φ51mm小直径管对接固定焊接技术

1.酸性焊条（断弧焊）焊接管对接垂直固定加障碍管单面焊双面成形

（1）焊前准备

1）焊机。选用BX3-500直流弧焊机。

2）焊条。选用E4303酸性焊条，焊条直径为2.5mm，焊前经75～150℃烘干1～2h。烘干后的焊条放在焊条保温筒内随用随取，焊条在炉外停留时间不得超过6～8h。否则焊条必须放在炉中重新烘干。焊条重复烘干次数不得多于3次。

3）管焊件。采用20钢管，直径为51mm，厚度为3.5mm，用无齿锯床或气割下料，然后再用车床加工成V形30°坡口。气割下料的焊件，其坡口边缘的热影响区应该用车床车掉，试件图样如图1-35所示。

图1-35 小直径管对接垂直固定加障碍管焊条电弧焊单面焊双面成形试件

4）辅助工具和量具。焊条保温筒、角向磨光机、钢丝刷、敲渣锤、样冲、划针、焊缝万能量规等。

（2）焊前装配定位焊 装配定位的目的是把两个管件装配成合乎焊接技术要求的Y形坡口管焊件。

1）准备管焊件。用角向磨光机将管焊件两侧坡口面及坡口边缘20～30mm范围内的油、污、锈、垢清除干净，使其呈现金属光泽。然后在距坡口边缘100mm处的管焊件表面用划针划上与坡口边缘平行的平行线，并打上样冲眼，作为焊后测量焊缝坡口每侧增宽的基准线。

2）管焊件装配。将打磨好的管件装配成Y形坡口的对接接头，装配间隙始焊端为2.5mm（可以用φ2.5mm焊条头夹在试板坡口的钝边处，将两试板定位焊牢，然后用敲渣锤打掉定位用的φ2.5mm焊条头）。

装配好管焊件后，在时钟的2点、10点处，用φ2.5mm的E4303焊条定位焊接，定位焊缝长为10～15mm（定位焊缝焊在正面焊缝处），对定位焊缝焊接质量要求与正式焊缝一样。

（3）打底层焊接（断弧焊）操作 把装配好的管焊件装夹在一定高度的架上（根据个人的条件，可以采用蹲位、站位等）进行焊接（焊件一旦定位在架子上，必须在全部焊缝焊完后方可取下）。

用断弧焊法进行打底层焊接时，利用电弧周期性的燃弧—断弧（灭弧）过程，使母材坡口钝边金属有规律地熔化成一定尺寸的熔孔，在电弧作用正面熔池的同时，使1/3～2/3的电弧穿过熔孔而形成背面焊道。断弧焊接有三种操作方法，详见打底层断弧焊法。

1）引弧。电弧起弧的位置在坡口的上侧，电弧引燃后，对起弧点处坡口上侧钝边进行预热，上侧钝边熔化后，再把电弧引至钝边的间隙处，使熔化金属充满根部间隙。这时，焊条向坡口根部间隙处下压，同时焊条与下管壁夹角适当增大，听到电弧击穿根部发出“噗噗”声后，当钝边每侧熔化0.5～1.5mm并形成第一个熔孔时，引弧工作完成。

2）焊条角度。焊条角度如图1-36所示。

3）运条方法。断弧单面焊双面成形有三种成形手法：一点击穿焊法、两点击穿焊法和三点击穿焊法。当管壁厚为2.5～3.5mm，根部间隙小于等于2.5mm时，由于管壁较薄，多采用一点击穿法焊接；根部间隙大于2.5mm时，可采用两点击穿法焊接；当管壁厚大于3.5mm，根部间隙小于2.5mm时，多采用一点击穿焊法；根部间隙大于2.5mm但小于等于4mm时，可采用两点击穿焊法；根部间隙大于4mm时，采用三点击穿焊法。焊接分为两个半圆进行。起弧点在时钟的10～9点钟中间处，因有障碍管影响焊条的运条，所以焊工在时钟的10～9点钟处，将焊条穿过障碍管与被焊管之间的间隙，找好焊条角度，尽量在10～9点钟处起弧。焊接方向是从左向右（即从10～9点钟处起弧，经过8点钟→7点钟→6点钟→5点钟→4点钟→3点钟→2点钟止），逐点将熔化的金属送到坡口根部，然后迅速向侧后方灭弧。灭弧的动作要干净、利落，不拉长弧，防止产生咬边缺欠。灭弧与重新引燃电弧的时间间隔要短，灭弧频率以70～80次/min为宜。灭弧后重新引弧的位置要准确，新焊点与前一个焊点搭接2/3左右。

