商德河

（西安南風日化有限責任公司    710077   西安）

 

    焊接工藝技術中水平固定管的單面焊雙面成型操作是焊接技術中最難的一種，現將我們多年生產實踐中摸索總結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際上是一條環形焊縫，一般的規律都是按仰焊→仰立焊→立焊→立平焊→平焊的焊接順序進行的，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，因為水平固定管在焊接時一般都是下部（仰焊）溫度低，上部（平焊）溫度高，所以控制焊接熱循環不是靠隨時調整電流，而主要是靠通過運條方法的改變來達到溫度的均衡。因此在焊接過程中，尤其是第一層的焊接極易出現；背面透過焊肉過多或不足、表面凹凸不平、焊縫中存在氣孔、夾渣、接頭處發生縮孔、燒穿、焊瘤等焊接缺陷。一般水平固定管易產生焊接缺陷部位如下（見圖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氣孔和縮孔等缺陷；

    3.在立焊和立平焊部位易出現焊肉透過量過大、保護性能不好、成型不均勻等缺陷；

    4.在立平焊時接頭部位極易發生縮孔缺陷。

    為了防止上述缺陷的產生，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械冷加工法。當采用氣割和炭弧氣刨加工坡口時，一定要將淬硬性較大材料表面的淬硬層、滲碳層清理干凈，并將坡口兩側的油、銹、雜質等清理干凈（清理范圍每側不少于20毫米）。

 

    2.定位焊

    定位焊應根據不同管徑確定出固定位置及焊縫長度。引弧要在坡口內一側進行，對于淬硬傾向大的材料應避免在非焊接部位引弧。

    3.點焊

     不同的管徑選擇不同的點焊長度和焊點個數（見表）

    4.應嚴格控制坡口間隙、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

    錯口偏差不得超過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經驗公式確定：I=k×d

    式中：I=焊接電流（安培）

            d=焊條直徑（毫米）

            k=系數（一般取30~50）

    立、橫焊時，電流應比平焊低10~15%；仰焊時，電流應比平焊低15~20%；

    冬季、野外焊接時可在此基礎上提高電流10%左右。

 

    當然電流的選擇還應根據個人操作熟練程度和習慣選擇。現以直徑為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焊接。焊后背面成型良好，經感觀檢查無咬邊、氣孔等缺陷。

 

    5. 焊條的選擇

    焊條的選擇除了根據被焊管材料選擇外，還要對其技術性能、機械性能、工藝性能進行全面考慮，一般要滿足如下要求：

    （1）引弧及再引弧性能好，電弧燃燒穩定，飛濺小；

    （2）熔渣的覆蓋性能好，能防止液態金屬氧化，保證焊縫成型良好；

    （3）焊條藥皮無氣孔、裂紋、縮孔等現象；

    （4）焊條應保證外觀整齊、涂藥均勻、無偏心、剝落、銹蝕，還應磨頭磨尾；

    （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℃，經兩小時保溫，恒溫150℃，隨用隨取（最好有焊條保溫筒）

 

    6. 反變形量

    管子裝配時軸心要對正，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（管徑大時留上限，管徑小時留下限）。

 

    管子的第一層打底焊是決定單面焊雙面成型焊縫質量的關鍵，所以必須嚴格按照工藝規范操作。

 

    當在仰焊部位開始焊時，引弧點（前半圈）一般要越過中心線5~10毫米，焊條角度和仰焊部位成80℃~90℃角。在坡口一側引弧，并將電弧拉長預熱焊接坡口，當坡口兩側出現汗珠似的鐵水時，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小熔孔。然后可開始做穩弧動作，當聽到管子背面發出“吱吱”電弧穿透聲時，說明已經焊透。這時可以采用直線運條法向前施焊。施焊時電弧要盡量壓低，如果感到鐵水透過量太大時，可加上小的擺動。這樣在焊到上半部熄弧時，要越過中心線5~10毫米（見圖3）。

 

    在焊接過程中要注意焊條角度應隨時根據焊縫空間位置調整（見圖4），以防止出現咬邊，夾渣或造成尖角。為不使熔池溫度過高，可采用月牙形小擺動，以降低熔池溫度。前后半圈的起止點位置如圖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:可以用長弧在始焊處預熱，利用電弧吹力消除弧坑頭部缺陷，使之在始弧處形成一個坡口。當運條到接頭處時，用力頂一下，使焊條頂穿熔孔，但決不能滅弧，不然會產生縮孔（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：立焊時應在熔池前5~10毫米處引弧，要采取改變焊條角度的方法做穩弧動作。在原熔池上要壓低電弧，當鐵水在熔孔中透過背面時，再向前移動焊條施焊。

    3.平焊位置的接頭方法：當運條到上部平焊位置時，可將焊條前后移動并用力向前傾斜，稍做短時間穩弧。當透過背面后，繼續向前施焊，不要滅弧，直到越過中心線5~10毫米再滅弧，并填滿弧坑。

 

    1.當采用低氫型焊條是時，不可用長弧預熱和利用電弧吹力消除弧坑缺陷。應采用短弧擊穿熔孔，穿透根部，使接頭熔化并稍做穩弧動作。在進行正常焊接時不要挑弧，并注意熄弧時將弧坑填滿。

 

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

 

    3.填充焊時雖不象打底焊那樣易出缺陷，但如果工藝不當也會出現氣孔、夾渣、熔合比過大（由咬邊造成）。因此在填充焊時，焊道寬度應逐漸加大。為使坡口兩側熔合良好，使擠出的層間雜質浮在熔池表面，在運條時就要不斷地改變焊條的空間位置（見圖6）。并注意壓低電弧。

 

    4.在焊蓋面焊的第一層時，要注意不要破壞坡口兩側的輪廓線。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。運條方法可采用月牙式擺動，兩側要穩弧，中間要快些，前進速度要均勻，防止熔池部位出現下凹。熄弧時要填滿弧坑，也可采用轉移弧或回焊一段方法收弧。一般焊縫高度和寬度尺寸見圖7。

圖6                                                          圖7

    嚴格按以上焊接工藝技術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》中國機械工程學會焊接學會編   第二版

［2］國家標準《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式及尺寸》GB985-88

［3］國家標準《焊縫符號表示法》GB324-88

［4］行業標準《建筑鋼結構焊接技術規程》JGJ81-2002

［5］《焊工工藝學》機械工業出版社