論單面焊雙面成型

高　信（中材建設(shè)有限公司,河北　唐山　064000）

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論單面焊雙面成型

高信
（中材建設(shè)有限公司,河北唐山064000）

摘 要：在現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)中，焊接中的單面焊雙面成型工藝是對焊工的重要考核，不但能提高工作效率，關(guān)鍵是保證人員安全，實(shí)現(xiàn)焊接的看可操作性。該文就單面焊雙面成型工藝進(jìn)行簡介，與同行共勉。

關(guān)鍵詞：單面焊接；雙面成型；該種焊接產(chǎn)生的缺陷和預(yù)防

1　單面焊雙面成型的定義與分類

1.1單面焊雙面成型的定義

單面焊雙面成型的焊接方式，是從事壓力容器、重要筒倉類、鍋爐焊接的焊工應(yīng)該必須掌握的操作手法和技能，也使用在某些重要焊接鋼結(jié)構(gòu)制造及安裝過程中，即要求全焊透而又無法在構(gòu)件背面進(jìn)行處理和重新焊接所采用的焊接技術(shù)。在此種實(shí)施焊接的過程中，不用采取任何其他任何的輔助措施，只需要在坡口根部進(jìn)行定位的焊接時(shí)，按照焊接的不同手法留出不同的間隙，當(dāng)在坡口的正面進(jìn)行焊接時(shí)，那么會在坡口的正、背兩個(gè)方面獲得均勻整齊、形狀規(guī)則、符合質(zhì)量的焊縫，這種不常規(guī)的焊接操作方式就是“單面焊雙面成型”。

1.2單面焊雙面成型的分級

1.2.1弧斷續(xù)焊法

將試板比較小的間隙端放于左側(cè)，在試板左側(cè)定位進(jìn)行引弧，并用長弧作一定的停留時(shí)間，以期對焊接構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱，然后壓低電弧在兩個(gè)鈍邊中間橫向擺動焊條焊接。當(dāng)鈍邊熔化的金屬液與焊條金屬液連接在一起時(shí)，并且聽到“卟卟”聲，這個(gè)時(shí)候滅掉弧光。這個(gè)操作運(yùn)條特點(diǎn)就是，當(dāng)每一次連弧時(shí)，焊接焊條的中心應(yīng)對準(zhǔn)焊接熔池的2/3位置，電弧在同一時(shí)間內(nèi)熔化鈍邊兩側(cè)。當(dāng)聽到“卟卟”聲音后，迅速滅掉電弧，使得每一個(gè)新形成的熔池蓋到前面已經(jīng)生成的熔池的2/3前后。

1.2.2連弧焊法

連續(xù)弧焊法是在焊接過程中電弧持續(xù)燃燒，不熄滅弧光，采取小的坡口間隙，開始時(shí)，使用較小的焊接電流，總是保持短弧連續(xù)焊接的一種技術(shù)。

這種技術(shù)的基本要素：焊條引弧后，先把電弧壓到最小程度，并在還始焊接處，采用小齒距的鋸齒形運(yùn)條法，橫向擺動焊條，這時(shí)的目的是對焊接構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱。并且盡力把焊條送往根部，做焊條的擊穿動作，待聽到“卟”的一聲時(shí)，焊件形成溶孔，此時(shí)馬上將電弧轉(zhuǎn)移到任意一個(gè)坡口面位置，然后在坡口面之間用一定的焊條角度，操作似停非停的小動作，時(shí)間大概為2秒左右，使電弧將兩邊坡口根部融化1.5毫米左右時(shí)，將焊條提高1-2毫米，用小齒距的鋸齒形方式擺動焊條，使電弧一邊在溶化孔前邊，一邊往前實(shí)施焊接。實(shí)施焊接時(shí)，保證把焊條中心對準(zhǔn)熔池的前邊與母材結(jié)合處，使每一個(gè)新熔池與前面生成的熔池部分重疊。在滅弧時(shí)，慢慢地將焊條往熔池后方的右側(cè)或者左側(cè)稍帶一下，并將焊條提高、滅弧。在做接頭焊接時(shí)，開始是在距離弧坑10-15毫米處引燃電弧，用常規(guī)的運(yùn)條速度行進(jìn)到弧坑的1／2處，將焊條向下壓，等聽到“卟”的一個(gè)聲音時(shí)，稍微作一個(gè)1～2秒地微小擺動，再把焊條提高1～2 毫米，讓它在熔化熔孔前邊的同時(shí)，往前運(yùn)條實(shí)施焊接。

