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AWS第七章讲解
第七单元
焊接检验的公制应用
目录
介绍……………………………………………………………………………………2
正负数的应用…………………………………………………………………………3
科学计数法……………………………………………………………………………6
圆整惯例……………………………………………………………………………….9
转换系数……………………………………………………………………………….9
附加的公制类型和使用惯例…………………………………………………………13
总结…………………………………………………………………………………....15
主要名词和定义………………………………………………………………………15
第七单元
焊接检验的公制应用
介绍
很多年来，大家都在努力将美国官方的计量体制转换成更广泛应用的国际制。
至今这种转换依然是自愿的，而并非法律规定的。
然而，联邦政府已发布所有联邦科学及工程出版文献都要使用国际制。
这种国际制在世界其它主要国家被使用。
它被称为“LeSystemeInternationald’Unites,”简写为SI.在美国被称为公制。
而在美国目前所用的计量体制是英制，简写为US.
国际计量体制有许多地方优于所用的英制，但仍因许多原因受各行业抵制。
其中一个主要原因是经济；转换成新的体系，要制作新工具，人力资源重新培训，生产新图纸和许多地方的重新设计。
然而许多工厂正自愿转换计量体系，以加强其在全球市场中的市场位置。
目前在美国应用的是一种新旧混合体制。
应用新体制的例子如软饮料和蒸馏酒精工业，现在更多采用的是升或毫升，而不是英制的品脱，夸脱及加仑。
另一个大量应用例子是汽车上的紧固件都使用公制。
因此，让美国的劳动力具有两种体系的知识以使其进行更精确和有效的工作成为当务之急，。
对那些在全球市场竞争的企业，使用公制或SI成了一种经济上的急需。
加工的图纸，产品，尺寸，运输纸箱，称重等都必须按国际通用规范转换成公制，焊接行业也不例外。
本章将讨论US体系和SI体系中的通用条款和必要的计算。
转换一种体系到另一种体系需要学习新的规则，尤其是计算；这些规则将以范例来阐述。
美国焊接协会制定了标准，AWSA1.1，焊接工业的公制应用指导（见下图7.1）,以帮助焊接行业转换应用公制（SI）.前言指出：
“（此前言并非AWSA1.1:
19“焊接工业公制应用指导”的一部分，而仅仅是信息介绍）
目前AWS对公制的方针是“AWS支持及时转换并应用SI单位。
AWS认识到英制最终将被公制所代替。
延误或拖长转换成SI体系的时间最终将导致昂贵的开销和混乱，并增加与国际市场相接轨的损失。
目前，美国是唯一仍采用以英尺-磅的单位为主要单位的工业国家。
自尼克松总统签订“1975年公制行动方案”以来，由于方案的落实是自愿的，导致积极性不高。
现在发现不但在我们的工业中，而且与其它国家间存在混乱。
很多大公司—包括通用汽车公司，福特公司，克莱斯勒公司和大约百分之七十的财富五百强公司，都制定了和其业务相关的一些转换。
但一些小的公司—-特别是一些国际交流很少的公司----转换较慢。
最近，由里根总统在1988年8月签订的“贸易和竞争汇合行动”指定公制为贸易和商业测量的优先使用单位。
特别是，其要求联邦机构的采购，批准和其他业务的文件要在1992年的财政年末使用公制。
这个标准就是要推动这个转换。
欢迎对此标准提出建议和意见。
邮寄地址：
美国焊接协会，公制应用A1委员会秘书处，550N.W.
LeJeuneRoad,Miami,Florida33126.
