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一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
第01讲 工程测量方法及要求
第2章 机电工程专业技术
2.1 工程测量技术★★
2.1.1 工程测量方法及要求
2.1.2 工程测量的实施与控制
2.1.3 工程测量仪器的应用
考查形式：选择、案例。
2024 2023 2022
1 2 5
2.1. 1 工程测量方法及要求
1 . 机电工程测量的作用和内容
1 ）机电工程测量的作用
（1）安装定位：将设计图纸上的钢结构、设备或管线测设到实地。
（2）变形监测：已完工程实体的变形监测，包括沉降观测和倾斜观测。
2 ）机电工程测量的主要内容
（1）机电设备安装放线、基础检查、验收。
（2）工序或过程测量。每道工序完成之后，都要通过测量，检查工程各部位的实际位置及高程是否
符合设计要求。
（3）变形观测。测定已安装设备在平面和高程方面产生的位移和沉降，收集整理各种变化资料，作
为鉴定工程质量和验证工程设计、施工是否合理的依据。
（4）交工验收检测。
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（5）工程竣工测量。
2 . 机电工程测量的特点
（1）机电工程测量贯穿于整个施工过程。从基础划线、标高测量到设备安装全过程，都需要进行工
程测量，以使其各部分的尺寸、位置符合设计要求。
（2）精度要求高。
（3）工程测量与工程施工工序密切相关。
（4）机电工程测量受施工环境因素影响大，测量标志极易被损坏。一般来说，机电工程施工现场作
业人员多、交叉作业频繁、地面情况多变，又有机动车辆等产生机械振动，因此各种测量标志必须埋设
在不易破坏的位置。
经典例题
【例题】（2024）在每道工序完成后，检查工程实际位置及标高是否符合设计的测量是（ ）。
A.放线测量
B.竣工测量
C.过程测量
D.定位测量
『正确答案』C
『答案解析』工序或过程测量。每道工序完成之后，都要通过测量，检查工程各部位的实际位置及
高程是否符合设计要求。
3 . 机电工程测量的原则和要求
1 ）机电工程测量的原则
工程测量应遵循“由整体到局部，先控制后细部”的原则，即先依据建设单位提供的永久基准点、
线为基准，然后测设出设备的准确位置。
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2 ）机电工程测量的要求
（1）保证测设精度，满足设计要求，减少误差累积。
（2）检核是测量工作的灵魂。对测量工作的全过程进行全面复核及确认，保证测量结果的准确性。
检核分为：仪器检核、资料检核、计算检核、放样检核和验收检核。
口诀：移自己房檐
【例题】（2018二级）工程测量的核心是（ ）。
A.测量精度
B.设计要求
C.减少误差累积
D.检核
『正确答案』D
『答案解析』检核是测量工作的灵魂。
4 . 机电工程测量的基本原理与方法
1）高程测量
高程测量是确定地面点高程的测量工作。某一点的高程一般是指这点沿铅垂线方向到大地水准面的
距离，又称海拔或绝对高程。
高程分为绝对高程和相对高程。
我国规定以黄海平均海水面作为高程的基准面（绝对±0.000），并在青岛设立水准原点，作为全国
高程的起算点。地面点高出水准面的垂直距离称为“绝对高程”。
选定任一水准面作为高程起算的基准面，这处水准面称为假定水准面。
地面任一测点与假定水准面的垂直距离称为“相对高程”。相对标高是一种相对高程。例如：房屋
建筑中 一般把室内地坪作为 ±0.00 0 点 ，以此得到的相对高程为相对标高。
测量高程通常采用的方法有：水准测量、三角高程测量和气压高程测量。
（1）水准测量
测量原理：利用一条水平视线，并借助于竖立在地面点上的标尺，来测定地面上两点之间的高差，
然后根据其中一点的高程来推算出另外一点高程的方法。
测量方法：高差法和仪高法。
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水准测量原理（高差法）
高差法——利用水准仪和水准尺测定待测点与已知点之间的高差，通过计算得到待测点高程的水准
测量方法。
仪高法——利用水准仪和水准尺，只需计算一次水准仪的高程，就可以简便地测算几个前视点的高
程的水准测量方法。在安置一次仪器，需要同时测量多个前视点的高程时，仪高法比高差法方便。
特点：最精密水准测量的方法。主要用于国家水准网的建立。除了国家等级的水准测量之外，还有
普通水准测量。它采用精度较低的仪器（水准仪），测算手续也比较简单，广泛用于国家等级的水准网
内的加密，或独立地建立测图和一般工程施工的高程控制网，以及用于线路水准和面水准的测量工作。
测量仪器：水准仪和标尺。
（2）三角高程测量
测量原理：三角高程测量是指通过观测两个控制点的水平距离和天顶距（或高度角）来求两点间高
差的方法。
特点：观测方法简单，受地形条件限制小，是测定大地控制点高程的基本方法。
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例如：在山区或地形起伏较大的地区测定地面点高程时，采用水准测量进行高程测量一般难以进行，
实际工作中常采用三角高程测量的方法施测。测量精度的影响因素：距离误差、垂直角误差、大气垂直
折光误差、仪器高和视标高的误差。
测量仪器：经纬仪、全站仪和（激光）测距仪
（3）气压高程测量
测量原理：根据大气压力随高程而变化的规律，用气压计进行高程测量的一种方法。
特点：由于大气压力受气象变化的影响较大，因此气压高程测量比水准测量和三角高程测量的精度
都低，主要用于低精度的高程测量。但它的优点是在观测时点与点之间不需要通视，使用方便、经济和
迅速。
测量仪器：最常用的仪器为空盒气压计和水银气压计。
【例题】（2023）三角高程测量精度的影响因素有（ ）。
A.距离误差
B.大气垂直折光误差
C.垂直角误差
D.仪器及视标高误差
E.环境温度差
『正确答案』ABCD
『答案解析』三角高程测量方法测量精度的影响因素：距离误差、垂直角误差、大气垂直折光误差、
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仪器高和视标高的误差。
2 ）基准线测量
基准线测量原理是利用经纬仪和检定钢尺，根据两点成一直线原理测定基准线。测定待定位点的方
法有水平角测量和竖直角测量，这是确定地面点位的基本方法。每两个点位都可连成一条直线（或基准
线）。
（1）保证量距精度的方法
返测丈量：当全段距离测量完之后，尺端调头，读数员互换，按同样的方法进行返测。往返丈量一
次为一测回，一般应测量两测回以上。量距精度以两测回的差数与距离之比表示。
（2）安装基准线的设置
平面安装基准线不少于 纵横两条。
（3）安装标高基准点的设置
根据设备基础附近水准点，用水准仪测出标志的具体数值。相邻安装基准点高差应在0.5mm 以内。
（4）沉降观测点的设置
沉降观测采用二等水准测量方法。每隔适当距离选定一个基准点与起算基准点组成水准环线。例如，
对于埋设在基础上的基准点，在埋设后就开始第一次观测，随后的观测在设备安装期间连续进行。
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第02讲 工程测量的实施与控制、工程测量仪器的应用
2.1. 2 工程测量的实施与控制
1 . 机电工程测量的程序
无论是建筑安装工程还是工业安装工程的测量，其测量的基本程序都是：确认永久基准点、线→设
置基础纵横中心线→设置基础标高基准点→设置沉降观测点→安装过程测量控制→实测记录等。
2 . 机电工程中常见的工程测量
1 ）设备基础的测量
设备基础的测量工作大体包括以下内容：设备基础位置的确认，设备基础放线，标高基准点的确立，
设备基础标高测量。
2 ）生产设备安装的测量
（1）安装基准线的测设。中心标板应在浇灌基础时，配合土建埋设，也可待基础养护期满后再埋设。
放线就是根据施工图，按建筑物的定位轴线来测定机械设备的纵、横中心线并标注在中心标板上，作为
设备安装的基准线。设备安装基准线不少于纵、横两条。（2019）
（2）安装标高基准点的测设。
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安装标高基准点一般埋设在基础边缘且便于观测的位置。采用钢制标高基准点时，应设置在靠近设
备基础边缘便于测量处，不允许埋设在设备底板下面的基础表面。
例如，简单的标高基准点一般作为独立设备安装的基准点；预埋标高基准点主要用于连续生产线上
设备安装的标高基准点。
（3）连续生产设备只能有一条纵向基准线和一个预埋标高基准点。
3 ）管线工程的测量
（1）测量内容：给水排水管道、燃气管道、热力管道、油气输送管道等的测量。
