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單面焊雙面成形水平固定管焊接，難度大，技術要求高，焊接過程中溶池形狀小，焊條的送進往往需要在毫米間移動，教學中僅靠示范很難掌握要領。現(xiàn)有教材只是從焊條角度、運條方法講述了操作要領，還沒有通過分析熔池形狀講解焊接技術要領的教材。焊接過程中溶池變化快，只知道焊條角度和運條方法也很難根據(jù)實際情況準確地判斷下一次焊條送進的位置和時間，導至焊工在焊接過程中應變能力差，聽、看與送進不能很好地相互配結合，產(chǎn)生了焊接缺陷又不明白是什么原因造成的，學習起來很困難。采用分析焊接操作時各種位置熔池的形狀來確定焊條的送進位置，能很快能掌握這個項目的焊接技術。 一、焊前準備工藝 任何焊接作業(yè)，焊前準備工作都十分重要，許多焊接缺陷都是由于準備和裝配不嚴謹造成，因此要培養(yǎng)焊工養(yǎng)成良好的焊前準備工藝作風，避免非操作技術因素造成焊接缺陷。焊前要求清理管子坡口處20mm油、銹，露出金屬光澤，工件按表一要求加工。檢查使用的焊機是否正常，選擇直流焊機要檢查極性是否正接，焊條必須經(jīng)過150?C 1小時烘干后放在保溫筒內(nèi)使用。 焊條電弧焊水平固定管焊接采用V型坡口（如圖1）單面焊雙面成形焊接技術，我們把管子按鐘表時刻劃分(如圖1)，焊完前半圈，再焊后半圈，6點為仰焊，6點到4點間為仰焊爬坡，3點、9點為立焊，12點為平焊，2點到12點間為平焊爬坡。 表示方法：SMAW-Ⅰ-5G-3.5/57-F1 二、管子部分焊接位置的熔池分析（前提是在焊接參數(shù)選擇正確的條件下分析） （1）6點至4點處仰焊至仰焊爬坡焊接難點及容易產(chǎn)生的缺陷 圖示對照分析 圖2所示為管子打底6~4點位置，焊接時容易產(chǎn)生內(nèi)凹，表面焊瘤、夾溝、夾渣缺陷的熔池形狀。 圖3所示為管子打底6~4點位置，焊接時不易產(chǎn)生內(nèi)凹，表面焊瘤、夾溝、夾渣缺陷的熔池形狀。
圖2斷口檢查時內(nèi)部有夾渣，背彎檢測常常達不到合格要求。 從圖2分析是由于焊條沒能伸入到坡口根部鈍邊處，熔池窄而大的橢圓形，后一個熔池壓前一個熔池的1/2，溶池重疊較少，電弧相對較長，使熱量分散在坡口周圍，只能等坡口內(nèi)周圍母材熔化后，鈍邊才熔化形成熔池，這樣相對熔化時間長，母材焊條熔化量都多，加之處于仰焊位置，熔化鐵水在自身重力作用下下墜并帶出內(nèi)部母材熔化鐵水，產(chǎn)生內(nèi)部凹陷和外表面焊瘤缺陷。從熔池形狀看，熔池面積、厚度都較大，后一個溶池很難使前一個熔池內(nèi)氣體逸出，再從成形看，焊縫兩邊有很深的夾溝，焊后管內(nèi)部焊縫成形多內(nèi)凹，外表面夾溝很深，蓋面時焊條不易伸入到溝槽底部，蓋面時無法熔化兩邊夾溝，還會造成兩焊道間內(nèi)部夾渣缺陷。 正確操作手法是從6點半處引燃電弧后拉長電弧對母材進行預熱，看見焊條頭前第一滴鐵水墜落后，焊條成75°伸入坡口根部鈍邊部位(如圖3)，稍作擺動，熔化約1秒，第一個熔池形成后熄弧。由于未等坡口周圍母材熔化，管子兩鈍邊處已連接形成熔池，相對熔化時間短，鐵水熔化量少，熔池重量輕，不易下墜產(chǎn)生焊瘤，焊后管內(nèi)焊縫成形較飽滿，表面溝槽很淺，利于蓋面施焊。焊條送進時必須直接伸入坡口根部鈍邊處，焊條與焊縫角度隨著前進的位置不斷調(diào)整，焊條與溶池間的距離為2mm，聽到擊穿聲后如果熔池也已形成，立刻熄滅電弧，后一個熔池與前一個熔池幾乎成完全疊加形式前進。