AWSA1.1标准在先已申明支持转换到公制，但在制定此标准时仍然不是强制的。
AWSA1.1参看SI系统，给其使用者备注了标准转换，同样列出和焊接工业相关的通用条款。
从AWSA1.1摘录的章节可以被应用到此章节，以指出正确使用SI系统。
但必须记住，使用是自愿的，而非强制的。
现在所讲的只是增加你的SI体系一般知识，和改进你对付当今环球市场的效力。
在开始阅读SI系统转换前，讨论一下现用的英制的复杂程度是有益的。
由于大多数人对其复杂性已有认识，所以就常常认为它是简单的，但实事上，它非常复杂。
对于初学者，仅仅是测量长度就要用很多单位。
一般来说，英寸，英尺，码和英里被用来测量长度，其它的如弗隆,里格，英寻，和其它很多都是。
这些不同的单位仅仅是表示尺寸，长度。
当一个尺寸转换成其它的单位时，转换系数非常不方便，并且很少是10的倍数。
很多人不得不学会12英寸是1英尺，36英寸或3英尺是1码，和5,280英尺或1,760码是1英里。
同样在测量液体体积时我们的US体系有同样的问题：
液体涉及的单位有盎司，品脱，夸脱，加仑，立方英尺等等。
更让人容易被混淆的是有时同一个词表示不同的事。
例如基本单位，盎司，被用来表示体积和质量（重量）。
盎司表示体积时是128盎司=1加仑，重量表示16盎司=1磅。
但是美国是欢迎US体系，因为我们熟悉它并且拒绝转换。
公制体系与我们的英制体系相比就非常简单。
因为不熟悉，好像觉得很难，特别是对多年使用US体系的人而言。
但公制很快就可以学会，且与我们目前的英制相比有很多优点，主要是对每一个要测量的值仅有一个基本单位，并且只需乘10就可以换算成更大的单位。
对于小于1的值同样可以使用十进制。
表7.1就是通用的SI基本单位例子。
长度常常用基本单位米表示，重量用公斤表示。
（编者注：
SI体系用克作为基本单位，但AWSA1.1标准选择公斤作为其基本单位。
这样AWS基本单位包括前缀“kilo”而不是“kilogram”）。
液体的体积用升表示。
更大或小的值则要在基本单位前加前缀，或系数。
表7.2列出几种基本前缀（公斤是一个例外，AWS用kg表示）。
这样城市间的距离用公里表示（1公里等于1000米）,小距离（尺寸）用毫米表示（1毫米是1/1000米）。
除表7.1的单位外，和焊接相关的单位在表7.3中表示。
对焊接检验师来说，SI单位和US单位之间的相互转换是一个挑战。
这种转换常常要求用系数乘以所给单位，系数常常以“科学计数法”的形式给出在速记本中。
阅读一些基本算术法则非常有用。
下面的讨论会使检验师能很顺利地在不同系数间的转换，如7.89x107或3.45x10-3.
表7。
1---常用SI测量单位表7。
2---常用SI前缀和符号
项目SI单位符号指数表示相乘系数前缀符号
长度米m1061,000，000百万M
质量公斤kg1031,000千k
体积升L10-10.1十分之一d
温度摄氏度C10-20.01百分之一c
时间秒s10-30.001千分之一m
压力帕斯卡Pa10-60.000001微
能量焦耳J
电流安培A
频率赫兹Hz
正负数的使用
第一先看正负数的应用和其通常的应用场合。
第二，再看看科学计数法及其在公制和英制之间的
转换。
正数是比零大的数，负数是比零小的数。
每一个人都要熟练地计算正数，如5加7是12，或者11减6等于5。
在这些数前没加加号,因为标准转换是：
如果数字前没有符号，将认为是正数。
或者另一种表示方法：
正数不要求在其前加+。
但在第一个例子中的5和7，可以写成（+5）和（+7），用括号清楚表达。
对初学者或看使用规则来说这是有用的。
计算者同样要用正负号；在两个数字间的加号是指两个数相加，而减号是指第一个数减第二个数。
加减号必须和每一个数字分开写。
第一个例子的表示如下：
（+5）+（+7）=（+12）
读为：
一个正5加上一个正7等于一个正12。
表7.3---常用与焊接有关的SI单位
项目SI单位符号
面积平方毫米mm2
电流密度安培/平方毫米A/mm2
熔敷率公斤/小时kg/h
电极电阻系数欧姆米M
电极力牛顿N
流速（汽液）升/分L/min
冲击韧性兆牛顿米-3/2MNm-3/2
冲击功焦耳J=Nm
线性尺寸毫米mm
功率密度瓦特/平方米W/m2
压力（汽液）帕斯卡Pa=N/m2
