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第二章安装工程施工技术第一节切割与焊接一、切割按照金属切割过程中加热方法的不同可以把切割方法分为火焰切割、电弧切割和冷切割三类。（一）火焰切割（氧-燃气切割、气割）其工作原理是：可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使金属剧烈氧化燃烧并放出热量，利用切割氧流把熔化状态的金属氧化物吹掉，从而实现切割。1.氧-乙炔切割氧-乙炔切割是利用氧-乙炔预热火焰使金属在纯氧气流中剧烈燃烧，生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的。2.液化石油气切割液化石油气切割的原理与氧-乙炔切割相同。不同的是液化石油气的燃烧特性与乙炔气不同，所使用的割炬也有所不同。3.氢氧源切割利用电解水氢氧发生器装置，用直流电将水电解成氢气和氧气，其气体比例恰好完全燃烧，火焰温度可达28003000，也可以用于火焰加热。气割过程是预热燃烧吹渣过程，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气割。（1）金属在氧气中的燃烧点应低于其熔点；（2）气割时金属氧化物的熔点应低于金属的熔点；（3）金属在切割氧流中的燃烧应是放热反应；（4）金属的导热性不应太高；（5）金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。符合上述条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。钢中随着含碳量的增加，其熔点降低，燃点却增高，使气割不易进行。对铜、铝、不锈钢、铸铁等金属，需采用特殊的气割方法或进行熔化切割。气割的优点是设备简单、使用灵活。其缺点是对切口两侧金属的成份和组织产生一定的影响，以及引起被割工件的变形等。目前气割工艺在工业生产中得到了广泛的应用。4.氧熔剂切割氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。（二）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、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。它利用高速、高温和高能的等离子气流来加热和熔化被切割材料。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，因而比氧化切割方法的适用范围大得多，能够切割绝大部分金属和非金属材料，如不锈钢、铝、铜、铸铁、钨、钼和陶瓷、水泥、耐火材料等。一般型等离子弧切割可采用转移型电弧或非转移型电弧。非转移型电弧适宜切割非金属材料，切割金属材料通常采用转移型电弧。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。在金属结构制造部门得到广泛应用。碳弧切割的适用范围及特点为：（1）在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，同时可对缺陷进行修复。（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，对有耐腐蚀要求的不锈钢一般不采用此种方法切割。（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。（三）冷切割 1.激光切割 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。2.水射流切割水射流切割是利用高压换能泵产生出200400MPa高压水的水束动能，来实现材料的切割。（四）几种常用的切割设备1.小车式切割机 2.门式数控切割机二、焊接（一）焊接的分类及特点按照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、压力焊和钎焊三大类。1.熔化焊（1）气焊气焊用的焊丝起填充金属的作用，焊接时与熔化的母材一起组成焊缝金属。因此，应根据工件的化学成份和机械性能选用相应成份或性能的焊丝，有时也可以用从被焊板材上切下的条料作焊丝。