大管固定焊焊接工艺对接水平

1.焊前准备

（1）试件的加工 选用20无缝钢管，其规格为φ159mm×6mm。用机械方法将其加工成125mm长管段，然后在车床上加工坡口，坡口角度为30°±1°，不留钝边。

（2）试件的清理 用锉刀、砂纸等工具将试件坡口两侧20mm范围内的铁锈、油污等清理干净，使之呈现金属光泽。然后用锉刀将钝边锉出。

（3）试件的组对与定位焊 试件组对形式如图2-33所示。组对时管与管之间的轴线中心应对正，内外壁要圆滑过渡，无错边，组对间隙为仰焊部位小，平焊部位大，组对各项尺寸见表2-32。

表2-32 试件组对的各项尺寸

水平固定管的定位焊缝与垂直固定焊时相同，可确定在周向互为120°角的位置，如图2-34所示。仰焊和平焊位置均不能作为击穿定位焊缝。定位焊方法与垂直固定焊时相同，有三种方法可供选择，生产实际中最常用的是击穿定位焊法。

图2-33 试件组对形式示意图

图2-34 定位焊位置示意图

（4）焊接电源及焊接材料的选择 低碳钢大管水平固定焊时，焊接电源可选用BX3—300—1型交流弧焊机，其空载电压不低于70V，电源动特性及调节特性良好。

选择的焊条型号为E4303，焊前需经150～200°C烘干，保温1h，然后放入保温筒内以备使用。使用前需检查焊条表面有无药皮脱落、开裂和焊芯生锈、偏心等现象。

（5）焊接参数的选择φ159mm×6mm钢管水平固定焊焊接参数的选择见表2-33。

2.焊接

大管水平固定焊接，由底部仰焊位置到上部平焊位置，可分为两部分焊接。先焊的部分称为前半部，后焊的部分称为后半部。两部分的焊接都按照仰—立—平位的顺序从底向上进行焊接，这样熔孔容易观察，液态金属和熔渣易于分离，熔池温度和熔孔尺寸也较易控制。

表2-33 φ159mm×6mm钢管水平固定焊的焊接参数

（1）引弧 当采用φ3.2mm的焊条进行打底焊时，可用直击法引弧，引弧部位可在前半部仰焊位置的坡口边缘处，电弧引燃后拉到坡口间隙中心，稍稍拉长电弧至6～7mm，预热起焊处1.5～2s，使坡口两侧接近熔化状态，立即压低电弧做横向摆动。形成熔池后，稍稍抬起电弧，使熔池温度略有下降，然后再压下电弧，向上顶焊。形成第一个熔池后灭弧。(www.xing528.com)

（2）打底焊 大管水平固定焊，从下向上焊接操作位置不断发生变化，焊接过程中，焊条角度也应随之发生变化。开始焊接时，电弧处在仰焊位置上，其焊条角度与焊接方向之间的夹角为80°～90°。随着焊接位置的上升，逐步靠近立位时，焊条角度应略有减小，大致在70°～80°之间。当到达立位时，焊条与焊接方向的夹角又将恢复到90°。超过立焊位置后，焊条逐渐加大向焊接方向的倾斜，角度变化为90°—80°—70°—60°。到达顶部平焊位置时，焊条角度约为50°。随焊接位置的变化，焊条角度的变化如图2-35所示。焊条逐渐加大倾斜的目的是为了能很好地控制熔池温度，因为越向上焊接，熔滴受重力作用下淌的可能性越大，加大焊条倾斜程度可以减小电弧向下的吹力，并有助于熔池利用表面张力将熔滴拉入熔池，有利于焊缝的成形。

焊接过程中，为减少或消除仰焊部位产生凹陷，引弧动作要准确稳定，灭弧动作要果断，每一滴液态金属的送进都要到位。电弧保持1/2在管内燃烧，1/2在背面焊缝处燃烧。当发现熔渣超前流动影响焊接时，要及时加大焊条倾斜角度，并压低电弧向上顶焊。在仰焊爬坡位置时，给送液态金属的速度要适当加快，以使背面焊道均匀饱满。到达立焊部位要适当放慢熔滴的给送速度和间断灭弧的频率，以控制熔池温度，防止背面焊缝超高。