每個熔池都較薄，后一個焊接對前一個熔池進行了充分熔化，焊縫內(nèi)氣體容易逸出，不易產(chǎn)生氣孔。熄弧后看熔池是否是細月牙形，如果熔池成窄而大的橢圓形，說明焊條沒有送入根部，溶池搭接少或熔化時間過長，下次送進及時調(diào)整。 管子打底焊接的目地是讓兩鈍邊連接成一體，達到原子間結合，因此在達到目地的前提下打底層較薄為理想。 （2）2點~12點平爬坡位置至平焊位置收弧打底焊接難點和容易產(chǎn)生的缺陷。 焊接11至12點平爬坡位置焊接時由于管子溫度已經(jīng)很高，如不控制焊條送進位置和熔化時間，容易產(chǎn)生內(nèi)部焊瘤和塌陷。焊接時要讓熔池保持合適的溫度，焊接過程中要時刻注意熔池變化，熔孔寬度一定要比間隙寬0.5~1mm，太大熔池溫度高，易產(chǎn)生內(nèi)部焊瘤，如果沒有熔孔出現(xiàn)或熔池單邊有缺口（如圖5），說明根部鈍邊熔合不好，會產(chǎn)生未熔合就產(chǎn)生未透缺陷。兩鈍邊各熔化0.5~0.8mm比較合適，熔池成短軸為3mm，長軸為間隙+0.5~1mm的橢圓形。熔化時間約為0.7秒鐘，后一個熔池壓前一個熔池的2/3，只有1/3鐵水透至焊縫背面，不易形成焊瘤，焊接角度隨著焊接的位置變化而變化。如果熔池長軸大于間隙寬度1.6mm時，熔化時間須減短或熔池應控制在2/3比例疊加前進。 從熔池形狀看，如果兩鈍邊各熔化1-2mm以上，說明熔化時間過長，熔池內(nèi)液態(tài)金屬重量增加，加上熔池間重疊的太少，坡口和鈍邊托不住鐵水，導致鐵水下墜，形成內(nèi)部焊瘤，正確的方法熔池成適中長橢圓形月牙，熔化時間短，鐵水熔化量少，不會下墜形成內(nèi)部焊瘤。 我們在焊接過程中每次熄弧都要能看清熔池，如看不到熔池，說明可能熔化時間不夠或送進位置太后，沒有焊透， 也可能是焊條沒有放在間隙正心（如圖5），導至電弧熱量偏向一邊產(chǎn)生了單邊不透缺陷。新考規(guī)規(guī)定任何焊縫不允許有未焊透缺陷存在，因比必須杜絕未焊透缺陷的產(chǎn)生。未焊透缺陷主要產(chǎn)生在管子焊接打底最后的接頭處，打底最后一個接頭為冷接頭，其實這個接頭最不容易產(chǎn)生未透缺陷，因為對面碰頭焊縫是固態(tài)金屬，溶化需要一定時間。學習中學員往往誤認此處是平焊位置，鐵水容易下墜，最怕這焊漏，多數(shù)人操作時不敢充分熔化，在兩焊縫連接時焊接速度快一帶而過造成。最后一個接頭正確的方法是焊接至距某對面接頭3mm時采用短弧擺動連弧焊接法，在即將接頭的前一秒鐘將焊條對準對面冷接頭作擺動前進，至兩邊搭接3mm后收弧。 圖示對照分析 圖8所示為管子打底最后收弧點（12點處）容易產(chǎn)生縮孔、星狀裂紋、弧坑裂紋等缺陷的熔池形狀。 圖9所示為管子打底最后收弧點（12點處）不易產(chǎn)生縮孔、星狀裂紋、弧坑裂紋等缺陷的熔池形狀。 圖8 圖9 圖7是管子打底收弧最易產(chǎn)生的缺陷，熔池很大，呈沸騰狀，收弧的3個動作間隔時間短，熔化時間長，熔池在高溫下急劇冷卻產(chǎn)生縮孔、弧坑裂紋。此接頭處產(chǎn)生的裂紋為熱裂紋，是在高溫下形成，從斷口上看有氧化色彩。產(chǎn)生原因是由于結晶時焊縫中的雜物和低熔點共晶物在晶界處偏析，由于熔點比純金屬低，在結晶中以液態(tài)間層存在，當受到一定大小的拉應力時，液態(tài)間層被拉開而成。