2　板、板對接單面焊雙面成型工藝分析

2.1焊前準(zhǔn)備

（1）選用板厚：12mm規(guī)格為300×200mm。用氧氣乙炔氣切割或剪板機(jī)、切割機(jī)下料，然后要采用機(jī)械方法加工V形坡口，比如刨床或角向磨光機(jī)，坡口背面不允許留有倒角，一定要保證坡口正的角度、筆直、光滑，不留有毛刺、凸起等。

（2）試板的清理，用銼刀把坡口的尖角銼去，使鈍邊尺寸保持在0.5～1.0毫米，并將坡口及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)清除鐵銹，油污，氧化物等污佶，使其呈現(xiàn)出金屬的光澤。

（3）試板的裝配與定位焊。在試板背面的兩端進(jìn)行定位焊，要留有收縮余量。使焊端縫間隙為3.0～3.5毫米，終焊端為3.5～4.0毫米，定位的焊縫長度約為10～15毫米，該定位焊縫要結(jié)實(shí)牢固，特別是終焊端，為了避免因?yàn)楹缚p收縮造成未焊段坡口間隙變小而影響繼續(xù)焊接或防止施焊的過程中出現(xiàn)斷裂，在進(jìn)行定位焊接時(shí)，一定要預(yù)留反變形余量，該余量為角度3°～4°的反變形。

（4）焊接設(shè)備：ZXG系列直流弧焊機(jī)。電源種類及極性：直流焊條不得受潮變質(zhì)，焊心無銹，藥皮不得開裂脫落。用前烘至350～400°c，恒溫2h，焊縫層次采用四層焊接成行。

（5）固定試板：將反變形好的試板水平放在焊接架上，高低要合適。施焊時(shí)的焊工不得坐下，要求按照蹲式姿勢進(jìn)行操作，試板的坡口角度為60°。

2.2焊接操作

2.2.1打底層的焊接

打底層的焊接，可以采用一般焊接手法焊接，也可以采用端弧焊手法焊接。連弧焊手法施焊。引燃電?。涸诤附訒r(shí)，應(yīng)在試板的坡口內(nèi)側(cè)起弧，壓底電弧,焊條應(yīng)該在坡口兩鈍邊之間來回的輕微擺動，當(dāng)飩邊熔化的鐵液與焊條溶滴結(jié)合在一起，并聽到“卟卟”聲音，其變形成第一個(gè)溶池。這個(gè)時(shí)候的溶池前方應(yīng)該有溶孔，該溶孔向試板坡口兩側(cè)各深入0.5～1.0毫米。焊條運(yùn)行方法：采用鋸齒形或月牙形的橫向擺動焊接法，擺弧的長度小于或等于焊條直徑，用較短的弧把鐵液通過坡口根部送到焊件的背面，當(dāng)焊條運(yùn)至坡口兩側(cè)時(shí)，要稍微做1-2s的停頓，這樣才有利于填充金屬與母材很好的溶合，并防止在焊縫與坡口交界處形成尖角，有利于清渣。

2.2.2焊條角度

焊接前進(jìn)方向的夾角為70°～80°，合適的焊條角度有利于使熔渣與鐵水分離，使熔池始終保持清晰明亮，避免夾道。焊條要領(lǐng)：一看，二聽，三準(zhǔn)，四短。

“看”就是要注意觀察熔池的形狀和溶孔的大小，溶孔的大小決定背面焊縫的高度和余高。熔池的形狀應(yīng)該為圓形或橢圓形，并始終保持明亮清晰，使熔渣與鐵水分開。熔孔的尺寸應(yīng)該為電弧將兩側(cè)鈍邊全部熔化，并且深入到每邊母材0.5～1.毫米。當(dāng)熔孔的尺寸過大時(shí)，背面的焊縫過高，嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生焊瘤甚至燒穿等缺陷。此時(shí)應(yīng)該適當(dāng)提高焊接速度，增大焊條向坡口兩側(cè)的擺動幅度，減小焊條與焊接前進(jìn)方向的夾角等。當(dāng)熔孔過小時(shí)，坡口根部未焊透，焊根部融合不好，此時(shí)應(yīng)壓底電弧，增大焊條焊接前進(jìn)方向的角度，減慢焊接速度和擺動幅度，減小焊條與焊接前進(jìn)方向的夾角等，保持熔池的形狀和溶孔的大小是操作的關(guān)鍵。

焊接過程中，要掌控鐵液和溶液的流動方向，電弧應(yīng)該一直在鐵液的前面燃燒，利用電弧和藥皮熔化時(shí)產(chǎn)生的氣體的反向吹力，將鐵水吹到熔池的后方，這樣才能保證焊縫的熔深，且能保證溶渣與鐵水的分離，減少產(chǎn)生夾渣和氣孔的可能性缺陷，另外，要隨時(shí)觀察焊接過后的坡口的熔合情況，熔池的后邊緣要與兩面坡口要完整熔合在一起。

