埋弧焊焊接技術(shù)及質(zhì)量控制研究

張全堂

【摘要】在化工設(shè)備生產(chǎn)中，大量的罐式、塔式容器以及轉(zhuǎn)化裝置需要采用焊接工藝和技術(shù)利用鑄造或成形的鋼材進行組裝和拼接。埋弧焊焊接工藝由于其生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、勞動條件好、節(jié)約金屬及電能等工藝特點而在企業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】埋弧焊 質(zhì)量控制 影響因素

1 引言

由于化工設(shè)備的特殊用途以及裝填物體的化學(xué)特性，要求設(shè)備具有非常高的耐腐蝕性、密封性、氣密性，因此，對焊接工藝的要求非常高，工藝的選擇直接影響到成形的化工設(shè)備的質(zhì)量以及生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率。埋弧焊焊接技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、勞動條件好、節(jié)約金屬及電能等工藝特點，值得進一步研究和推廣使用。

2 埋弧焊焊接技術(shù)原理及特點分析

2.1 埋弧焊焊接工藝原理

埋弧焊（SAW）是目前所有焊接工藝中在焊縫金屬熔敷效率上最高的一種焊接方法，是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法。該焊接工藝的主要原理是將焊接電源的兩極分別接至導(dǎo)電嘴和工件上，焊絲通過導(dǎo)電嘴與工件接觸，則電流經(jīng)過導(dǎo)電嘴，焊絲與工件構(gòu)成焊接回路。在焊接過程中，顆粒狀焊劑由焊劑漏斗經(jīng)軟管均勻地堆敷到焊件的待焊處，焊絲由焊絲盤經(jīng)送絲機構(gòu)和導(dǎo)電嘴送入焊接區(qū)，電弧在焊劑下面的焊絲與母材之間燃燒，最終實現(xiàn)焊縫的有效焊接。埋弧焊除非直接用于規(guī)則的直線焊縫，對非規(guī)則焊縫，必須由焊工調(diào)節(jié)保證焊絲與焊縫位置的對應(yīng)，因此，埋弧焊并非全自動焊接技術(shù)。

2.2 埋弧焊焊接工藝技術(shù)特點

在化工設(shè)備生產(chǎn)過程中，使用埋弧焊焊接技術(shù)，可以大大提高生產(chǎn)效率，埋弧焊熔深大，一次不開坡口可焊20mm，熱效率可達(dá)90%，熔渣去除容易，同時焊接速度快，每小時可焊接8mm的鋼板40米；埋弧焊焊接質(zhì)量高，焊縫外形美觀，成分穩(wěn)定，機械性能均一，焊縫金屬O，N低，規(guī)范穩(wěn)定；同時該焊接技術(shù)具有低成本，環(huán)保，勞動條件好等特點，焊接的產(chǎn)品缺陷少、返修少、質(zhì)量穩(wěn)定，且操作簡單，沒有煙塵、弧光對焊工要求低。

該焊接技術(shù)工藝上也存在一定的不足，首先對焊件的形狀要求嚴(yán)格，基本只能焊接長直線型焊縫，短焊縫效率不明顯其次是不能焊接Al、Ti等活性金屬，只適用于自動焊，機動性差，焊接設(shè)備成本高、設(shè)備的組裝及維護復(fù)雜，最后是對電流的要求較高，小電流（<100A）穩(wěn)定性差，電流強度大，不適合焊接薄板，單層大電流焊接焊縫金屬晶粒粗大，韌性較差。

2.3 埋弧焊設(shè)備系統(tǒng)分析

按照不同的分類方式，埋弧焊有不同類型的設(shè)備。按照用途可分為通用焊接設(shè)備和專用焊接設(shè)備，按照按電源類型分為交流和直流設(shè)備，按照按行走機構(gòu)形式可分為焊車式、懸掛式、機床式、懸臂式以及門架式等，按照送絲方式分為等速送絲式和變速送絲式設(shè)備，按焊絲數(shù)量和截面形狀可分為單絲、雙絲、多絲和帶狀電極等設(shè)備類型。 通過對最常用的焊車式埋弧焊設(shè)備構(gòu)成分析可知，整套埋弧焊焊接設(shè)備系統(tǒng)主要由焊接電源、控制系統(tǒng)、焊車、軌道、焊絲盤、焊絲、焊絲送給滾輪、電弧、焊劑、焊絲送給電機、焊劑漏斗、焊劑回收裝置等構(gòu)成。