（2）测量步骤
①熟悉施工图纸，了解管线布置及工艺要求，按实际地形做好实测数据，绘制施工平面草图和断面
草图。
②按草图对管线进行测量、放线并对管线施工过程进行控制测量。
③在管线施工完毕后，以最终测量结果绘制平、断面竣工图。
（3）测量方法
①管线中心定位的测量方法
定位的依据：依据地面上已有建筑物进行管线定位，也可根据控制点进行管线定位。
例如，管线的主点位置已在设计时确定，管线中心定位就是将主点位置测设到地面上去，并用木桩
或混凝土桩标定。管线的起点、终点及转折点称为管道的主点。
②管线高程控制的测量方法
为了便于管线施工时引测高程及管线纵、横断面测量，应沿管线设置临时水准点，其定位偏差应符
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合规定。例如，水准点一般都选在旧建筑物墙角、台阶和基岩等处。如无适当的地物，应提前埋设临时
标桩作为水准点。
③地下管线工程测量
地下管线工程测量必须在回填前进行，要测量出管线的起止点、窨井的坐标和管顶标高，再根据测
量资料编绘竣工平面图和纵断面图。
【例题】地下管线工程回填前，不需要测量的项目是（ ）。
A.管线起点坐标
B.窨井位置坐标
C.管线顶端标高
D.管线中心标高
『正确答案』D
『答案解析』地下管线工程测量必须在回填前进行，要测量出管线的起止点、窨井的坐标
和管顶标高，再根据测量资料编绘竣工平面图和纵断面图。
4 ）长距离输电线路钢塔架（铁塔）基础施工的测量
（1）长距离输电线路定位并经检查后，可根据起、止点和转折点及沿途障碍物的实际情况，测设钢
塔架基础中心桩，其直线投点允许偏差和基础之间的距离丈量允许偏差应符合规定。中心桩测定后，一
般采用十字线法或平行基线法进行控制，控制桩应根据中心桩测定，其允许偏差应符合规定。
（2）当采用钢尺量距时，其丈量长度不宜大于80m，同时，不宜小于20m。
（3）考虑架空送电线路钢塔之间的弧垂，综合误差不应超过确定的裕度值，一段架空送电线路，其
测量视距长度，不宜超过400m。
（4）大跨越档距测量。
在大跨越档距之间，通常采用电磁波测距法或解析法测量。
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口诀：打垮慈禧
3 . 水准测量法的技术要求
（1）各等级的水准点，应埋设水准标石
水准点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。墙面水准点应设于稳定的建筑物上，点
位应便于寻找、保存和引测。一个测区及其周围至少应有 3 个 水准点。水准点之间的距离，一般地区应
为 1 ～ 3k m，工厂区宜小于1km。
（2）水准观测应在标石埋设稳定后进行
两次观测高差较差超限时应重测。二等水准应选取两次异向合格的结果。当重测结果与原测结果分
别比较，其较差均不超过限值时，应取三次结果的平均数。
（3）设备安装过程中测量时的注意事项
最好使用一个水准点作为高程起算点。当厂房较大时，可以增设水准点，但其观测精度应提高。
4 . 施工过程控制测量的技术要求
（1）建筑物及设备安装的控制测量，测点应按设计要求布设，点位应选择在通视良好、利于长期保
存的地方。主要设备中心线端点，应埋设混凝土固定标桩。
（2）设备安装时高程控制的水准点，可由厂区给定的标高基准点，引测至稳固的建筑物或主要设备
的基础上。引测的精度，不应低于原水准的等级要求。
2.1. 3 工程测量仪器的应用
1 . 水准仪
水准仪的用途：水准仪的主要功能是用来测量标高和高程。水准仪是测量两点间高差的仪器，广泛
用于控制、地形和施工放样等测量工作。
2 . 经纬仪
经纬仪的主要功能是测量水平角和竖直角。
主要应用于机电工程建（构）筑物建立平面控制网的测量以及厂房（车间）立柱安装垂直度的控制
测量。
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在机电安装工程中，用于测量纵、横中心线，建立安装测量控制网并在安装全过程中进行测量控制。
3 . 全站仪
全站仪具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量
和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。
测量仪器 应用范围
主要功能是用来测量标高和高程。用于建筑工程测量控制网标高基准点的测设及
水准仪 厂房、大型设备基础沉降观察的测量。在设备安装工程项目施工中用于连续生产
线设备测量控制网标高基准点的测设及安装过程中对设备安装标高的控制测量。
经纬仪的主要功能是测量水平角和竖直角。主要应用于机电工程建（构）筑物建
立平面控制网的测量以及厂房（车间）立柱安装垂直度的控制测量。在机电安装
经纬仪
工程中，用于测量纵、横中心线，建立安装测量控制网并在安装全过程中进行测
量控制。
全站仪具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测
全站仪 量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓
展。
3 ）全自动全站仪（测量机器人）的应用
（1）海底管道水下机器人检测技术
海底管道是海上油气田开发生产系统的主要组成部分，水下检测至关重要。水下检测机器人具有作
业深度深、范围大、作业时间长等优点。
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（2）管道检测机器人
工业管道检测机器人广泛应用于供水管道、排水管道、工业管道、燃气管道和石油管道的施工监测、
管网检查、新管验收、管道检修、养护检测、修复验收等。
4 . 其他测量仪器
1 ）电磁波测距仪
（1）电磁波测距仪的分类
电磁波测距仪按其所采用的载波可分为：微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪。后两者又统称为
光电测距仪。
2 ）激光测量仪器
激光测量仪器是指装有激光发射器的各种测量仪器。利用激光束方向性好、发射角小、亮度高、红
色可见等优点，形成一条鲜明的准直线，作为定向定位的依据。
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测量仪器 应用
激光准直仪和 主要应用于大直径、长距离、回转型设备同心度的找正测量以及高塔体、高
激光指向仪 塔架安装过程中同心度的测量控制。如水泥回转窑同心度的找正测量。
激光垂准仪又称激光铅垂仪、天顶仪，是一种专用的铅直定位仪器。用于高
激光垂准仪
层建筑、烟囱、电梯等施工过程中平面控制点的竖向引测和垂直度的测量。
激光经纬仪 用于施工及设备安装中的定线、定位和测设已知角度。
激光水准仪 除具有普通水准仪的功能外，尚可作准直导向之用。
适用于提升施工的滑模平台、网形屋架的水平控制和大面积混凝土楼板支
激光平面仪 模、灌注及抄平工作。在机电工程中可用于大型储罐倒装法施工时罐体提升
时的水平控制。
【例题】自动跟踪光电接收靶激光水准仪的优点有（ ）。
A.方向性好
B.反射角大
C.明亮度高
D.红色可见
E.准直导向
『正确答案』ACDE
『答案解析』激光测量仪器是指装有激光发射器的各种测量仪器。利用激光束方向性好、
发射角小、亮度高、红色可见等优点，形成一条鲜明的准直线，作为定向定位的依据。
第03讲 起重机械的分类与选用
2.2 起重技术★★★
2.2.1 起重机械的分类与选用
2.2.2 索吊具的分类与选用
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2.2.3 吊装方法和吊装稳定性要求
2.2.4 吊装方案的编制与实施
2024 2023 2022
6 8 8（20）
考查形式：选择、案例。
2.2.1 起重机械的分类与选用
1 . 起重机械的分类、适用范围
1 ）起重机械的分类
（1）轻小型起重设备
轻小型起重设备：千斤顶、滑车（或称起重滑车、滑轮组）、起重葫芦、卷扬机。
（2）起重机
起重机可分为：桥架型起重机、臂架型起重机、缆索型起重机。
①桥架型起重机
主要有：梁式起重机、桥式起重机、门式起重机、半门式起重机等。
②臂架型起重机主要有：门座起重机和半门座起重机、塔式起重机、流动式起重机、桅杆起重机、
悬臂起重机等。
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③缆索型起重机主要有：缆索起重机、门式缆索起重机。
2 ）常用起重机的特点及适用范围
（1）流动式起重机
优点：机动性强，使用范围广，可以方便地转移场地。
缺点：对场地的要求较高，必须在平整且坚硬的地面上才能正常工作。
流动式起重机可分为：汽车起重机、履带起重机、全地面起重机、轮胎起重机和随车起重机。
