考點五：焊接材料
考點點評：焊接是安裝工程最主要的技術之一。考生應熟練掌握有關焊接材料的組成、分類及選用原則。
(一)手工電弧焊焊接材料
1. 焊條的組成
焊條就是塗有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。它是由藥皮和焊芯兩部分組成。
(1) 焊芯。
焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊接時，焊芯有兩個作用：一是傳導焊接電流，產生電弧把電能轉換成熱能；二是焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。
(2) 藥皮。
壓塗在焊芯表面的塗層稱為藥皮。藥皮是由各種礦物類、鐵合金、有機物和化工產品(水玻璃類)原料組成。
2. 焊條的分類
焊條可按用途和熔渣特性進行分類。
(1)按焊條的用途分。
1)非合金鋼及細晶粒鋼焊條和強熱鋼焊條(簡稱結構鋼焊條)。
這類焊條的熔敷金屬在自然氣候環境中具有一定的力學性能。
2)不鏽鋼焊條。
這類焊條的熔敷金屬在常溫、高溫或低溫中，具有不同程度的抗大氣或腐蝕性介質腐蝕的能力和一定的力學性能。
3)堆焊焊條。
這類焊條是用於金屬表面堆焊的焊條，其熔敷金屬在常溫或高溫中具有一定程度的耐不同類型磨耗或腐蝕等性能。
4)低溫鋼焊條。
5)鑄鐵焊條。
6)鎳及鎳合金焊條。
7)銅及銅合金焊條。
8)鋁及鋁合金焊條。
(2)按焊條藥皮熔化後的熔渣特性分類。
1)酸性焊條。
酸性焊條藥皮中含有多種氧化物，具有較強的氧化性，促使合金元素氧化；同時電弧氣中的氧電離後形成負離子與氫離子有很強的親和力，生成氫氧根離子，從而防止氫離子溶入液態金屬裡，所以這類焊條對鐵鏽、水分不敏感，焊縫很少產生由氫引起的氣孔。但酸性熔渣脫氧不完全，也不能有效地清除焊縫的硫、磷等雜質，故焊縫的金屬的力學性能較低，一般用於焊接低碳鋼和不太重要的碳鋼結構。
2)鹼性焊條。
鹼性焊條的熔渣脫氧較完全，又能有效地消除焊縫金屬中的硫，合金元素燒損少，所以焊縫金屬的力學性能和抗裂性均較好，可用於合金鋼和重要碳鋼結構的焊接。
（二）電弧刨割條
電弧刨割條的外形與普通焊條相同，是利用藥皮在電弧高溫下產生的噴射氣流，吹除熔化金屬，達到刨割的目的。
（三）埋弧焊焊接材料
埋弧焊也是利用電弧作為熱源的焊接方法。埋弧焊時電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧不外露，埋弧焊由此得名。它是由焊絲和焊劑兩部分組成，所用的金屬電極是不間斷送進的光焊絲。
Q:
焊條就是塗有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。它是由藥皮和焊芯兩部分組成。
藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用，其主要表現有（ ）。
A. 避免焊縫中形成夾渣、裂紋、氣孔，確保焊縫的力學性能
B. 彌補焊接過程中合金元素的燒損，提高焊縫的力學性能
C. 藥皮中加入適量氧化劑，避免氧化物還原，以保證焊接質量