焊接有色金属、铸铁和不锈钢时，还应采用焊粉（熔剂），用以消除覆盖在焊材及熔池表面上的难熔的氧化膜和其它杂质，并在熔池表面形成一层熔渣，保护熔池金属不被氧化，排除熔池中的气体、氧化物及其它杂质，提高熔化金属的流动性，使焊接顺利并保证质量和成形。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。其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）电弧焊电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，1）手弧焊手工电弧焊可以进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多位置焊接。另外由于电弧焊设备轻便，搬运灵活，可以在任何有电源的地方进行维修及装配中的短缝的焊接作业。特别适用于难以达到部位的焊接。适用于各种金属材料、各种厚度和各种结构形状的焊接。如工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及合金。2）埋弧焊埋弧有自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种方式。前者的焊丝送进和电弧移动都由专门的机头自动完成，后者的焊丝送进由机械完成，电弧移动则由人工进行。埋弧焊的主要优点是：热效率较高，熔深大，工件的坡口可较小，减少了填充金属量；焊接速度高，当焊接厚度为810mm的钢板时，单丝埋弧焊速度可达 5080cm/min；焊剂的存在不仅能隔开熔化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢地凝固，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。但由于采用颗粒状焊剂，这种焊接方法一般只适用于平焊位置，且不能直接观察电弧与坡口的相对位置，容易焊偏。另外，不适于焊接厚度小于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，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝。3）气体保护电弧焊（气电焊）气电焊与其它焊接方法相比，具有以下特点：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；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；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；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；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；可以焊接薄板；在室外作业时，需设挡风装制，否则气体保护效果不好，甚至很差；电弧的光辐射很强；焊接设备比较复杂，比焊条电弧焊设备价格高。钨极（不熔化极）惰性气体保护焊。钨极惰性气体保护焊是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）一种焊接方法。惰性气体主要采用氩气。钨极氩弧焊接操作方式分为手工焊、半自动焊和自动焊三类。钨极惰性气体保护焊具有下列优点：不和金属反应，并自动清除工件表面氧化膜的作用，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；适用于薄板及超薄板材料焊接；可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。不足之处是熔深浅，熔敷速度小，生产率较低；其微粒有可能进入熔池，造成污染（夹钨）；惰性气体（氩气、氦气）较贵，生产成本较高。钨极惰性气体保护焊所焊接的板材厚度范围，从生产率考虑以3mm以下为宜。熔化极气体保护焊。与钨极气体保护焊不同的是，作为焊极的焊丝在焊接过程中熔化为液态金属，填充在焊缝处。因此其除具备不熔化极气体保护焊的主要优点（可进行各种位置的焊接；适用于有色金属、不锈钢、耐热钢、碳钢、合金钢绝大多数金属的焊接）外，同时也具有焊接速度较快，熔敷效率较高等优点。CO2气体保护焊。CO2气体保护焊属熔化极气体保护焊，其具有生产效率高、焊接变形小、适用范围广等特点。