熔化焊接與熱切割理論考試題庫及答案一、熔化焊接與熱切割基礎理論1.【單選】下列哪一參數(shù)最能直接反映電弧靜特性曲線“下降段”向“上升段”過渡的臨界點？A.電弧電壓最小值對應的電流值B.電弧電壓最大值對應的電流值C.電弧功率因數(shù)等于1時的電流值D.電弧電阻等于弧柱電阻時的電流值答案：A解析：電弧靜特性曲線呈U形，下降段負阻特性明顯，當電流增大到某一值后，電壓開始回升，該點即為最小電壓點，對應臨界電流，是劃分下降段與上升段的分界。2.【單選】在CO?氣體保護焊中，若電弧電壓由28V降至24V，熔滴過渡形式最可能發(fā)生的變化是：A.由短路過渡變?yōu)轭w粒過渡B.由顆粒過渡變?yōu)樯淞鬟^渡C.由射流過渡變?yōu)轭w粒過渡D.由顆粒過渡變?yōu)槎搪愤^渡答案：D解析：電壓降低，電弧長度縮短，電磁收縮力相對增強，熔滴未長大即與熔池接觸，形成短路過渡。3.【單選】等離子弧切割時，提高離子氣流量卻導致切口寬度增大，其根本原因是：A.弧柱直徑被機械壓縮增強B.弧柱溫度下降，熱收縮減弱C.噴嘴孔道內(nèi)出現(xiàn)層流，能量集中D.雙弧現(xiàn)象被抑制答案：B解析：流量過大帶走更多熱量，弧柱溫度下降，熱收縮效應減弱，弧柱擴散，切口變寬。4.【判斷】鋁及鋁合金TIG焊時，采用交流電源主要是為了利用陰極清理作用去除氧化膜。答案：正確解析：交流負半波時工件為陰極，氬離子轟擊氧化膜產(chǎn)生清理；正半波時鎢極冷卻，實現(xiàn)鎢極壽命與清理兼顧。5.【填空】手工電弧焊時，若焊條藥皮中含大理石40%、螢石15%，則熔渣堿度B?值約為______（保留兩位小數(shù)，CaO當量按1mol大理石提供1molCaO計算）。答案：1.86解析：B?=（CaO+MgO+BaO+SrO+Na?O+K?O+CaF?+0.5MnO）/（SiO?+0.5Al?O?+TiO?+ZrO?），代入質(zhì)量分數(shù)換算后得1.86，屬堿性渣。6.【簡答】說明“電弧挺度”與“電弧剛度”在工程應用中的區(qū)別，并各舉一例測量方法。答案：電弧挺度指電弧抵抗外界側(cè)向氣流或磁場干擾而保持原方向的能力；剛度則指電弧自身因電磁收縮產(chǎn)生的自穩(wěn)直性。挺度測量：在5m/s橫向氣流下，記錄電弧偏移角≤5°時的臨界電流；剛度測量：采用高速攝影測弧柱彎曲撓度，撓度/弧長≤2%視為高剛度。7.【計算】已知Φ1.2mm實心焊絲，干伸長15mm，電阻率0.18μΩ·m，焊接電流250A，求干伸長電阻熱功率（W）。答案：P=I2R=2502×(0.18×10??×15×10?3)/(π/4×(1.2×10?3)2)=2502×0.00239=149W解析：先算電阻R=ρl/S，再代入功率公式，干伸長電阻熱可使焊絲預熱約150℃，顯著影響熔敷率。8.【多選】下列哪些措施可降低MAG焊飛濺率（實測飛濺重量比）？A.選用φ1.0mm焊絲替代φ1.2mmB.在80%Ar+20%CO?基礎上添加1%O?C.采用脈沖電源代替直流恒壓D.降低回路電感至0mH答案：A、C解析：細焊絲電流密度高，熔滴細化；脈沖電源實現(xiàn)一脈一滴，過渡可控；加O?反而增加飛濺；零電感導致短路電流陡增，飛濺加大。9.【單選】激光MAG復合焊中，激光功率2kW，MAG弧功率4kW，若激光能量利用率85%，MAG弧熱效率75%，則總線能量中激光占比約為：A.29%B.36%C.42%D.50%答案：B解析：有效熱輸入=2×0.85+4×0.75=1.7+3=4.7kW，激光占比=1.7/4.7≈36%。10.【案例分析】某船廠采用FCAW焊接50mm厚EH36鋼，出現(xiàn)宏觀裂紋，斷口呈典型“人字紋”，指向焊縫中心，母材CEV=0.41%，預熱溫度80℃，環(huán)境溫度5℃，焊后未熱處理。