D. 改善焊接工藝性能，穩定電弧，減少飛濺，易脫渣
A:
答案：ABD
【解析】藥皮能使電弧燃燒穩定，焊縫質量得到提高。藥皮可以彌補合金元素燒損和提高焊縫金屬的力學性能。在藥皮中要加入一些還原劑，使氧化物還原，以保證焊縫質量。藥皮可改善焊接工藝性能，使電弧穩定燃燒、飛濺少、 焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。
Q:
按焊條藥皮熔化後的熔渣特性分類可將焊條分為酸性焊條和鹼性焊條。
與鹼性焊條相比，酸性焊條的使用特點為（ ）。
A. 對鐵鏽、水分不敏感
B. 能有效清除焊縫中的硫、磷等雜質
C. 焊縫的金屬力學性能較好
D. 焊縫中有較多由氫引起的氣孔
A:
答案：A
【解析】酸性焊條藥皮中含有多種氧化物，具有較強的氧化性，促使合金元素氧化。同時，電弧氣中的氧電離後形成負離子與氫離子有很強的親和力，生成氫氧根離子，從而防止氫離子溶入液態金屬裡，所以這類焊條對鐵鏽、水分不敏感，焊縫很少產生由氫引起的氣孔。但酸性熔渣脫氧不完全，也不能有效地清除焊縫的硫、磷等雜質，故焊縫的金屬力學性能較低，一般用於焊接低碳鋼和不太重要的碳鋼結構。
考點六：防腐材料
考點點評：防腐是歷年考核的重點內容，考生應該熟練掌握各種防腐材料的組成、特性及用途。
在安裝工程中常用的防腐材料主要有各種塗料、玻璃鋼、橡膠製品、無機板材等。
1. 塗料
塗料可分兩大類：油基漆(成膜物質為乾性油類)和樹脂基漆(成膜物質為合成樹脂)。
（1）塗料的基本組成。
塗料大體上可分為三部分，即主要成膜物質、次要成膜物質和輔助成膜物質如圖1所示。
圖1 塗料的基本組成
1)主要成膜物質。
①油料。
油料來自植物種子和動物的脂肪。天然油料耐腐蝕、耐老化性能比不上許多合成樹脂，目前很少用它單獨作防腐蝕塗料，但它能與一些金屬氧化物或金屬皂化物在一起對金屬起防鏽作用，所以油料可用來改性各種合成樹脂以製取配套防鏽底漆。
②天然樹脂和合成樹脂。
天然樹脂是指瀝青、生漆、松香、蟲膠等。合成樹脂是指環氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂和乙烯類樹脂、過氯乙烯樹脂和含氟樹脂等，它們都是常用的耐蝕塗料中的主要成膜物質。
2)次要成膜物質一顏料。
顏料是塗料的主要成分之一，在塗料中加入顏料不僅使塗料具有裝飾性，更重要的是能改善塗料的物理和化學性能，提高塗層的機械強度、附著力、抗滲性和防腐蝕性能等，還有濾去有害光波的作用，從而增進塗層的耐候性和保護性。
①防鏽顏料。
防鏽顏料主要用在底漆中起防鏽作用。按照防鏽機理的不同，可分化學防鏽顏料，如紅丹、鋅鉻黃、鋅粉、磷酸鋅和有機鉻酸鹽等，這類顏料在塗層中是藉助化學或電化學的作用起防鏽作用的；另一類為物理性防鏽顏料，如鋁粉、雲母氧化鐵、氧化鋅和石墨粉等，其主要功能是提高漆膜的緻密度，降低漆膜的可滲性，阻止陽光和水分的透入，以增強塗層的防鏽效果。
②體質顏料和著色顏料。
這些顏料都可以在不同程度上提高塗層的耐候性、抗滲性、耐磨性和物理機械強度等。
3)輔助成膜物質。
①溶劑。
