商德河

（西安南風(fēng)日化有限責(zé)任公司    710077   西安）

 

    焊接工藝技術(shù)中水平固定管的單面焊雙面成型操作是焊接技術(shù)中最難的一種，現(xiàn)將我們多年生產(chǎn)實(shí)踐中摸索總結(jié)出的鋼管水平固定焊接操作方法介紹如下，供同行借鑒參考。

 

    水平固定管的焊接實(shí)際上是一條環(huán)形焊縫，一般的規(guī)律都是按仰焊→仰立焊→立焊→立平焊→平焊的焊接順序進(jìn)行的，其焊接位置隨著焊縫的空間位置的變化而改變。為了達(dá)到單面焊接雙面成型的目的，使背面成型良好，就需要不斷地改變焊條角度。但這還不夠，因?yàn)樗�平固定管在焊接時(shí)一般都是下部（仰焊）溫度低，上部（平焊）溫度高，所以控制焊接熱循環(huán)不是靠隨時(shí)調(diào)整電流，而主要是靠通過(guò)運(yùn)條方法的改變來(lái)達(dá)到溫度的均衡。因此在焊接過(guò)程中，尤其是第一層的焊接極易出現(xiàn)；背面透過(guò)焊肉過(guò)多或不足、表面凹凸不平、焊縫中存在氣孔、夾渣、接頭處發(fā)生縮孔、燒穿、焊瘤等焊接缺陷。一般水平固定管易產(chǎn)生焊接缺陷部位如下（見(jiàn)圖1）。

圖1  水平固定管焊接缺陷部位

    1．在仰焊和平焊位置上易現(xiàn)出下凹、未熔合、未焊透或夾渣等缺陷；

    2.在仰立焊和立焊部位易出現(xiàn)氣孔和縮孔等缺陷；

    3.在立焊和立平焊部位易出現(xiàn)焊肉透過(guò)量過(guò)大、保護(hù)性能不好、成型不均勻等缺陷；

    4.在立平焊時(shí)接頭部位極易發(fā)生縮孔缺陷。

    為了防止上述缺陷的產(chǎn)生，就必須從工藝和操作方法上采取措施。水平固定管焊接工藝如下：

 

    1.坡口的加工及清理

    坡口的加工最好采用機(jī)械冷加工法。當(dāng)采用氣割和炭弧氣刨加工坡口時(shí)，一定要將淬硬性較大材料表面的淬硬層、滲碳層清理干凈，并將坡口兩側(cè)的油、銹、雜質(zhì)等清理干凈（清理范圍每側(cè)不少于20毫米）。

 

    2.定位焊

    定位焊應(yīng)根據(jù)不同管徑確定出固定位置及焊縫長(zhǎng)度。引弧要在坡口內(nèi)一側(cè)進(jìn)行，對(duì)于淬硬傾向大的材料應(yīng)避免在非焊接部位引弧。

    3.點(diǎn)焊

     不同的管徑選擇不同的點(diǎn)焊長(zhǎng)度和焊點(diǎn)個(gè)數(shù)（見(jiàn)表）

    4.應(yīng)嚴(yán)格控制坡口間隙、鈍邊及裝配尺寸，一般壁厚大于5毫米的管子可參考如下尺寸（見(jiàn)圖2）

圖2 水平固定管坡口間隙示意圖

    坡口：ａ=60º~70º  鈍邊：P=1~1.5毫米  間隙：C≈焊條直徑

    錯(cuò)口偏差不得超過(guò)0.5~1.5毫米。

 

    4. 電流的選擇

    焊接電流的確定，主要取決焊條直徑和焊縫空間位置。一般電流的選擇可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定：I=k×d

    式中：I=焊接電流（安培）

            d=焊條直徑（毫米）

            k=系數(shù)（一般取30~50）

    立、橫焊時(shí)，電流應(yīng)比平焊低10~15%；仰焊時(shí)，電流應(yīng)比平焊低15~20%；

    冬季、野外焊接時(shí)可在此基礎(chǔ)上提高電流10%左右。

 

    當(dāng)然電流的選擇還應(yīng)根據(jù)個(gè)人操作熟練程度和習(xí)慣選擇。現(xiàn)以直徑為159毫米、壁厚6毫米，材料為16Mn的鋼管為例，選擇電流如下：選用直徑為3.2毫米的結(jié)507焊條，第一層打底焊電流為80~85安培；填充蓋面焊電流為70~80安培。采用短弧焊、不滅弧半擊穿法連續(xù)焊接。焊后背面成型良好，經(jīng)感觀檢查無(wú)咬邊、氣孔等缺陷。

 

    5. 焊條的選擇

    焊條的選擇除了根據(jù)被焊管材料選擇外，還要對(duì)其技術(shù)性能、機(jī)械性能、工藝性能進(jìn)行全面考慮，一般要滿足如下要求：

    （1）引弧及再引弧性能好，電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小；

    （2）熔渣的覆蓋性能好，能防止液態(tài)金屬氧化，保證焊縫成型良好；

    （3）焊條藥皮無(wú)氣孔、裂紋、縮孔等現(xiàn)象；

    （4）焊條應(yīng)保證外觀整齊、涂藥均勻、無(wú)偏心、剝落、銹蝕，還應(yīng)磨頭磨尾；

    （5）焊條直徑一般選用3.2~4.0毫米。焊條烘干溫度如下：

    酸性焊條：烘干溫度為70~150℃

    堿性焊條：烘干溫度為350~400℃，經(jīng)兩小時(shí)保溫，恒溫150℃，隨用隨取（最好有焊條保溫筒）

 