图2-35 焊条角度变化示意图

a）前半部焊条角度变化 b）后半部焊条角度变化

焊接到距定位焊缝5mm左右时，要改断弧焊法为连弧焊法，以防熔渣堵塞封口，产生未焊透或夹渣。连弧焊时，电弧要压低，横向摆动幅度要小，不可在封口处停弧，要连续施焊直至越过定位焊缝，并形成新的熔孔为止。

随着焊接位置的不断上升，熔孔可见度逐步减小，为保证背面焊缝不产生超高、焊瘤、烧穿、夹渣等焊接缺陷，电弧应贴近坡口根部，以缩短熔滴向熔池过渡的时间。

后半部的焊接方法与前半部基本相同，但由于试件的温度较高，应对焊接电流做适当调整，可以取表2-33中所列焊接电流的下限。

（3）收弧 酸性焊条的焊接，收弧极为关键，如操作不当，就会在熔池表面产生冷缩孔。当熔池中心趋向背面焊道时，就会在背面焊道表面产生冷缩孔。防止冷缩孔的方法是：终止焊接收弧前，在熔池表面轻轻点焊两下，每点给送的液态金属量不足正常焊接时的一半，使熔池逐步缩小、变浅至凝固，以防空气介入，即可完成收弧过程。

（4）接头 在水平固定管的焊接中，前半部分焊接时所留下的仰焊接头和平焊接头，在整个接头过程中难度最大，必须认真对待。为了便于接头，通常在管的前半部分焊接时，仰焊的起头处和平焊的收弧处，都应超过管子垂直中心线5～10mm，如图2-36所示。

在焊接仰焊接头时，适当加大焊接电流，用焊接电弧将始焊处割成斜坡状。当有焊接缺陷时，可向纵深剖割，但要注意保持坡口原状，以便接头。用长电弧在接头处预热1.5～2s，然后压低电弧做小范围横向摆动，并依靠电弧的吹力打开接头熔孔，熔孔打开后，还要快速断弧跟进两滴液态金属，以使接头处饱满，不产生脱节现象。

图2-36 仰焊起头和平焊收尾位置示意图

当焊到距顶部平焊位置接头3～5mm时，变断弧焊法为连弧焊法，焊条向焊接方向倾角达到50°左右。封闭接头时，应将电弧向里压一下，这时可听到电弧击穿焊缝根部发出的“”声，焊条在接头处不停顿，继续向前摆动5～10mm停弧。

从以上焊接过程的分析可知，大管对接水平固定焊单面焊双面成形的机理：大管的水平固定焊接，熔池随焊条运动不断发生位置的变化，液态金属和熔渣受力方向也随之发生变化，焊接过程中通过控制熔孔尺寸和熔池温度以获得焊缝的单面焊双面成形。

其操作要点是：在焊接位置变化时，焊条角度也应随之而改变，同时给送熔滴的速度和间断灭弧的频率也都要发生变化，以适应液态金属在不同位置时受重力和电弧吹力影响的程度，从而达到实现单面焊双面成形的目的。

（5）填充焊 壁厚为6mm的大管对接，只需填充一层即可，且填充量应尽量少，使填充层薄一些。填充层焊接与打底焊一样，也分两部分进行。即前半部和后半部。焊接时，通常是将打底焊前半部分作为填充焊的后半部分，目的是将上下接头错开。填充层的运条方法可以采用锯齿形摆动，焊条角度和打底焊时相同，为了使熔池中心温度较低和坡口两端熔合良好，又不产生咬边，焊接时要注意焊条摆动时中间要快，两端稍作停顿。填充层焊缝表面应平滑过渡，并要注意留出坡口轮廓，以方便盖面时能清晰地观察到坡口边缘的界线。

（6）盖面焊 盖面应力求整齐美观，无外形缺陷。盖面层焊接采用月牙形运条方法，在焊缝坡口两侧边缘要注意停顿，不得采用长弧焊接。焊条摆动要平稳，以使焊后波纹均匀美观。焊条不能来回快速摆动，否则熔滴向熔池过渡太少，边角填不满，出现咬边现象。反之，焊接速度也不能过慢，否则易使熔池温度过高，使立焊和仰焊部位产生熔池下坠，成形低劣。接头时，引弧点要在焊接前方距熔池10～15mm处，电弧引燃后，要拉回熔池中心处，待弧坑填满后，方能继续向前摆动焊接。