（3）等离子弧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，对于大多数金属在一定厚度范围内都能获得小孔效应，可以得到充分熔透，反面成形均匀的焊缝；2）电弧挺度好，等离子弧的扩散角仅5左右，基本上是圆柱形，弧长变化对工件上的加热面积和电流密度影响比较小。所以，等离子弧焊弧长变化对焊缝成形的影响不明显；3）焊接速度比钨极惰性气体保护焊快；4）能够焊接更细、更薄的工件（如1mm以下极薄金属的焊接）；5）其设备比较复杂、费用较高，工艺参数调节匹配也比较复杂。（4）电渣焊电渣焊是利用电流通过液体熔渣时所产生的电阻热进行焊接的方法。（5）激光焊激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方式。（6）电子束焊电子束焊是利用加速和聚集的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。2.压力焊压力焊是利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法。这类焊接有两种形式，可加热后施压，亦可直接冷压焊接，其压接接头较牢固。（1）电阻焊电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种：即点焊、缝焊、凸焊和对焊。（2）超声波焊塑料超声波焊接的原理是使塑料的焊接面在超声波能量的作用下作高频机械振动而发热熔化，同时施加焊接压力，从而把塑料焊接在一起。3.钎焊钎焊的优点是容易保证焊件的尺寸精度，同时对于焊件母材的组织及性能的影响也比较小；适用于各种金属材料、异种金属和金属与非金属的连接；一次完成多个零件或多条钎缝的钎焊；可以钎焊极薄或极细的零件，以及粗细、厚薄相差很大的零件。钎焊的缺点是钎焊接头的耐热能力比较差，接头强度比较低，钎焊时表面清理及焊件装配质量的要求比较高。二）常用焊接材料及设备1.焊接材料（1）手工电弧焊焊接材料1）焊条的组成焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。采用焊条焊接，焊芯金属为整个焊缝金属的一部分。所以焊芯的化学成分直接影响焊缝的质量。药皮。压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。药皮是由各种矿物类、铁合金有机物和化工产品（水玻璃类）原料组成。药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。若采用无药皮的光杆焊条焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氮会大量侵入熔化金属，将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化，并形成各种氧化物和氮化物残留在焊缝中，造成焊缝夹渣或裂纹。而熔入熔池中的气体可能使焊缝产生大量气孔，这些因素都能使焊缝的机械性能（强度、冲击值等）大大降低，同时使焊缝变脆。此外采用光杆焊条焊接，电弧很不稳定，飞溅严重，焊缝成形很差。药皮除具有机械保护作用，还要加入一些还原剂，使电弧燃烧中产生的氧化物还原，以保证焊缝质量。通过在焊条药皮中加入铁合金或纯合金元素，使之随着药皮的熔化而过渡到焊缝金属中去，以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的机械性能。总之，药皮的作用改善了焊接工艺性能，使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高。同时也保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和机械性能。2）焊条分类按焊条的用途分类按药皮的主要成分分类按药皮熔化后的熔渣碱度分类。熔渣成分主要是酸性氧化物（SiO2、TiO2、Fe2O3）的为酸性焊条；熔渣主要成分是碱性氧化物（如大理石、萤石等）的为碱性焊条。酸性焊条具有较强的氧化性，对铁锈、水分不敏感，焊缝中很少有由氢气引起的气孔，但酸性熔渣脱氧不完全，也不能完全清除焊缝中的硫、磷等杂质，故焊缝金属力学性能较低。碱性焊条由于脱氧性能好，能有效除焊缝中的硫，合金元素烧损少，焊缝金属合金化效果好，焊缝力学性能和抗裂性均较好，但当焊件和焊条存在水分时，焊缝中容易出现氢气孔。按特殊性能分类。3）焊条的选用原则焊接材料的机械性能、化学成分a.