强度兆帕Mpa=1000000N/m2
导热性瓦特/米开氏W/（mk）
焊机速度毫米/秒mm/s
体积立方毫米mm3
送丝速度毫米/秒mm/s
当我们使用负数或减数时，负号必须表示在负数的前边以区别正数。
我们推荐最初使用括号，用来帮助理解和使用正负数组合，并且与计算符号分开。
众所周知，使用括号将会花费更多的时间和气力，但使用括号则对区分数字符号和计算符号非常有用。
5加负7等于负2。
使用负号和括号如下：
（+5）+（-7）=（-2）
读为：
5加负7等于负2。
另外的例子如下：
（-9）+（+3）=（-6）
读为：
负9加3等于负6。
（+11）+（-6）=（+5）
读为：
11加负6等于5。
（-3）+（-4）=（-7）
读为：
负3加负4等于负7。
（-6）+（-9）=（-15）
读为：
负6加负9等于负15。
这些例子所表示的是正负数相加的运用。
下面介绍的是正负数相减的例子：
（+5）-（-8）=（+13）
读为：
5减去负8等于13。
在上面的例子中，数字8加到5上是因为：
减去一个负数等于加上这个数值或叫绝对值。
另一种表达方法是“负负得正”。
负8和其前边的减号就是两个负的，导致一个正数，结果是13。
上面的例子表示成两步就清楚了：
（+5）-（-8）=？
上面两个负号得到一个正号：
5+8=13
8被加到5上。
其它分成两步相减的例子如下：
（+9）-（-5）=（+14）
9+5=14
“正9减负5等于正14”。
（-8）-（-4）=（-4）
-8+4=-4
“负8减去负4等于负4”。
（-9）-（+6）=（-15）
-9-6=-15
“负9减去正6等于负15”。
对于正负数的乘法计算，增加两个规则：
1．负数乘负数得正数
2．负数乘正数得负数
例如：
（-6）x（-5）=（+30）
“负6乘以负5等于正30”。
（-4）x（-6）=（+24）
“负4乘以负6等于正24”。
（-5）x（+3）=（-15）
“负5乘以正3等于负15”。
（+7）x（-2）=（-14）
“正7乘以负2等于负14”。
对除法，相同的规则如下：
1．负数除正数等于负数
2．正数除负数等于负数
3．负数除负数等于正数
上述三个规则的例子如下，用斜杠“/”作为除法符号：
（-6）/（+2）=（-3）
“负6除以正2等于负3”。
（+8）/（-4）=（-2）
“正8除以负4等于负2”。
（-9）/（-3）=（+3）
“负9除以负3等于正3”。
科学计数法
下面要谈到的题目是科学计数法（SN）,以幂的形式表示数，包括基数，底数和指数。
最常用的底数是10，如数100可以写成1x102,（读做1乘以10的平方），其中1是因数，10是底数，2是底数的指数。
指数是底数自己相乘的数量：
102等于10x10或100，103等于10x10x10或1000。
当因数和乘号不需要，且因数正好是1时，100可以写成102。
在这种情况下，只有指数和底数。
指数同样也表示十进制小数点的移动的位数，向左或向右。
其它的一些则以十为底数的，大于1的常用整数的科学计数法表示如下。
比1大的数的指数是正数。
100=1（定义：
任何数的零次幂=1）
101=10
102=100
103=1，000
104=10，000
105=100，000
106=1，000，000
对于小于1，大于0的数，指数为负。
下面是底数在前，去掉“1x”的例子：
10-1=0.1
10-2=0.01
10-3=0.001
10-4=0.0001
10-5=0.00001
10-6=0.000001
正如前面所说，当一个数正好等于1乘以指数时，1和乘号就不需要出现，此例中的1就是这种
情况。
其它的数字例子用标准表示法和科学计数法（SN）表示如下。
在SN中，规范是：
小数点总是表示在除零外的第一个数字后。
例如：
标准形式科学计数法
2,3452.345x103
1,450,0001.45x106
0.3483.48x10-1
0.00787.8x10-3
在每天的工作中，表7.2中的前缀可以帮助我们处理非常大或非常小的数。
例如通常的生产材料，普碳钢，在我们现用的英制体系中，其强度大约为70,000磅/平方英寸。
将70,000psi转换为公制的帕斯卡（Pa）是一个非常大的数字，因为6895Pa等于1psi.转换如下：
例1
70，000psi=?