“聽”就是焊工在焊接時(shí)不要有雜念，就是要聽電弧在擊穿試板時(shí)發(fā)出的“卟卟”的聲音，假如沒有聽到這種聲音的出現(xiàn)，那么就是坡口根部沒有被電弧擊穿，如果繼續(xù)向前施焊時(shí)，就會焊不透。一般保持焊條端部距離坡口根部2～3毫米。

“準(zhǔn)”就是接弧位置要把握精準(zhǔn)，即每個(gè)新的熔池與前面形成的熔池基本重疊2/3，保證電弧的1/3部分在熔池正前方。當(dāng)焊工聽到“卟卟”聲音的時(shí)候，應(yīng)該往熔池后方迅速熄滅電弧，滅弧要迅速。這樣就能充分發(fā)揮電弧對熔池的保護(hù)作用，避免氣孔的產(chǎn)生。

“短”就是滅弧對接弧的時(shí)間，要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成，否則容易產(chǎn)生冷縮孔的缺陷，并且由于熔池之間未充分熔合，比較容易造成金屬開裂。而增加滅弧頻率，減少接弧時(shí)間，那么在前一個(gè)熔池尚還沒有凝固的時(shí)候，后面一個(gè)熔池已形成，這樣熔池總是處在高溫的狀態(tài)，也就避免了冷縮孔出現(xiàn)的機(jī)會。因此，對于兩點(diǎn)擊穿法，滅弧頻率以每分鐘50-60次為宜，單點(diǎn)擊穿法，滅弧頻率以每分鐘80次左右為宜。

2.2.3接頭

接頭分熱接和冷接，下面分別敘述。

熱接街頭：當(dāng)電弧弧坑處于熱態(tài)的時(shí)候，在熔坑后面10～15毫米的斜坡上引燃電弧并且焊接到前面的收弧處，讓弧坑底部溫度漸漸升溫，然后把焊條沿著預(yù)先的熔孔往下壓，待聽到“卟卟”的聲音后，稍停并提起焊條進(jìn)行正常焊接。換焊條的動作越快越好。

冷接：當(dāng)弧坑已經(jīng)冷卻后，對碳鋼將弧坑及前10mm的溶渣敲掉，并清理干凈，然后更換焊條，在斜坡最低處，把焊條沿預(yù)先的熔孔迅速向下壓下，聽到“卟卟”的聲音后，稍微作下停頓1s左右，然后提高焊條開始正常施焊。

斷弧焊手法施焊：斷弧焊手法有一點(diǎn)擊穿墨盒兩點(diǎn)擊穿兩中手法。二點(diǎn)擊穿手法是電弧分別在坡口兩側(cè)交替引燃，在左側(cè)鈍邊先滴一滴鐵液，然后往右側(cè)鈍邊滴一滴鐵液，漸次往復(fù)。這種焊接操作方式適用于焊接裝配間隙比較大的工作。一點(diǎn)擊穿法是電弧同時(shí)在坡口兩側(cè)引燃兩側(cè)鈍邊同時(shí)熔化。該操作的基本方式如下：引燃電弧。在焊接時(shí)，先在試板始焊端坡口內(nèi)側(cè)起弧，用長弧對始焊部位進(jìn)行預(yù)加熱，然后往下壓下電弧，把焊條在兩鈍邊之間來回往復(fù)擺動。當(dāng)坡口的鈍邊熔化的鐵液和焊條金屬熔滴結(jié)合在一起，并聽到“卟卟”的聲音時(shí)，就會形成第一個(gè)熔池，熄滅電弧。這時(shí)就在第一個(gè)熔池前端成了熔孔，應(yīng)該使這個(gè)熔孔向試板兩側(cè)各自深入0.5～1毫米為宜。

更換焊條的接頭。斷弧焊中間換焊條的接頭方法與連弧時(shí)基本相同，在更換焊條之前，為防止因滅弧出現(xiàn)冷縮孔，滅弧不能過急，應(yīng)預(yù)先迅速向熔池邊緣或北側(cè)連續(xù)送進(jìn)二三滴鐵水，將背面熔池填滿，同時(shí)控制熔池的溫度，使之緩慢冷卻，在熔池前方形成一個(gè)熔孔，將電弧向坡口一側(cè)壓低，并往回焊接10毫米左右，再滅弧，這樣確保后面的熔池鐵液飽滿充實(shí)，用來防止產(chǎn)生冷縮孔的缺陷。在快速換焊條以后，要在弧坑的前部10-15mm之內(nèi)處起弧，電弧引燃后往后拉長，用長弧對需要焊接的金屬預(yù)加熱，然后在弧坑后面10毫米前后，向下壓低電弧，用連弧焊的手法，運(yùn)行焊條到達(dá)弧坑根部，待聽到“卟卟”的聲音以后，稍微停頓2s左右熄滅電弧，然后使用原來的斷續(xù)弧焊法繼續(xù)焊接。