对于低碳钢、中碳钢和低合金钢，可选用与母材强度等级相应的焊条，其抗拉强度等于或稍高于母材。当受力情况复杂时，应选用比母材强度低一级的焊条，以保证焊缝既有一定的强度，又能有满意的塑性。b.对于合金结构钢，通常要求焊缝金属的合金成分与母材金属相同或相近。c.在对焊接结构受力复杂、刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的情况下，可以考虑选用比母材强度低一级别的焊条。以保证焊缝既有一定的强度，又能有良好的塑性。d.在母材中C、P、S等元素含量偏高时，焊缝易产生裂纹的情况下，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。e.在焊条的强度确定之后，对于塑性、冲击性和抗裂性能要求较高（结构形状复杂、钢材厚、焊件受动荷载），低温条件下工作的焊缝应选用碱性焊条。f.当焊件焊口处有较多的铁锈、油污和氧化皮、水分等脏物，且又无法清理时，应选用对铁锈、油污和氧化皮、水分敏性小和抗气孔性能较强的酸性焊条。g.低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢等异种钢间的焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。焊件的工作条件与使用性能a.对承受动荷载和冲击荷载的焊件，除满足强度要求，还要保证焊缝具有较高的韧性和塑性，应选用塑性和韧性较高的低氢焊条；b.接触腐蚀介质的焊件，根据介质性质，应选用相应的不锈钢焊条，或选用其他耐腐蚀焊条；c.在在高温或低温条件下工作的焊件，应选用相应的耐热钢或低温钢焊条。对珠光体的耐热钢一般选用与钢材化学成分相近的焊条，或根据焊件的工作温度来选取；d.结构复杂，刚性大及厚度大的焊件，应选用抗裂性能好的低氢焊条；e.对受条件限制不能翻转的焊件，应选全位置焊接焊条。简化工艺、提高生产率和降低成本。为了保障焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多采用酸性焊条4）焊接参数的选择方法焊条直径的选择。在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般倾向于选择大直径的焊条。焊接电流的选择。最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。另外，焊缝的空间位置不同，焊接电流的大小也不同。含合金元素较多的合金钢焊条，一般电阻较大，热膨胀系数大，焊接过程中电流大，焊条易发红，造成药皮过早脱落，影响焊接质量，而且合金元素烧损多，因此焊接电流相应减小。弧电压的选择。电弧电压是由电弧长来决定。电弧长，则电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。因此，要求电弧长度小于或等于焊条直径，即短弧焊。在使用酸性焊条焊接时，为了预热待焊部位或降低熔池温度，有时将电弧稍微拉长进行焊接，即所谓的长弧焊。焊接层数的选择。在中、厚板焊条电弧焊时，往往采用多层焊。层数多些，对提高焊缝的塑性、韧性有利。但要防止接头过热和扩大热影响区的有害影响。另外，层数增加，往往使焊件变形增加。因此，要综合考虑加以确定。源种类和极性的选择。直流电源，电弧稳定，飞溅小，焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的焊接上。其它情况下，应首先考虑用交流焊机，因为交流焊机构造简单，造价低，使用维护也较直流焊机方便。极性的选择。一般情况下，使用碱性焊条或薄板的焊接，采用直流反接；而酸性焊条，通常选用正接。三、焊接接头、坡口及组对（一）焊接接头的分类及基本类型 1.焊接接头的分类。焊接接头有焊缝、熔合区、热影响区及其相邻的母材组成。焊接接头主要起两方面作用，一是连接作用，二是传力作用。2.焊接接头的基本类型。按焊接方法不同，焊接接头可以分为熔焊接头、压焊接头和钎焊接头三大类（三大类下还可细分）；根据接头构造形式不同，焊接接头可以分为对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、盖板接头、套管接头、塞焊（槽焊）接头、角焊接头、卷边接头和端接接头等10种类型。如再考虑接头传力特点，T形与十字接头可归为一类；盖板接头、套管接头、塞焊（槽焊）接头实质上是搭接接头的变形，而不同的卷边接头可分属于对接接头、角接接头和端接接头。