水平固定钢管单面焊双面成型的焊接技术方法

水平固定钢管单面焊双面成型的焊接技术方法摘要：钢管水平位置固定焊接本身就给焊接带来难度，特别是小口径管道因无法在管内施焊，致密性质量难以保证，需进行单面焊双面成形的焊接工银方法才能解决这个难题，这无疑又给焊接增加了更大的技术难度，若操作方法及焊接工艺方法不正确，质量难以把握，本人根据多年焊接管道的经验，浅谈一下该方面的焊接技术方法，供探讨交流。关键词：焊接准备焊接工艺注意事项水平固定钢管单面焊双面成型的焊接技术方法水平固定管是指被焊管件置于水平位置或接近水平位置的焊接。因管件固定，施焊时要经历平、立、仰三种不同的空间位置才能完成焊接，因空间位置的改变，则要求焊工适应性、技术性强及焊工焊接时的焊条角度、站立位置也应随焊接位置的改断而变化，另为确保致密性好还需焊接时采用单面焊双面成形的焊接工艺方法，所以是难度较大是焊接操作技术之一；其二、水平固定管在焊接时一般都是下部（仰焊）温度低，上部（平焊）温度高，无法靠随时调整焊接电流来控制焊接热循环，而单面焊双面成形，在确保双面成形的基础上，要求焊工要通过运条方法来控制热输入量，以达到焊件温度的均衡，减少焊接应力及焊接变形；其三、焊接过程中，第一层的焊接极易出现背面铁水透过量不足或过多、造成背表面凹凸不平、产生焊接缺陷（如：气孔、夹渣、烧穿、焊瘤）等。为防止上述焊接缺陷的产生，则必须采取下列的合理的操作方法及焊接工艺。一、焊前准备1.焊机（ZXG-400型或BX3-500型）、焊接材料（E5003或E5015）、管子材质（16m、规格：直径133mm×10mm）、辅助工具及夹具。2.管试件的组对坡口：ａ=60º～70º钝边：P=1.5～2mm间隙：起始端2.5mm、终端3.2mm（可采用直径2.5、直径3.2焊条插入缝隙组队间隙尺寸）错口偏差不得超过0.5～1.5mm。3.坡口的加工及清理坡口形式为v型钝边坡口，采用气割和碳弧气刨加工坡口时，应将材料表面的淬硬层、渗碳层及坡口两侧的油、污、锈、水、杂质等清理干净（清理范围每侧不少于20毫米）。4.定位焊两点定位,分别在3点与9点(即在对称的爬坡位置),引弧在坡口内一侧进行，淬硬倾向大的钢料应避免在非焊接部位引弧。5.工艺参数的选择焊接层次名称电源极性焊条直径(mm)焊接电流(A)运条方法焊接方法1打底焊直流反接法3.280～85小锯齿形或小月牙形运条法连弧焊2填充焊直流反接法3.280～100正锯齿形运条法连弧焊3盖面焊直流反接法4.0110～120正锯齿形或8字形运条法连弧焊备注：立、横焊时，电流应比平焊低10～15%；仰焊时，电流应比平焊低15～20%；冬季焊接时可在此基础上提高电流10%左右。5.焊条的选择焊条的选择除了根据被焊管材料力学性能选择外，还要对其工作条件、工艺性能进行全面考虑，一般要满足如下要求：（1）抗裂性好，引弧及再引弧性能好，电弧燃烧稳定，飞溅小；（2）熔渣的覆盖性能好，能防止液态金属氧化，保证焊缝成型良好；（3）焊条药皮无气孔、裂纹、缩孔等现象；（4）焊条应保证外观整齐、涂药均匀、无偏心、剥落、锈蚀等，（5）焊条直径一般选用3.2～4.0毫米。最好用碱性焊条，焊条烘干温度如下：酸性焊条：烘干温度为70～150℃碱性焊条：烘干温度为350～400℃，经两小时保温，恒温150℃，随用随取（最好有焊条保温筒）。二、焊接工艺水平固定管焊接常从管子仰位开始分两半周焊接，为便于叙述，将试件按时钟面分成两个相同的半周进行焊接，先顺时针方向焊前半周，称前半圈；后按逆时针方向焊后半圈，称后半圈。1、打底焊打底焊是决定管件焊缝双面成型及致密的关键，所以必须严格按照工艺规范操作。打底焊有连弧焊法和灭弧焊法两种，（注意所使用的焊条的酸、碱性，决定用哪种焊接方法），运条方法采用小锯齿形或小月牙形摆动，在仰焊部位起焊，引弧点（前半圈）一般要越过中心线6点的5～10毫米处，焊条角度与仰焊部位成80℃或90℃角。