2025年高級焊工(一級)考試試卷及答案詳解一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.焊接16MnDR（-40℃低溫鋼）時，為防止冷裂紋，下列工藝措施中最關(guān)鍵的是（）。A.提高焊接電流B.控制層間溫度不低于100℃C.采用大線能量焊接D.焊后立即進(jìn)行消氫處理2.不銹鋼（06Cr19Ni10）與Q345R異種鋼焊接時，為避免熔合區(qū)碳遷移，應(yīng)優(yōu)先選擇的填充材料是（）。A.E309-16（A302）B.E308-16（A102）C.E4303（J422）D.E5015（J507）3.采用熔化極氣體保護(hù)焊（MIG）焊接鋁合金時，為獲得良好的熔滴過渡，應(yīng)選擇的電源極性是（）。A.直流正接B.直流反接C.交流D.脈沖直流4.某壓力容器環(huán)焊縫經(jīng)X射線檢測發(fā)現(xiàn)根部未熔合缺陷，其主要原因可能是（）。A.焊接速度過慢B.坡口角度過大C.鈍邊過厚且焊接電流不足D.焊前預(yù)熱溫度過高5.評定埋弧焊焊接工藝時，當(dāng)母材厚度從12mm變更為20mm（均在評定覆蓋范圍內(nèi)），需重新進(jìn)行（）。A.拉伸試驗B.彎曲試驗C.沖擊試驗D.不需要重新評定6.焊接熱輸入計算公式Q=IU/ν中，ν的單位是（）。A.mm/sB.m/minC.cm/sD.mm/min7.下列焊接缺陷中，對壓力容器危害性最大的是（）。A.表面氣孔（直徑≤1mm）B.未焊透（深度≤1mm）C.橫向裂紋（長度3mm）D.咬邊（深度0.5mm）8.采用超聲波檢測（UT）時，若發(fā)現(xiàn)缺陷波幅超過評定線但低于定量線，應(yīng)（）。A.判定為不合格B.記錄缺陷位置和尺寸，繼續(xù)監(jiān)測C.直接返修D(zhuǎn).增加射線檢測（RT）復(fù)核9.智能焊接系統(tǒng)中，激光視覺傳感器的主要功能是（）。A.監(jiān)測熔池溫度B.實時跟蹤焊縫軌跡C.控制送絲速度D.調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量10.焊接殘余應(yīng)力消除效果最佳的工藝是（）。A.自然時效（放置6個月）B.振動時效C.焊后錘擊D.整體高溫回火（600-650℃保溫）二、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.低合金高強鋼焊接時，線能量越大，熱影響區(qū)韌性越好。（）2.鈦及鈦合金焊接時，必須采用惰性氣體（Ar或He）保護(hù)熔池及高溫區(qū)。（）3.奧氏體不銹鋼焊接后，進(jìn)行固溶處理（1050-1150℃水淬）可消除晶間腐蝕傾向。（）4.焊接工藝評定（PQR）的覆蓋范圍中，母材組別號改變時需重新評定。（）5.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（CO?焊）焊接低碳鋼時，飛濺主要由冶金反應(yīng)（C與O反應(yīng)生成CO）引起。（）6.厚板多層多道焊時，層間溫度越高，越有利于防止冷裂紋。（）7.鋁及鋁合金焊接時，氧化膜（Al?O?）熔點遠(yuǎn)高于鋁，易導(dǎo)致未熔合缺陷。（）8.磁粉檢測（MT）可檢測不銹鋼焊縫表面裂紋，滲透檢測（PT）不可。（）9.焊接機器人編程時，需考慮焊槍姿態(tài)對熔池穩(wěn)定性的影響（如傾角≤15°）。（）10.氫致裂紋（HIC）主要發(fā)生在焊縫金屬中，與母材無關(guān)。（）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述焊接工藝評定（PQR）的主要步驟及關(guān)鍵技術(shù)要點。