所以焊接接头的基本类型可归纳为5种，即对接接头、T形（十字）接头、搭接接头、角接接头和端接接头。上述五类接头基本类型都适用于熔焊，一般压焊（高频电阻焊除外），都采用搭接接头，个别情况才采用对接接头；高频电阻焊一般采用对接接头，个别情况才采用搭接接头。钎焊连接的接头也有多种形式，一种分类方法将其分为四种，即搭接接头，T形接头，套接接头，舌形与槽形接头。（二）熔焊接头与坡口熔焊接头的坡口根据其形状的不同，可分为基本型、混合型和特殊型三类。（1）基本型坡口是一种形状简单、加工容易、应用普遍的坡口。按照我国标准规定，主要有以下几种：型坡口；型坡口；单边型坡口；U型坡口；J型坡口等。（2）组合型坡口由两种和两种以上的基本型坡口组合而成。按照我国标准规定，主要有以下几种（如图2.1.4所示）。有Y形坡口；VY形坡口；带钝边U形坡口；双Y形坡口；双V形坡口；2/3双V形坡口；带钝边双U形坡口；UY形坡口；带钝边J 型坡口；带钝边双J形坡口；双单边V形坡口；带钝边单边V形坡口；带钝边双单边V形坡口；带钝边J形单边V形坡口等。3）特殊形坡口是不属于上述基本型又不同于上述组合型的形状特殊的坡口。按照我国标准规定，主要有卷边坡口；带垫板坡口；锁边坡口；塞、槽焊坡口等。见图2.1.5所示。（三）焊接接头的选择原则（四）管材的坡口与组对1.管材的坡口（1）管材的坡口管材的坡口有以下几种形式：I型坡口、V型坡口和U型坡口。1）I型坡口I型坡口适用于管壁厚度在3.5mm以下的管口焊接。2）V型坡口V型坡口适用于中低压钢管焊接，坡口的角度为6070，坡口根部有钝边，其厚度为2mm左右。3）U型坡口U型坡口适用于高压钢管焊接，管壁厚度在2060mm之间。坡口根部有钝边，其厚度为2mm左右。（2）坡口的加工方法坡口的加工方法一般有以下几种:1）低压碳素钢管公称直径等于或小于50mm的，采用手提砂轮磨坡口；直径大于50mm的，用氧乙炔切割坡口，然后用手提砂轮机打掉氧化层并打磨平整；2）中压碳素钢管、中低压不锈耐酸钢管和低合金钢管以及各种高压钢管，用车床加工坡口；3）有色金属管，用手工锉坡口。四、焊接质量检验焊接质量检验是确保安装工程施工质量的重要措施。（一）焊接质量检验的内容和方法（二）材料的检验成分、性能及组织的检验1）显微组织检验。显微组织检验是用高倍显微镜来观察分析微观组织状态的金相检验。2）宏观组织检验。用肉眼或用不大于10倍的放大镜检验金属宏观组织和缺陷叫宏观检验，常用的方法有断口检验、酸浸检验、塔形车削发纹检验及硫印检验等。 3）无损探伤检验（三）焊接施工中的检验（四）焊接后质量检验在工程中对于焊接质量的检验,一般多用无损探伤检验来提高检验的可靠性。1.射线检测（RT）x射线或射线就本质而言与可见光相同，都属于电磁波，只是波长不同，故性质也有差异。射线的波长较x射线短，故其射线更硬，穿透力也越强。 1）从x射线发射管发出具有强大穿透能力的x射线，照射到需探伤的工件上，工件的背面放有装在暗匣中的x光软片。如金属中有气孔、裂纹、未焊透、夹渣等缺陷，照相底片经冲洗后可以看到相应部位是一些黑色的条纹或痹点；而由于焊缝本身比被焊金属厚的缘故，故焊缝处在胶片上显示出白色的条缝，焊缝处缺陷在胶片上形成的黑色条纹或痹点则十分明显，易于检测出。通常x射线可检查出的缺陷尺寸不小于透视工件厚度的1.5%2.0%（即灵敏度）。x射线探伤的优点是显示缺陷的灵敏度高，特别是当焊缝厚度小于30mm时，较射线灵敏度高，其次是照射时间短、速度快。缺点是设备复杂、笨重，成本高，操作麻烦，穿透力较射线小。2）射线是由放射性同位素和放射性元素产生的。施工探伤都采用放射性同位素作为射线源。常用的同位素有钴60和铯137，探伤厚度分别为200mm和120mm。射线的特点是设备轻便灵活，特别是施工现场更为方便，而且投资少，成本低。但其爆光时间长，灵敏度较低，用超微粒软片铅箱增感进行透照时，灵敏度才达到2%。另外射线对人体有危害作用，石油化工行业现场施工时常用。2.超声检测（UT）超声法的优点是可用于金属、非金属和复合材料制件的无损评价；超声波在金属中可以传播很远的距离（能达10m）故可用其探测大厚度工件；对确定内部缺陷的大小、置位、取向、埋深和性质等参量较之其他无损方法有综合优势；特别是对检测裂缝等平面型缺陷灵敏度很高；仅需从一侧接近试件；设备轻便对人体及环境无害，可作现场检测；所用参数设置及有关波形均可存储供以后调用。主要局限性是对材料及制件缺陷作精确的定性，定量表征仍须作深入研究；对试件形状的复杂性有一定限制。