埋弧焊焊接技巧與應(yīng)用

薛勇

[摘要]埋弧焊具有生產(chǎn)效率高，焊縫質(zhì)量好，大大改善焊接工人勞動(dòng)條件等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用在焊接的各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的手弧焊接焊接方法簡單掌握起來比較容易，埋弧焊接的使用方法和技巧相對(duì)來講比較發(fā)雜一些。尤其是埋弧焊在鋼管焊接中的一些技巧，掌握起來較為困難。本人針對(duì)自己多年來的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，寫出來以饗讀者。

[關(guān)鍵詞]埋弧焊優(yōu)缺點(diǎn);埋弧焊方法;埋弧焊鋼管焊接技巧

一、埋弧焊簡介

埋弧焊接方法，在前蘇聯(lián)是1929年由杜爾切夫斯基取得第10578號(hào)專利，而在美國是1936年由林德公司取得第2043960號(hào)專利。由于其焊縫質(zhì)量好，勞動(dòng)條件佳，生產(chǎn)效率又比手工焊接提高幾十倍，因此在發(fā)明后得到了飛速發(fā)展，并在機(jī)械、造船、橋梁、鍋爐、制管等工業(yè)部門普遍得到應(yīng)用。我國先后建成的直縫、螺旋縫焊管廠無一例外也采用埋弧焊接方法（除高頻焊接方法外）。埋弧焊也是利用電弧做為熱源的焊接方法之一，焊接時(shí)電弧是在不斷送進(jìn)的焊絲端部與工件之間燃燒，而整個(gè)電弧是被顆粒狀的焊劑覆蓋著，并不外露而得名。焊接電弧在焊絲和工件之間形成電弧柱，焊絲的端部和工件上有電極的活性斑點(diǎn)（其溫度可達(dá)到700k以上），焊絲、焊劑、工件在電弧熱的作用下被熔化，焊絲和工件被熔化為液態(tài)金屬，焊劑被熔化為焊渣。焊池（液態(tài)金屬）受熔渣、金屬和焊劑的蒸汽保護(hù)，不與空氣接觸。焊絲或工件移動(dòng)時(shí)，電弧柱的吹力將熔池金屬推向后方，在隨后的冷卻過程中這部分金屬凝固成焊縫，熔渣則凝固成渣殼覆蓋于焊縫表面。焊渣除了對(duì)熔池、焊縫金屬起機(jī)械保護(hù)作用外，還與熔池金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而影響焊縫金屬的化學(xué)成分與組織。埋弧焊接焊接時(shí)，焊劑由焊絲的前方進(jìn)入焊接區(qū)域，始終覆蓋著焊接電弧區(qū)。冷卻后的焊縫和冷卻后的渣殼相互間由于熱收縮系數(shù)不同，渣殼會(huì)自動(dòng)脫落，多余的焊劑和渣殼分別自動(dòng)分離回收。埋弧焊接鋼管時(shí)，焊絲向下輸送，焊件機(jī)械移動(dòng)，所以也稱自動(dòng)埋弧焊接。將焊絲傳動(dòng)系統(tǒng)和焊劑裝在手工移動(dòng)的裝置上進(jìn)行焊接，成為半自動(dòng)埋弧焊接。

二、埋弧焊的優(yōu)缺點(diǎn)

1、埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）生產(chǎn)效率高：一方面焊絲導(dǎo)電長度縮短，電流和電流密度提高，因此電弧的溶深和焊絲溶敷效率都大大提高。（一般不開坡口單面一次溶深可達(dá)20mm）另一方面由于焊劑和溶渣的隔熱作用，電弧上基本沒有熱的輻射散失，飛濺也少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。（2）焊縫質(zhì)量高：熔渣隔絕空氣的保護(hù)效果好，焊接參數(shù)可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，對(duì)焊工技術(shù)水平要求不高，焊縫成分穩(wěn)定，機(jī)械性能比較好。（3）勞動(dòng)條件好：除了減輕手工焊操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外，它沒有弧光輻射，這是埋弧焊的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。埋弧焊弧光不外露，沒有弧光輻射，機(jī)械化的焊接方法減輕了手工操作強(qiáng)度，這些都是埋弧焊獨(dú)特的特點(diǎn)。

2、埋弧焊的主要缺點(diǎn)

（1）埋弧焊采用顆粒狀焊劑進(jìn)行保護(hù)，一般只適用于平焊和角焊位置的焊接，其他位置的焊接，則需采用特殊裝置來保證焊劑對(duì)焊縫區(qū)的覆蓋和防止熔池金屬的漏淌。（2）焊接時(shí)不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)位置，需要采用焊縫自動(dòng)跟蹤裝置來保證焊炬對(duì)準(zhǔn)焊縫不焊偏。

三、埋弧焊的焊接方法和技巧

埋弧焊主要適用于平焊位置焊接，采用一定的輔助設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)角焊和橫焊位置的焊接。由于埋弧焊工業(yè)應(yīng)用以平焊為主，這里主要討論平焊位置的情況，其他位置的焊接與平焊位置具有相似的規(guī)律。影響埋弧焊焊縫形狀和性能的因素主要是焊接工藝參數(shù)、工藝條件等。埋弧焊的焊接工藝參數(shù)有焊接電流、電弧電壓、焊接速度等。

