埋弧焊接工藝在海洋工程中的應用

周高懷

摘 要：海洋工程結構鋼管焊接經過近幾年的發展，到目前已經完全實現了半自動焊、自動焊，工作效率、焊接質量大幅度提高，一些優質、高效、施工條件好的新工藝技術不斷在實踐中得以創新和推廣應用。近年來，直縫埋弧焊管產品隨著應用領域的拓展有了更高的要求，在海洋工程中的應用有越來越廣泛。

關鍵詞：鋼管焊接；焊管；直縫埋弧焊管；自動焊

中圖分類號：TE95 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0084-02

1 前言

就焊接工作量而言，我國處于國際領先地位，因此，能否解決好焊接質量問題成為影響我國焊接總體水平提高的瓶頸。實際生產過程中會根據生產場合來選擇不同的焊接工藝組合，以此來提高生產效率，降低生產成本。影響焊接生產效率的主要因素是熔敷速度，它在很大程度上影響焊接熱輸入：熔敷越快，熱輸入越高，材料越容易發生變形。如果是僅僅采用某一種電弧焊，加快焊接速度能夠減少焊材變形，但同時它會造成另外一系列問題：焊不透、焊道斷續、咬邊等。

2 雙絲埋弧焊技術

2.1 雙絲埋弧焊發展與原理

雙絲埋弧焊技術工藝的發展，極大地推動了焊接技術的發展。從電孤的種類與位置方面討論，國內外對雙孤焊接工藝方法研究的現狀主要集中在單面雙孤焊、復合雙孤焊、雙面雙孤焊三個方面。復合雙弧是指采用不同種類的電弧或熱源相結合進行焊接的方法。雙面電弧焊接（DSAW）采用兩個電?。ㄍN或不同）在工件的兩面同時進行操作，對于焊接生產率的提高起到了很顯著的促進作用，但缺點就是它容易受到焊接位置的限制。這種新近發展的新工藝技術包括雙面雙弧對稱焊和雙面雙弧非對稱焊兩種。單面雙弧接頭力學性能提高，這是因為它的焊接速度高，單位時間內焊縫成形的熱輸人小，所以熱影響區小。

人們最早在1948年應用雙絲埋孤焊，它包括單電源雙絲和多電源串連雙弧兩種，前者可以獲得較高的稀釋率和熔敷速度，但它的熔透能力比單絲埋孤焊低，所以適于窄間隙焊；后者雙絲的每一根焊絲都由一個電源獨立供電，因此熔深最大、熔敷速度較高，再加之焊縫金屬稀釋率接近單絲埋孤焊，所以對焊接質量和焊接速度起到了極大的提高作用。

2.2 雙絲埋弧焊工藝參數優化

雙絲埋弧焊主要的工藝參數有：電流、電壓、送絲速度、焊絲直徑及干伸長度、焊絲傾角等。焊接電流、電壓大小影響焊縫熔深、熔寬；焊接速度控制焊接熱輸入量；焊絲長度不同影響熔深及焊縫余高；電弧對熔池的力和熱作用會影響焊縫成形，因為隨著焊絲的傾斜角度不同這種作用也有顯著差異，這些工藝參數及其相互之間的配合將影響到整個焊接質量效果以及效率[1]。