一般深而窄的焊縫和火口處是最容易引起裂紋的地方。 最后收弧的3個動作是保證一次比一次熔化鐵水少，且每次熄弧時間比正常焊接時要長，溶池溫度冷卻緩慢，熔池內(nèi)鐵水飽滿，焊縫強度高，不易產(chǎn)生裂紋缺陷。第一次熄弧0.5秒后等熔池由明亮的紅色慢慢變成暗紅色，再補充第二滴鐵水，再次熄弧停1秒后補充第三滴鐵水，只有這樣收弧（注意：一次比一次熔化時間短，一次比一次補充的鐵水少，讓焊縫緩慢冷卻，）才能保證熔池緩慢冷卻，弧坑飽滿，焊縫有足夠的強度抵抗焊接應力和變形，不出現(xiàn)裂紋和縮孔缺陷。有的學員不知道原理，由于停留和送進在秒和毫米間操作，沒有圖示，僅看操作示范，往往會模仿成(圖8)所示，因此圖形講解簡單、直觀，起到了關鍵作用。 （3）管子蓋面焊接的難點和容易產(chǎn)生的缺陷
圖示對照分析 圖11、12為管子蓋面焊接的兩種運條方法 在參數(shù)選擇正確的條件下，管子蓋面焊接時產(chǎn)生(圖10)中的缺陷，主要是運條角度不對，各個位置的熔池搭接比例不正確，鐵水堆積，焊縫過厚，仰焊位置時焊條未擺到坡口邊緣，電弧太低，焊條角度沒能及時變換，收弧方法不正確，仰焊位起弧時沒有充分預熱，都會產(chǎn)生上述的焊接缺陷。 管子蓋面焊接采用斷弧焊操作。要特別注意的是仰焊起焊時母材溫度低，如焊條不擺到坡口邊緣，鐵水會很快收縮回來，產(chǎn)生咬邊，焊縫成形也會又高又窄，達不到圓滑過度的效果，還容易產(chǎn)生表面未熔合。從熔池形狀分析如果成下墜橢圓形，焊出的成形肯定不好，可能會產(chǎn)生焊瘤。因此仰焊蓋面起焊點要充分預熱，焊條與管子的夾角成75度，引燃電弧后拉長電弧進行預熱,等焊條頭上的第一滴熔化鐵水墜落后再將焊條送進，前5mm須作Z字形運條連弧焊，特別強調(diào)焊條必須擺到兩邊坡口邊緣(如圖11)。起頭一段焊完隨后采用斷弧焊接，作△形擺動運條(如圖12)，既熔池中心起弧，熔池中心收弧，擺動至距離坡口邊緣0.5mm處收弧，此時可看出溶池在擴散時已溶化兩邊坡口，溶池寬度為坡口寬度+0.5，這與仰焊起焊時的運條有明顯的區(qū)別。停弧時看到的熔池是扁橢圓形，焊接過程中要時刻觀察熔池形狀，熔化鐵水一定要潤濕到坡口邊緣，避免產(chǎn)生表面未熔(如圖10)。蓋面焊接時電流應比打底時大5A. 焊接蓋面立焊至平焊爬坡位置（3點~1點處）焊條角度要及時變換，電弧不要太低，焊條與溶池保持2mm距離，保證熔池內(nèi)鐵水自由流動，后一個熔池壓前一個熔池的2/3，熔化時間要短，看熔化的鐵水將坡口填滿再熄弧，焊縫高出母材1~1.5mm最好，焊條在坡口中心做2~3mm擺動，焊到1~12點位置時焊接速度要適中，焊條角度必須調(diào)整，前時速度不能過慢，否則鐵水與藥皮混在一起堆積產(chǎn)生滿溢（如圖10），此位置必須連弧焊，搭接前面焊縫的5~10mm后熄滅電弧，待熔池縮小到原來1/3時再送一滴鐵水即可結束焊接。焊出的焊縫光滑、平整，不易產(chǎn)生滿溢、過燒等缺陷。 總結 通過采用熔池形狀對照分析和操作示范相結合方法教學，學員能根據(jù)各個部位的熔池情況判斷焊條角度、送進位置和熔化時間，快速掌握幾個關鍵部位的操作工藝，再經(jīng)過實際訓練一段時間后，技術水平提高很快，各種焊接缺陷出現(xiàn)率明顯下降，提高了學員在復雜的施工焊接中的應變能力，有利于學員今后的焊接技術學習。 |
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