轮胎起 轮胎起重机使用特制的运行底盘，车桥为刚性悬挂，可以吊载行驶，上下车采用同
重机 一个驾驶室。由于轮胎起重机的轮距与轴距相近，能保证各向倾翻稳定性一致，又
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增加了机动性，可以在360°的范围内进行全周作业。轮胎起重机能带载行驶，作
业适应性大，它适合于机电工程中相对稳定的作业场所。
履带起重机是以履带及其支承驱动装置为运行部分的流动式起重机。与轮胎起重机
履带起 比较，除行走部分用履带代替轮胎外，其余各机构的工作原理基本相同。由于履带
重机 的接地面积大，又能在松软的路面上行走，它具有地面附着力大、爬坡能力强、转
弯半径小（甚至可在原地转弯）、作业时不需要支腿支承、可以吊载行驶等特点。
（2）塔式起重机
塔式起重机俗称塔吊。塔式起重机多用于房屋建筑施工中，另外在机电工程中，大型锅炉钢架安装、
水泥生产线窑尾塔架施工以及化工装置的围护钢结构等施工均能用到塔式起重机。
（3）桅杆起重机
桅杆起重机由桅杆本体、动力－起升系统、稳定系统组成。
桅杆本体：包括桅杆、基座及其附件。桅杆由多个节（或段）连接而成，是桅杆主体受力结构。大
型桅杆多采用格构式截面，中小型桅杆也有采用钢管截面的。
动力－起升系统：主要由卷扬机、钢丝绳（跑绳）、起重滑车组、导向滑车等组成。近年的吊装作
业也有采用液压提升系统的桅杆。
稳定系统：主要包括缆风绳、地锚等。缆风绳与地面的夹角应在 30° ～ 45° 之间，且应与 供电线路 、
建筑物、树木保持安全距离。
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桅杆起重机属于非标准起重机，其结构简单，起重量大，对场地要求不高，使用成本低，但效率不
高。
主要适用于某些特重、特高和场地受到特殊限制的吊装作业。
（4）门式起重机
门式起重机（俗称龙门吊），其金属结构像门字形框架，主梁下安装两条支脚，沿着地面的轨道行
走。有的门式起重机主梁两端还有外伸的悬臂梁。机电工程中常常用在大型设备（大型锅炉）组合场地
或者钢结构预制场地。
大型建筑结构的液压整体提升和大型门式起重机的液压整体提升，这两类工程也是目前大型设备和
构件整体提升中所占比例最高的，常用到门架起重机，门架起重机为非标准起重机，专门为大型设备吊
装而制造。门架起重机也可用于高大设备、化工容器的提升及桥梁的提升、旋转。
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（5）门座起重机
门座起重机是将可回转的起重装置装在门座上的一种臂架型起重机，桥架通过两侧支腿支承在地面
轨道或地基上构成门形座架，其大多沿地面或建筑物上的轨道运行，门形座架形成的“门洞”，可供铁
路车辆和其他车辆通过。广泛应用于港口、码头货物的机械化装卸，造船厂船舶的施工、机电安装工程。
2 . 起重机选用的基本参数
主要有吊装载荷、额定起重量、最大幅度、最大起升高度等，这些参数是制定吊装技术方案的重要
依据。
1 ）吊装载荷
吊装载荷的组成：被吊物（设备或构件）在吊装状态下的重量和吊、索具重量（流动式起重机一般
还应包括吊钩重量和从臂架头部垂下至吊钩的起升钢丝绳重量）。
例如，履带起重机的吊装载荷为被吊设备（包括加固、吊耳等）和吊索（绳扣）重量、吊钩滑轮组
重量和从臂架头部垂下的起升钢丝绳重量的总和。
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【例题】（2022）吊装载荷包括（ ）。
A.被吊设备重量
B.吊臂
C.加固
D.吊钩重量
E.吊索重量
『正确答案』ACDE
『答案解析』吊装载荷的组成：被吊物（设备或构件）在吊装状态下的重量和吊、索具重量（流动
式起重机一般还应包括吊钩重量和从臂架头部垂下至吊钩的起升钢丝绳重量）。
2 ）计算载荷
（1）动载荷系数
起重机在吊装重物的运动过程中所产生的对起吊机具负载的影响而计入的系数。在起重吊装工程计
算中，以动载荷系数计入其影响。一般取动载荷系数k＝1.1。
1
（2）不均衡载荷系数
在两台及其以上（多台起重机、多套滑轮组等）共同抬吊一个重物时，由于起重机械之间的相互运
动可能产生作用于起重机械、重物和吊索上的附加载荷，或者由于工作不同步，各分支往往不能完全按
设定比例承担载荷，在起重工程中，以不均衡载荷系数计入其影响。一般取不均衡载荷系数k＝ 1. 1 ～
2
1.25。
对于多台起重机共同抬吊设备，由于存在工作不同步而超载的现象，单纯考虑不均衡载荷系数k 是
2
不够的，还必须根据工艺过程进行具体分析，采取相应措施。
（ 3 ）吊装计算载荷
吊装计算载荷（简称计算载荷）：等于动载荷系数乘以吊装载荷。
起重吊装工程中常以吊装计算载荷作为计算依据。
对于单台起重机：𝑄 ＝ 𝑄 ·
𝑄 1
对于多台起重机：𝑄 ＝ 𝑄 · ·
𝑄 1 𝑄2
𝑄—计算载荷
𝑗 𝑘 𝑄
𝑄—分配到一台起重机的吊装载荷，包括设备及索吊具重量。
3 ）额定起重量
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（1）起重机在选定的臂长和回转半径下的最大起重量，应大于吊装计算载荷。
（2）两台起重机械同时起吊一重物时，宜选用相同类型或性能相近的起重机。要根据起重机械的起
重能力进行合理的负荷分配；起吊重量不应超过两台起重机械所 允许起吊重量总和的 7 5 ％ 。每一台起重
机械的负荷量不宜超过其 安全负荷量的 8 0 ％ 。
4 ）最大幅度
最大幅度为起重机的最大吊装回转半径，即额定起重量条件下的吊装回转半径。
5 ）最大起升高度
最大起升高度应满足下式要求：
H＞h＋h＋h＋h
m 1 2 3 4
式中H—起重机吊臂顶端下动滑轮的高度（m）；
m
h—设备高度（m）；
1
h—索具高度（包括钢丝绳、平衡梁、卸扣等的高度）（m）；
2
h—基础或地脚螺栓顶面至就位时设备底面的高度（m）；
3
h—基础和地脚螺栓顶面高度（m）。
4
【例题】（2023）起重机的起升高度计算时，计算式中的高度参数有（ ）。
A.基础高度
B.设备高度
C.吊机高度
D.吊索具高度
E.地脚螺栓高度
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『正确答案』ABDE
『答案解析』最大起升高度应满足下式要求：
H＞h＋h＋h＋h
m 1 2 3 4
式中Hm—起重机吊臂顶端下动滑轮的高度（m）；
h—设备高度（m）；
1
h—索具高度（包括钢丝绳、平衡梁、卸扣等的高度）（m）；
2
h—基础或地脚螺栓顶面至就位时设备底面的高度（m）；
3
h—基础和地脚螺栓顶面高度（m）。
4
1 ）流动式起重机的特性曲线
（1）反映流动式起重机的起重能力、最大起升高度随臂长、幅度的变化而变化的曲线分别称为起重
量特性曲线和起升高度特性曲线。
有的起重机已将特性曲线量化成表格形式，称为特性曲线表。常见的有起重量性能表。
（2）流动式起重机的特性曲线（表）是选用流动式起重机的依据，一般随机附带。
2 ）流动式起重机的选用步骤
（1）根据被吊装设备（构件）的就位位置、现场情况确定起重机的站车位置，站车位置一旦确定，
其幅度也就确定了。
（2）根据被吊装设备（构件）的就位高度、设备尺寸、吊索高度等确定设备吊装的最小起升高度，
再由起重机的起升高度曲线，确定其臂长。
（3）通过起重机的起重量性能表，查阅起重机在同一幅度时不同臂长的额定起重量。
（4）如果起重机的额定起重量大于计算载荷，则起重机选择合格，否则应重新选择。
（5）计算吊臂与设备、吊臂与附近构筑物、设备与构筑物等之间的安全距离，若符合规范要求，则
选择合格，否则应重选。
第21页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
位置→幅度→臂长→额定起重量→比较→安全距离
3 ）流动式起重机的基础处理
（1）流动式起重机必须在水平坚硬地面上进行吊装作业。吊车的工作位置（包括吊车行走路线）的
地基应进行处理。
（2）根据地基土质情况或以测定的地面耐压力为依据，采用合适的方法进行处理。在复杂地基上吊
装重型设备，应请专业人员对基础进行专门设计，并编制地基处理方案。
（3）处理后的地基应做耐压力测试，常用压重法或请第三方测试机构进行测试。
第04讲 索吊具的分类与选用
2.2. 2 索吊具的分类与选用
1 . 钢丝绳、吊索、吊具
1 ）钢丝绳
起重吊装作业常用钢丝绳为多个绳股围绕一根绳芯捻制而成的多股钢丝绳。
（2）钢丝绳的规格
钢丝绳是由高碳钢丝制成。钢丝绳的规格较多，起重吊装常用6×19＋FC（IWR）、6×37＋FC
（IWR）、6×61＋FC（IWR）三种规格的钢丝绳。其中6代表钢丝绳的股数，19（37、61）代表每股中的
钢丝数，“＋”后面为绳股中间的绳芯，其中FC为纤维芯、IWR为钢芯。