焊接时在坡口面上引弧，起弧后将电弧拉长预热至始焊处间隙内，电弧稳定燃烧后，焊条在两钝边作微小横向摆动，当钝边熔化金属液与焊条熔滴连在一起时，迅速压住电弧，使电弧2／3以上作用于管口内，焊条上送，此时焊条端部已到达坡口底边，将坡口两侧各熔0.5～1mm后，形成第一个熔孔，用焊条轻抵住液金属向背面推送，（力量不可过大，反之易出现烧穿或焊瘤缺陷,），当听到管子背面发出“噗噗”电弧穿透声时，连弧向上继续焊接，重复先前的运动，如果感到铁水透过量太大时，可减小摆幅，在这个过程中，高温下熔池金属要下坠，此时需要在运条操作上给一个向上顶的力。若采用断弧法，当电弧吹力击穿坡口钝边形成熔孔和熔池应迅速将电弧拉长熄灭电弧，待到熔池的边缘液金属变成暗红时，即液金属冷却缩小至与焊条直径相等时立即在熔池2／3的地方重新引燃电弧使新熔池覆盖旧熔池1／3左右直至焊完。（使用碱性焊条不宜采用此方法，因为断弧瞬间熔池失去保护，空气易侵入形成气孔缺陷）。焊接操作过程中应注意，熄弧时要迅速干脆，再引弧位置必须准确，焊条要顶住，坡口两侧穿透尺寸要一致，以保证焊缝背面焊缝饱满，宽度一致，防止焊缝背面下凹的要点在于熔池存在的时间，时间短造成焊条熔化不充分，熔化金属顶不上去；时间长，焊条熔化量增加，熔化金属在重力的作用下下流易形成下凹。当焊至9点（3点）到10点（1点）位置时电弧穿过坡口间隙应为1／2，而10半（1点半）到12点位置时电弧穿过坡口间隙应为1／3，此时，应加快焊接速度防止烧穿使背面产生焊瘤，另一半圆的焊接相同。在焊接过程中要注意焊条角度要随时随焊缝空间位置变化而调整，防止咬边、夹渣或造成尖角。焊条焊完收弧时，要在熔池边缘部位少量补充1～2滴铁水再收弧，让熔池缓慢冷却，避免产生收弧缩孔。2、填充焊填充焊时，应先将打底层的焊道熔渣，飞溅等清理干净，将打底层焊缝接头修磨平整后在焊接，填充层的焊接方法为连弧焊法，运条方法为正锯齿形，焊条与焊接方向的角度为95～105度，焊条与试件方向为90度，为持续保持熔池温度的均衡，填充焊时要及时地调整运条方法和焊接速度来加以控制。在始焊端引燃电弧后，焊条在原地作横向摆动，形成熔池后用正锯齿形运条法沿焊接方向均匀前移，焊道中间停留时间短一些，两侧停留时间长一些并下压，保证坡口两侧不形成夹角并能使坡口两侧的熔渣浮起，防止了夹渣出现。填充时的速度视具体焊接状况而定，应确保填充后的焊缝平整，高低一致，若需焊接第二层填充层时必须注意，不能损坏坡口边缘，填充高度应比管子平面低1.0mm左右，方可进行表层的焊接。3、盖面焊盖面焊前应将前一层熔渣、飞溅清除干净，焊条角度、运条方法与填充层相同，焊接时焊条的横向摆动幅度比填充层要宽，摆动幅度均匀，满足焊缝宽度尺寸要求，电弧不宜过长，越低越好，速度适中，外坡口边熔化尺寸控制在1mm左右，坡口两侧稍作停留，防止出现咬边缺陷，焊道应平直，焊缝表面成形美观。三、注意事项1.采用低氢型碱性焊条焊接时，不可利用电弧吹力消除弧坑缺陷或多次断弧，正常焊接时不要挑弧，并注意熔池保护，熄弧时应将弧坑填满，避免产生弧坑及弧坑裂纹。因碱性焊条除力学性能和抗裂性较酸性焊条好以外，对弧焊电源、接线方法、焊件表面状况、烘干温度等等都有很高的要求，引燃电弧方面也较酸性焊条差，长弧焊接易使熔池的保护效果变差，空气中的有害气体易侵入焊接区，造成气孔的产生。2.打底焊及填充焊接完成后，各层间的杂质及边角部位的夹渣物需清理干净，确保各层间的金属融合，原子间很好结合。3.盖面焊时，要注意余高尺寸，保证焊缝表面尺寸及成形美观，焊接接头部位连接要良好，过度平整。4、熄灭电弧时要正确采用熄弧方法，使用碱性焊条应采用划圈収弧法或回焊收弧法。5、焊后清渣，飞溅，锤击焊缝释放焊接应力。严格按以上焊接工艺技术方法操作就可获得满意的、合乎技术要求的焊缝，完成水平固定管单面焊双面成型焊接。依据标准及参考文献：［1］《焊工》国家职业资格培训教程［2］《焊工工艺学》机械工业出版社［3］《焊工工艺学》中国劳动社会保障出版社