（1）焊接電流。焊接電流在其他參數一定的情況下會決定了焊縫質量。通常條件下，焊接電流越大，熔深、焊縫余高以及焊絲的熔化量也越大，反之亦反，但是焊縫的寬度與焊接電流關聯不明顯。（2）焊弧電壓。正常情況下焊接寬度與焊弧電壓成正比，而熔深和焊縫余高則與之成反比。電弧電壓過大會減小熔深，使得焊接不透徹、焊渣難清理、焊縫質量差以及咬邊等缺陷。所以焊接電流要與焊弧電壓同時增加。（3）焊接速度?？刂破溆鄥挡蛔?，僅僅提高焊接速度，則熱輸入量和焊縫熔深會相應減小，而合適的熱輸入量是提高焊接質量要著重考慮的因素。通過提高焊接速度而增大單位時間焊接數量時，要保證焊接電流和電壓合適，避免引起焊接不透徹等問題，保證焊接質量。（4）焊絲直徑與伸出長度?？刂破溆鄥挡蛔?，弧柱直徑隨焊絲直徑成正比例關系變化，也就是焊縫寬度隨電流密度成反比例變化，而熔深則與之相反?？刂破溆鄥挡蛔?，電阻、作用在伸出焊絲上的預熱作用以及熔化速度隨焊絲長度成正比例變化，因此合適的焊絲伸出長度是保證合適的熔深和焊縫余高的必要條件。（5）焊絲傾角。傾角分為前傾角和后傾角兩種，其大小和方向通過影響熔池所受的電弧力和熱作用而影響焊縫成形。焊絲后傾一定角度時，電弧與焊接前進方向一致，熔池前方事先被加熱，熔化金屬將很難被去除，從而導致焊縫寬而熔深變淺。

3 直縫埋弧焊技術的缺點

3.1 生產效率低

現有直縫埋弧焊管企業焊縫坡口預熱裝置普遍采用簡易機構，受生產線工藝流程的制約，大多在進入內焊工序前將預焊后的管筒吊離生產線，放置到專門的焊縫坡口預熱裝置上進行坡口加熱，待加熱完成后再吊入制管生產線進行內焊工序。因反復倒運降低了生產效率。

3.2 加熱效率低

非在線坡口預熱裝置大多設備工裝比較復雜，反復倒運造成加熱好的坡口再次降溫，尤其是北方冬季生產時，為了彌補熱損失，可能要提高預熱溫度，從而造成能源浪費，降低了加熱裝置的加熱效率，增加了生產企業制造成本。

4 埋弧自動焊的優點

4.1 生產率高

焊絲伸出長度是指從導電嘴末端到電弧端部的焊絲長度，埋弧焊的焊絲伸出長度一般長50mm左右，遠不及手工電弧焊。自動焊使用的電流比手工焊大五至十倍，熔深顯著增加，單位時間內能焊接更多的焊件。而且以為其使用的是光焊絲，所以增大電流時可以保證焊條藥皮不受影響。如果對接焊的伸出長度小于20mm，則可避免開坡口和留間隙等，從而節省了填充材料[2]。

4.2 勞動條件好

勞動強度降低，勞動條件完善，沒有輻射。由于該技術對于批量較大，較厚較長的直線及較大直徑的環形焊縫的焊接非常適用，所以在工業生產中，仍然該工藝是至今使用最普遍和頻繁的一種焊接方法。除了在造船、橋梁等金屬結構的制造適用該工藝外，它還被應用于化工方面。當然該方法也存在一定的局限性。首先由于其操作不夠靈活，所以通常要求焊縫盡量水平；此外適應此方法的工件前期工作比較多，工作時間長；焊接時無法實時觀察整個過程，對規范要求標準高。

5 結語

分析埋弧焊接工藝總結出研制的新型直縫埋弧焊管坡口預熱裝置能夠在線對焊管坡口進行預熱，不影響正常生產。新型直縫埋弧焊管坡口預熱裝置調整使用方便，由電控系統實現加熱區域和溫度的自動控制與調節，對焊縫坡口及鋼管預熱區可以完全契合覆蓋，加熱速度快、熱利用率高、節能效果顯著、使用安全可靠。由而更能了解埋弧焊接工藝在海洋工程中的應用。

參考文獻：

[1]張遠生.李延豐.大口徑直縫埋弧焊鋼管生產線簡介[J].焊管，2001（6）：35-37.

[2]王志堅.埋弧焊在導管架制造中應用的工藝評定研究[J].中國海洋平臺，2001（Z1）：50-53.