溶劑在塗料中主要起著容解成膜物質、調整塗料黏度、控制塗料乾燥速度等方面的作用。溶劑對塗料的一些特性，如塗刷阻力、流平性、成膜速度、流淌性、乾燥性、膠凝性、浸潤性和低溫使用性能等都會產生影響。因此，要想得到一個好塗料，正確選擇和使用溶劑同樣重要。
②其他輔助材料。
為了提高塗層的性能和滿足施工要求，在塗料中還常常添加增塑劑(用來提高漆膜的柔韌性、抗衝擊性和克服漆膜硬脆性，易裂的缺點)、觸變劑使塗料在刷塗過程中有較低的黏度，以易於施工。另外，還有催幹劑(加速漆膜的乾燥)、表面活性劑、防黴劑、紫外線吸收劑和防汙劑等輔助材料。
(2)塗料命名原則。
塗料的型號分三個部分：第一部分是成膜物質；第二部分是基本名稱，用兩位數字表示；第三部分是序號。
(3)常用塗料。
塗料按其所起的作用，可分成底漆和麵漆兩種。防鏽漆和底漆都能防鏽。它們的區別是：底漆的顏料較多，可以打磨，漆料對物體表面具有較強的附著力；而防鏽漆其漆料偏重於滿足耐水、耐鹼等性能的要求。
目前常用的底漆主要有：
1)生漆(也稱大漆)。
生漆為灰褐色黏稠液體，具有耐酸性、耐溶劑性、抗水性、耐油性、耐磨性和附著力很強等優點。缺點是不耐強鹼及強氧化劑。漆膜乾燥時間較長，毒性較大，施工時易引起人體中毒。
2)漆酚樹脂漆。
漆酚樹脂漆是生漆經脫水縮聚用有機溶劑稀釋而成。它改變了生漆的毒性大，乾燥慢，施工不便等缺點，但仍保持生漆的其他優點，適用於大型快速施工的需要，廣泛應用在化肥、氯鹼生產中，防止工業大氣如二氧化硫、氨氣、氯氣、氯化氫、硫化氫和氧化氮等氣體腐蝕，也可作為地下防潮和防腐蝕塗料，但它不耐陽光紫外線照射，應用時應考慮到用於受陽光照射較少的部位。同時塗料不能久置(約6個月)。
3)酚醛樹脂漆。
酚醛樹脂漆是把酚醛樹脂溶於有機溶劑中，並加入適量的增韌劑和填料配製而成。酚醛樹脂漆具有良好的電絕緣性和耐油性，能耐60%硫酸、鹽酸、一定濃度的醋酸、磷酸、大多數鹽類和有機溶劑等介質的腐蝕，但不耐強氧化劑和鹼。其漆膜較脆，溫差變化大時易開裂，與金屬附著力較差，在生產中應用受到一定限制。其使用溫度一般為120°C。
4)環氧-酚醛漆。
環氧-酚醛漆是環氧樹脂和酚醛樹脂溶於有機溶劑中(如二甲苯和醋酸丁酯等)配製而成。環氧-酚醛漆是熱固性塗料，其漆膜兼有環氧和酚醛兩者的長處，既有環氧樹脂良好的機械性能和耐鹼性，又有酚醛樹脂的耐酸、耐溶和電絕緣性。
5)環氧樹脂塗料。
環氧樹脂塗料是由環氧樹脂、有機溶劑、增韌劑和填料配製而成，在使用時再加入一定量的固化劑。
環氧樹脂塗料具有良好的耐腐蝕性能，特別是耐鹼性，並有較好的耐磨性。與金屬和非金屬(除聚氯乙烯、聚乙烯等外)有極好的附著力，漆膜有良好的彈性與硬度，收縮率也較低，使用溫度一般為90~100°C左右。若在環氧樹脂中加入適量的呋喃樹脂改性，可以提高其使用溫度。熱固型環氧塗料其耐溫性和耐腐蝕性均比冷固型環氧塗料好。在無條件進行熱處理時，採用冷固型塗料。
6)過氯乙烯漆。
過氯乙烯漆是以過氯乙烯樹脂為主要成膜材料的塗料。它具有良好的耐酸性氣體、耐海水、耐酸、耐油、耐鹽霧、防黴、防燃燒等性能。但不耐酚類、酮類、脂類和苯類等有機溶劑介質的腐蝕。其最高使用溫度約70°C， 若溫度過高，則會導致漆膜破壞。該清漆不耐光，容易老化，而且不耐磨和不耐強烈的機械衝擊。此外，它與金屬表面附著力不強，特別是光滑表面和有色金屬表面更為突出。在漆膜沒有充分乾燥下往往會有漆膜揭皮現象。