?
Pa
=70,000psix6,6895Pa/Psi
=482,650,000Pa
上面的结果数字太大，我们就可以使用表7.2中的前缀“百万”来简化它。
前缀“百万”是106或1,000,000，我们使用它并相应移动小数点。
这样的结果是将十进制的小数点左移6位，去掉尾部所有的零，而只加前缀。
例2
70,000psi=482,65MPa
还有一些从一个体系转换到另一个体系的例子，但首先必须讲讲简单的加，减，乘，除的算术规则。
先要要用术语命名一个数中的每个数字的位置。
下面是一个非常大的数，其包括很多数字，带有十进制小数点的，且所有的数字的位置都表示出来：
例3
对数：
1,234,567.987654
小数点左边的数字比1大，其表述如下：
7在个位
6在十位
5在百位
4在千位
3在万位
2在十万位
1在百万位
重新写同一个数，并看小数右边的数字，我们可以知道每个数字的位置：
1,234,567.987654
小数点右边的数字比1小，其表述如下：
9在十分位
8在百分位
7在千分为
6在万分位
5在十万分位
4在百万分位
记住这些不同的位置将会在转换时有帮助。
从上面的例子中证明，将小数点左移一位等于除以10，而右移一位则等于乘以10。
在科学计数法中，负指数则表示数小于1。
科学计数法的优点是它使得计算很大或很小的数非常容易。
两个都以科学计数法表示的数相乘，只需将两个因数相乘，每个数的10的幂或指数相加，组成一个新的科学计数法数。
除法，则包括因数相除，分子指数减去分母指数，然后组成一个新的科学计数法的数。
几个例子如下：
例4
乘法（加指数）
（2.0x103）x（1.5x105）=3.0x108
（1.0x108）x（4.5x107）=4.5x1015
（3.5x10-3）x（2.0x106）=7.0x103
（5x102）x（12x10-6）=60x10-4
or=6.0x10-3
例5
除法（减指数）
（3.0x104）（1.5x102）=2.0x102
（6.0x10-7）（3.0x103）=2.0x10-10
（4.5x104）（1.5x10-5）=3.0x109
（8.0x10-6）（2.0x10-9）=4.0x103
对于科学计数法数之间的加减，第一步是将其幂变成一样，然后作通常的加减计算。
为方便计算，小一点的要变幂。
例6
加法
（2.3x104）+（3.54x105）=
（0.23x105）+（3.54x105）=3.77x105
（3.78x10-6）+（7.45x10-4）=
（0.0378x10-4）+（7.45x10-4）=7.4878x10-4
例7
减法
（7.8x106）-（9.4x104）=
（7.8x106）-（0.094x106）=7.706x106
（3.9x10-4）-（6.1x10-5）=
（3.9x10-4）-（0.61x10-4）=3.29x10-4
注意：
正负数之间的加减标准规则同样适用在此。
最终的结果要组成一个科学计数法的数，通过调整幂，使小数点的左边的数字大于1。
圆整惯例
下面要谈的是圆整惯例；大多数人都熟悉一些圆整规则，但AWS用下面规则：
规则一---大于或等于5的数字舍去，左边的数加1
规则二---小于5的数字舍去，左边的数不变
例8
8,937=9,000近似到千位
8,937=8,900近似到百位
8,937=8,940近似到十位
另外的包含有小数点的数圆整到不同位置的例子：
例9
4.4638=4近似到单位值
4.4638=4.5近似到十分位
4.4638=4.46近似到百分位
4.4638=4.464近似到千分位
圆整应该仅做一次，就是说不要舍去非常后面的数字，然后依次向前从而得到所需的数字。
仅做一次圆整，可以避免计算错误；圆整应该从所需的数值的适当位置进行，就做一次。
这些圆整规则同样在AWSA1.1标准中有图来表述。
转换系数
在前边的例1中是将强度70,000psi转换成帕斯卡单位。
然后为方便，用前缀“百万”从而消除几个零。
这些前缀非常方便，它是乘数的缩写。
