45°管狀試件焊接操作法探索

河南能源化工集團(tuán)-欒川龍宇鉬業(yè) 河南欒川 471500

摘要：上世紀(jì)九十年代以來，國(guó)家有關(guān)部門相繼成功組織舉辦了各類大規(guī)模的焊接技能比賽。比賽過程中，不斷涌現(xiàn)出了一些具有創(chuàng)新理念的先進(jìn)操作方法，并延伸應(yīng)用于基建工程施工中的焊接領(lǐng)域，大大提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為工程項(xiàng)目的建設(shè)節(jié)約了時(shí)間和成本，取得了良好的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。本文就焊接實(shí)踐中具有較強(qiáng)代表性的45°管狀固定試件操作技術(shù)中的一些創(chuàng)新成果予以探索和研究。

關(guān)鍵詞：焊接領(lǐng)域；45°管；連弧法；操作技術(shù)

引言

日常實(shí)踐中，對(duì)于手工壓力容器焊接技能考核項(xiàng)目中的對(duì)接試件，一般均要求單面焊雙面成形。這一技術(shù)要求本身就具有一定的難度。采用堿性焊條焊接45°管狀固定試件，是高級(jí)焊工技能考核中的一項(xiàng)必考項(xiàng)目，此項(xiàng)目要求焊工具有較高的操作技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于很多專業(yè)焊工而言，這幾乎成了手工電弧焊中難以攻克的難關(guān)之一?，F(xiàn)介紹一種新型的操作方法予以研究和應(yīng)用。

1.傳統(tǒng)直流反接斷弧焊法焊接45°管狀固定試件打底層的不足

我國(guó)傳統(tǒng)操作方法是采用斷弧焊法（也稱滅弧焊法）進(jìn)行打底層焊接。這種方法明顯存在著一些弊端和不足。

1.1 手工電弧焊45°管狀固定試件操作的難點(diǎn)主要在于打底層的焊接，而打底層中最難掌握的是3—9點(diǎn)鐘位置的焊接。此段位置焊接過程中由于焊接電流較小、鐵水下墜等因素影響了溶滴過渡的頻率，進(jìn)而影響了電弧燃燒的正常氛圍，使電弧氣體的保護(hù)效果與其它焊接位置相比有明顯的下降。而在電弧熄滅期間，由于空氣的入侵使熔池周圍尤其是焊縫根部的的保護(hù)氣氛遭到破壞，在本來相對(duì)薄弱的間歇性保護(hù)氣氛下，電弧再次引燃時(shí)因空氣的卷入和焊工操作技術(shù)水平等原因極易產(chǎn)生密集氣孔缺陷。

1.2斷弧焊時(shí)，電弧燃燒是周期性的，每次電弧燃燒時(shí)間約1.5至3s，電弧熄滅時(shí)間1至2s。在電弧熄滅后的0.5至1s時(shí)間內(nèi)，由于熔池還未完全凝固，已熔透到母材背面的鐵水在重力作用下下墜，形成凹陷，并且在焊縫的上焊趾處易形成咬邊缺陷。這也是仰焊位置背面焊縫成形質(zhì)量普遍不高的主要原因。

1.3斷弧焊時(shí)，需要反復(fù)引弧熄弧，增大了由于引弧時(shí)操作不當(dāng)和空氣入侵而產(chǎn)生焊接缺陷的幾率。眾所周知，焊接缺陷往往產(chǎn)生于每根焊條的起止弧處，在電弧正常燃燒過程中產(chǎn)生缺陷的幾率相對(duì)較小。45°管狀試件本身操作難度較大，焊接電流較小，由于坡口截面積相對(duì)較小，焊條在坡口內(nèi)的運(yùn)行沒有足夠的空間，這樣很容易造成焊條每次引弧時(shí)的引弧點(diǎn)達(dá)不到高度一致性，電弧引燃后焊條向熔池方向的送進(jìn)力度也不能達(dá)到一致，從而極易引起“粘條”現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生夾渣或未熔合等缺陷。

1.4斷弧焊時(shí)，為了確保試件背面焊縫的質(zhì)量和成形美觀，一般均預(yù)留較大的根部間隙和鈍邊，以便焊條能夠順暢的伸入到坡口根部，從而增大了整條焊縫的熔敷金屬量，增加了焊材的消耗量，延長(zhǎng)了焊接時(shí)間。較大的根部間隙也增大了產(chǎn)生氣孔缺陷的可能性。

2.直流正接連弧焊法的優(yōu)勢(shì)

2.1操作相對(duì)較為簡(jiǎn)單。焊條引燃后焊工只需保持一定的焊條角度，維持電弧的正常燃燒并隨著管壁做圓周運(yùn)動(dòng)，而不必反復(fù)做引弧熄弧動(dòng)作。

2.2焊接內(nèi)部質(zhì)量穩(wěn)定可靠。由于電弧燃燒是連續(xù)的，熔池及其四周始終處于電弧氣氛的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此焊縫質(zhì)量得到保證。實(shí)踐中RT檢測(cè)均達(dá)到Ⅰ級(jí)或更好。

2.3 由于采用直流正接法，溶滴處于電弧的陰極區(qū)，溫度相對(duì)較低，表面張力較大，即溶滴“發(fā)干”。所以在焊接3至9點(diǎn)鐘位置時(shí)，溶滴過渡到熔池以后不易塌陷。一般背面焊縫余高可達(dá)1—2mm。且背面焊縫表面呈細(xì)膩均勻的波浪紋，熔合線筆直，與母材熔合良好，不易出現(xiàn)凹陷、咬邊及根部未熔合等缺陷。