第22页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
6×19＋FC 6×61＋IWR
（3）钢丝绳的直径
6×19＋1钢丝绳一般用作缆风绳、拉索，即用于钢绳不受弯曲或可能遭受磨损的地方；
6×37＋1钢丝绳一般用于钢绳承受弯曲的场合，常用于滑轮组中，作为穿绕滑轮组起重绳，也可用
作吊索；
6×61＋1钢丝绳柔性适用于滑轮组、吊索和捆绑吊物等。
2 ）吊索
吊索俗称为千斤绳或绳扣。用其挂在起重机吊钩上或滑车组的下滑车上吊装设备、构件等重物。
（2）吊索与铅垂线的夹角要求
一般应控制在30°～45°，在特殊情况下，不得大于60°。若采用2个以上吊点起吊时，每点的吊
索与水平线的夹角 不宜小于 60° 。
第23页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
（4）钢丝绳环索（吊装带）不得使用的情况
①禁吊标志处绳端露出且无法修复；绳股产生松弛或分离，且无法修复。
②钢丝绳出现断丝、断股、钢丝挤出、单层股钢丝绳绳芯挤出、钢丝绳直径局部减小、绳股挤出或
扭曲、扭结等缺陷；无标牌，不得使用。
3 ）钢丝绳安全系数
钢丝绳安全系数为标准规定的钢丝绳在使用中允许承受拉力的储备拉力，即钢丝绳在使用中破断的
安全裕度。（钢丝绳的安全系数与被吊设备、构件的精密（重要）程度及吊索捆绑方式有关）
作拖拉绳 ≥3.5
作卷扬机走绳 ≥5
作系挂绳扣 ≥5
作捆绑绳扣 ≥6
作载人吊篮 ≥14
4 ）吊耳、卸扣的使用要求
（1）吊耳使用要求
③设备出厂前应按设计要求做吊耳检测，并出具检测报告，设备到场后应对吊耳外观质量进行检查，
必要时进行无损检测。
④现场焊接的吊耳，其与设备连接的焊接部位应做表面渗透检测。设备到场后，技术人员要对吊耳
焊接位置及尺寸进行复测。
（2）卸扣使用要求
第24页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
①不得超载使用，无额定负荷标记或标志不清的卸扣禁止使用。
②卸扣使用前应进行外观检查。卸扣表面应光滑，不得有毛刺、裂纹、尖角、夹层等缺陷。发现有
永久变形或裂纹应报废。不得利用焊接的方法修补卸扣的缺陷。
③卸扣只能承受纵向拉力，不得横向受力。
2 . 吊梁
1 ）吊梁（平衡梁）的作用（ 202 2 案）
（1）减少被吊设备（构件）起吊时所承受的挤压力，避免损坏设备。
（2）缩短吊索的高度，减少动滑轮的起吊高度。
（3）构件刚度不满足而需要多吊点起吊受力时平衡和分配各吊点载荷。
（4）转换吊点。在同一台非标准起重机（如桅杆起重机）的一个吊耳上，如需要挂两套及其以上的
滑轮组，也需要采用平衡梁。双机抬吊时的平衡梁，主要起到分配起重机负荷和转换吊点的作用。
关键词：减压、缩高、平分、转点
3 ）吊梁的设计与使用要求
（2）吊梁的使用要求
①使用前应检查确认。主要受力件出现塑性变形或裂纹、吊轴磨损量达到原件尺寸的5％、吊梁锈蚀
严重等均不得使用。
②使用中出现异常响声、结构有明显变形等现象应立即停止。
③使用中应避免碰撞和冲击。
④吊梁使用后应清理干净，应放置在平整坚硬的支垫物上，并应由专人保管。
3 . 起重滑车
2 ）滑车的使用要求
第25页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
滑车按其用途和装设目的分有定滑车、动滑车和导向滑车 3种，定滑车和动滑车用绳索串联地穿绕
于滑车之间组成滑车组。
（2）动滑车。随吊物同步移动，按其装设目的有省力动滑车，如不计摩阻力，单轮可省力一半；还
有增速动滑车，其较滑车可使重物运动速度提高1倍。
3 ）滑车组钢丝绳穿绕方法
（3）穿绕方法的选择
①在选择起重滑车组钢丝绳穿绕方法时应综合考虑。滑轮组的穿绕方法根据滑轮组的门数确定其穿
绕方法，常用的穿绕方法有：顺穿、花穿和双跑头顺穿。一般3门及以下宜采用顺穿；4～6门宜采用花
穿；7门以上宜采用双跑头顺穿。穿绕方法不正确，会引起滑轮组倾斜而发生事故。
5 ）滑车的使用要求
（2）滑车组动、定（静）滑车之间的最小距离 不得小于 1.5 m；跑绳进入滑轮的偏角不宜大于5°。
（a）顺穿；（b）花穿
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4 . 卷扬机
1 ）卷扬机的分类
起重工程中常用单筒电动慢速卷扬机。
2 ）卷扬机的基本参数
包括：额定牵引拉力、工作速度、容绳量。
工作速度：即卷筒卷入钢丝绳的速度
容绳量：即卷扬机的卷筒允许容纳的钢丝绳工作长度的最大值。每台卷扬机的铭牌上都标有对某种
直径钢丝绳的容绳量，选择时必须注意，如果实际使用的钢丝绳的直径与铭牌上标明的直径不同，还必
须进行容绳量校核。
5 . 手拉葫芦
1 ）手拉葫芦使用检查
（1）使用前须检查起升结构的完好性、运转部分的灵活性及润滑是否良好，拉链应灵活自如，不应
有跑链、掉链和卡滞现象。
（2）使用时应将链条摆顺，逐渐拉紧，两吊钩受力在一条轴线上，经检查确认无问题后，再进行起
重作业。
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2 ）手拉葫芦使用要求
（1）手拉葫芦吊挂点承载能力不得低于 1.0 5 倍 的手拉葫芦额定载荷；当采用多台葫芦起重同一工
件时，操作应同步，单台葫芦的最大载荷不应超过其额定载荷的 7 0 ％。
（2）手拉葫芦在垂直、水平或倾斜状态使用时，手拉葫芦的施力方向应与链轮方向一致，以防卡链
或掉链。
（3）如承受负荷的手拉葫芦需停留较长时间，必须将手拉链绑在起重链上，以防自锁装置失灵。
（4）已经使用 3 个月以上 或长期闲置未用的手拉葫芦，应进行拆卸、清洗、检查并加注润滑油。对
于存在缺件、结构损坏或机件严重磨损等情况，必须经修复或更换后，方可使用。
第05讲 吊装方法和吊装稳定性要求、吊装方案编制与实施
2.2. 3 吊装方法和吊装稳定性要求
1 . 吊装方法
1 ）机电工程常用的吊装方法
塔式起重机 常用在使用地点固定、使用周期较长的场合，较经济。一般为单机作业，也可
吊装 双机抬吊。
桥式起重机 多在厂房、车间内使用。
吊装 一般为单机作业，也可双机抬吊。
汽车起重机 机动灵活，使用方便。
吊装 可单机、双机吊装，也可多机吊装。
履带起重机 中、小重物可吊重行走，机动灵活，使用方便，使用周期长，较经济。可单
吊装 机、双机吊装，也可多机吊装。
桅杆系统吊 有单桅杆和双桅杆滑移提升法、扳转（单转、双转）法、无锚点推举法等吊装
装 工艺。
缆索系统吊 用在其他吊装方法不便或不经济的场合，重量不大，跨度、高度较大的场合。
装 如桥梁建造、电视塔顶设备吊装。
采用钢绞线悬挂承重、液压提升千斤顶集群、智能化监视与控制方法，整体提
液压提升
升（滑移）大型设备与构件。
利用构筑物 利用建筑结构作为吊装点，通过卷扬机、滑轮组等吊具实现设备的提升或移
吊装 动。
坡道法提升 即通过搭设坡道，利用卷扬机、滑轮组等吊具将设备牵引并提升到基础上就
第28页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
位。
滑移法
液压提升：
①上拔式（提升式）：适用于投影面积大、重量重，提升高度相对较低场合构件的整体提升。
②爬升式（爬杆式）：适用于提升高度高、投影面积一般、重量相对较轻场合直立构件的提升。
第29页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
利用构筑物吊装要求：
①应对承载的结构在受力条件下的强度和稳定性进行校核。
②选择的受力点和方案应征得设计人员的同意。
③对于通过锚固点或直接捆绑的承载部位，还应对局部采取补强措施；如采用大块钢板、枕木等进
行局部补强，采用角钢或木方对梁或柱角进行保护。
④施工时，应设专人对受力点的结构进行监视。
2 ）设备、结构件吊装
（1）设备吊装
①建筑机电设备吊装
优先选用流动式起重机进行吊装，吊装时起重机的回转范围内禁止人员停留。用滚杠装卸时，滚杠
粗细应一致，滚道的搭设应平整、坚实、接头错开。用拔杆吊装时，各吊点的受力应均匀。
②工业设备吊装
卧式设备吊装时，吊点间距宜大于设备长度的1/3，并使用吊梁吊装。采用兜捆方式吊装时，应对索
具与设备的边缘棱角接触部位进行保护，并对设备进行保护。
（2）特种钢结构吊装
①采用高空组装法吊装塔架时，其爬行桅杆必须经过设计确定。
②大跨度屋盖整体提升前，应矫正所有吊索铅直线垂直度，进行载重调试，各吊点水平高差不超过
2mm，进行试提升。
③网架采用提升或顶升时，验算载荷应包括吊装阶段结构自重和各种施工载荷，并乘以动力系数
1.1。如采用拔杆，动力系数取1.2；采用履带起重机或汽车起重机，动力系数取1.3。
2 . 吊装稳定性