图1-36 小直径管对接垂直固定加障碍管打底层焊条电弧焊焊条角度

然后，焊工移位在12点钟处，在4～3点钟处进行打磨，用角向磨光机将起弧点（4～3点钟）打磨成斜坡状。焊工在时钟的4～3点钟处，将焊条穿过障碍管与被焊管之间的间隙，找好焊条角度，尽量在4～3点钟处起弧。焊接方向是从右向左（即从4～3点钟起弧，经过3点钟→2点→1点钟→12点钟→11点钟→10点钟→9点钟止）。其他操作同左半圈。左半圈焊缝与右半圈焊缝，在时钟的3点钟和9点钟位置要重叠10～15mm。

焊接时注意保持焊缝熔池的形状与大小基本一致，熔池中液态金属与熔渣要分离并保持清晰明亮，焊接速度保持均匀。

4）与定位焊缝接头。焊接过程中运条到定位焊缝根部时，焊条要向根部间隙位置顶送一下，当听到“噗噗”声后，将焊条快速运条到定位焊缝的另一端根部预热，当被预热的焊缝处有“出汗”现象时，焊条要在坡口根部间隙处向下压，听到“噗噗”声后，稍做停顿便用短弧焊手法继续焊接。

5）收弧。当焊条接近始焊端时，焊条在始焊端的收口处稍微停顿预热，看到有“出汗”现象时，焊条向坡口根部间隙处下压，让电弧击穿坡口根部间隙处，当听到“噗噗”声后稍做停顿，然后继续向前施焊10～15mm，填满弧坑即可。

6）更换焊条。更换焊条的接头方法有两种：热接法和冷接法。打底层焊缝更换焊条多用热接法，这样可以避免背面焊缝出现冷缩孔和未焊透、未熔合等焊接缺欠。

（4）盖面层焊接（断弧焊）操作

1）清渣与打磨焊缝。仔细清理打底层焊缝与坡口两侧母材夹角处的焊渣、焊点与焊点叠加处的焊渣。将打底层焊缝表面不平处进行打磨，为盖面层焊缝焊接做准备。

2）焊条角度。焊条角度如图1-37所示。

盖面层为1道焊缝时，焊条与下管壁夹角为80°～90°。

盖面层为2道焊缝时，第1道焊缝焊条与下管壁夹角为75°～80°，第2道焊缝焊条与下管壁夹角为80°～90°。

所有盖面层焊道，焊条与焊点处管切线焊接方向夹角均为80°～85°。

3）运条方法。焊条由时钟的9～10点钟位置起弧，由左向右施焊：9点钟→8点钟→7点钟→6点钟→5点钟→4点钟→3点钟→2点钟止，这是前半圈。后半圈焊接：由4～3点处起弧→3点钟→2点钟→1点钟→12点钟→11点钟→10点钟→9点钟止。盖面层为1道焊缝时，采用锯齿形运条法，在焊缝的中间部分运条速度要稍快些，在焊缝的两侧稍做停顿，给焊缝边缘填足熔化金属，防止咬边缺欠产生。盖面层为2道焊缝时，采用直线形运条法，不做横向摆动，按打底层的焊法，分2个半圆进行盖面层的焊接。同时，每道焊缝与前一道焊缝要搭接1/3左右，盖面层焊缝要熔进坡口两侧边缘1～2mm。

