埋弧自動焊在大厚板上的應用

扁明亮

摘 要：為了及早完成大厚板埋弧自動焊工作，對可能隱藏的問題進行了詳細研究，并采用行之有效的焊接方法，讓接頭的焊接效果得以保證。經實踐表明，在企業降本增效階段，埋弧自動焊在大厚板上的使用非常有效。

關鍵詞：埋弧自動焊；大厚板；問題；運用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.046

埋弧自動焊擁有焊縫質量好、勞動率高、焊接條件好等優勢，在大厚板焊接中推廣使用，但因其容易變形、易出現氣孔等問題，導致埋弧自動焊的一次成功率較低。對于這個現象，結合項目實際情況及大量測試，優化了焊接工藝，加大了焊接一次成功率，并取得了較好的效益。

1 問題提出

大厚板使用埋弧自動焊進行處理，不僅能提升勞動制造效率，減少工作強度，優化工作環境，還不浪費焊條電弧焊的焊端，能節省生產費用。但大厚板埋弧自動焊焊接容易出現氣孔、裂縫、雜物、未熔合等問題。

2 原因介紹

（1）因大厚板框架剛性大，焊接過程中冷卻速度快，焊縫受到很大的約束，由此焊接殘余應力很大。

（2）焊接過程，焊接工藝指標對焊頭的框架、性能以及缺陷的產生有很大影響。焊接線能量很小時，容易出現冷裂縫、未熔合及夾渣等問題；焊接線能量偏大時，容易導致焊縫和熱影響區組織和性能急劇降低。

（3）在坡口底部小截面位置打底焊時，使用很大的電流處理時，焊縫出現系數低，焊接熔池深且窄，在焊紋結晶過程中，因先結晶的金屬很純，后結晶的金屬雜物很多，并聚集在晶粒周邊，伴隨柱狀晶的增大與推移，將雜物排進熔池內部，這類雜物的熔點很低，易出現液態薄膜[1]。在固液相條件下，在焊接應力的影響下出現結晶裂縫，當焊接電流很小及坡口底部截面很小時，熔池內的氣體與夾雜物很難浮出表面，極易出現氣孔與夾渣。

（4）在底部坡口截面很小位置焊接時，如果電弧電壓較大，焊接電弧上熱量大多數被坡口兩邊的母材吸收，而底部由于缺少充足的熱量熔化母材與焊劑，容易出現未熔合、沒有焊透以及夾渣等問題。

（5）筒節直縫焊接時，在焊到筒節另一頭和引出板接近時，電弧壓力突然減少，并易出現短路。

3 埋弧自動焊于大厚板上的運用

結合大厚板埋弧智能焊的焊接特征，主要控制了如下工序：

（1）16MnR鋼是低合金高強度材料，依據等強度原則，焊絲選擇343MPa級ф4mm的H08MnA或H10Mn2，配HJ431。焊劑在正式焊前要烘干，烘烤溫度是250℃-300℃，保溫2小時。

焊接設備MZ-1-1000埋弧焊機。

（2）部件定位。因板厚很大，定位焊焊接厚度需要6-8mm，長度為25-35mm，間隔250-300mm，為提升效率，使用二氧化碳氣體保焊。

（3）坡口模式：采取機械加工，坡口模式如圖1所示。

（4）焊接準備工作。①清理坡口兩邊各20-30毫米區域內的油漬、鐵銹、氧化物以及水分等雜物。②清理焊絲外觀上的油脂與銹跡，焊絲不能有折彎，焊頭打磨。③保證焊劑干凈，顆粒均勻合適，并用250℃×2小時加以烘干。對回收的焊劑要篩選，清除焊渣、粉塵、粉末等雜質，并補充新焊劑根據要求再次烘烤。④定位焊時焊材和被焊金屬相統一，且使用與正式焊一樣的方法，定位焊紋不能留下缺陷[2]。⑤直縫兩頭增焊大概100×100mm的引弧板與引出板，材質與厚度同筒體一樣，為了防止引弧端與收弧端電弧電壓變化，筒節端頭焊紋出現氣孔及夾渣等問題，使用獨特的開槽引弧板與引出板，如圖2所示。

（5）焊接前預熱。把焊材坡口兩邊各180mm范圍內的材料預熱至100℃，如此能減小焊后冷卻速率，減緩淬硬趨勢，降低焊接殘留應力，避免冷裂紋的出現。

（6）焊接。①正反兩側打底焊時，要求焊絲瞄準坡口中點，使用比較適宜的焊接線能量，讓焊縫出現系數保證在1.3-2范圍以內，熔池內的氣體與夾雜物可以完全浮出。②使用多層多道焊，除了進行打底焊處理外，其它焊道于坡口兩邊交叉排列。焊接線能量不得太大，采取薄層焊，防止在坡口母材邊沿出現深凹槽及咬邊。③焊接環節注意道間熔渣處理，保證道間溫度不小于預熱氣溫。④每焊完一個焊道要進行檢驗，對坡口母材邊沿已出現的深凹槽，借助砂輪打磨到覆蓋焊道可以完全熔化焊透為止。如果出現了咬邊、夾渣等問題，要及時進行清理與修復。⑤背部使用碳弧氣刨清根的，要特別留意碳刨后坡口外觀的修理，對坡口外表凹凸不平位置以及外觀不規則處，要打磨修整至滿足標準為止。⑥使用ф4mm的焊絲，焊機直流反接[3]。正反面進行底焊時，焊接電流為500-600A，電壓30-34V，速度為7-9mm/s，其它焊道操作電流為550-650A，電弧壓力為32-36V，焊速和打底焊時一樣。

（7）焊后熱處理。容器焊后實施總體消除應力熱處理，以優化焊縫組織及力學性能。加熱溫度580℃-620℃，保溫2小時。

4 結束語

綜上所述，采用上述焊接方式進行大厚板埋弧自動焊的焊接效果得到了保證，焊接一次成功率高達98%，焊縫的力學性能符合要求，確保了設備質量，并贏獲了時間與信譽。

參考文獻：

[1]朱曉先.萬箱船厚板埋弧自動焊焊接工藝[J].科技創新與應用，2014（27）.

[2]苗磊，郭曉春，李波.奧氏體不銹鋼厚板埋弧自動焊工藝[J].化工裝備技術，2002，23（01）.

[3]張秋紅.應用STT打底焊減少埋弧自動焊背面清根深度的可行性試驗及分析[J].科技創業家，2011（03）.