第30页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
1）起重吊装作业的稳定性是保证吊装安全的根本。
2）起重吊装作业稳定性
起重机在额定工作参数情况下的稳定或桅杆自身结构的稳定。起重机稳定性是起
起重机械
重机抗倾覆力矩的能力。起重机工作状态稳定性是起重机抵抗有起升载荷、风载
的稳定性
荷及其他因素引起的抗倾覆力矩的能力。
吊装系统 多机吊装的同步协调；大型设备多吊点、多机种的吊装指挥及协调。桅杆系统
的稳定性 （缆风绳、地锚）吊装的稳定性。
吊装设备
整体稳定性（例如：细长塔类设备、薄壁设备、屋盖、网架）。吊装部件或单元
或构件的
的稳定性。
稳定性
3 ）起重吊装作业失稳的原因及预防措施
（1）起重机械失稳
主要原因：超载、支腿不稳定、机械故障、起重臂杆仰角超限等。
预防措施：严禁超载；打好支腿并用道木和钢板垫实和加固，确保支腿稳定；严格机械检查；起重
臂杆仰角最大不超过78°，最小不低于45°。
（2）吊装系统的失稳
主要原因：多机吊装的不同步；不同起重能力的多机吊装荷载分配不均；多动作、多岗位指挥协调
失误，桅杆系统缆风绳、地锚失稳。
预防措施：多机吊装时尽量采用同机型、吊装能力相同或相近的吊车，并通过主副指挥来实现多机
吊装的同步；集群千斤顶或卷扬机通过计算机控制来实现多吊点的同步；制定周密指挥和操作程序并进
行演练，达到指挥协调一致；缆风绳和地锚严格按吊装方案和工艺计算设置，设置完成后进行检查并做
好记录。
（3）吊装设备或构件的失稳
主要原因：由于设计与吊装时受力不一致；设备或构件的刚度偏小。
预防措施：对于细长、大面积设备或构件，采用多吊点吊装；薄壁设备进行加固加强；对型钢结构、
网架结构的薄弱部位或杆件进行加固或加大截面，提高刚度。
5 ）地锚的种类及要求
地锚的
使用范围
种类
或称埋入式地锚，是将横梁横卧在按一定要求挖好的坑底，将钢丝绳拴接在横梁
全埋式
上，并从坑前端的槽中引出，埋好后回填土壤并夯实即成。全埋式地锚可以承受较
地锚
大的拉力，适合于重型吊装。（需要具备开挖条件）
活动式 这种地锚一般承受的力不大，重复利用率高，适合于改、扩建工程。（改、扩建吊
地锚 装常用）
利用已
在利用已有建筑物前，必须获得建筑物设计单位的书面认可。使用时应对基础、柱
有建筑
子的棱角进行保护。
物
第31页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
（2）地锚设置和使用要求
①地锚结构形式应根据受力条件和施工地区的地质条件设计和选用。地锚的制作和设置应按吊装专
项施工方案的规定计算校核。
②埋入式地锚基坑的前方，缆风绳受力方向坑深 2. 5 倍的 范围内不应有地沟、线缆、地下管道等。
③埋入式地锚在回填时，应用净土分层夯实或压实，回填的高度应高于基坑周围地面 400m m 以上 ，
且不得浸水。地锚设置完成后应做好隐蔽工程记录。
④埋入式地锚设置完成后，受力绳扣应进行预拉紧。
3 . 桅杆使用的要求与稳定性校核
1 ）桅杆使用的要求
（1）桅杆的使用应执行桅杆使用说明书的规定，不得超载使用。
（2）桅杆组装应执行使用说明书的规定，桅杆组装的直线度应小于其长度的1/1000，且总偏差不应
超过20mm。
（4）采用倾斜桅杆吊装设备时，其倾斜度不得超过15°。
（5）当两套起吊索、吊具共同作用于一个吊点时，应加平衡装置并进行平衡监测。
（6）吊装过程中，应对桅杆结构的直线度进行监测。
2 ）桅杆稳定性校核
（1）需进行桅杆稳定性校核的情况
①大型设备吊装作业中，若桅杆不在桅杆使用说明书规定的性能参数范围内使用的特定情况下，需
进行桅杆稳定性校核。
②稳定性校核不合格的不能使用。
（3）桅杆稳定性校核的基本步骤
进行受力分析与内力计算；查算桅杆的截面特性数据；计算桅杆长细比；查得轴心受压稳定系数，
进行稳定性计算。
2.2. 4 吊装方案的编制与实施
1 . 吊装方案的编制依据
第32页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
2 . 吊装方案的编制内容
1 ）编制说明
2 ）工程概况
工程特点；设备参数表：设备名称、数量、设备位号、主体材质等；施工平面布置；吊装前状态。
3 ）吊装工艺设计
（1）施工工艺，设备吊装工艺方法概述（如双桅杆滑移法、吊车滑移法）与吊装工艺要求。
（2）吊装参数表：设备规格尺寸、设备总重量、吊装总重量、重心标高、吊点方位及标高等。若采
用分段吊装，应注明设备分段尺寸、分段重量。 （ 202 4 ）
（3）机具。起重吊装机具选用、机具安装拆除工艺要求；吊装机具、材料汇总表。
（4）吊点及加固。设备支、吊点位置及结构设计图，设备局部或整体加固图。
（5）工艺图（吊装平、立面布置图）。包括：设备运输路线及摆放位置；设备组装、吊装位置；吊
装过程中吊装机械、设备、吊索、吊具及障碍物之间的相对距离；桅杆安装（竖立、拆除）位置及其拖
拉绳、主后背绳、夺绳的平面分布；起重机械的组车、拆车、吊装站立位置及移动路线；滑移尾排及牵
引和后溜滑车的设置位置；吊装工程所用的卷扬机摆放位置及主跑绳的走向；吊装工程所用的各个地锚
位置或平面坐标；需要做特殊处理的吊装场地范围；吊装警戒区。
（6）地锚施工图。
（7）吊装作业区域地基处理措施。
3 . 吊装方案实施
1 ）吊装方案审批和变更
（1）吊装方案审批。编制完成的吊装方案应按规定履行审批手续。
（2）吊装方案变更。审批后的吊装方案应具有执行的严肃性和技术的权威性，如需更改也应履行必
要的手续。对吊装方案中的重大变化，如吊装方法的改变、吊装机具种类的改变以及主要机索具和材料
的代用等，吊装方案实施单位（或方案编制人）应写出书面变更申请，并附有必要的计算和说明，上报
原吊装方案批准单位和人员。待批准后，方可按变更后的内容实施。
2 ）吊装组织机构
（1）建立与吊装规模相适应的吊装组织机构，是实施顺利吊装的组织保证。
（2）项目部领导和指挥人员负责全面指挥、决策和协调。项目部工程技术、安全管理、质量监督、
设备和材料管理人员等按分工负责各方面的业务工作。操作人员如起重工、钳工、电气维修工、气电焊
工、吊装机械司机等，按照吊装方案的施工程序和吊装方法进行吊装作业，完成起重吊装工作。
3 ）吊装方案交底
第33页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
（1）吊装方案经批准后应下发给有关单位和人员，在初步了解方案内容后，一般在施工准备阶段进
行技术交底。
（2）吊装技术负责人或方案编制人向参与吊装的有关人员进行技术交底。
（3）方案交底以吊装方案的内容和设计图纸为依据，重点是工程特点、吊装程序、工艺方法、技术
关键和安全措施。
（4）技术交底后，做好交底记录，经有关部门签证后，保存、归档、备查。
4 ）吊装过程检查
（1）从吊装准备工作开始到吊装结束，重要的施工作业均应在检查人员的监督下进行。
（2）检查工作贯彻吊装全过程，对重要的技术环节和涉及吊装安全的重大技术措施，应按有关要求
逐项检查，项项通过。隐蔽工程如埋置式地锚的施工，吊装场地的地基处理、夯实、加固等，应在检查
人员的监督下实施，并填写隐蔽工程记录。
（3）吊装机械和机索具应在对其进行检查并确认合格后方可进入安装位置。吊装机械和机索具除检
查其完好状态外，还应对其设置是否规范进行检查。
5 ）试验和试吊
（1）在重大设备吊装前，应对新设计制作的桅杆等吊装机械、自制的吊梁、吊具等机具进行起重能
力试验，以确定其最大负荷能力。如埋置式地锚的拉力试验、基础的承压试验、卷扬机的运转和制动试
验等。
（2）试吊既能检验所使用机索具的安全性和设置的正确性，又能对吊装组织工作进行全面考核，还
可验证信号和指挥系统的灵活可靠性。应把试吊当成吊装的总演习，全体吊装人员须按分工就位，各负
其责。在试吊中对一些重要的吊装环节、部位均须设专人进行观察和监护，特别要注意异常情况的发生。
试吊的时间不宜过长，一般控制在10min 左右。试吊时设备离开地面的距离不应超过100mm。试吊后要对
各吊装机索具进行一次全面检查。对出现的异常情况，应采取措施加以解决，必要时应再进行一次试吊。
6 ）吊装就位和收尾
（1）对于重大的设备吊装工程应在得到吊装指令后方可进行正式吊装。
（2）在开始吊装前还应对有关的供电部门提出保证供电的要求，必要时应采取一些保险措施，以防
突然停电而引发事故。在吊装现场进行吊装作业过程中有触电危险时，如架空线等应联系停电，并派人
监护。对需要中断的道路应在路口处按规定设置警示牌、警示灯，并派专人看守。还要在吊装现场设置
警界区域，发放吊装工作证，禁止无关人员进入，以防不测。
（3）设备就位后，应立即进行设备找正定位及地脚螺栓的紧固。
（4）在拆除吊装机具时，如大型桅杆系统的拆除等，仍应按吊装方案的工艺方法进行，以保证收尾
阶段的安全。
第06讲 焊接设备和焊接材料的分类及选用
2.3 焊接技术★
