45°管狀試件焊接操作法探索

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摘要：上世紀九十年代以來，國家有關部門相繼成功組織舉辦了各類大規模的焊接技能比賽。比賽過程中，不斷涌現出了一些具有創新理念的先進操作方法，并延伸應用于基建工程施工中的焊接領域，大大提高了焊接質量和生產效率，為工程項目的建設節約了時間和成本，取得了良好的生產和經濟效益。本文就焊接實踐中具有較強代表性的45°管狀固定試件操作技術中的一些創新成果予以探索和研究。

關鍵詞：焊接領域；45°管；連弧法；操作技術

引言

日常實踐中，對于手工壓力容器焊接技能考核項目中的對接試件，一般均要求單面焊雙面成形。這一技術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，是高級焊工技能考核中的一項必考項目，此項目要求焊工具有較高的操作技能和實踐經驗，對于很多專業焊工而言，這幾乎成了手工電弧焊中難以攻克的難關之一。現介紹一種新型的操作方法予以研究和應用。

1.傳統直流反接斷弧焊法焊接45°管狀固定試件打底層的不足

我國傳統操作方法是采用斷弧焊法（也稱滅弧焊法）進行打底層焊接。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主要在于打底層的焊接，而打底層中最難掌握的是3—9點鐘位置的焊接。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，進而影響了電弧燃燒的正常氛圍，使電弧氣體的保護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氣氛遭到破壞，在本來相對薄弱的間歇性保護氣氛下，電弧再次引燃時因空氣的卷入和焊工操作技術水平等原因極易產生密集氣孔缺陷。

1.2斷弧焊時，電弧燃燒是周期性的，每次電弧燃燒時間約1.5至3s，電弧熄滅時間1至2s。在電弧熄滅后的0.5至1s時間內，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量普遍不高的主要原因。

1.3斷弧焊時，需要反復引弧熄弧，增大了由于引弧時操作不當和空氣入侵而產生焊接缺陷的幾率。眾所周知，焊接缺陷往往產生于每根焊條的起止弧處，在電弧正常燃燒過程中產生缺陷的幾率相對較小。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較小，焊條在坡口內的運行沒有足夠的空間，這樣很容易造成焊條每次引弧時的引弧點達不到高度一致性，電弧引燃后焊條向熔池方向的送進力度也不能達到一致，從而極易引起“粘條”現象，進而產生夾渣或未熔合等缺陷。

1.4斷弧焊時，為了確保試件背面焊縫的質量和成形美觀，一般均預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，延長了焊接時間。較大的根部間隙也增大了產生氣孔缺陷的可能性。

2.直流正接連弧焊法的優勢

2.1操作相對較為簡單。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動，而不必反復做引弧熄弧動作。

2.2焊接內部質量穩定可靠。由于電弧燃燒是連續的，熔池及其四周始終處于電弧氣氛的保護范圍之內，因此焊縫質量得到保證。實踐中RT檢測均達到Ⅰ級或更好。

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

2.4坡口裝配尺寸較小，節約焊材和工時，生產效率高。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φ108×130×8mm的無縫鋼管對接而成，采用φ3.2mm的J427牌號焊條施焊。

3.1.2試件裝配前按規定打磨干凈并按表1尺寸進行組對。在0點、3點、9點鐘位置分別點焊三段長約20mm的焊縫進行固定，之后將點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，不允許再使用電動工具，如角向磨光機等。

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，調整到適當的高度。檢查焊機、尖鏟等工具，調整電源極性為直流正接，將焊機面板上各工藝參數旋鈕調整到所選定的位置。

3.2.2正式施焊：焊接電流68—75A，焊條角度80—90°。在試件6點鐘位置的下坡口面上引弧，引弧動作要輕柔，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吹在熔池前端兩側鈍邊熔化所形成的圓孔內，并將焊條做有節奏的輕微水平方向擺動，幅度不得超過2mm，以免擺動幅度過大破壞保護氣氛產生氣孔缺陷。焊條燃燒過程中，焊條角度應隨焊接位置的變化做緩慢的圓周變動。焊接速度應較快，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，將會運行至3點鐘位置上的點焊層，待電弧運行至點焊層中部時再熄弧。下一根焊條直接在上一根焊條的熄弧處引燃即可。整個焊條燃燒過程中都應注意控制好熔池的幾何形狀保持穩定，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條，焊條不做任何擺動，待焊條運行至接頭處時會自動完整的接上。注意始終壓低電弧，以免產生焊接缺陷。

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注意的問題

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

4.1正接時電弧燃燒不穩定，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點鐘、11—1點鐘位置根部焊縫余高較斷弧焊時稍高，但只要在操作過程中不抬高電弧，就不會產生焊縫內部缺陷。

4.3打底層正面坡口內焊縫下側的夾溝較斷弧焊時深，打底層結束后需用尖鏟將多余的焊肉剔除。填充層施焊時通過延長電弧在夾溝處的停留時間來克服。

結論

直流正接連弧焊法應用于45°管狀固定試件的打底層，已經過實踐證實具有操作相對簡單、質量穩定可靠、生產效率高等諸多優點。在實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量和效益，值得進一步研究和推廣。

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