在报纸里常用的一个前缀是“千”。
它的意思是1000，所以，用它来表示公制的长度，1千米是1000m.同样，毫米是千分之一米，所以1毫米就是1/1000m;1m有一千个mm.前缀应用的例子如下：
例10
456,000,000Pa=456MPa
56km=56,000m
234,000mm=234m
456g=0.456kg
特性转换单位:
转换到:
乘以:
面积尺寸in2mm26.452x102
mm2in21.550x10-3
电流密度A/in2A/mm21.550x10-3
A/mm2A/in26.542x102
熔敷率lb/hrkg/hr0.454
kg/hrlb/hr2.205
流速ft/hl/min4.719x10-1
l/minft/h2.119
热导入J/inJ/m39.37
J/mJ/in2.54x10-2
线性测量inmm25.4
mmin3.937x10-2
ftmm3.048x102
mmft3.281x10-3
质量lbkg0.454
kglb2.205
压力psikPa6.895
psiMPa6.895x10-3
kPapsi0.145
MPapsi1.450x102
barpsi14.50
psibar6.9x10
温度°F℃（°F-32）/1.8
℃°F（℃x1.8）+32
拉伸强度psiMPa6.896x10-3
MPapsi1.450x102
运行速度in/minmm/s4.233x10-1
mm/sin/min2.362
真空Patorr7.501x10-3
进丝速度in/minmm/s0.423
mm/sin/min2.362
图7.4-焊接用转换表--美国体制和SI
由于SI单位和US单位之间转化使用频繁，所以转换系数表将会很有帮助。
下一页中的表7.4就是很多使用在焊接中的转换系数。
使用这个表格非常简单，找出转换的格式，用所给转换系数乘以被转换的数。
焊接检验员不需要记住表7.4中的系数，当需要时，这些系数会给提供。
CWI（认可的焊接检验师）必须会计算这种转换。
再看转换系数表，有几个重要特征。
表格由4个带标题的列组成，特性，转换单位，转换到，系数。
你可以按其所列顺序使用它。
作为转换练习，第一步是要知道要被转换的所给单位的特性。
从特性列中选出特性种类后，看第二列，转换单位，确定包含所给单位的行。
这就是要转换的单位。
从这行往右，找到转换到列的将要转换到的单位。
这样就确定了所给和将要转换到的单位的行；在最后的系数列就是转换系数。
此时，用转换系数乘以所给单位的值，所得结果就是转换单位后的值。
下面所示的是应用这个表格的几个典型转换例子：
例11
1．特性=压力（汽或液）
2．所给单位=40psi
3．转换后单位=千帕（kPa）
4．转换系数=6。
895
40psix6.895=275.8kPa
计算结果可以取舍并写成科学计数法：
275.8kPa=276kPa
=2.76x102kPa
例12
强度试验，并显示出最高强度值为625MPa.它相当于多少psi?
1.特性=强度
2.所给单位=625MPa
3.转换后单位=psi
4.转换系数=1.450x102
625MPax1.450x102=906.25x102
=9.06x104psi
计算结果是906.25x102，但可以近似写为科学计数法数9.06x104psi。
例13
5/32英寸（0.156英寸）的焊条是多少毫米直径的焊条？
1．特性=线性单位
2．所给单位=5/32英寸（0.156英寸）
3．转换后单位=mm
4．转换系数=25.4
0.156x25.4=3.9624mm
=3.96mm
这里的结果近似到三位数。
正方形或长方形面积
面积=长x宽或面积=宽x厚
圆形面积
面积=x半径2面积=（x直径2）/4或面积=0.7854x直径2
伸长率（%）
伸长率（%）=（（最终标尺长度-起始标尺长度）/起始标尺长度）x100
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