2.分析低合金高強鋼（如Q460）焊接時冷裂紋的產(chǎn)生機理，并列出3項預(yù)防措施。3.奧氏體不銹鋼（如022Cr17Ni12Mo2）焊接時，如何防止晶間腐蝕？請從材料、工藝兩方面說明。4.某壓力容器環(huán)焊縫（厚度25mm，材質(zhì)15CrMoR）焊后出現(xiàn)延遲裂紋，試分析可能原因（至少4項），并提出處理方案。5.智能焊接系統(tǒng)中，如何通過傳感器與算法實現(xiàn)焊接質(zhì)量的實時控制？舉例說明（如熔池形態(tài)控制）。四、綜合分析題（30分）某石化企業(yè)一臺直徑3.2m、壁厚30mm的液氨儲罐（材質(zhì)Q345R），采用埋弧焊（SAW）進(jìn)行縱縫焊接，焊接參數(shù)為：電流600A，電壓32V，焊接速度40cm/min，焊絲H08MnMoA（φ4.0mm），焊劑SJ101。焊后X射線檢測發(fā)現(xiàn)焊縫中存在密集氣孔（直徑0.5-2mm，分布于焊縫中部），同時力學(xué)性能試驗顯示沖擊功（-20℃）僅為25J（標(biāo)準(zhǔn)要求≥47J）。問題：1.分析密集氣孔的可能原因（至少4項），并提出改進(jìn)措施。2.解釋沖擊功不合格的主要原因（結(jié)合焊接材料與工藝）。3.若需返修該焊縫，簡述返修工藝要點（包括預(yù)熱、焊接參數(shù)調(diào)整、檢測要求）。答案及詳解一、單項選擇題1.D解析：16MnDR為低溫鋼，含Mn、Ni等合金元素，焊接時易因氫致延遲裂紋（冷裂紋）失效。消氫處理（200-350℃保溫2-6h）可加速擴(kuò)散氫逸出，是防止冷裂紋的關(guān)鍵措施?？刂茖娱g溫度（一般80-120℃）為輔助措施，大線能量會降低熱影響區(qū)韌性，提高電流可能增加熱輸入但非關(guān)鍵。2.A解析：06Cr19Ni10（304L）與Q345R（低合金鋼）異種鋼焊接時，熔合區(qū)易因碳遷移形成增碳層（脆化）和脫碳層（軟化）。E309-16（A302）含Cr、Ni量高于母材（Cr23%、Ni13%），可稀釋低合金鋼中的碳向不銹鋼側(cè)遷移，避免熔合區(qū)性能惡化；E308（Cr19%、Ni10%）Ni含量不足，無法有效阻擋碳遷移。3.B解析：MIG焊鋁合金時，直流反接（焊絲接正極）可利用“陰極霧化”作用清除鋁表面致密氧化膜（Al?O?），同時熔滴過渡更穩(wěn)定；直流正接（焊絲接負(fù)極）易因氧化膜未清除導(dǎo)致未熔合，交流主要用于TIG焊鋁。4.C解析：根部未熔合多因坡口鈍邊過厚（≥3mm）、焊接電流不足（熔深不夠）或電弧偏吹導(dǎo)致。焊接速度過慢會增加熔池停留時間，減少未熔合；坡口角度過大（如≥70°）反而利于熔透；預(yù)熱溫度過高與未熔合無直接關(guān)聯(lián)。5.D解析：根據(jù)NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》，當(dāng)母材厚度在評定覆蓋范圍內(nèi)（如評定厚度12mm，覆蓋12-24mm），變更為20mm時無需重新評定。拉伸、彎曲、沖擊試驗僅在厚度超出覆蓋范圍或母材組別號改變時需補充。6.A解析：熱輸入公式Q=IU/ν中，I（A）、U（V）為電流電壓，ν為焊接速度（mm/s），單位需統(tǒng)一為J/mm。若ν單位為m/min（1m/min=1000mm/60s≈16.67mm/s），需轉(zhuǎn)換后計算。7.C解析：橫向裂紋（垂直于焊縫軸線）會嚴(yán)重削弱結(jié)構(gòu)強度，且易擴(kuò)展導(dǎo)致斷裂；表面氣孔、未焊透（深度≤1mm）、咬邊（深度≤0.5mm）在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)（如JB/T4730），危害性較低。