2.3.1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
第34页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
2.3.2 焊接方法和焊接工艺
2.3.3 焊接应力与焊接变形
2.3.4 焊接质量检验
考查形式：选择
2024 2023 2022
1 2 2
2.3. 1 焊接设备和焊接材料的分类及选用
1 . 焊接设备
1 ）焊接设备分类
（1）焊条电弧焊设备
焊条电弧焊设备主要包括焊机、焊钳、焊接电缆和地线夹钳等。
（2）钨极惰性气体保护焊设备
手工钨极惰性气体保护焊设备主要由焊机、焊枪、供气系统、水冷系统、焊接电缆线和遥控器等组
成。
第35页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
分类：
按操作过程的自动化程度 手工 自动
按焊接电流种类 直流 交流 脉冲电流
（3）CO 气体保护焊设备
2
CO 气体保护焊设备主要由焊机、焊枪、送丝机构、供气系统和控制系统组成。
2
（4）埋弧焊设备
埋弧焊设备按焊接过程的自动化程度可分为机械化、自动和全自动三类。
埋弧焊机组成：焊接小车和机头移动机构、送丝机、焊丝矫正压紧机构、焊接电源、控制系统等。
第36页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
（5）电渣焊设备
电渣焊设备主要由焊机、机头、电控系统、水冷成型（滑）块组成。焊接方法可分为：丝极电渣焊、
板极电渣焊、熔嘴电渣焊。
（6）螺柱焊设备
螺柱焊设备按其电源种类和焊接方式分为电弧螺柱焊和电容储能放电螺柱焊两大类。电弧螺柱焊设
备由焊机、控制器、焊枪、地线钳、焊接电缆等部分组成。
第37页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
（7）焊接机器人
焊接机器人是集机械、计算机、传感器、人工智能等多方面知识技术于一体的现代化、自动化设备。
焊接机器人主要由机器人和焊接设备两大部分构成。
2 ）常用焊接设备的应用
（1）焊条电弧焊机
在各类焊接结构制造业得到较广泛应用。如在建筑钢结构制造安装、船舶制造、海洋工程结构制造、
输油气管线安装施工、大型液化气储罐建造、特种设备及化工装备制造等方面仍占有重要的地位。
（2）钨极惰性气体保护焊机应用
是一种优质的弧焊焊接设备，在各类焊接结构生产中得到了广泛的应用。
①应用于金属材料种类多。除了低熔点、易挥发的金属材料（如铅、锌等）以外，均可以采用钨极
惰性气体保护焊机进行焊接。
口诀：钨铅锌
②适用的接头厚度范围。常规钨极惰性气体保护焊使用的接头范围为 0. 5 ～ 4.0m m。
③适用各种焊接位置。包括平焊、平角焊、横焊、立焊和仰焊，以及水平固定的管件对接头的全位
置焊。由于空气对流、过堂风、微风都可能破坏气体对焊接区的保护，野外施工时应配置附属防风设施。
④可用于焊接自动化。
（3）CO 气体保护焊机应用
2
第38页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
CO 气体保护焊是我国重点推广的一种焊接技术，主要用于低碳钢及低合金钢等焊接，也适用于易损
2
零件的堆焊及铸钢件的补焊等。在许多金属结构的生产中已逐渐取代了焊条电弧焊和埋弧焊。
2 . 焊接材料
1 ）焊条的分类及选用
（1）焊条分类
按焊条药皮 氧化钛型、钛钙型、氧化铁型、低氢型、纤维素型、石墨型、钛铁矿型、盐基
成分 型（8类）
结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸
按用途 铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条
（10类）
按熔渣性质 碱性焊条（又称作低氢型焊条）和酸性焊条（2类）
超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、底层焊条、铁粉高效焊条、抗潮焊
按特殊性能
条、水下焊焊条、重力焊焊条、仰焊焊条等
（2）焊条选用要求
①在设计有规定时应按设计文件要求选用。
②设计无规定时应在满足结构安全、可靠使用的前提下，以改善作业条件和提高技术经济效益为原
则，综合考虑以下因素：钢材化学成分及力学性能，焊缝金属性能，钢结构特点（板厚、接头形式）和
受力状态，工艺性，焊接位置和施焊条件（室内、野外、空间大小），焊接工作量（焊缝长度、焊缝当
量）。
（3）同种钢材焊接时焊条选用原则
①焊缝金属的力学性能和化学成分匹配原则
规定要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金钢，
要求焊缝金属合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情
况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中易产生裂纹，
应选用抗裂性能好的低氢型焊条。
例如：钢结构工程选择焊接材料时，应根据设计要求，除保证焊接接头强度、塑性不低于母材标准
规定的下限值以外，还应保证焊接接头的冲击韧性不低于母材标准规定的冲击韧性下限值。
②保证焊接构件的使用性能和工作条件原则
对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的塑性和韧性，
可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈
钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊件，应选用相应的耐热钢、
低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。
③满足焊接结构特点及受力条件原则
第39页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
对结构形状复杂、刚性大的厚大焊件，在焊接过程中，冷却速度快，收缩应力大，易产生裂纹，应
选用抗裂性好、韧性好、氢裂纹倾向低的焊条。
例如：低氢型焊条、超低氢型焊条和高韧性焊条等。
④考虑施工条件和可操作性原则
当焊件的焊接部位不能翻转时，应选用适用于全位置焊接的焊条。对受力不大、焊接部位难以清理
的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。没有直流焊机时，必须选用可交、直流两用
的焊条。在狭小或通风条件差的场合，在满足使用性能要求的条件下，应选用酸性焊条或低尘焊条。
（4）异种钢焊接时焊条选用的原则
①碳钢和低合金钢焊接。一般要求焊缝金属或接头强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用的焊
条强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不
低于强度较高而韧性较差侧的母材性能。
②低合金钢和奥氏体不锈钢的焊接。应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用
铬镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的奥氏体不锈钢焊条，但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺。
2 ）钨极材料特性及种类
电子发射能力、耐高温、能承受较大电流、强度、耐磨性。
（2）钨极种类
纯钨极 要求焊机具有高的空载电压。纯钨极易烧损，所以逐渐被钍钨极所取代。
具有较高的热电子发射能力和耐熔性，具有容易引弧、所需空载电压低的性能，许
钍钨极 用电流比同直径的纯钨极可提高1/3，不易烧损，使用寿命长。但钍钨极的粉尘具
有微量的放射性，因此在磨削电极时，必须加强劳动防护措施。
它比钍钨极具有更多的优点，易引弧、电弧稳定，弧束细长、热量集中，最大许用
铈钨极 电流密度可增加5％～8％，烧损小、寿命长。由于铈钨极几乎没有放射性危害，因
此，铈钨极是目前应用最广的一种电极材料。
3 ）焊丝分类及选用
（2）焊丝选用原则
①焊丝按规定代号选择适用的焊接方法。
②实心焊丝主要用于钨极气体保护焊和熔化极气体保护焊；选择实心焊丝的成分主要考虑焊缝金属
应与母材力学性能或物理性能的良好匹配，如耐磨性、耐蚀性，焊缝应是致密的和无缺陷的。
③药芯焊丝用于采用CO 和Ar＋CO 为保护气体的熔化极气体保护焊，前者用于普通结构，后者用于
2 2
重要结构。
④自保护药芯焊丝与焊条相似，不用另加气体保护焊，抗风能力优于气体保护焊，通常可在四级风