图1-37 小直径管对接垂直固定加障碍管盖面层焊条电弧焊焊条角度

（5）焊接参数 打底层焊缝采用单点击穿法，焊接参数见表1-10。

表1-10 小直径管对接垂直固定加障碍管焊条电弧焊焊接参数

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灭弧频率：在横焊位、平焊位为35～40次/min；在立焊位为40～45次/min。

（6）焊缝清理 焊完焊缝后，用敲渣锤清除焊渣，用钢丝刷进一步将焊渣、焊接飞溅物等清理干净，焊缝处于原始状态，交付专职检验前不得对各种焊接缺陷进行修补。

（7）焊接质量检验 焊缝尺寸应符合如下要求：焊缝余高为0～4mm；焊缝余高差≤3mm；焊缝宽度比坡口每侧增宽0.5～2.5mm；焊缝宽度差≤3mm；咬边深度≤0.5mm，焊缝两侧咬边总长度≤15mm；焊件的错边尺寸≤2mm；焊后进行通球试验，球的直径为37.4mm。

焊件的射线透照应按NB/T 47013.1～13—2015《承压设备无损检测》系列标准进行检测，射线的透照质量不低于AB级，焊缝的缺陷等级不低于Ⅱ级为合格。

2.碱性焊条（连弧焊）焊接管对接垂直固定加障碍管单面焊双面成形

（1）焊前准备

1）焊机。选用ZX5-400直流焊整流器。

2）焊条。选用E5015碱性焊条，焊条直径为2.5mm，焊前经350～400℃烘干1～2h。烘干后的焊条放在焊条保温筒内随用随取，焊条在炉外停留时间不得超过4h。否则焊条必须放在炉中重新烘干。焊条重复烘干次数不得多于3次。

3）焊件（管件）。采用Q345（16Mn）钢管，直径为51mm，厚度为3.5mm，用无齿锯床或气割下料，然后再用车床加工成V形30°坡口。气割下料的焊件，其坡口边缘的热影响区应该用车床车掉，试件图样如图1-35所示。

4）辅助工具和量具。焊条保温筒、角向磨光机、钢丝刷、敲渣锤、样冲、划针、焊缝万能量规等。

（2）焊前装配定位焊 装配定位的目的是把两个管件装配成合乎焊接技术要求的Y形坡口管焊件。

1）准备管焊件。用角向磨光机将管焊件两侧坡口面及坡口边缘20～30mm范围内的油、污、锈、垢清除干净，使其呈现金属光泽。然后，在距坡口边缘100mm处的管焊件表面用划针划上与坡口边缘平行的平行线，并打上样冲眼，作为焊后测量焊缝坡口每侧增宽的基准线。

2）管焊件装配。将打磨好的管件装配成Y形坡口的对接接头，装配间隙始焊端为2.5mm（可以用φ2.5mm焊条头夹在试板坡口的钝边处，将两试板定位焊牢，然后用敲渣锤打掉定位用的φ2.5mm焊条头）。

装配好管焊件后，在时钟的2点、10点处，用φ2.5mm的E5015焊条定位焊接，定位焊缝长为10～15mm（定位焊缝焊在正面焊缝处），对定位焊缝焊接质量要求与正式焊缝一样。

（3）打底层焊接（连弧焊）操作 把管子分为两个半圆焊接。以时钟的3点、9点钟为界，打底层的起弧点分别是在时钟的3点和9点钟位置，面对着两个障碍管起弧点要尽量在一个范围。例如，焊工面对着时钟的6点，起弧时尽量将焊条往被焊管和障碍管间隙的深处送（2～3点钟或10～9点钟），起弧后不断弧地由两条线路连续焊接，即由左向右（逆时针方向）和由右向左（顺时针方向）。