3.涡流检测涡流检测的主要优点是检测速度快，线圈与试件可不直接接触，无需耦合剂。主要缺点是只限用于导电材料，对形状复杂试件难作检查，只能检查薄试件或厚试件的表面、近表面部位，且检测结果尚不直观，判断缺陷性质、大小及形状尚难。4.磁粉检测（MT）它的优点是能直观显示缺陷的形状大小，并可大致确定其性质；具高的灵敏度，可检出的缺陷最小宽度可为约为1m；几乎不受试件大小和形状的限制；检测速度快，工艺简单，费用低廉。局限性是只能用于铁磁性材料；只能发现表面和近表面缺陷，可探测的深度一般在 12mm；宽而浅的缺陷也难以检测；检测后常需退磁和清洗；试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物质。5.液体渗透检测（PT）液体渗透检验的优点是不受被检试件几何形状、尺寸大小、化学成分和内部组织结构的限制，也不受缺陷方位的限制，一次操作可同时检验开口于表面中所有缺陷；不需要特别昂贵和复杂的电子设备和器械；检验的速度快，操作比较简便，大量的零件可以同时进行批量检验，因此，大批量的零件可实现100%的检验；缺陷显示直观，检验灵敏度高。最主要的限制是只能检出试件开口于表面的缺陷，不能显示缺陷的深度及缺陷内部的形状和大小。第二节热处理热处理是通过加热和冷却固态金属的操作方法来改变其内部组织结构，并获得所需金属的物理、化学和力学性能的一种工艺。任何一种热处理都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。一、常用热处理方法安装工程施工中的热处理一般分为焊前预热和焊后热处理两部分。（一）焊前预热预热是焊接时的一项重大工艺措施，尤其是焊接厚工件，对其进行焊前预热，可防止或减少应力的产生。 同时由于预热减缓熔池冷却速度，有利于排气、排渣，故可减少气孔、夹渣等缺陷。焊件是否需要预热以及预热温度是多少，应根据钢材的化学成分（淬硬性）、板厚、容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料及环境温度等综合考虑。具体情况可参照有关规定。构件尺寸不大时，可进行整体预热，如构件尺寸很大，整体预热反而会增加温度分布不均，对防止产生内应力毫无好处。（二）焊后热处理安装工程施工中，常遇到的焊后热处理过程，主要有退火、回火、正火及淬火工艺。1.钢的退火工艺根据钢材的加热温度、保持时间及冷却状况可分为完全退火、不完全退火、去应力退火三种。（1）完全退火。其目的是细化组织、降低硬度、改善加工性能及去除应力。（2）不完全退火。其目的是降低硬度、改善切削加工性能、消除内应力。（3）去应力退火。其目的是为了去除由于形变加工、机械加工、铸造、锻造、热处理及焊接等过程中的残余应力。2.钢的正火工艺其目的是消除、细化组织、改善切削加工性能及淬火前的预热处理，也是某些结构件的最终热处理。正火较退火的冷却速度快，过冷度较大，其得到的组织结构不同于退火，性能也不同。如经正火处理的工件其强度、硬度、韧性较退火为高，而且生产周期短，能量耗费少，故在可能情况下，应优先考虑正火处理。3.钢的淬火工艺其目的是为了提高钢件的硬度、强度、和耐磨性，多用于各种工模具、轴承、零件等。4.钢的回火工艺其目的是调整工件的强度、硬度、韧性等力学性能，降低或消除应力，避免变形、开裂，并保持使用过程中的尺寸稳定。回火按不同的加热温度可分为：（1）低温回火。将钢件加热到150250回火，稳定组织，以得到高的硬度与耐磨性，降低内应力及脆性。（2）中温回火。将钢件加热到250500回火，使工件得到好的弹性、韧性及相应的硬度。（3）高温回火。将钢件加热到500700回火，即调质处理，因此可获得较高的力学性能，如高强度、弹性极限和较高的韧性。主要用于重要结构零件。钢经调质处理后不仅强度较高，而且塑性韧性更显著超过正火处理的情况。（三）热处理方法的选择焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火，以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊缝，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。高温回火温度范围为500780（一般要求不超过800），热处理的加热和冷却力求内外壁均匀。二、焊后热处理的加热方法（一）感应加热钢材在交变磁场中产生感应电势，因涡流和磁滞作用使钢材发热，即感应加热。