安装漏电保护器，以确保人一旦触电会自动断电。在潮湿或金属容器、设备、构件上焊接时，必须选用额定动作电流不大于15mA，额定动作时间小于0.1秒的漏电保护器。

4、对焊机壳体和二次绕组引出线的端头应采取良好的保护接地或接零措施。当电源为三相三线制或单相制系统时应安装保护接地线，其电阻值不超过4Ω；当电源为三相四线制中性点接地系统时，应安装保护零线。

5、加强作业人员用电安全知识及自我防护意识教育，要求焊工作业时必须穿绝缘鞋、戴专用绝缘手套。禁止雨天露天施焊；在特别潮湿的场所焊接，人必须站在干燥的木板或橡胶绝缘片上。

6、禁止利用金属结构、管道、轨道和其它金属连接作导线用。在金属容器或特别潮湿的场所焊接，行灯电源必须使用12V以下安全电压。

十、防火灾爆炸措施

1、在易燃易爆场所焊接，焊接前必须按规定事先办理用火作业许可证，经有关部门审批

同意后方可作业，严格做到“三不动火”。

2、正式焊接前检查作业下方及周围是否有易燃易爆物，作业面是否有诸如油漆类防腐物质，如果有应事先做好妥善处理。对在临近运行的生产装置区、油罐区内焊接作业，必须砌筑防火墙；如有高空焊接作业，还应使用石棉板或铁板予以隔离，防止火星飞溅。

3、如在生产、储运过易燃易爆介质的容器、设备或管道上施焊，焊接前必须检查与其连通的设备、管道是否关闭或用盲板封堵隔断；并按规定对其进行吹扫、清洗、置换、取样化验，经分析合格后方可施焊。

十一、防灼伤措施

1、焊工焊接时必须正确空戴好焊工专用防护工作服、绝缘手套和绝缘鞋。使用大电流焊接时，焊钳应配有防护罩。

2、对刚焊接的部位应及时用石棉板等进行覆盖，防止脚、身体直接触及造成烫伤。

3、高空焊接时更换的焊条头应集中堆放，不要乱扔，以免烫伤下方作业人员。

4、在清理焊渣时应戴防护镜；高空进行仰焊或横焊时，由于火星飞溅严重，应采取隔离防护措施。

十二、预防电光性眼炎措施

根据焊接电流的大小，应适时选用合适的面罩护目镜滤光片，配合焊工作业的其他人员在焊接时应配戴有色防护眼睛。

十三、预防辐射措施

焊接时焊工及周围作业人员应穿戴好劳保用品。禁止不戴电焊面罩、不戴有色睛镜直接观察电弧光；尽可能减少皮肤外露，夏天禁止穿短裤和短褂从事电焊作业；有条件的可对外露的皮肤涂抹紫外线防护膏。

十四、防有害气体及烟尘措施

1、合理设计焊接工艺，尽量采用单面焊双面成型工艺，减少在金属容器里焊接的作业量。

2、如在空间狭小或密闭的容器里焊接作业，必须采取强制通风措施，降低作业空间有害气体及烟尘的浓度。

3、尽可能采用自动焊、半自动焊代替手工焊，减少焊接人员接触有害气体及烟尘的机会。

4、采用低尘、低毒焊条，减少作业 空间中有害烟尘含量。

5、焊接时，焊工及周围其他人员应配戴防尘毒口罩，减少烟尘吸入体内。

十五、防高坠措施

焊工必须做到定期体检，凡有高血压、心脏病、癫痫病等病史人员，禁止登高焊接。焊工登高作业时必须正确系挂安全带，戴好安全帽。焊接前应对登高作业点及周围环境进行检查，查看立足点是否稳定、牢靠，以及脚手架等安全防护设施是否符合安全要求，必要时应在作业下方及周围拉设安全网。涉及上下交叉作业应采取隔离防护措施。

十六、防中毒、窒息措施

1、凡在储运或生产过有毒有害介质、惰性气体的容器、设备、管道、塔、罐等封闭或半封闭场所施焊，作业前必须切断与其连通的所有工艺设备，同时要对其进行清洗、吹扫、置换，并按规定办理进设备作业许可证，经取样分析，合格后方可进入作业。

2、正常情况下应做到每4小进分析一次，如条件发生变化应随时取样分析；同时，现场还应配备适量的空（氧）气呼吸器，以备紧急情况下使用。

3、作业过程应用专人安全监护，焊工应定时轮换作业。对密闭性较强而易缺氧的作业设备，采用强制通风的办法予以补氧（禁止直接通氧气），防止缺氧窒息。

气保护电弧焊，采用焊炬喷射气流保护被电弧熔化的焊接熔池金属的电弧焊方法。所采用气体主要为氩、氦等惰性气体，二氧化碳等活性气体，以及它们的不同比例混合气体，分别称“惰性气保护电弧焊”、“活性气保护电弧焊”及“混合气保护电弧焊”。按焊炬中所采用电极特征，分非熔化极（钨极）气保护电弧焊和熔化极（即焊丝）气保护电弧焊，两者所采用保护气有明显差别。例如，钨极氩弧焊仅采用氩或氩加5%的氢为保护气。熔化极氩弧焊则常采用氩或氩加5%的二氧化碳，或氩加2%的氧为保护气，纯氩用于有色金属，后者则用于碳钢等黑色金属。最大优点是可实现空间全位置半自动或自动焊。

本教材是焊接专业的主要教材之一,主要讨论了焊接电弧物理、焊接熔化现象、非熔化极和熔化极气体保护电弧焊、等离子弧焊、埋弧焊等机械化自动化电弧焊方法、设备和实际焊接工艺。在各章中增加了国外近年来发展起来的新技术和新工艺,如活性化TIC焊(A—TIC)、热丝TIG焊、表面张力过渡(STT)、空心阴极真空电弧焊(HCVAW)、数字化焊接电源、双丝焊等。为了便于深入地讲授电弧焊及其发展中一些共同性的基本理论和实践问题,本书首先讨论了焊接电弧的热源和力源特征、焊丝的熔化和熔滴过渡、钨极氩弧焊、等离子弧焊、熔... [显示全部]