中口徑低碳鋼管單面焊雙面成形操作分析

燕金華

（東營職業學院,山東東營,257091）

低碳鋼固定管的焊接是企業生產中經常用到的一種焊接操作，雖然低碳鋼由于材料原因，具有較好的焊接性能，但由于管件所處空間位置的原因，在施焊過程中會遇到不同角度的焊接位置，甚至需要全方位的焊接技術，是難度較大的一種焊接操作，多數操作工人，特別是初學者往往難以掌握其操作要領，特別在雙面成形上焊接質量不高，所以固定管的焊接是對操作技術要求較高的一種焊接方式，下面就中口徑低碳鋼固定管常處于兩種位置的焊接操作技術做出分析。

1 水平位置時的單面焊雙面成形操作

1.1 焊接分析

低碳鋼固定管水平位置時的焊接，施焊過程包括仰、立、平三種空間位置，屬于全位置焊接，因此固定管的水平位置的單面焊雙面成形焊接有以下特點：

1.1.1 管件的單面焊雙面成形焊接，對內、外的焊接質量都有較高的技術要求，對焊工操作水平要求高。

1.1.2 焊接位置受管件接頭曲率的影響不斷變化，相應焊工的站立位置與焊條的運條角度也要隨之變化，以適應不同位置的焊接要求。

1.1.3 在焊接過程中，焊接時產生的熱量相對大，焊接熔池溫度難控制，焊接電流難以隨時調整，此時主要靠焊工擺動焊條來控制熱量，因此要求焊工具有較高的操作技術水平和豐富的操作經驗。

1.2 焊前準備

以Φ133×10的20鋼為例來說明，固定管組對后的坡口形式、各部位的組對間隙、定位焊對稱布置點根據工藝要求，如圖1所示。

圖1 組對尺寸示意圖

圖2 焊接順序

1.3 焊接操作

焊接過程存在平、立、仰、橫焊多種焊接工藝，且存在坡口，鋼板厚度也不是太大，選用直徑2.5 mm 的E5015焊條，采用直流反接進行3層單道連弧焊接的形式，焊接過程如下：

水平管的打底、填充、蓋面焊接采用分兩半圈的形式進行，焊接順序見圖2。

1.3.1 打底層的焊接

如圖2所示，從起焊點1處(超過管正下方10～15mm處）起弧，焊接電流70A左右，電弧穩定燃燒后，待熔化的鐵水將坡口根部兩側連接上以后，應立即壓低電弧，使電弧2/3以上作用于管口內，同時沿兩側坡口鈍邊處作鋸齒和月牙形小擺動，再控制熔孔大小一致，電弧每運動到坡口一側要有稍作停頓的穩弧動作。

1.3.2 填充層的焊接

填充層焊接時，焊條采用與焊接打底層時一樣，焊接電流稍大，約為70～75A，采用“8”字形向上擺動運條方式。焊條運動到坡口兩側時要有穩弧動作，同進往下擠壓，將坡口兩側中的雜質熔化，隨熔渣浮起，避免夾渣缺陷。

1.3.3 蓋面層的焊接

蓋面焊接時，焊條直徑采用稍大一號，焊接電流加大到115～120A，焊接方式與填充層的焊接相同，只是電弧盡量壓低，擺動動作要適中，電弧在管的坡口兩側各2 mm處稍作停留，避免產生咬邊及焊層下墜等缺陷。

1.4 焊接時的注意事項

1.4.1 打底層焊時，如果電弧向管內送進深度不夠時，將產生焊縫背面的內凹缺陷。

1.4.2 打底層焊時，鋸齒或月牙形向上運條的幅度不宜過大，否則將會產生焊縫背面的未熔合及咬邊等缺陷。

1.4.3 當打底焊施焊超過9點（(3點）到10點半（(1點半）位置時，電弧的深度（穿過坡口間隙）應為1/2為宜，而10點半到1點半位置時電弧的穿透深度為1/3為宜，同時要加大焊接速度，否則將易產生燒穿，背面產生焊瘤。施焊時，焊條應隨管子的曲率變化而變化，焊條角度變化見圖3，另一半圈的焊接方式與上半圈的焊接相同。