注意事項(xiàng)：

（1）打底層焊縫厚度以坡口正背面為1.5-2.0mm為宜。

（2）焊工要靠手腕靈活轉(zhuǎn)動運(yùn)條。

（3）300mm長的焊縫用4根焊完為好。

2.2.4填充層的焊接。

待前一層焊縫熔渣冷卻后，將熔渣及飛濺物清除，清渣要徹底，特別是邊角出的熔渣更要清理干凈。熔渣清除后，用鋼絲刷，刷干凈，直至露出金屬光澤。在距焊縫開頭10mm處引弧，然后將電弧回到開頭處施焊。采用月牙形或鋸齒形運(yùn)條，焊條擺動到坡口兩側(cè)時(shí)要稍做停頓，作一穩(wěn)弧作用，中間運(yùn)動要快，電弧要盡量壓低，以利于深溝尖角部位的雜質(zhì)浮出，防止夾渣，同時(shí)使熔池和坡口兩側(cè)均衡，防止填充金屬與母材交界處形成夾渣不易清渣。焊條與焊接前進(jìn)的夾角為75度-85度。焊接過程中要采用短弧，焊接熔池為圓形或橢圓形，熔池的形狀和大小保持一致。焊接速度要均勻，是焊肉厚薄一致。焊接頭時(shí)，采用熱法，換焊條收弧前，應(yīng)該對形成的熔池稍微多填加鐵水液，在快速換焊條后，在弧坑前面10毫米處左右引燃電弧。其次把電弧拉到弧坑位置的2/3處，先填滿弧坑，然后再進(jìn)行正常焊接。每一層焊縫的連接接頭要注意錯開位置。最后一層填充高度，應(yīng)比母材表面低0.5-2.0毫米，且形狀以兩邊高，中間凹為好，焊縫在坡口內(nèi)應(yīng)圓滑過度，以保證在蓋面焊時(shí)能看清坡口，使蓋面焊縫邊緣保證平直。

2.2.5、蓋面層的焊接

蓋面層的引弧方法和填充層一樣。采用月牙形或橫向鋸齒形運(yùn)條，焊條的擺動幅度要比填充層略大，擺動時(shí)要注意擺動幅度一致，運(yùn)條速度均勻。焊接熔池的形狀為橢圓形，應(yīng)盡力使熔池的形狀和大小保持大致相同，并使用短弧焊接的方式。焊條擺動到坡口邊緣時(shí)，要穩(wěn)住電弧并梢作停頓，以坡口邊緣熔化。1-2mm左右為準(zhǔn)，使焊縫兩側(cè)邊緣熔合良好，以防止咬邊。焊接前進(jìn)速度要均勻一致，使焊縫表面平整、美觀。焊條接頭時(shí)，采用熱接法。換焊條滅弧以前，應(yīng)該對熔池稍微填加鐵水。在更換焊條后在弧坑前面10毫米處左右引燃電弧，然后把電弧向后拉到弧坑的2/3位置處，把弧坑填滿以后，再進(jìn)行常規(guī)的焊接。如果接頭部位偏，那么就會出現(xiàn)接頭部位偏高；若街頭部位偏向前，就會產(chǎn)生焊縫脫節(jié)的缺陷。

3　單面焊雙面成型的常見缺陷

綜上所述在板與板對接，單面焊接雙面成型過程中容易出現(xiàn)的缺陷有：氣孔、未焊透、未熔合、焊瘤等，下面分別就容易產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行分析解剖。

3.1氣孔

氣孔是的形成，是指在焊接過程中，焊接熔池內(nèi)部的氣體未在焊接金屬冷固前逃出金屬，使之殘存在焊縫金屬當(dāng)中所形成的孔。這個(gè)氣體一個(gè)可能是熔池從外界環(huán)境中吸收的，這個(gè)氣體大多是氫氣和一氧化碳?xì)怏w，也可能是因?yàn)楹附舆^程中金屬的反應(yīng)生成的，比如母材中含有過多的硫，在和焊條金屬的溶合過程中就會產(chǎn)出氣體。