8.B解析：UT檢測中，缺陷波幅超過評定線（EL）但低于定量線（SL）時，屬于“可疑缺陷”，需記錄其位置、長度和波幅，結(jié)合其他檢測方法（如PT）或后續(xù)監(jiān)測判定是否返修；直接判定不合格或返修不符合標(biāo)準(zhǔn)（NB/T47013）。9.B解析：激光視覺傳感器通過投射激光線并采集反射光，實時計算焊縫偏移量，驅(qū)動機械臂調(diào)整焊槍位置，實現(xiàn)焊縫軌跡跟蹤；熔池溫度監(jiān)測多用紅外傳感器，送絲速度由控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，保護(hù)氣體流量由氣路控制。10.D解析：整體高溫回火（600-650℃保溫）可使焊接殘余應(yīng)力通過塑性變形和擴(kuò)散松弛，消除率達(dá)80%-90%；自然時效、振動時效消除率約30%-50%，錘擊僅消除局部應(yīng)力。二、判斷題1.×（線能量過大導(dǎo)致熱影響區(qū)晶粒粗化，韌性下降）2.√（鈦及鈦合金高溫下易與O、N反應(yīng)生成脆性化合物，需嚴(yán)格保護(hù)）3.√（固溶處理可使Cr重新溶入奧氏體，恢復(fù)耐蝕性）4.√（母材組別號改變時，焊接性差異大，需重新評定）5.√（CO?分解產(chǎn)生O，與C反應(yīng)生成CO，熔滴爆破導(dǎo)致飛濺）6.×（層間溫度過高會使熱影響區(qū)晶粒粗化，降低韌性，需控制在工藝評定范圍內(nèi)）7.√（Al?O?熔點2050℃，遠(yuǎn)高于鋁的660℃，阻礙熔合）8.×（MT適用于鐵磁性材料，不銹鋼（奧氏體）無磁性，需用PT檢測表面裂紋）9.√（焊槍傾角過大易導(dǎo)致熔池金屬流失，影響成形）10.×（HIC主要發(fā)生在母材（如管線鋼）中，與氫分壓、組織中的MnS夾雜有關(guān)）三、簡答題1.焊接工藝評定步驟及要點：步驟：①編制焊接工藝指導(dǎo)書（WPS），明確母材、焊材、參數(shù)等；②按WPS施焊試件；③進(jìn)行外觀、無損檢測（如RT/UT）；④截取試樣（拉伸、彎曲、沖擊、硬度等）；⑤試驗結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)（如NB/T47014）后，形成焊接工藝評定報告（PQR）。關(guān)鍵要點：①母材需覆蓋工程用鋼的組別號（如Fe-1-1覆蓋Fe-1-2）；②焊材匹配性（強度、成分）；③熱輸入（線能量）需在允許范圍內(nèi)；④沖擊試驗溫度應(yīng)與設(shè)備使用溫度一致；⑤變更重要因素（如焊接方法、母材類別）需重新評定。2.低合金高強鋼冷裂紋機理及預(yù)防措施：機理：①氫的作用（擴(kuò)散氫聚集在應(yīng)力集中區(qū)）；②淬硬組織（馬氏體/貝氏體，脆性大）；③焊接殘余應(yīng)力（熱應(yīng)力+組織應(yīng)力）。三者協(xié)同導(dǎo)致裂紋。預(yù)防措施：①嚴(yán)格控制氫（焊材烘干350-400℃，工件去油銹）；②預(yù)熱（80-150℃，降低冷卻速度，減少淬硬組織）；③控制線能量（避免過小導(dǎo)致淬硬，過大導(dǎo)致晶粒粗化）；④后熱消氫（200-350℃保溫2h）；⑤采用低氫焊材（如E5015）。3.奧氏體不銹鋼晶間腐蝕預(yù)防措施：材料方面：①選用超低碳（C≤0.03%）不銹鋼（如022Cr17Ni12Mo2）；②添加穩(wěn)定化元素（Ti、Nb），如0Cr18Ni10Ti（321），優(yōu)先與C結(jié)合成碳化物（TiC），避免Cr??C?