打底层由左向右焊法：在10点～9点钟位置起弧→8点钟→7点钟→6点钟→5点钟→4点钟→3点钟→接近2点钟位置止（障碍管限制了焊接）。

打底层由右向左焊法：在2点～3点钟位置起弧→3点钟→4点钟→5点钟→6点钟→7点钟→8点钟→9点钟→10点钟位置止（障碍管限制了焊接）。

焊工换个位置，面对着时钟的12点钟，焊接另一个半圆。起弧后不断弧地由两条线路连续焊接，即由左向右（逆时针方向）和由右向左（顺时针方向）。

另一个半圆由左向右焊法：在4～3点钟位置起弧→3点钟→2点钟→1点钟→12点钟→11点钟→10点钟→9点钟→接近8点钟位置止（障碍管限制焊接）。

另一个半圆由右向左焊法：在8～9点钟位置起弧→9点钟→10点钟→11点钟→12点钟→1点钟→2点钟→3点钟→接近4点钟位置止（障碍管限制焊接）。

打底层连弧焊接时采用短弧，采用斜椭圆形运条法或锯齿形运条法，在向前运条的同时做横向摆动，将坡口两侧各熔化1～1.5mm。为了防止熔池金属下坠，电弧在上坡口停留的时间要略长些，同时要有1/3电弧通过间隙在焊管内燃烧。电弧在下坡口侧只是稍加停留，电弧的2/3要通过坡口间隙在焊管内燃烧。打底层焊道应在坡口的正中，焊缝的上部、下部不允许有熔合不良的现象。

在打底层焊接过程中，还要注意保持熔池的形状和大小，给背面焊缝成形美观创造条件。与定位焊缝接头时，焊条在焊缝接头的根部要向前顶一下，听到“噗噗”声后，稍做停留即可收弧停止焊接（或快速移弧到定位焊缝的另一端继续焊接）。

后半圈焊缝焊接前，在与前半圈焊缝接头处，用角向磨光机或锯条将其修磨成斜坡状，以备焊缝接头用。

打底层焊缝更换焊条时采用热接法，在焊缝熔池还处在红热状态下，快速更换焊条，起弧并将电弧移至收弧处，这时弧坑的温度已经很高，当看到有“出汗”现象时，迅速向熔孔处压下，听到“噗噗”两声后，提起焊条正常地向前焊接，焊条更换完毕。

打底层焊缝焊接过程中，焊条与焊管下侧的夹角为80°～85°，与管子切线的夹角为70°～75°。

（4）盖面层焊接（连弧焊）操作 盖面层有上下两条焊缝，采用直线形运条法，焊接过程中不摆动。焊前将打底层焊缝的焊渣及飞溅物等清理干净，用角向磨光机修磨向上凸的接头焊缝。盖面层焊缝的焊接顺序是自左向右、自下而上，同打底层焊缝一样，以时钟的3点钟、9点钟位置分为两个半圆进行焊接。盖面层采用短弧焊接，焊条角度与运条操作如下：

第一条焊道焊接时，焊条与管子下侧夹角为75°～80°，并且1/3直径的电弧在母材上燃烧，使下坡口母材边缘熔化1～2mm。

第二条焊道焊接时，焊条与管子下侧夹角为85°～90°，并且第二条焊缝的1/3搭在第一条焊道上，第二条焊缝的2/3搭在母材上，使上坡口母材边缘熔化1～2mm。

（5）焊接参数 打底层焊缝、盖面层焊缝焊接参数见表1-11。

表1-11 小直径管对接垂直固定加障碍管焊条电弧焊焊接参数

（6）焊缝清理 焊完焊缝后，用敲渣锤清除焊渣，用钢丝刷进一步将焊渣、焊接飞溅物等清理干净，焊缝处于原始状态，交付专职检验前不得对各种焊接缺陷进行修补。

（7）焊接质量检验 焊缝尺寸应符合如下要求：焊缝余高为0～4mm；焊缝余高差≤3mm；焊缝宽度比坡口每侧增宽0.5～2.5mm；焊缝宽度差≤3mm；咬边深度≤0.5mm，焊缝两侧咬边总长度≤15mm；焊件的错边尺寸≤2mm；焊后进行通球试验，球的直径为37.4mm。

焊件的射线透照应按NB/T 47013.1～13—2015《承压设备无损检测》系列标准进行检测，射线的透照质量不低于AB级，焊缝的缺陷等级不低于Ⅱ级为合格。