7)瀝青漆。
瀝青漆是用天然瀝青或石油瀝青和乾性油溶於有機溶劑而成。瀝青漆由於價格低廉，使用較多。它在常溫下能耐氧化氮、二氧化硫、三氧化硫、氨氣、酸霧、氯氣、低濃度的無機鹽和濃度40%以下的鹼、海水、土壤、鹽類溶液以及酸性氣體等介質腐蝕。但不耐油類、醇類、脂類、烴類等有機溶劑和強氧化劑等介質腐蝕。
瀝青漆膜對陽光穩定性較差，耐熱度在60°C。常用於設備和管道的表面，防止工業大氣、土壤和水的腐蝕。常用的瀝青漆有瀝青耐酸漆、瀝青清漆、鋁粉瀝青防鏽漆等。
8)呋喃樹脂漆。
呋喃樹脂漆是以糠醛為主要原料製成的。它具有優良的耐酸性、耐鹼性及耐溫性，原料來源廣泛，價格較低。
呋喃樹脂漆必須在酸性固化劑的作用和加熱下才能固化。但酸類固化劑對金屬(或混凝土)有酸性腐蝕作用，故不宜直接塗覆在金屬或混凝土表面上，必須用其他塗料作為底漆。呋喃樹脂漆能耐大部分有機酸、無機酸、鹽類等介質的腐蝕，並有良好的耐鹼性、耐有機溶劑性、耐水性、耐油性，但不耐強氧化性介質(硝酸、鉻酸、濃硫酸等)的腐蝕。由於呋喃樹脂漆存在性脆，與金屬附著力差，幹後會收縮等缺點，因此大部分是採用改性呋喃樹脂漆。
9)聚氨基甲酸酯漆。
聚氨基甲酸酯漆是以甲苯二異氰酸酯為主要原料的新型漆。它具有良好的耐化學腐蝕性、耐油性、耐磨性和附著力，漆膜韌性和電絕緣性均較好，最高耐熱度為155℃。
10)無機富鋅漆。
無機富鋅漆是由鋅粉及水玻璃為主配製而成的。施工簡單，價格便宜。它具有良好的耐水性、耐油性、耐溶劑性及耐乾溼交替的鹽霧。適用於海水、清水、海洋大氣，工業大氣和油類等介質。在有酸、鹼腐蝕介質中使用時，一般須塗上相應的面漆，如環氧-酚醛漆、環氧樹脂漆，過氯乙烯漆等，面漆層數不得少於兩層。耐熱度為160℃左右。
11)聚氨酯漆。
聚氨酯漆是多異氰酸酯化合物和和端羥基化合物進行預聚反應而生成的高分子合成材料。聚氨酯漆具有耐鹽、耐酸、耐各種稀釋劑等優點，同時又具有施工方便、無毒、造價低等特點。
12)環氧煤瀝青。
它主要是由環氧樹脂、煤瀝青、填料和固化劑組成。它綜合了環氧樹脂機械強度高、黏結力大、耐化學介質侵蝕和煤瀝青耐腐蝕等優點。塗層使用溫度可以在-40~150°C之間。在酸、鹼、鹽、水、汽油、煤油、柴油等一般稀釋劑中長期浸泡無變化，防腐壽命可達50年以上。環氧煤瀝青廣泛用於城市給水管道、煤氣管道以及煉油廠、化工廠、汙水處理廠等設備、管道的防腐處理。
13)三聚乙烯防腐塗料。
該塗料廣泛用於天然氣和石油輸配管線、市政管網、油罐、橋樑等防腐工程。它主要由聚乙烯、炭黑、改性劑和助劑組成，經熔融混煉造粒而成，具有良好的機械強度、電性能、抗紫外線、抗老化和抗陽極剝離等性能，防腐壽命可達到20年以上。
14)氟-46塗料。
氟-46塗料為四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，它具有優良的耐腐蝕性能，對強酸、強鹼及強氧化劑，即使在高溫下也不發生任何作用。它除對某些鹵化物、芳香族碳氫化合物有輕微的膨脹現象外，對酮類、醚類和醇類等有機溶劑也不起作用，能對它起作用的僅為元素氟、三氟化氯和熔融的鹼金屬，但只有在高溫、高壓下作用才顯著。它的耐熱性僅次於聚四氟乙烯塗料，耐寒性很好，具有傑出的防汙和耐候性，因此可維持15~20年不用重塗。故特別適用於對耐候性要求很高的橋樑或化工廠設施，在賦予被塗物美觀的外表的同時避免基材的鏽蝕。