析出；③焊材選擇超低碳或含穩(wěn)定化元素的焊絲（如ER316L）。工藝方面：①控制熱輸入（小電流、快速焊，減少高溫停留時間）；②層間溫度≤150℃（避免重復(fù)加熱導(dǎo)致Cr貧化）；③焊后固溶處理（1050-1150℃水淬，使Cr重新溶入基體）；④采用多道焊時，控制道間冷卻，避免焊縫過熱。4.15CrMoR環(huán)焊縫延遲裂紋原因及處理：可能原因：①焊材含氫量高（未烘干或吸潮）；②預(yù)熱溫度不足（15CrMoR需預(yù)熱200-250℃，實際可能低于150℃）；③層間溫度過低（冷卻過快，形成淬硬組織）；④焊縫拘束度大（環(huán)縫剛性高，殘余應(yīng)力大）；⑤焊后未及時后熱（消氫不充分）。處理方案：①定位裂紋位置（UT/MT檢測）；②用角磨機或碳弧氣刨清除裂紋（清除范圍超出裂紋兩端10mm）；③預(yù)熱至250℃，層間溫度保持200-250℃；④采用低氫焊材（如R307），控制線能量（15-25kJ/cm）；⑤焊后立即進(jìn)行300-350℃消氫處理（2h）；⑥返修后重新檢測（RT/UT+MT），并進(jìn)行硬度檢測（≤350HV）。5.智能焊接質(zhì)量實時控制：傳感器：①視覺傳感器（激光/CCD）采集熔池圖像，提取熔池寬度、長度、形狀等特征；②溫度傳感器（紅外熱像儀）監(jiān)測熔池及熱影響區(qū)溫度場；③力傳感器檢測焊槍與工件接觸力（防碰撞）。算法：①基于機器學(xué)習(xí)（如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN）訓(xùn)練熔池圖像與缺陷（如咬邊、氣孔）的關(guān)聯(lián)模型；②通過PID控制算法調(diào)整焊接參數(shù)（電流、速度），使熔池形態(tài)保持穩(wěn)定；③實時反饋：當(dāng)檢測到熔池過寬（可能咬邊），自動降低電流或提高速度；若熔池過窄（可能未熔合），則增加電流或降低速度。舉例：熔池形態(tài)控制中，設(shè)定目標(biāo)熔池寬度為8mm，視覺傳感器檢測當(dāng)前寬度為9mm（過寬），系統(tǒng)通過算法計算需降低電流50A，同時提高焊接速度10%，使熔池寬度恢復(fù)至目標(biāo)值，避免咬邊缺陷。四、綜合分析題1.密集氣孔原因及改進(jìn)：原因：①焊劑吸潮（SJ101需300-400℃烘干2h，可能未烘干或存放不當(dāng)）；②焊絲表面油污/鐵銹未清理（H08MnMoA含Mn，易與水反應(yīng)生成H?）；③焊接速度過快（40cm/min=6.67mm/s，熔池凝固快，氣體來不及逸出）；④焊劑覆蓋不足（埋弧焊時焊劑層厚度需30-50mm，過薄導(dǎo)致空氣侵入）；⑤電弧電壓過高（32V偏高，埋弧焊電壓一般28-32V，過高易卷入空氣）。改進(jìn)措施：①焊劑使用前350℃烘干2h，存于100℃保溫箱；②焊絲用丙酮清洗并去除氧化皮；③降低焊接速度至30-35cm/min（5-5.8mm/s）；④調(diào)整焊劑層厚度至40mm；⑤電弧電壓降至30V。2.沖擊功不合格原因：①焊接材料匹配性：H08MnMoA焊絲含Mo（0.30-0.55%），但Q345R（16Mn）為低合金鋼，液氨儲罐需-20℃沖擊韌性，可能焊絲含Ni量不足（Ni可提高低溫韌性）；②熱輸入過大：計算線能量Q=600×32/(400mm/60s)=600×32×60/400=2880J/mm=28.8kJ/cm（標(biāo)準(zhǔn)推薦15-25kJ/cm），過大的線能量導(dǎo)致焊縫晶粒粗化，沖擊韌性下降；③焊劑SJ101為氟堿型，若烘干不充分，氫含量高，焊縫中擴(kuò)散氫聚集形成微裂紋，降低韌性。3.返修工藝要點：①缺陷清除：用碳弧氣刨或角磨機