（二）辐射加热辐射加热由热源把热量辐射到金属表面，再由金属表面把热量向其他方向传导。第三节吹扫、清洗、脱脂、钝化和预膜一、吹扫工艺管道系统安装后，可根据其工作介质使用条件及管道内表面的脏污程度，常用空气吹扫或蒸汽吹扫。管道吹扫的一般要求有：（1）不允许吹扫的设备及管道应与吹扫系统隔离。（2）管道吹扫前，不应安装孔板、法兰连接的调节阀、主要阀门、节流阀、安全阀、仪表等，对于焊接连接的上述阀门和仪表，应采取流经旁路或卸掉密封件等保护措施。（3）吹扫的顺序应按主管、支管、疏排管的顺序依次进行，吹出的脏物不得进入已吹扫合格的管道。（4）吹扫排放的脏物不得污染环境，严禁随意排放。（5）吹扫前应设置禁区。（6）管道吹扫合格后不得再进行影响清洁的其他作业。（一）空气吹扫（1）工艺管道中凡输送气体介质的管道一般都采用空气吹扫。（2）空气吹扫应利用生产装置的大型压缩机，也可利用装置中的大型容器蓄气，进行间歇性吹扫；吹扫压力不得超过容器和管道的设计压力，流速不宜小于20m/s。（3）吹扫忌油管道时，应使用不含油的压缩空气。（4）空气吹扫的检验方法，是在吹扫管道的排气口，设有白布或涂有白油漆的靶板检查，5min内靶板上无铁锈、泥土、或其他脏物即为合格。（二）蒸汽吹扫（1）蒸汽吹扫适用于输送动力蒸汽管道或热力管道，非热力管道因设计时没有考虑受热膨胀等问题，所以不适用蒸汽吹扫。（2）蒸汽吹扫应以大流量蒸汽进行吹扫，流速不应低于30m/s。（3）蒸汽吹扫前应先进行暖管，并及时排水，检查管道热位移情况。（4）蒸汽吹扫应按通蒸汽缓慢升温暖管恒温1h吹扫停气降温再暖管升温、恒温、第二次吹扫，如此反复一般不少于3次。（5）中、高压蒸汽管道和蒸汽透平入口管道，要用平面光洁的铝靶板、低压蒸汽用木靶板来检查，靶板放置在蒸汽出口处，靶板无脏物为合格。二、清洗1.水清洗（1）工艺管道和设备中凡转运或存储液体介质的管道和设备，一般设计要求要进行水冲洗。（2）冲洗管道应使用洁净的水，对奥氏体不锈钢管道，水中的氯离子含量不得超过2510-6。（3）管道内冲洗的流速不应小于1.5m/s。（4）管道水冲洗时，排放管的截面积不应小于被冲洗管截面积的60%。（5）排放水应引入指定地点，排水时不得形成负压。（6）水冲洗应连续进行，以排出的水色和透明度与入口侧一致为合格。（7）管道经清洗合格后暂不运行时，应将水排尽，并及时吹干。2.油清洗（1）油清洗方法使用于大型机械的润滑油、密封油等管道系统的清洗。（2）润滑、密封及控制油管道，应在机械清扫及管道酸洗合格后，系统试运转前进行油清洗；不锈钢管道用蒸汽吹净后进行油清洗。（3）油清洗是采用系统内循环的方法进行，并及时清洗和更换滤芯。清洗后用过滤网检查，过滤网上污物不超过规定的标准为合格。（4）在油清洗回路中，当有节流阀或减压阀时，应将其调整到最大的开启度。3.酸洗在安装施工中，对设备和管道内壁有特殊清洁要求的，应进行酸洗，如液压、润滑管道的除锈应采用酸洗法。（1）常用的酸洗液为盐酸（或硫酸），加上一定量表面活性剂组成。（2）蒸汽及循环水管道的化学清洗，应按专门规范或设计文件的规定进行。（3）管道的酸洗应尽量在管道配置完成后，已具备冲洗条件后进行。对涂有油漆的管子，在酸洗前应把油漆除净；若内壁有明显的油斑时，酸洗应将管道进行脱脂处理。（4）油库或液压站的管道宜采用槽式酸洗法；从油库或液压站至使用点或工作缸的管理，可采用循环酸洗法。（5）循环酸洗法时，组成回路的管道长度，可根据管径、管压和实际情况确定，但不宜超过300m；回路的构成，应使所有管道的内壁全部能接酸液。（6）循环酸洗回路中，应在最高部位设排气点。酸洗前应将管道内的空气排尽。管道最低处应设在排空点，在酸洗完成后，应将溶液排净。（7）酸洗时，应保持酸液的浓度及温度。（8）采用系统循环法酸洗时，一般工序应为：试漏脱脂冲洗酸洗中各钝化冲洗干燥涂油和复位。（9）酸洗时可采用脱脂、酸洗、中和、钝化四个工序合一的清洗溶剂化液（四合一清洗液）进行管道清洗。（10）液压、润滑油系统的管道在酸洗合格后，应采用工作介质或相当于工作介质的液体进行冲洗。（11）酸洗后的管道以目测检查，内壁呈金属光泽为合格。（12）酸洗合格后的管道，如不能及时投入运行，应进行封闭或充氮保护。三、脱脂在安装施工中，忌油系统必须按设计要求进行脱脂处理。（一）脱脂剂工业用四氯化碳、精馏酒精和工业用二氯乙烷都可作为脱脂剂用的溶剂。碳素钢、不锈钢及铜的管道、管件的阀门宜用工业用四氯化碳，铝合金的管道、管件及阀门宜用工业酒精，非金属的垫片只能用四氯化碳。