1.4.4 填充焊時要注意填充焊層應平整，比管面要低1.5mm左右，并保持兩側坡口邊沿的完好無損，給下一步焊接打好基礎，焊條傾角變化與打底焊相同。

圖3 焊條傾角變化

圖4 垂直固定管的焊接順序

2 垂直固定管的焊接操作方式

垂直固定管的焊接，管件處于垂直狀態，焊縫處于水平位置，屬于橫焊。

2.1 焊接前分析

2.1.1 由于焊縫處于水平位置，下坡口能托熔化后的鐵水，填充層與蓋面層焊接時均為疊加堆焊，焊接過程和熔池溫度相比水平固定管焊接時容易控制。

2.1.2 由于熔池鐵水因自重而下淌，所以打底層焊接時比普通立焊要困難。

2.1.3 要特別注意填充層、蓋面層的堆焊焊接易產生層間夾渣與未熔合等缺陷。

2.2 焊前準備

采用與以前相同的管件，根部間隙為3mm，運用直流反接。焊接組對時，在管徑周長的1/3處點焊固定，定位焊長小于10mm，高3mm左右，定位焊兩端加工成陡坡狀。

2.3 焊接操作

管子垂直固定單面焊雙面成形的焊接分3層6道，焊縫連弧焊接完成，各層焊道的排列順序如圖4所示。

垂直固定管的焊接，由于管子的橫焊是弧線形，注意，在焊接過程中焊條傾角要隨管子的曲率弧線的變化而變化，不然的話容易出現焊肉下墜、夾渣、局部“冷接”等焊接缺陷，這樣會嚴重影響焊縫的外觀和焊接的質量的。

2.3.1 低碳鋼固定管的打底層焊接。

低碳鋼固定管打底層焊接時的焊條傾角為70°～75°，下傾角為50°～60°。電弧引燃后，焊條首先要對準坡口上方根部，壓低電弧，作1～2s的穩弧動作，并擊穿坡口根部，形成一個熔池和熔孔，然后作斜圓圈運條上下擺動小動作，焊條運動方式見圖5，焊條送進深度的1/2電弧在管內燃燒。

圖5 垂直固定管的焊接運條方式焊條角度

當一條焊縫在焊接結束時，采用止確的中斷電弧的方法稱為收弧。如果焊縫收尾時采用立即拉斷電弧的方法，則會形成低于焊件表面的弧坑，容易產生應力集中和減弱接頭強度。導致產生弧坑裂紋、疏松、氣孔、夾渣等現象。

當換焊條或臨時停弧時，應將電弧逐漸引向坡口的斜前方，同時慢慢抬高焊條，使熔池逐漸縮小。當液體金屬凝固后，一般不會出現缺陷。焊縫完成時的收尾動作不僅是熄滅電弧，而且要填滿弧坑。

施焊中要注意焊條的傾角要隨管子的曲率弧度變化而變化；要控制熔池溫度，保持熔孔的形狀，只有這樣才能焊出理想與質量好的打底焊縫。

2.3.2 低碳鋼固定管的填充層焊接。

低碳鋼固定管的填充層焊接采取2道焊縫疊加堆焊而成的方法，采用后一道焊縫壓前一道焊縫的1/2的方法進行焊縫排列，采用直線運條，焊道要窄，電弧要低，焊接速度要適中，施焊中要隨管的曲率弧度改變焊條角度，防止“混渣”及熔渣越過焊條，合適的焊條角度見圖6。

填充層的高度應比管平面低1.5～2mm為宜，并將上下坡口輪廓邊沿線保持完好。

2.3.3 低碳鋼固定管的蓋面層焊接。

低碳鋼固定管的蓋面層焊接方法與填充層基本相同，其唯一區別就是運條方式有所不同，運條時應壓低電弧，焊條作斜橢圓形擺動，每道焊縫相互塔接1/2，每道焊縫焊完要清渣，這樣可使焊出的表面焊縫成形美觀，圓滑過渡，無咬邊缺陷。

兩種焊接方式的接縫結構簡單，但焊接操作卻包含了多種焊接方法，通過對這兩種固定管焊接的操作的分析，對焊接操作有較強的使用價值。

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