2.4坡口裝配尺寸較小，節(jié)約焊材和工時(shí)，生產(chǎn)效率高。連弧焊法與斷弧焊法坡口裝配尺寸見下表：

連弧焊法與斷弧焊法坡口裝配尺寸比較表（表1）：

操作 方法坡口角度（°）根部間隙（mm）鈍邊（mm）錯(cuò)邊量（mm）

連弧焊55—601.5—2.50.5—1<0.5

斷弧焊55—602.5—31—2<0.5

實(shí)踐得知，一件φ108×8mm試件打底層焊接，采用斷弧焊法需耗用φ3.2mm焊條4—5根，每根焊條焊接時(shí)間為80—110s，而連弧焊法需耗用相同直徑焊條3.5根，每根焊條焊接時(shí)間為60—75s。

3.直流正接連弧焊法的操作工藝

3.1試件裝配

3.1.1試件由兩節(jié)φ108×130×8mm的無縫鋼管對(duì)接而成，采用φ3.2mm的J427牌號(hào)焊條施焊。

3.1.2試件裝配前按規(guī)定打磨干凈并按表1尺寸進(jìn)行組對(duì)。在0點(diǎn)、3點(diǎn)、9點(diǎn)鐘位置分別點(diǎn)焊三段長(zhǎng)約20mm的焊縫進(jìn)行固定，之后將點(diǎn)焊焊縫兩端打磨干凈，以便于接頭。

3.1.3試件在正式焊接開始后，不允許再使用電動(dòng)工具，如角向磨光機(jī)等。

3.2試件的打底層施焊工藝

3.2.1將裝配好的試件牢靠固定到焊接卡具上，調(diào)整到適當(dāng)?shù)母叨?。檢查焊機(jī)、尖鏟等工具，調(diào)整電源極性為直流正接，將焊機(jī)面板上各工藝參數(shù)旋鈕調(diào)整到所選定的位置。

3.2.2正式施焊：焊接電流68—75A，焊條角度80—90°。在試件6點(diǎn)鐘位置的下坡口面上引弧，引弧動(dòng)作要輕柔，電弧引燃后立即壓低并迅速上抬至坡口間隙處開始正式施焊。施焊過程中，將焊條端部藥皮套筒始終頂在試件根部的坡口面上，注意觀察熔池狀態(tài)的變化。將電弧直徑的1/2吹在熔池液面上，另1/2吹在熔池前端兩側(cè)鈍邊熔化所形成的圓孔內(nèi)，并將焊條做有節(jié)奏的輕微水平方向擺動(dòng)，幅度不得超過2mm，以免擺動(dòng)幅度過大破壞保護(hù)氣氛產(chǎn)生氣孔缺陷。焊條燃燒過程中，焊條角度應(yīng)隨焊接位置的變化做緩慢的圓周變動(dòng)。焊接速度應(yīng)較快，約為80—120mm/min，以減小打底層的厚度。第一根焊條燃燒完畢之前，將會(huì)運(yùn)行至3點(diǎn)鐘位置上的點(diǎn)焊層，待電弧運(yùn)行至點(diǎn)焊層中部時(shí)再熄弧。下一根焊條直接在上一根焊條的熄弧處引燃即可。整個(gè)焊條燃燒過程中都應(yīng)注意控制好熔池的幾何形狀保持穩(wěn)定，否則焊縫成形不良或焊接過程惡化。整條焊縫全部完成后用尖鏟將多余的焊肉和夾溝剔除。一般打底層的焊縫厚度為3—5mm。

3.2.3 6點(diǎn)鐘位置的接頭：首先用尖鏟將接頭處焊肉剔薄，焊條在接頭往后10mm處引燃，然后以正常焊接速度往接頭處運(yùn)條，焊條不做任何擺動(dòng)，待焊條運(yùn)行至接頭處時(shí)會(huì)自動(dòng)完整的接上。注意始終壓低電弧，以免產(chǎn)生焊接缺陷。

3.3填充層和蓋面層的操作與斷弧焊法相同，不再敘述。

4.采用直流正接連弧焊法應(yīng)注意的問題

連弧焊法雖然優(yōu)勢(shì)明顯，但也存在著一定的不足，一般只要稍加留心并不難克服。主要表現(xiàn)在以下方面：

4.1正接時(shí)電弧燃燒不穩(wěn)定，飛濺較大，必須將電弧壓制到最低限度，才能夠維持正常的施焊過程。

4.2打底層中3—5點(diǎn)鐘、11—1點(diǎn)鐘位置根部焊縫余高較斷弧焊時(shí)稍高，但只要在操作過程中不抬高電弧，就不會(huì)產(chǎn)生焊縫內(nèi)部缺陷。

4.3打底層正面坡口內(nèi)焊縫下側(cè)的夾溝較斷弧焊時(shí)深，打底層結(jié)束后需用尖鏟將多余的焊肉剔除。填充層施焊時(shí)通過延長(zhǎng)電弧在夾溝處的停留時(shí)間來克服。

結(jié)論

直流正接連弧焊法應(yīng)用于45°管狀固定試件的打底層，已經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)具有操作相對(duì)簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際焊工考核取證和工程焊接施工中，均取得了很好的焊接質(zhì)量和效益，值得進(jìn)一步研究和推廣。

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