小管固定焊工艺：单面/双面焊成形优化策略

1.焊前准备

（1）试件加工 选用20钢无缝钢管，其规格为φ57mm×4mm，将钢管用锯锯成长125mm的管段，然后在车床上加工坡口。坡口角度为30°±1°，不留钝边，试件及坡口尺寸如图2-26所示。

（2）试件的清理 用砂纸、锉刀等工具将管件坡口两侧20mm范围内的铁锈、油污等清理干净，使之呈现金属光泽。并用锉刀将坡口钝边锉出。

图2-26 试件及坡口尺寸

（3）试件的组对与定位焊 小管组对时，管子轴线中心必须要对正，内外壁要齐平，避免产生错口现象。留取对口间隙时，先焊的管子底部间隙要小，后焊的管子上端间隙稍大，一般相差0.5～1mm。小管组对尺寸见表2-28。

表2-28 小管水平固定组对尺寸

小管对接水平固定焊的定位焊与垂直固定焊相同，也有两种方法：一种为击穿成形定位焊法；一种为肋板搭桥定位焊法。无论采用哪种方法，定位焊的位置都不得选在正式焊接时水平固定位置的上部（平位）和下部（仰位）。正确的定位焊缝应选在两侧45°爬坡的位置，如图2-27所示。当采用击穿成形定位焊法时，定位焊缝长度为10mm左右。焊后将定位焊缝两端用角向磨光机修成斜坡状。

图2-27 小管水平固定焊定位焊缝的位置

a）击穿成形定位焊法 b）肋板搭桥定位焊法

（4）焊接电源和焊接材料的选择 焊接电源通常选择BX1-300型或BX3-300-1型交流弧焊机，其空载电压不低于70～80V，焊接电源有良好的动特性和调节特性。所选择的焊条型号为E4303，焊前焊条需经150～200°C烘干，并保温1h，然后放入焊条保温筒中以备使用。使用前要检查焊条表面有无药皮开裂、脱落和焊芯生锈、偏心等现象。

（5）焊接参数的选择 焊接参数的选择见表2-29。

水平固定管的焊接经历仰、立、平等几种焊接位置。不同的焊接位置焊接电流和焊接速度均要有所改变。当仰位焊接时，为使焊缝迅速熔透实现背面成形，焊接电流应稍大些。当焊接立位和平位时，因电弧易于到达坡口根部，故焊接电流可适当减小。焊接速度则由底部仰焊部位较慢，随着向上焊接位置的变化焊接速度有所加快。

表2-29 管对接水平固定焊焊接参数

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2.焊接

（1）引弧 将组对好的试件固定在水平位置上，定位焊缝或定位肋板置于上半管对称于纵坐标各60°的位置上，如图2-27所示。水平固定管的焊接从管子底部仰焊位置开始，分两半对称焊接，先焊的一半称为前半部，后焊的一半称为后半部。

前半部焊接引弧时，引弧位置在靠近后半部约10～15mm处。电弧引燃后拉至后半部5mm左右的地方，预热1.5～2s，使坡口两侧接近熔化状态，立即压低电弧，进行搭桥焊接。形成焊接熔池后，连弧向前摆动焊接，此时电弧要尽量上顶，使焊接熔池前保持一个可见熔孔，当焊接熔池越过底部中线并在前半部焊接5mm左右时，立即断弧。