1、焊接電流

當(dāng)其他條件不變時(shí)，無論是Y形坡口還是I形坡口，正常焊接條件下，熔深與焊接電流變化成正比，即H=kmI，為比例系數(shù)，隨電流種類、極性、焊絲直徑以及焊劑的化學(xué)成分變化而異。電流小，熔深淺，余高和寬度不足;電流過大，熔深大，余高過大，易產(chǎn)生高溫裂紋。同樣焊接電流條件下，焊絲直徑不同（電流密度不同），焊縫形狀和尺寸會(huì)發(fā)生變化。表示電流密度對(duì)焊縫形狀和尺寸的影響，在其他條件不變時(shí)，熔深與焊絲直徑成反比關(guān)系，但這種關(guān)系隨電流密度的增加而減弱，這是由于隨著電流密度的增加，熔池熔化金屬量不斷增加，熔融金屬后排困難，熔深增加較慢，并隨著熔化金屬量的增加，余高增加焊縫成形變差，所以埋弧焊時(shí)增加焊接電流的同時(shí)要增加電弧電壓，以保證焊縫成形。

2、電弧電壓

電弧電壓和電弧長度成正比，在相同的電弧電壓和焊接電流時(shí)，如果選用的焊劑不同，電弧空間電場強(qiáng)度不同，則電弧長度不同。如果其他條件不變，電弧電壓低，熔深大，焊縫寬度窄，易產(chǎn)生熱裂紋;電弧電壓高時(shí)，焊縫寬度增加，余高不夠。埋弧焊時(shí)，電弧電壓是依據(jù)焊接電流調(diào)整的，即一定焊接電流要保持一定的弧長才可能保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒，所以電弧電壓的變化范圍是有限的。

3、焊接速度

焊接速度對(duì)熔深和熔寬都有明顯的影響，通常焊接速度小、焊接熔池大，焊縫熔深和熔寬均較大。隨著焊接速度增加，焊縫熔深和熔寬都將減小，即熔深和熔寬與焊接速度成反比。

四、埋弧焊的應(yīng)用

1、埋弧焊接鋼管的工藝質(zhì)量存在的優(yōu)點(diǎn)

①埋弧焊所用的焊接電流大，焊接電流密度在50A/mm2以上（手工電弧焊在20A/mm2以下）電弧熱大且熱效率高，焊絲熔化系數(shù)高，工作的熔透也深，焊接鋼管時(shí)，工件厚度一般在10mm以下可以不開坡口，因此焊接生產(chǎn)率高。②埋弧焊的速度比手工焊高。鋼管焊接由于是專用焊接設(shè)備，焊接技術(shù)成熟，比一般埋弧焊焊速更快，以8～10mm厚鋼板為例，焊速可在1.5～2m/min或更高，而手工焊則不超過0.1～0.13m/min。③埋弧焊所用的焊劑在焊接過程中起到的作用有：①覆蓋電弧區(qū)域，排除空氣侵入;②在電弧柱中，熔化的焊渣與熔化的金屬滴充分化學(xué)反應(yīng)使熔池金屬元素增量并在攪拌中帶出有害氣體和浮渣;③電弧柱中熔渣電離的離子可以增強(qiáng)電弧的穩(wěn)定性;④熔渣覆蓋熔池表面可固定熔池形狀，這點(diǎn)在螺旋焊接時(shí)防止熔池金屬流失非常重要;⑤同時(shí)覆蓋凝固焊縫可以防止焊縫表面氧化。④埋弧焊接的質(zhì)量和生產(chǎn)效率主要取決于焊接材料、焊接設(shè)備、焊接規(guī)范參數(shù)，與個(gè)人的操作技術(shù)相關(guān)性較少，因此焊接質(zhì)量比手工焊穩(wěn)定。

2、埋弧焊接鋼管的工藝質(zhì)量也存在以下缺點(diǎn)

①由于焊劑是顆粒狀的，容易流動(dòng)，維持一定位置受重力影響，因此埋弧焊僅適合于水平焊接的位置，其它焊接位置需考慮焊劑保持覆蓋電弧的穩(wěn)定性。在螺旋埋弧焊時(shí)，在電弧區(qū)有一個(gè)焊劑碗，使焊劑流在焊劑碗中覆蓋住電弧區(qū)。②由于埋弧焊的焊接電流很大，因此焊接熔池也很長。為保持熔池形狀，焊接位置受到一定的限制，否則會(huì)產(chǎn)生液態(tài)焊縫金屬流失、焊縫中間凸起或焊縫咬邊等焊接缺陷。③焊劑覆蓋住電弧，使電弧位置不可目測(cè)，焊絲是否對(duì)準(zhǔn)焊縫，需要另外的檢測(cè)手段。④鋼管埋弧焊時(shí)，由于電流流經(jīng)鋼管載體的影響，電場強(qiáng)度較大，焊接電極的位置或焊接電流較小時(shí)會(huì)影響焊接電弧的穩(wěn)定性，前者影響電弧磁偏吹，后者影響電弧的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]《埋弧焊技術(shù)》奚泉主編.中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2011-03-01第一版.

[2]《埋弧焊》.陳茂愛主編.化學(xué)工業(yè)出版社，1997-08-01第一版.