鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊接工藝研究

徐忠澤

摘 要：隨著科技的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊工藝中使用的鋼材必須具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)、塑性和韌性、良好的工藝性能等特征，甚至在某些情況下，要求此鋼材具有適應(yīng)低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境的能力。本文首先從埋弧焊優(yōu)、缺點(diǎn)以及應(yīng)用范圍兩個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹了埋弧焊，然后從3個(gè)方面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊接工藝進(jìn)行了粗略的研究，最后為了確保對(duì)鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊接質(zhì)量的有效控制，列出了應(yīng)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；埋弧焊接；控制措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TU758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）09-0026-01

我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑與伸出長(zhǎng)度、焊絲傾角甚至鋼結(jié)構(gòu)焊件的根部間隙、焊件坡口形狀等工藝參數(shù)都會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)工程埋弧焊接的質(zhì)量與施工進(jìn)度。并且，埋弧焊焊接應(yīng)力還可能造成鋼板焊后變形，其結(jié)果是：誤差超出了可控制的范圍，嚴(yán)重時(shí)可造成鋼結(jié)構(gòu)的報(bào)廢。所以，為了提高鋼結(jié)構(gòu)的利用率、焊接生產(chǎn)率、焊接的質(zhì)量，我們有必要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊接工藝進(jìn)行研究。

1 埋弧焊接的概述

焊接工藝有焊絲和焊劑兩個(gè)基本要素，前者直接影響焊縫金屬的力學(xué)性能、抗裂性能、焊接缺陷發(fā)生率及焊接生產(chǎn)率等；后者的質(zhì)量決定著材料的消費(fèi)耗用，即質(zhì)量越好使用的越少就能達(dá)到預(yù)計(jì)的效果。近年來(lái)，埋弧焊工藝不斷地推陳出新，先后出現(xiàn)了許多種高效以及優(yōu)質(zhì)的焊接方法。但是，埋弧焊，全稱叫埋弧自動(dòng)焊，又被稱作焊劑層下自動(dòng)電弧焊的埋弧焊，其應(yīng)用領(lǐng)域依然未受任何影響，比如：從各種熔焊方法的熔敷金屬重量所占份額的角度來(lái)看，埋弧焊量約占10%。

1.1 埋弧焊的優(yōu)、缺點(diǎn)

具有生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量高、低勞動(dòng)強(qiáng)度、無(wú)弧光以及煙塵很少等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，但也存在靈活性不高、熱裂紋、氣孔、以及夾渣等缺點(diǎn)。

1.2 埋弧焊的應(yīng)用范圍

目前埋弧焊主要用于焊接各種鋼板結(jié)構(gòu)，如：碳素結(jié)構(gòu)鋼以及復(fù)合鋼材等。由于埋弧焊適于批量較大、較厚較長(zhǎng)的直線及較大直徑的環(huán)形焊縫的焊接，所以在造船、鍋爐、壓力容器、橋梁、起重機(jī)械、廠房鋼結(jié)構(gòu)制作等領(lǐng)域都取得了廣泛的應(yīng)用。

2 鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊接工藝的研究

鋼結(jié)構(gòu)在采用埋弧焊接的過(guò)程中，鋼板內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極大的應(yīng)力，輕則產(chǎn)生微裂紋，重則鋼板在釋放應(yīng)力時(shí)發(fā)出輕微響聲或?qū)е侣窕『负缚p撕裂。為了最大化避免上述問(wèn)題，以及完善埋弧焊接工藝，對(duì)此進(jìn)行了如下的研究：

2.1 焊接材料

焊接材料必須具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)、塑性和韌性、良好的工藝性能等特征。宜選擇中錳、低錳型號(hào)的焊劑。必須按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求等對(duì)焊接材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收合格。

2.2 焊前準(zhǔn)備

2.2.1 坡口設(shè)計(jì)及加工

同其他焊接方法相比，埋弧焊接母材稀釋率較大，母材成分對(duì)焊縫性能影響較大，埋弧焊坡口設(shè)計(jì)必須考慮到這一點(diǎn)。依據(jù)單絲埋弧焊使用電流范圍，當(dāng)板厚小于14mm，可以不開(kāi)坡口，裝配時(shí)留有一定間隙；板厚為14～22mm，一般開(kāi)V形坡口；板厚22～50mm時(shí)開(kāi)X形坡口。對(duì)于鍋爐汽包等壓力容器通常采用U形或雙U形坡口，以確保底層熔透和消除夾渣。