請指出最可能的裂紋類型并給出兩條預防措施。答案：裂紋類型：氫致冷裂（延遲裂紋）。措施：1.按EN10112計算最低預熱溫度，厚50mm、CEV0.41%、擴散氫HD8ml/100g時，預熱需≥120℃；2.焊后立即進行250℃×2h后熱，加速氫逸出。二、焊接冶金與缺陷控制11.【單選】低合金高強鋼焊縫中，形成上貝氏體的冷卻速度區(qū)間通常為：A.15~30℃/sB.3~8℃/sC.0.5~2℃/sD.50~100℃/s答案：B解析：3~8℃/s對應焊接熱影響區(qū)800→500℃時間約30~60s，正好落入上貝氏體區(qū)。12.【填空】在奧氏體不銹鋼多層焊中，為控制鐵素體含量3~8FN，當Cr_eq/Ni_eq=1.5時，需控制焊接熱輸入不超過______kJ/mm（板厚8mm，單面單層）。答案：1.2解析：根據(jù)Schaeffler圖及Delong圖經(jīng)驗，熱輸入>1.2kJ/mm時，冷卻過慢，鐵素體易低于3FN，熱裂傾向增大。13.【判斷】對于X80管線鋼，采用縱向超聲斜探頭檢測焊縫根部未焊透，若選用60°折射角，則一次波聲程恰好覆蓋整個壁厚18mm。答案：錯誤解析：一次波聲程=壁厚/cos折射角=18/cos60°=36mm，實際聲程大于壁厚，需計算跨距，題干表述“恰好覆蓋”不成立。14.【多選】下列哪些夾雜物會顯著降低低溫韌性？A.Al?O?簇狀夾雜B.MnS延展夾雜C.TiN立方夾雜D.(Mn,Ca)S球化夾雜答案：A、B解析：Al?O?簇狀形成應力集中；MnS延展在軋制后呈條帶狀，成為裂紋通道；TiN細小可誘導針狀鐵素體，改善韌性；(Mn,Ca)S球化后危害減小。15.【簡答】解釋“臨界再熱裂紋”并給出評定公式。答案：臨界再熱裂紋（SR裂紋）指焊后消除應力熱處理（580~620℃）過程中，在粗晶區(qū)因晶界弱化而產(chǎn)生的沿晶裂紋。評定公式：P_SR=Cr+Cu+3.3Mo+8V+5Ti+20As+15Sn+10Sb（wt%），當P_SR>0.02時裂紋敏感性顯著增加。16.【計算】已知焊縫金屬化學成分（wt%）：C0.08，Mn1.5，Si0.4，Cr0.3，Mo0.2，V0.02，求碳當量CE（IIW）及冷裂敏感指數(shù)P_cm。答案：CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15=0.08+1.5/6+(0.3+0.2+0.02)/5=0.08+0.25+0.104=0.434%；P_cm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B=0.08+0.013+0.115+0+0.013+0.002+0=0.223%。17.【單選】在鋁合金MIG焊中，為減少氣孔，下列哪組保護氣最合適？A.純ArB.50%Ar+50%HeC.70%Ar+30%N?D.90%Ar+10%CO?答案：B解析：He可提高熱輸入、延長熔池存在時間，利于氣泡浮出；N?、CO?均會與鋁反應形成氮化物或氧化物夾雜，增加氣孔。18.【案例分析】某壓力容器筒節(jié)縱縫經(jīng)RT檢測發(fā)現(xiàn)大量橫向裂紋，位于焊縫余高與母材交界處，金相顯示沿奧氏體晶界開裂，斷口氧化嚴重，無分枝。請判斷裂紋性質(zhì)并給出產(chǎn)生原因。答案：裂紋性質(zhì)：再熱裂紋（SR裂紋）。原因：母材為2.25Cr1Mo鋼，含V0.25%，P_SR=3.3×1+8×0.25=5.3，遠>0.02；焊后620℃保溫4h，晶界碳化物析出導致晶界脆化；應力集中位于余高過渡區(qū)。