    6. 反變形量

    管子裝配時(shí)軸心要對(duì)正，防止中心偏斜。由于水平固定管焊接是從下部分前后半圈焊，所以為防止變形，可以在上部留出0.5~2.0毫米的間隙，做為反變形留量（管徑大時(shí)留上限，管徑小時(shí)留下限）。

 

    管子的第一層打底焊是決定單面焊雙面成型焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵，所以必須嚴(yán)格按照工藝規(guī)范操作。

 

    當(dāng)在仰焊部位開(kāi)始焊時(shí)，引弧點(diǎn)（前半圈）一般要越過(guò)中心線5~10毫米，焊條角度和仰焊部位成80℃~90℃角。在坡口一側(cè)引弧，并將電弧拉長(zhǎng)預(yù)熱焊接坡口，當(dāng)坡口兩側(cè)出現(xiàn)汗珠似的鐵水時(shí)，用力使焊條向上頂，擊穿坡口鈍邊。形成熔池后，要保持在熔池前方有一個(gè)小熔孔。然后可開(kāi)始做穩(wěn)弧動(dòng)作，當(dāng)聽(tīng)到管子背面發(fā)出“吱吱”電弧穿透聲時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)焊透。這時(shí)可以采用直線運(yùn)條法向前施焊。施焊時(shí)電弧要盡量壓低，如果感到鐵水透過(guò)量太大時(shí)，可加上小的擺動(dòng)。這樣在焊到上半部熄弧時(shí)，要越過(guò)中心線5~10毫米（見(jiàn)圖3）。

 

    在焊接過(guò)程中要注意焊條角度應(yīng)隨時(shí)根據(jù)焊縫空間位置調(diào)整（見(jiàn)圖4），以防止出現(xiàn)咬邊，夾渣或造成尖角。為不使熔池溫度過(guò)高，可采用月牙形小擺動(dòng)，以降低熔池溫度。前后半圈的起止點(diǎn)位置如圖3所示。

                              圖3                                          圖4  I  — 小直徑管焊條角度變化

                                                     II — 大直徑管焊條角度變化

 

    1.仰焊部位的接頭方法:可以用長(zhǎng)弧在始焊處預(yù)熱，利用電弧吹力消除弧坑頭部缺陷，使之在始弧處形成一個(gè)坡口。當(dāng)運(yùn)條到接頭處時(shí)，用力頂一下，使焊條頂穿熔孔，但決不能滅弧，不然會(huì)產(chǎn)生縮孔（仰焊位置引弧如圖5所示）

圖5 仰焊位置引弧示意圖

    2.立焊部位的接頭方法：立焊時(shí)應(yīng)在熔池前5~10毫米處引弧，要采取改變焊條角度的方法做穩(wěn)弧動(dòng)作。在原熔池上要壓低電弧，當(dāng)鐵水在熔孔中透過(guò)背面時(shí)，再向前移動(dòng)焊條施焊。

    3.平焊位置的接頭方法：當(dāng)運(yùn)條到上部平焊位置時(shí)，可將焊條前后移動(dòng)并用力向前傾斜，稍做短時(shí)間穩(wěn)弧。當(dāng)透過(guò)背面后，繼續(xù)向前施焊，不要滅弧，直到越過(guò)中心線5~10毫米再滅弧，并填滿弧坑。

 

    1.當(dāng)采用低氫型焊條是時(shí)，不可用長(zhǎng)弧預(yù)熱和利用電弧吹力消除弧坑缺陷。應(yīng)采用短弧擊穿熔孔，穿透根部，使接頭熔化并稍做穩(wěn)弧動(dòng)作。在進(jìn)行正常焊接時(shí)不要挑弧，并注意熄弧時(shí)將弧坑填滿。

 

    2.當(dāng)打底焊完成后，要特別注意清理干凈焊縫中的雜質(zhì)及邊角部位的夾渣。

 

    3.填充焊時(shí)雖不象打底焊那樣易出缺陷，但如果工藝不當(dāng)也會(huì)出現(xiàn)氣孔、夾渣、熔合比過(guò)大（由咬邊造成）。因此在填充焊時(shí)，焊道寬度應(yīng)逐漸加大。為使坡口兩側(cè)熔合良好，使擠出的層間雜質(zhì)浮在熔池表面，在運(yùn)條時(shí)就要不斷地改變焊條的空間位置（見(jiàn)圖6）。并注意壓低電弧。

 

    4.在焊蓋面焊的第一層時(shí)，要注意不要破壞坡口兩側(cè)的輪廓線。焊縫也不要高出母材（以低于母材平面1~1.5毫米為宜），一定要保證焊縫接頭部位熔合良好。運(yùn)條方法可采用月牙式擺動(dòng)，兩側(cè)要穩(wěn)弧，中間要快些，前進(jìn)速度要均勻，防止熔池部位出現(xiàn)下凹。熄弧時(shí)要填滿弧坑，也可采用轉(zhuǎn)移弧或回焊一段方法收弧。一般焊縫高度和寬度尺寸見(jiàn)圖7。

圖6                                                          圖7

    嚴(yán)格按以上焊接工藝技術(shù)方法操作就可獲得滿意合格的水平固定管單面焊雙面成型焊接。

 

［1］《焊接手冊(cè)》中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編   第二版

［2］國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式及尺寸》GB985-88

［3］國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《焊縫符號(hào)表示法》GB324-88

［4］行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002

［5］《焊工工藝學(xué)》機(jī)械工業(yè)出版社