2.2.2 裝配點(diǎn)固

埋弧焊要求接頭間隙均勻無(wú)錯(cuò)邊，裝配時(shí)需根據(jù)不同板厚進(jìn)行定間距、定位焊，如表1所示。

2.2.3 焊前清理

坡口內(nèi)水銹、夾雜鐵末，點(diǎn)焊后放置時(shí)間較長(zhǎng)而受潮氧化等焊接時(shí)容易產(chǎn)生氣孔，焊前需用噴砂等方法進(jìn)行處理。

2.3 焊接的工藝過(guò)程

2.3.1 埋弧焊接的工藝參數(shù)

埋弧焊接的工藝參數(shù)主要有：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲的傾角等。

焊接電流必須控制在一定范圍內(nèi)，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，容易產(chǎn)生咬邊和成形不良，使熱影響區(qū)增大，甚至造成燒穿；當(dāng)電流過(guò)小時(shí)，熱度不夠，電弧穩(wěn)定性變差。不同的電流導(dǎo)致不同的焊接效果；把電弧電壓調(diào)整到焊接電弧穩(wěn)定的狀態(tài)；一般而言，熔深和熔寬與焊接速度成反比。當(dāng)其他焊接參數(shù)不變而焊接速度增加時(shí)，焊接熱輸入量相應(yīng)減小，從而使焊縫的熔深也減小。焊接速度太大會(huì)造成未焊透等缺陷；焊絲的傾斜方向分為前傾和后傾。傾角的方向和大小不同，電弧對(duì)熔池的力和熱作用也不同，從而影響焊縫成形。

2.3.2 焊接順序

在做好充分的焊前準(zhǔn)備的情況下，可以按照打底焊、填充焊、蓋面層的焊接的順序開(kāi)始焊接，但是，在焊接過(guò)程中要注意必要時(shí)采取預(yù)熱及后熱措施，各焊道的接頭要盡量錯(cuò)開(kāi)，焊接工藝參數(shù)要適當(dāng)，最大化的避免壓縮塑性變形、焊縫過(guò)厚、焊穿、夾渣、熱裂紋、氣孔以及未焊透等問(wèn)題的出現(xiàn)。

3 鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊接應(yīng)注意的問(wèn)題

很好地控制焊接工藝參數(shù)，確保焊接質(zhì)量，降低焊接內(nèi)應(yīng)力，并使用留余量法去除焊縫的橫、縱向收縮變形。另外，注意以下幾點(diǎn)：焊接材料與母材的匹配。選擇焊接材料應(yīng)遵循等強(qiáng)度原則、等條件原則（使用條件，如高溫、腐蝕等）、同質(zhì)性原則（焊材與母材成分相同或相似）。這里說(shuō)的強(qiáng)度是指抗拉強(qiáng)度，等強(qiáng)度原則是說(shuō)焊接過(guò)程中如果是同種材料（或強(qiáng)度相近）焊接，則選用與其強(qiáng)度相同（或略高）的焊接材料，如果是異種金屬，則按強(qiáng)度低的母材選擇焊接材料并符合設(shè)計(jì)要求；藥芯焊絲、焊劑和熔嘴在使用前，必須按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)及工藝文件的規(guī)定進(jìn)行烘干；焊接環(huán)境出現(xiàn)風(fēng)速大于10m/s、相對(duì)濕度大于90%、雨雪環(huán)境、焊件溫度低于0℃等任一情況時(shí)，須采取有效防護(hù)措施，否則禁止施焊；要重視焊接工藝評(píng)定，安排具有相應(yīng)資格的合格焊工進(jìn)行施焊。焊接工藝的評(píng)定可以根據(jù)JGJ81-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行，然后根據(jù)焊接工藝評(píng)定的結(jié)果制定相應(yīng)的焊接工藝規(guī)程，為埋弧焊接工藝的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

在鋼結(jié)構(gòu)埋弧焊接的過(guò)程中，我們知道埋弧焊接經(jīng)常存在縫寬不均、咬邊、滿溢、焊穿及背面焊縫較高以及焊接應(yīng)力與變形等問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，提出了相應(yīng)的策略，如適當(dāng)降低焊速、減小焊接電流、采用合理的焊接順序以及矯正焊絲位置等措施來(lái)解決埋弧焊接存在的問(wèn)題，為以后的埋弧焊接工作總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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