第40页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
力下施焊，适用于野外或高空作业。
4 ）焊接气体分类及选用
①气焊、切割用气体：助燃气体（O）；可燃气体：乙炔、丙烷、石油气、天然气等。
2
②焊接保护用气体，二氧化碳（CO）、氩气（Ar）、氦气（He）、氮气（N）、氧气（O）和氢气
2 2 2
（H）。
2
（2）焊接气体的应用
①焊接用气体的选择，主要取决于焊接、切割方法。除此之外，还与被焊金属的性质、焊接接头质
量要求、焊件厚度和焊接位置及工艺方法等因素有关。
②氮气进行弧焊时，用N 作为保护气体，可焊接铜和不锈钢。N 也常用于等离子弧切割，作为外层
2 2
保护气。
③H 作为还原性气体，焊接时与O 混合燃烧，作为气焊的热源。
2 2
④混合气体一般是根据焊接方法、被焊材料以及混合比对焊接工艺的影响等进行选用。
例如：焊接低合金高强钢时，从减少氧化物夹杂和焊缝含氧量出发，希望采用纯Ar做保护气体；从
稳定电弧和焊缝成型出发，希望向Ar中加入氧化性气体。
【例题】（2023）焊接时，可用作焊接保护气体的有（ ）。
A.丙烷
B.氧气
C.乙炔
D.氩气
E.二氧化碳
『正确答案』BDE
6 ）焊接材料的复验要求
（1）钢结构的焊接材料复验
建筑结构安全等级为一级的一、二级焊缝、建筑结构安全等级为二级的一级焊缝、大跨度的一级焊
缝、重级工作制吊车梁结构中的一级焊缝中所用焊接材料应按到货批次进行复验，合格后方可使用。
（2）特种设备的焊接材料复验
球罐用的焊条和药芯焊丝应按批号进行扩散氢复验。焊条、焊丝、焊剂超过期限，应经复验合格后
方可使用。
7 ）焊条保管、烘干
①焊条入库时需按照其质量证明书进行验收，并检查其包装无破损、无受潮和雨淋现象。焊条必须
第41页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
存放在干燥通风、整洁的库房中， 摆放在距离地面、墙面 300m m 以上的架子上 ，应保持上下、左右空气
通畅，以免受潮。焊条在库房中应按照种类、牌号、批次、规格及入库时间等分类存放，每种焊条应有
明确的标识，避免混放。焊条库房中应装有温度计和湿度计， 库房内温度不得低于 5 ℃，湿度不得大于
6 0 ％ 。
②焊条药皮的水分主要有吸附水（温度超过100℃时蒸发）、结晶水（温度为200～400℃时蒸发）
及化合水（更高温度下去除），使用前应按照说明书规定进行烘干。一般酸性焊条，烘干温度为70～
150℃，保温时间为1～1.5h；碱性焊条烘干温度为300～400℃，保温时间为1～2h。烘干后的焊条应随
烘随用，并应存放在保温桶内，以免再次受潮。
第07讲 焊接方法和焊接工艺、焊接应力与焊接变形
2.3. 2 焊接方法和焊接工艺
1 . 焊接方法
焊接是利用加热、加压或二者并用的方法，将两种或两种以上的同种或异种材料，通过原子或分子
之间的结合或扩散连接成一体的工艺过程。按照焊接过程中金属所处的状态及工艺特点，焊接可分为熔
化焊、压力焊及钎焊三种。
1 ）熔化焊
（2）熔化焊可以分为：电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。最常见的电弧焊又可以进一
步分为：焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊及等离子焊等。
2 ）压力焊
（1）压力焊是指通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成焊接的方法。
（2）压力焊可以分为爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、高频焊以及电阻焊等。
超声波焊
3 ）钎焊
钎焊是指采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热温度高于钎料而低于母材熔点的情况下，利
用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散下连接焊件的方法。其包括硬钎焊和软钎焊两
种。
第42页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
2 . 焊接工艺
焊接工艺是指制造焊件所有关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、
焊接参数、操作要求等。
1 ）焊接接头
（1）焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区和母材金属组成。
（2）焊接接头形式：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。焊接接头形式主要是由两焊件
的相对位置所决定。
2 ）焊缝形式
（1）焊缝坡口形式。坡口分成I形（不开坡口）、V形、单边V形、U形、双U形、J形等各种坡口
形式。
第43页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
（2）焊缝结合形式。分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝、端接焊缝。
（3）焊缝在施焊时的空间位置。分为平焊缝、立焊缝、横焊缝、仰焊缝。
（4）焊缝形状。对接接头、对接焊缝形状尺寸包括：焊缝长度、焊缝宽度、焊缝余高；T形接头对
接焊缝或角焊缝形状尺寸包括：焊脚、焊脚尺寸、焊缝凸（凹）度。
3 ）预热及焊后热处理
为改善焊接接头的焊后组织和性能或消除残余应力而进行的热处理。
（1）进行焊前预热和焊后热处理，以防止延迟裂纹的产生。若不能及时进行热处理，则应在焊后立
即后热200～350℃保温缓冷。焊后热处理可降低焊接残余应力，防止裂纹的产生。
（2）焊后热处理应符合设计文件规定或相关施工标准、规范、焊接工艺评定报告的要求。
3 . 焊接工艺评定
焊接工艺评定是为验证所拟定的焊接工艺正确性而进行的试验过程及结果评价。
补充：焊接工艺评定步骤
第44页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
1 ）焊接工艺评定实施
焊接工艺评定应在本单位进行。焊接工艺评定所用设备、仪表应处于正常工作状态，金属材料、焊
接材料应符合相应标准，由本单位操作技能熟练的焊接人员使用本单位设备焊接试件。
（1）焊接工艺评定报告（PQR）。记载验证性试验及其检验结果，对拟定的预焊接工艺规程进行评
价的报告。
（2）焊接工艺评定预规程（PWPS）。为进行焊接工艺评定所拟定的焊接工艺文件。
（3）焊接工艺规程（WPS）。根据合格的焊接工艺评定报告编制，用于产品施焊的焊接工艺文件。
（4）焊接工艺指导书（WWI）。与制造焊件有关的加工和操作细则性作业文件。焊工施焊时使用的
作业指导书，可保证施工时质量的再现性。一个焊接工艺评定报告可用于编制多个焊接作业指导书。一
个焊接作业指导书可以依据一个或多个焊接工艺评定报告编制。
2 ）焊接工艺评定相关规范使用要求
（2）压力容器施焊前，受压元件焊缝、与受压元件相焊的焊缝、熔入永久焊缝内的定位焊缝、受压
元件母材表面堆焊与补焊，以及上述焊缝的返修焊缝都应进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊
接工艺支持。
（7）钢结构焊接前，针对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头、焊接位置、焊后热处
理等各种参数及参数的组合，施工单位应按照《钢结构焊接规范》GB50661-2011进行焊接工艺评定试验，
并以此编制焊接工艺卡指导现场焊接施工。
3 ）焊接工艺评定规则
（1）按照《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014-2023，把焊接所有工艺参数分为重要因素、补加因
素和次要因素三种。
（2）重要因素变化的情况都需要重新进行评定，如焊接方法、母材分类、母材厚度、焊丝类别、预
热、焊后热处理、保护气体种类、电流种类和极性等变化都可以成为重要因素。
（3）当有冲击韧性要求时，补加因素就上升为重要因素，如线能量、平焊改立焊、多道焊改为单道
焊等，反之则下降为次要因素。次要因素变化则无需要进行评定，如坡口形式尺寸、焊丝规格、保护气
体流量等，但需要重新编制焊接工艺规程。
【例题】关于焊接工艺评定的说法，正确的有（ ）。
A.用于验证和评定焊接工艺方案的正确性
第45页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
B.直接用于指导生产
C.是焊接工艺指导书的支持文件
D.同一焊接工艺评定可作为几份焊接工艺指导书的依据