19.【填空】在超聲TOFD檢測中，若兩探頭中心距2s=120mm，板厚t=40mm，縱波聲速5.9km/s，則直通波與底面反射波時間差為______μs。答案：13.6解析：Δt=2s/(c·sinθ)，θ=arctan(s/t)=56.3°，Δt=120/(5.9×sin56.3°)=120/4.9=24.5μs，直通波與底波時間差=24.510.9=13.6μs。20.【簡答】列舉兩種利用焊接熱循環(huán)改善熱影響區(qū)韌性的工藝方法并說明機理。答案：1.焊后二次熱循環(huán)（t8/5→t8/3）：通過二次快速加熱使粗晶區(qū)形成細小針狀鐵素體，細化晶粒；2.激光沖擊強化：利用激光誘導等離子體沖擊波（>1GPa）在HAZ產(chǎn)生高密度位錯，抑制裂紋擴展，提高低溫韌性。三、切割工藝與設備21.【單選】氧丙烷切割與氧乙炔切割相比，下列說法正確的是：A.丙烷火焰溫度更高，預熱時間更短B.丙烷燃燒速度更低，割速可提高10~15%C.丙烷爆炸極限更寬，回火風險更大D.丙烷切口掛渣更易清除答案：D解析：丙烷火焰溫度3100℃低于乙炔的3200℃，但燃燒速度低，熱量分布更均勻，掛渣脆，易清除；爆炸極限窄，回火風險小。22.【填空】若等離子弧切割電流250A，噴嘴孔徑2.8mm，則電流密度為______A/mm2。答案：40.5解析：J=I/S=250/(π/4×2.82)=250/6.16=40.5A/mm2，高于30A/mm2即可形成高速窄等離子射流。23.【判斷】水下等離子切割時，水位超過割炬200mm可完全消除臭氧和氮氧化物。答案：錯誤解析：水位>150mm僅能降低80%臭氧，NOx因溶解度低仍部分逸出，需額外水下抽風。24.【多選】激光切割不銹鋼時，出現(xiàn)底部毛刺“熔瘤”的原因包括：A.焦點位置過低B.輔助氧氣壓力過高C.進給速度過快D.噴嘴直徑過大答案：A、C解析：焦點過低能量在底部過剩，熔渣無法及時排出；速度過快導致底部未完全穿透；氧壓過高反而提高切割質(zhì)量；噴嘴過大僅影響氣體密度，不直接產(chǎn)生熔瘤。25.【計算】某數(shù)控火焰切割機使用氧丙烷，鋼板厚50mm，經(jīng)驗割速200mm/min，切口寬度2mm，求每分鐘金屬去除體積（cm3/min）。答案：20解析：V=v·b·h=200mm/min×2mm×50mm=20000mm3/min=20cm3/min。26.【簡答】說明水射流切割中“空化侵蝕”現(xiàn)象及其抑制方法。答案：當水壓>200MPa且噴嘴直徑<0.3mm時，局部壓力低于飽和蒸汽壓，產(chǎn)生空化泡，泡破裂沖擊噴嘴壁造成侵蝕。抑制：1.采用多段圓錐噴嘴，降低局部壓降梯度；2.在水中加入0.5%聚乙烯醇，提高空化閾值。27.【單選】在激光氧氣切割低碳鋼時，若激光功率3kW，板厚20mm，最大割速0.8m/min，則單位長度熱輸入為：A.225kJ/mB.375kJ/mC.150kJ/mD.300kJ/m答案：A解析：熱輸入=P/v=3/0.8=3.75kJ/m=225kJ/m，注意單位換算。28.【案例分析】某廠采用空氣等離子切割12mm不銹鋼，出現(xiàn)切口發(fā)黑、熔渣粘附，更換氮氣后改善但仍不理想，請?zhí)岢鰞身椷M一步改進措施并說明理由。答案：1.改用H35N?（35%H?+65%N?）混合氣，H?還原性強，可抑制氧化物生成，提高切口亮度；2.采用二次氣流（水再壓縮）技術，利用水幕冷卻熔渣，使其脆化易脫落，并降低熱影響區(qū)氧化。29.【填空】若氧乙炔預熱火焰功率為P(kW)，鋼板體積熱容ρc=3.8J/(mm3·K)，升溫ΔT=1000K，切割效率0