淺析箱形柱與其內隔板熔嘴電渣焊的工藝

楊美英

2005年，公司承擔了太鋼不銹鋼煉鋼工程建設項目，其中塔樓框架柱以箱形柱為主，箱形柱制作工藝復雜，隔板與壁板的焊接是箱形柱制作的難度，經分析研究決定采用熔嘴電渣焊焊接工藝。熔嘴電渣焊工藝首先要明確什么是熔嘴電渣焊，電渣焊的焊接過程及參數，以及熔嘴電渣焊怎么施工，具體操作和注意事項。在箱形柱制作過程中結合以往的焊接經驗和技術，遇到的另外兩個問題就是:

1)內隔板的焊接及其幾何加工尺寸的控制。

2)工序不妥容易引起結構變形。

針對這兩個問題，采用了對箱形柱制作工藝優化和工序的具體先后順序來控制，其中箱形柱的焊接方法也起到不容忽視的作用。

1 熔嘴電渣焊簡介

熔嘴電渣焊是一種利用電流通過導電的液體熔渣所產生的電阻熱作為熱源使金屬熔化的熔焊方法，是電渣焊的一種。該方法焊接較厚的工件，只要求工件邊緣保持一定的裝配間隙，不需要坡口，就可以一次成型，不易產生氣孔和夾渣等缺陷，因此特別適用于建筑鋼結構箱形柱(梁)隔板部位焊口的焊接。它利用焊絲和固定在工件間隙中并與工件絕緣的熔化嘴共同作為熔化電極。當焊接啟動后，焊絲與引弧板接觸產生電弧，使焊劑熔化而建立起渣池，熔池達到一定深度時降低焊接電壓并增加焊絲送進速度，這樣會使焊絲插入渣池熄滅電弧而轉入電渣焊過程。其焊接示意圖如圖1所示。

2 電渣焊過程

電渣焊分三個階段:

1)引弧造渣階段;

2)正常焊接階段;

3)引出階段。

3 箱形柱制作的重要工序

1)內隔板做法:在胎具上裝配隔板與電渣焊擋板(裝配間隙見5.2焊接工藝參數表)。

2)翼緣板、腹板加工。翼緣板采用半自動切割，其背后點30×6的鋼板條作為熔透焊襯，腹板半自動切割開對稱口。腹板有隔板的地方距板邊緣65mm預先鉆電渣焊的一對孔，直徑為18mm，如圖2所示。

3)兩側腹板U形組立焊接，組裝胎具用φ18檢驗桿模擬熔嘴，貫穿腹板兩側(如圖2所示的預留孔)，保證兩孔在同一中心線上。

4 箱形柱焊接方法

1)與腹板連接處的帶坡口的隔板(墊襯板)在兩側必須同時施焊，特別注意的是，最后組裝的翼緣板上面的縱向加勁肋與隔板無法焊接，可以不焊。2)四條主焊縫兩兩對稱必須同時同步施焊，主焊縫采用二氧化碳氣底打保焊，最后采用埋弧焊蓋面。

5 電渣焊焊接施工

5.1 焊接材料的選取

鋼材:Q345B，板厚:δ=20mm，25mm，32mm;焊絲:φ3.2，H08MnMoA;熔嘴:φ12×4(XTH或SES-1X);

焊劑:HJ431;焊接設備:ZH-1250電渣焊機，直流反接。

5.2 焊接工藝參數

焊接工藝參數對電渣焊過程的穩定、焊接接頭質量起決定作用的主要工藝參數有焊接電壓、焊接電流、渣池深度和裝配間隙、焊絲直徑等。要保證工件能良好的焊透，最大的影響因素是焊接電壓，焊接電壓越大熔深越大。隔板的熔嘴電渣焊工藝參數見表1(接頭形式見圖3)。

表1 隔板的熔嘴電渣焊工藝參數

5.3 焊接操作

1)安裝熄弧器和引弧器，將熔嘴插入待焊通道，調節熔嘴觸擊到引弧器底部，再將熔嘴提起到20mm～30mm，固定熔嘴夾頭。

2)熔嘴送進焊絲，觸擊到引弧器底部后再提起10mm左右。

3)加引弧劑和焊劑HJ431。

4)熔嘴的外徑、內徑、長度應根據焊接電流、焊絲直徑和焊縫長度而定。熔嘴內徑應比焊絲直徑大0.8mm～1.2mm;長度比焊件長250mm～350mm。

5)調節好后，啟動引弧焊接，隨著焊接熔池的形成，減小焊接電壓3 V～5 V，進入正常焊接狀態，同時逐步加入少量焊劑。

6)熄弧收尾時要保證焊縫引出熄弧器，并逐步減小電流，結束焊接。

6 電渣焊的注意事項

1)渣池深度應控制在40mm～50mm為宜。可采用添加焊劑方法，使渣池始終保持適當的深度。

2)電渣焊熱量主要取決于電流，如電流過大，熔池沸騰嚴重，焊縫成型不好，易造成熔合不良等缺陷;而電流小，電渣過程不穩定，易產生未熔合、夾渣等缺陷。引弧后，始焊時焊接電流應相對小些，然后逐漸加大到正常值。

3)電渣焊是一種電阻性負載，一般來說，焊接電壓高低直接影響焊縫的熔寬，電壓越高，熔寬越大，反之越小。因此，起焊時焊接電壓應比正常焊接電壓高3 V～5 V為宜。

7 結語

箱形柱制作中熔嘴電渣焊焊接焊縫經超聲波探傷檢驗，熔合狀況良好，達到了鋼結構箱形柱的焊接設計要求。這一技術的熟練掌握不僅使我公司焊接技術上了一個新的臺階，而且也給公司擴大和開拓了更廣闊的鋼結構市場。

［1］GB 50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范［S］.

［2］JGJ 81-2002，建筑鋼結構焊接技術規程［S］.

［3］陳裕川.焊工手冊(埋弧焊氣體保護焊電渣焊等離子弧焊)［M］.北京:機械工業出版社，2007.

［4］CB/Z 801-2007，熔嘴電渣焊焊接工藝［S］.

［5］邊振義.建筑鋼結構箱形構件隔板的電渣焊接［J］.焊接技術，1998(15):98-102.