2. 玻璃鋼
玻璃鋼由於有玻璃纖維的增強作用，具有較高的機械強度和整體性，受到機械碰擊等也不容易出現損傷。玻璃鋼質輕而硬，不導電，機械強度高，耐腐蝕。可以代替鋼材製造機器零件等。
3. 橡膠
目前主要用於防腐的橡膠主要是天然橡膠。橡膠的使用溫度與使用壽命有關，溫度過高會加速橡膠的老化，破壞橡膠與金屬間的結合力，導致脫落；溫度過低橡膠會失去彈性(橡膠的膨脹係數比金屬大三倍)。由於軟橡膠的彈性比硬橡膠好，故它的耐寒性也較好。
Q:
塗料由主要成膜物質、次要成膜物質和輔助成膜物質組成。下列材料屬於輔助成膜物質的是( )。
A. 合成樹脂
B. 著色顏料
C. 體質顏料
D. 稀料
A:
答案：D
【解析】塗料的基本組成如圖：
Q:
在防鏽塗料的次要成膜物質中，鋁粉、雲母，氧化鐵、氧化鋅、石墨粉等應屬於（ ）。
A. 體質顏料
B. 著色顏料
C. 化學性防鏽顏料
D. 物理性防鏽顏料
A:
答案：D
【解析】
防鏽顏料主要用在底漆中起防鏽作用。按照防鏽機理的不同，可分化學防鏽顏料，如紅丹、鋅鉻黃、鋅粉、磷酸鋅和有機鉻酸鹽等，這類顏料在塗層中是藉助化學或電化常的作用起防鏽作用的，另一類為物理性防鏽顏料，如鋁粉、雲母、氧化鐵、氧化鋅和石墨粉等，其主要功能是提高漆膜的緻密度，降低漆膜的可滲性，阻止陽光和水分的透入，以增強塗層的防鏽效果。
Q:
教材中介紹了多種常用塗料，如生漆、漆酚樹脂漆、酚醛樹脂漆、環氧樹脂塗料和過氯乙烯漆等等。
關於環氧樹脂塗料的性能，說法正確的有( ) 。
A. 良好的耐磨性，但耐鹼性差
B. 塗膜有良好的彈性與硬度，但收縮率較大
C. 若加入適量呋喃樹脂，可提高使用溫度
D. 熱固型比冷固型的耐溫與耐腐蝕性能好
A:
答案：CD
【解析】
環氧樹脂塗料具有良好的耐腐蝕性能，特別是耐鹼性，並有較好的耐磨性。與金屬和非金屬(除聚氯乙烯、聚乙烯等外)有極好的附著力，漆膜有良好的彈性與硬度，收縮率也較低，使用溫度一般為90~100℃。若在環氧樹脂中加入適量的呋喃樹脂改性，可以提高其使用溫度。熱固型環氧塗料的耐溫性和耐腐蝕性均比冷固型環氧塗料好。在無條件進行熱處理時，採用冷固型塗料。
Q:
酚醛樹脂漆、過氯乙烯漆及呋喃樹脂漆在使用中，其共同的特點為( )。
A. 耐有機溶劑介質的腐蝕
B. 具有良好耐鹼性
C. 既耐酸又耐鹼腐蝕
D. 與金屬附著力差
A:
答案：D
【解析】見上文知識點。
Q:
某新型塗料塗層機械強度高，黏結力大，在酸、鹼、鹽、水、汽油、煤油、柴油等溶液和溶劑中長期浸泡無變化，防腐壽命可達50年以上，廣泛用於城市給水管道、煤氣管道的防腐處理。此種新型塗料為（ ）。
A. 聚氨酯漆
B. 環氧煤瀝青
C. 瀝青耐酸漆
D. 呋喃樹脂漆
A:
答案：B
【解析】見上文關於各種常用塗料的性能特點。
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