E.多份焊接工艺评定可作为一份焊接工艺指导书的依据
『正确答案』ACDE
『答案解析』焊接工艺规程（WPS）：根据合格的焊接工艺评定报告编制，用于产品施焊的焊接工艺
文件。
焊接工艺指导书（WWI）：与制造焊件有关的加工和操作细则性作业文件。焊工施焊时使用的作业指导书。
2.3. 3 焊接应力与焊接变形
1 . 降低焊接应力的措施
1 ）设计措施
（1）减少焊缝的数量和尺寸，可减小变形量，同时降低焊接应力。
（2）避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加。
（3）优化设计结构，如将容器的接管口设计成翻边式，少用承插式。
2 ）工艺措施
包括：采用较小的焊接线能量；合理安排装配焊接顺序；层间进行锤击；预热拉伸补偿焊缝收缩
（机械拉伸或加热拉伸）；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热；消氢处理（采用低氢焊条、焊
后及时进行消氢处理，都能有效降低焊缝中的氢含量，预防氢致集中应力。消氢处理的主要目的是使焊
缝金属中的扩散氢逸出，降低焊缝及热影响区的含氢量，防止氢致冷裂纹的产生）；焊后热处理；利用
振动法来消除焊接残余应力。
【例题】（2022）焊缝消氢处理的主要目的有（ ）。
A.防止冷裂纹的产生
B.防止热裂纹的产生
C.降低焊缝中含氢量
D.清除焊接残余应力
E.预防裂纹集中应力
『正确答案』ACE
『答案解析』消氢处理（采用低氢焊条、焊后及时进行消氢处理，都能有效降低焊缝中的氢含量，
预防氢致集中应力。消氢处理的主要目的是使焊缝金属中的扩散氢逸出，降低焊缝及热影响区的含氢量，
防止氢致冷裂纹的产生。
2 . 焊接变形的危害及预防焊接变形的措施
1 ）焊接变形的分类
焊接变形可分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和室温条件下的残余变形。就残余变形而言，又
可分为焊件的面内变形和面外变形。
（1）面内变形：可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形。
第46页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
（2）面外变形：可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。
2 ）焊接变形的危害
焊接变形的危害主要表现在：降低装配质量、影响外观质量、降低承载力、增加矫正工序、提高制
第47页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
造成本五个方面。
3 ）预防焊接变形的措施
（1）进行合理的焊接结构设计
①合理安排焊缝位置
焊缝尽量对称于构件截面的中性轴；焊缝不宜过于集中。
②合理选择焊缝数量和长度
尽量选择较小的焊缝数量、长度和截面尺寸。
③合理选择坡口形式
尽可能减少焊缝截面尺寸，例如，选用对称的坡口、U形坡口等。
（2）采取合理的装配工艺措施
①预留收缩余量法
②反变形法
③刚性固定法
为了防止薄板焊接时的变形，常在焊缝两侧采用型钢、压铁或楔子压紧固定。例如，在大型储罐底
板焊接时采用较多；现场组焊塔器、球罐时，往往采用弧形加强板、日字形夹具进行刚性固定。
④合理选择装配程序（压力容器分节制造等）
（3）采取合理的焊接工艺措施
①合理的焊接方法。尽量用气体保护焊等热源集中的焊接方法。不宜用焊条电弧焊，特别不宜选用
气焊。
②合理的焊接线能量。尽量减小焊接线能量的输入能有效地减小变形。
③合理的焊接顺序和方向。例如：储罐底板焊接顺序采用：先焊中幅板、边缘板对接焊缝外300mm
长；待焊接完壁板和边缘板角焊缝后，再焊接边缘板剩余对接焊缝；最后焊接中幅板和边缘板的环焊缝。
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第08讲 焊接质量检验
2.3. 4 焊接质量检验
1 . 焊接检验方法
包括：破坏性检验和非破坏性检验两种。
常用的破坏性检验包括：力学性能试验（弯曲试验、拉伸试验、冲击试验、硬度试验、断裂性试验、
疲劳试验），化学分析试验（化学成分分析、不锈钢晶间腐蚀试验、焊条扩散氢含量测试）、金相试验
（宏观组织、微观组织）、焊接性试验。
常用的非破坏性检验包括：外观检验、无损检测（ 渗透检测 P T 、磁粉检测 M T 、超声检测 U T 、射线检
测 R T）。
第49页一级建造师《机电工程》 第1篇 机电工程技术——第2章 机电工程专业技术
磁粉检测——铁磁性材料；
渗透检测——非多孔性金属材料。
2 . 焊接过程质量检验
1 ）焊前质量检验
（1）母材和焊材。
（2）零部件结构尺寸。
（3）组对质量。
（4）坡口清理检查。
（5）焊接前的确认。通常把“组对后、焊接前检查”确定为质量控制点。在全部焊前准备工作经检
查符合规定要求时方可开始焊接工作；由焊工和焊接检查人员确认焊接准备工作的质量，对于不符合规
定的接头有权拒绝施焊。
2 ）焊中质量检验
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（1）定位焊缝。定位焊缝存在缺陷可能性较大，在焊接过程中，这些缺陷常常不能全部熔化而滞留
在新的焊道中形成根部缺陷。因此，应清除定位焊缝渣皮后进行检查。
（2）多层（道）焊。每层（道）焊完后，应立即对层（道）间进行清理，并进行外观检查，检查合
格后方可进行下一层（道）的焊接。对多层（道）间温度有要求时，应测量多层（道）间的焊前温度，
并形成记录。
（3）后热。进行后热焊缝时应检查加热范围、后热温度和后热时间，并形成记录。
3 ）焊后质量检验
（ 1 ）焊缝外观检验
②焊缝表面不允许存在的缺陷包括：裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、外露夹渣、未焊满。允许
存在的其他缺陷情况应符合现行国家相关标准。例如：咬边、角焊缝厚度不足、角焊缝焊脚不对称等。
（ 2 ）焊缝表面无损检测
①设计文件无规定时，焊缝无损检测可选用磁粉检测（MT）或渗透检测（PT）方法。
②渗透检测前，焊缝表面不得有铁锈、焊渣、焊接飞溅及各种防护层等；磁粉检测前，焊缝表面及
其两侧25mm范围内，不得有油脂、污垢、焊渣、焊接飞溅或其他粘附磁粉的物质等。
（ 3 ）焊缝内部无损检测
优点 缺点
检测结果有直接记录（底片）， 厚壁工件的缺陷检出率偏低，缺陷在工件厚度方向的
射
可以获得缺陷的投影图像，缺陷 位置难以确定，自身高度难以测量，对面积型缺陷的
线
定性，长度测量比较准确，对体 检出受到多种因素的影响，有时会漏检，射线对人体
检
积型缺陷和薄壁工件中的缺陷， 和环境有危害，防护成本、检测成本较高，而且射线
测
检测率较高 检测速度较慢等
超 面积型缺陷的检出率较高，穿透 缺陷定性困难，定量精度不高，常用的（不可记录）
声 能力强，适合于厚壁工件，定位 脉冲反射法超声波检测结果无直接见证记录，无缺陷
检 准确，可以测量缺陷自身高度， 直观图像，薄壁工件检测困难，一般需要对探头扫查
测 对人体和环境无害，检测成本较 面进行打磨处理，增加了工作量
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低、检测速度快等
③数字射线（DR＋CR）检测技术
该技术是由计算机控制射线穿过被检测工件，经成像器件（探测器或成像板）接收后，将射线光子
信号经过一系列转换成数字信号，并由计算机重新建立图像，可以进行一系列图像后处理的技术。
④衍射时差法超声波检测（TOFD）
波在传播过程中遇到与波长尺寸接近的障碍物时会发生明显的衍射现象，TOFD检测依靠从探头发出
的超声波与被检工件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处相互作用后产生衍射波，经过
对衍射波进行分析，进而来判定被检工件内部结构状态的一种检测方法。
⑤相控阵超声检测（PA）
相控阵超声检测是根据设定的延迟法则激发相控阵阵列探头各独立压电晶片（阵元），合成声束并
实现声束的移动、偏转和聚焦等功能，再按一定的延迟法则对接收到的超声信号进行处理并以图像的方
式显示被检对象内部状态的超声检测方法。
4 ）其他检验
（1）硬度检验。工业管道的焊接接头，热处理后应测量硬度值，焊接接头硬度测量区域应包括焊缝
和热影响区。
（2）腐蚀试验。要求做耐腐蚀性能检验的容器或者受压元件，应按设计文件制备耐腐蚀试验试件并
进行检验与评定。
（3）金相试验。奥氏体－铁素体型双相不锈钢焊缝铁素体含量应与母材一致，母材奥氏体含量均为：
40％～60％。
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