（2）打底焊 管水平固定焊接时，随着焊接位置的不断变化，焊条角度也将不断进行调整，焊条角度的变化如图2-28所示。

当处于仰焊位置的引弧过程停弧后，其第一个停弧点处在仰焊爬坡位置，熔孔清晰可见。此时熔孔较坡口间隙每侧可以稍大1.5～2mm，但必须注意控制熔池温度，以防焊缝下坠形成凹陷。电弧可以1/2在背面熔池，1/2在正面熔池，间断灭弧的时间可以适当长些，以使金属熔池尚未完全凝固为标准。焊接过程中不断向熔池给送液态金属，随着焊接位置逐步升高至立焊位置，熔孔应适当减小，较坡口间隙每侧大1～1.5mm即可。当焊接到立焊爬坡及平焊位置时，熔孔很难观察到。为防止液态金属受重力影响而下淌，形成焊缝超高和焊瘤，从立焊爬坡到平焊位置时，给送的熔滴要逐步减少，频率要逐步加快，以控制熔池温度，加快熔池的凝固速度，从而保证焊缝背部的均匀成形。焊至管子顶部时，要继续向前施焊10～15mm，以利于后半部焊接时接头容易。当焊接后半部时，仰焊部位的引弧处要认真清理，有夹渣或其他焊接缺陷时，应及时修补或排除，焊接过程与前半部焊接时相同。

图2-28 焊条角度变化示意图

a）焊条与试件两侧夹角 b）焊条随焊接位置倾角变化

（3）收弧 为防止收弧时产生冷缩孔，每个收弧点都必须轻轻点焊两下，使金属熔池逐步变浅、缩小。当遇有定位焊缝时，要在距定位焊缝3～4mm处压低电弧，进行连弧焊操作，以防止产生未焊透、夹渣或焊缝凹陷等缺陷。

（4）接头 小管水平固定焊接头方法也分为热接法和冷接法。但因小管焊接管直径较小，焊接加热速度较快，采用冷接法更实用一些。接头时，可将始焊处及收弧处进行清理，然后在坡口上方10～15mm处划擦引弧，电弧引燃后迅速拉至原熔池的上方进行1～2s的预热，并迅速压低电弧，焊条由熔池向熔孔运行中做小范围的锯齿形摆动，听到“”声时，立即灭弧并恢复正常焊接。

从以上的焊接过程可以看出，小管对接水平固定焊单面焊双面成形的机理和操作要点如下。

小管对接水平固定焊单面焊双面成形时，熔孔效应从底至上随焊接位置的变化而变化，即从仰焊到上部平焊，熔孔逐步变小。其机理是液态金属随焊接位置的改变，受力的方向也发生改变。仰焊位置时，金属熔滴借助表面张力和电弧气体吹力的作用，使熔滴顺利向熔池过渡，尺寸稍大的熔孔有利于背面焊缝的成形。焊接位置达到立位时，熔滴受重力作用减小，而电弧气体吹力作用相对增大，易使背面焊缝熔池增大，从而产生背面焊缝超高或液态金属下淌等现象。逐步到达平焊位置时，液态金属受重力作用增大，如果焊接熔池过大，相对熔孔就大，电弧气体吹力将加速液态金属下坠而形成焊瘤，因此必须减小熔池尺寸，使熔孔也相应减小。

小管对接水平固定焊单面焊双面成形的操作要点是：在从下而上的操作中，要注意随时变换焊条角度，并注意观察熔孔尺寸的变化。随焊接位置的上升，给送液态金属的量要逐步适当减少，间断灭弧的频率逐步适当加快。接头和收弧时要注意操作要领，以防缺陷的产生。

（5）盖面焊 盖面层的焊接难度较大，易出现咬边、焊缝超高、接头不良及气孔等焊接缺陷。为保证盖面焊缝成形美观，焊接过程中不产生上述缺陷，焊接操作中必须掌握正确的运条方法和合适的焊条角度。

当焊接仰焊位置时，宜采用锯齿形运条方法，中间位置焊条摆动速度要快，焊至两侧坡口边缘处焊条要稍作停顿，以防产生咬边，焊条倾角与打底焊时相同。当焊条由仰焊向立焊位置过渡时，宜采用月牙形运条方法。电弧要尽量压低，并且继续保持中间快两侧稍作停顿的操作方式。当焊到立焊爬坡至平焊位置时，焊条由做月牙形摆动逐步变为直线形运条，焊条摆动要均匀一致。仰焊始焊部位和打底焊一样，也要越过底部中心线5～10mm，以利于后半部始焊时的接头。