3 埋弧焊焊接工藝分析及質(zhì)量控制研究

3.1 埋弧焊焊接工藝分析

埋弧焊焊接工藝主要是焊接過程中的整套焊接程序以及相關(guān)技術(shù)規(guī)范、安全質(zhì)量規(guī)范的總稱，主要包括與焊接設(shè)備匹配的焊接方法、焊接前材料的準(zhǔn)備加工，焊絲焊劑的選擇、以及焊接設(shè)備、焊接順序確定、焊接工藝參數(shù)的選擇以及焊后處理技術(shù)等。埋弧焊焊接技術(shù)在焊接準(zhǔn)備階段根據(jù)工藝要求，需要選擇與加工焊件坡口、清理焊絲和焊件、對焊件進行裝配等，同時根據(jù)焊件特點以及需要的質(zhì)量要求選擇單絲焊或多絲焊，加焊劑襯墊或懸空焊，單面焊或雙面焊，單層焊或多層多道焊；在焊接參數(shù)上，需要確定焊接電流、電弧電壓、焊接速度以及是否采用焊前預(yù)熱、焊后緩冷或后熱、焊后熱處理等工藝措施，并確定相關(guān)的工藝參數(shù)，最后，確定焊接過程中所需要的全部工藝裝備以及焊縫層間清理的方法技術(shù)后即可開展焊接作業(yè)。

3.2 影響埋弧焊焊接質(zhì)量的因素分析

埋弧焊焊接技術(shù)是一種技術(shù)先進，工藝相對復(fù)雜的焊接類型，焊接過程中，受到來自外界各種因素的控制，都會對焊接的質(zhì)量產(chǎn)生直接或間接的影響。影響埋弧焊焊接質(zhì)量的因素主要有以下幾個方面：

首先是焊接電流的影響，其主要表現(xiàn)在對焊絲熔化速度及熔深影響上。

其次是電弧電壓的影響，焊接過程中，當(dāng)電弧電壓過低時，電弧潛入母材表面下方，熱源處于母材中，會導(dǎo)致深而窄焊縫；電弧電壓持續(xù)減少，焊接位置表面將會出現(xiàn)梨形焊縫，并會產(chǎn)生裂紋。而當(dāng)電弧電壓提高時，焊縫會變平，但焊劑的熔化量也會隨之增加，焊接成本上升。

第三是焊接速度的影響。焊接過程中隨著焊接速度升高，焊縫寬度、熔深同時減小，同時余高增加，此時如果繼續(xù)增加焊速，焊件在焊縫處則會形成咬邊。而當(dāng)焊接速度過小時，則會容易產(chǎn)生熔化金屬向前流動現(xiàn)象。

最后是焊絲直徑的影響。焊絲越細(xì)則熔深會越大，而焊縫寬度則越窄。焊接中如果采用細(xì)絲大電流焊接，雖然焊接的效率很高，但容易形成梨形焊縫，熔池不穩(wěn)定，焊接質(zhì)量得不到有效保證。

3.3 埋弧焊接質(zhì)量控制分析

通過對埋弧焊焊接質(zhì)量主要因素的分析，對進一步改善埋弧焊焊接質(zhì)量控制，提升焊接質(zhì)量水平具有重要指導(dǎo)意義。首先，在焊接前要根據(jù)焊接時長，焊接標(biāo)準(zhǔn)要求選擇合適的焊劑類型，同時采用專業(yè)的供電設(shè)備，以保證電流的持續(xù)穩(wěn)定；其次，為保證熔深，需要對焊縫開坡口，在焊接工作開始前需要清理坡口內(nèi)水銹、夾雜鐵末，以防止點焊后放置時間較長而受潮氧化等焊接時容易產(chǎn)生氣孔，同時在焊前需提高工件溫度或用噴砂等方法進行處理。焊接中需要使用交流焊接電源。在實際焊接時，為了提高生產(chǎn)率，在增加焊接速度的同時必須加大電弧功率，才能保證焊縫質(zhì)量。同時，焊接過程中需要注意焊絲的位置，焊劑要保持干燥，同時應(yīng)該覆蓋整個電弧。

4 結(jié)論

埋弧焊技術(shù)是目前化工設(shè)備生產(chǎn)過程中最常用的焊接技術(shù)。該技術(shù)具有焊接縫表面美觀、質(zhì)量穩(wěn)定、效率高、同時焊接材料節(jié)省、環(huán)保，對焊接現(xiàn)場的勞動條件改善意義重大，是一種新型的科技型焊接技術(shù)，但焊接過程中受焊劑、焊接電流、電壓、焊接材料、焊接速度等因素限制，焊接質(zhì)量會受到一定的影響。本文在分析埋弧焊工藝原理、技術(shù)特點和系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，對影響焊接質(zhì)量的因素和焊接質(zhì)量控制技術(shù)進行研究，其結(jié)果對指導(dǎo)企業(yè)提高設(shè)備焊接質(zhì)量具有重要指導(dǎo)意義。

參考文獻

[1] 黃禮瓊.不銹鋼中厚板埋弧焊焊接缺陷的原因分析、返修及預(yù)防措施[J].電焊機，2009，39（4）：144-147

[2] 郭明.大直徑容器環(huán)縫埋弧焊焊接質(zhì)量的影響因素.河南化工，2001，（7）：24

[3] 孟憲坤，柯玉雄.不銹鋼埋弧焊的工藝試驗研究.焊工之友，2001，30（5）：55-56