（1）焊接產(chǎn)生氣孔的主要原因分析如下：

1）焊接的母材或填充金屬的表面不清潔，有油污、銹蝕等雜物為清理干凈。

2）焊接用焊劑或焊條沒有烘干，造成焊接過程中，其中的水分分解為氣體，來不及逃出，從而增加氣孔數(shù)量。

3）焊接時(shí)的線能量小，使得熔池冷卻速度很快，導(dǎo)致氣體來不及從焊縫金屬中逃出。

4）焊縫金屬脫氧不足，也會增加氧氣孔的產(chǎn)生。

5） 施焊的環(huán)境影響，濕度過大，比如雨天、霧天，都會造成在焊接過程中，焊縫吸收外面的潮濕的空氣，增加氣孔這個(gè)缺陷的產(chǎn)生。

（2）氣孔的危害。氣孔在不同的規(guī)范要求中，對于氣孔的數(shù)量有不同的規(guī)定。但是氣孔的產(chǎn)生，一定是減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，降低了接頭的強(qiáng)度，還會引起泄漏等生產(chǎn)事故。氣孔也會產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)的缺陷，造成對構(gòu)件的危害。降低強(qiáng)度，進(jìn)而影響構(gòu)件的使用壽命。

因此針對氣孔產(chǎn)生的原因，逐一分析，逐一避免產(chǎn)生氣孔的外界因素，就會達(dá)到減少氣孔缺陷的出現(xiàn)。

3.2未焊透、未溶合

3.2.1未焊透產(chǎn)生的原因

（1）試板的坡口角度縮小，鈍邊過大或裝配間隙過小，點(diǎn)焊長度不夠且太薄，在焊接過程中由于拉伸和收縮應(yīng)力的作用，使點(diǎn)焊處的使點(diǎn)焊處的焊點(diǎn)暴烈造成間隙變小，或是選用的焊條直徑太大，使得焊接熔敷金屬送不到坡口根部而產(chǎn)生。

（2）焊速過快或焊接電流太小，導(dǎo)致電弧穿透力下降，使熔池變淺，焊件邊緣得不到充分的熔化；或坡口兩側(cè)擊穿焊接燃弧時(shí)間過短，未形成一定尺寸的熔孔。

（3）焊條角度不當(dāng)或由于電弧的磁偏吹，使電弧的熱量散失或偏一側(cè)，在電弧作用不到之處產(chǎn)生未焊透。

（4）打底層焊接時(shí)，接頭處產(chǎn)生未焊透這種情況在板狀焊件中出現(xiàn)的最多其產(chǎn)生過程是：換焊條后，引電弧的溫度降低，已焊部分與未焊部分溫差大，試板間隙大小，換焊條引弧后未達(dá)到要求的預(yù)熱溫度就施焊，造成接頭時(shí)的電弧不能快速把試件的鈍邊擊穿，使接頭處有一段未焊透，造成缺陷。

3.2.2防止出現(xiàn)未焊透缺陷的措施

（1）選擇合適的焊條角度，打底焊時(shí)，焊接速度要控制得當(dāng)，使電弧能充分熔化焊根。

（2）仔細(xì)清理坡口焊縫上的油銹等臟物。

（3）焊接過程中，發(fā)現(xiàn)焊條偏心引起偏弧時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整焊條的角度，將焊條向偏弧反方向擺動，使電弧對準(zhǔn)熔池或更換焊條。

（4）焊接過程中，應(yīng)注意觀察熔化情況，使之熔合良好。

3.3焊瘤

（1）坡口鈍邊過大，裝配間隙過大; （2）在平焊打底時(shí)，焊接電流過大，焊接過慢，若造成熔邊溫度高，體積大，液態(tài)金屬因自身重力作用下墜而形成;（3）焊接過程中，焊工運(yùn)條角度不當(dāng)?shù)取?/p>

焊瘤防止措施：

（1）選擇適宜的鈍邊尺寸和裝配間隙，焊接過程中，控制熔孔的尺寸;（2）嚴(yán)格控制電流和層間溫度;（3）選擇合適的焊條角度、焊條擺動時(shí)，中間宜快些，兩側(cè)稍慢些;（4）注意觀察熔池狀態(tài);（5）當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔池向外噴射小火星較多時(shí)，應(yīng)立即滅弧，使熔池溫度稍下降后再焊接。

參考文獻(xiàn)：

[1]大慶油田焊接研究與培訓(xùn)中心編著.最新手工電弧焊技術(shù)培訓(xùn)[S].機(jī)械工業(yè)出版社.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.002