四氯化碳与二氯乙烷都是有毒的，四氯化碳能分解生成有毒的光气，使操作人员中毒，在使用时必须有防毒措施。二氯乙烷与精馏酒精是易燃易爆的物质，脱脂工作现场应严禁烟火，遵守防火的有关规定。溶剂应贮存于干燥和清凉的地方，防止强酸、强碱接触。脱脂工作应在通风良好的地方进行，工作人员应穿防护工作服进行操作。（二）脱脂方法1.管材与管道脱脂2.管路附件与垫片脱脂（三）脱脂检验四、钝化和预膜（一）钝化酸洗后的管道和设备，必须迅速进行钝化。钝化结束后，要用偏碱的水冲洗，保护钝化膜，以防管道和设备在空气中再次锈蚀。通常钝化液采用亚硝酸钠溶液。酸洗、中和和钝化的过程是一个连续循环过程。（二）预膜预膜即化学转化膜，是金属设备和管道表面防护层的一种类型。是在系统清洗之后，正常运行之前化学处理的一个必要步骤。特别是酸洗和钝化合格后的管道，可利用预膜的方法加以防护。预膜作为金属制件的防护层，其防护功能主要是依靠降低金属本身的化学活性来提高它在环境介质中的热稳定性。除此之外，也依靠金属表面上的转化产物对环境介质的隔离作用而起到防护作用。第四节除锈、刷油和衬里一、除锈（表面处理）（一）钢材表面原始锈蚀分级钢材表面原始锈蚀分为A、B、C、D四级。A级：全面覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面；B级：已发生锈蚀，且部分氧化皮已经剥落的钢材表面；C级：氧化皮已因锈蚀而剥落或者可以刮除，且有少量点蚀的钢材表面；D级：氧化皮已因锈蚀而全面剥离，且已普遍发生点蚀的钢材表面。（二）钢材表面除锈质量等级钢材表面除锈质量等级分St2、St3、Sa1、Sa2、Sa2.5五级。St2彻底的手工和动力工具除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢，且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。可保留粘附在钢材表面且不能被钝油灰刀剥掉的氧化皮、锈和旧涂层。St3非常彻底的手工和动力工具除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢，且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。除锈应比St2更为彻底，底材显露部分的表面应具有金属光泽。Sa1轻度的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢，且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。Sa2彻底的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢，且氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物已基本清除，其残留物应是牢固附着的。Sa2.5非常彻底的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆图层等附着物，任何残留的痕迹仅是点状或条纹状的轻微色斑。（三）金属表面处理方法为了使钢材表面与涂层之间有较好的附着力，并能更好地起到防腐作用，涂层前应对金属表面进行处理。钢材的表面处理方法主要有：手工方法、机械方法和化学方法三种。目前，常用机械方法中的喷砂处理。1.手工方法适用于一些较小的物件表面及没有条件用机械方法进行表面处理的设备表面。2.机械方法适用于大型金属表面的处理。它有干喷砂法、湿喷砂法、密闭喷砂法、抛丸法、滚磨法和高压水流除锈法等。（1）干喷砂法是目前广泛采用的方法。干喷砂法的主要优点是：效率高、质量好、设备简单。但操作时灰尘弥漫，劳动条件差，严重影响工人的健康，且影响到喷砂区附近机械设备的生产和保养。（2）湿喷砂法分为水砂混合压出式和水砂分路混合压出式。湿喷砂法的主要特点是：灰尘很少，但效率及质量均比干喷砂法差，且湿砂回收困难。无尘喷砂法它是一种新的喷砂除锈方法。其特点是：设备复杂，投资高，但由于操作条件好，劳动强度低，仍是一种有发展前途的机械喷砂法。（3）抛丸法特点是：质量高，但只适用于较厚的，不怕碰撞的工件。（4）滚磨法适用于成批小零件的除锈。（5）高压水流法是采用压力为1015MPa的高压水流，在水流喷出过程中掺入少量石英砂（粒径最大为2mm左右），水与砂的比例为1：1，形成含砂高速射