板对接焊接：仰焊碱性焊条连弧焊实现单面/双面成形

1.焊前准备

（1）焊机 选用ZX5-400型直流弧焊整流器1台。

（2）焊条 选用E5015碱性焊条，焊条直径为3.2mm，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（试板） 采用Q345（16Mn）钢板，厚度12mm，长×宽为300mm×125mm，用剪板机或气割下料，然后再用刨床加工成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刨床刨去。

（4）辅助工具和量具 焊条保温筒、角向打磨机、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，把两块试板装配成合乎焊接技术要求的Y形坡口的试板。

（1）准备试板 用角向打磨机将试板两侧坡口面及坡口边缘各20～30mm范围以内的油、污、锈、垢清除干净，见金属光泽。然后，在距坡口边缘100mm处的试板表面，用划针划上与坡口边缘平行的平行线，如图1-2所示。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）试板装配 将打磨好的试板装配成Y形坡口的对接接头，装配间隙的始焊端为3.2mm，终焊端为4mm，可以用ϕ3.2mm和ϕ4mm焊条头夹在试板坡口的钝边处，将两试板定位焊焊牢，然后用敲渣锤打掉定位焊用的ϕ3.2mm和ϕ4mm焊条头即可。终焊端放大装配间隙的目的是克服试板在焊接过程中，因为焊缝横向收缩而使焊缝间隙变小，影响背面焊缝的熔深质量。再者，电弧由始焊端向终焊端移动，在300mm长的焊缝中，终焊端不仅有电弧的直接加热，还有电弧在0～300mm长的移动过程中，传到终焊端的热量，瞬间热量的叠加，使终焊端处温度高，焊缝的横向收缩力加大，所以，终焊端的间隙要比始焊端间隙大。

装配好试件后，在焊缝的始焊端和终焊端20mm内，用ϕ3.2mm的E5015焊条定位焊接，定位焊焊缝长为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）反变形 试板焊后，由于焊缝在厚度方向上的横向收缩不均匀，使两块试板离开原来的位置翘起一个角度，这就是角变形，翘起的角度称为变形角α。厚12mm试板焊接时，变形角控制在3°以内。为此，焊前在试板定位焊时，应将试板的变形角向相反的方向做成3°。

3.打底层的焊接（连弧焊）操作

将装配好的试件，装卡在一定高度的架子上（根据焊工个人的条件，可以采用蹲位、站位、躺位等）进行焊接。

（1）打底层（连弧焊）焊法 用连弧焊法焊接打底层时，电弧引燃后，中间不允许人为地灭弧，一直是短弧连续运条，直至更换另一根焊条时才熄灭电弧。由于在连弧保护焊接时，熔池始终处在电弧连续燃烧的保护下，在此温度下，液态金属和熔渣容易分离，气孔也容易从熔池中溢出，保护效果较好，焊缝不容易产生缺陷，焊缝的力学性能也较好，用碱性焊条（如E5015）焊接时，交流焊机不能起弧，必须使用直流焊机。而且用碱性焊条采用断弧焊时，焊缝保护不好，容易产生气孔。因此，多采用连弧焊操作方法焊接。

（2）引弧 在焊件的端部定位焊焊缝上引弧，并在坡口内侧摆动，对焊件的端部进行预热，当电弧移动到定位焊缝的尾部时，压低电弧，将焊条向上顶一下，听到“噗噗”两声后，表明焊件根部钝边已被熔透，第一个熔池已经形成，引弧操作完成。焊接引弧操作时，要控制电弧向坡口两侧各熔透0.5～1.5mm为好。

（3）打底层连弧焊的操作要领 打底层采用连弧焊焊接时，焊条与坡口两侧的夹角为90°，与焊接前进方向的夹角为70°～80°。焊接操作采用锯齿形运条法，在运条过程中，焊条端部始终要有向上顶的动作，即尽量采取短弧操作，焊条作横向摆动的幅度，要比平焊、立焊位焊接时稍小，摆动的速度要快，注意在坡口两侧停留的时间不要过长，使焊缝与母材金属熔合良好，避免焊缝与母材交界处形成夹角，以免不利于清渣。

为了克服仰焊背面焊缝下凹，使背面焊缝高于焊件表面，施焊时，焊条应紧贴在坡口根部间隙处，采取短弧操作，使焊接熔池越小越好，这样，利用熔池的表面张力作用，把在重力作用下，焊接熔池内向下流淌的熔滴，迅速拉回焊缝背面熔池，从而确保仰焊背面焊缝的饱满。如果焊接熔池过大，熔池的表面张力不足以控制熔池内熔滴的外溢，从而使仰焊背面焊缝下凹，形成焊缝不饱满，采用锯齿形运条法焊接时，操作时要注意观察熔池的大小和颜色调整“锯齿的幅度”和运条摆动的频率，能够控制熔池温度的高低，减少熔池液体的流淌。

（4）接头方法 接头方法有热接法和冷接法两种。

1）热接法：焊接过程采用热接法时，更换焊条动作要迅速，在焊接熔池还处于红热状态即引弧施焊。引弧点在距熔孔10～15mm处，引弧后要迅速压低电弧，且电弧作小幅度地摆动向前运条，待焊条运至熔孔处，向上顶一下压弧，听到击穿坡口根部发出“噗噗”的声音时，焊条向前继续作锯齿形运条，恢复正常焊接。

热接法的特点：由停弧到重新引弧的时间间隔较短，有利于液态金属迅速向熔池过渡，焊接接头比较平整。

2）冷接法：接头前，要将熔孔周围的焊渣清理干净，必要时可用角向磨光机对接头部位进行修整，使其形成斜坡状，引弧点在距熔孔10～15mm处，以利于熔孔处温度的提升和接头处的焊缝平整。

冷接法的特点：由停弧到重新引弧的时间间隔不受限制，接头处冶金反应不充分，容易产生气孔、夹渣等缺陷。

（5）收弧：焊接过程需要收弧时，应将电弧拉向坡口的左侧或右侧，慢慢在运条的过程中将电弧抬起，使焊缝熔池逐渐变浅、缩小直至消失。按此收弧方法收弧，即可以防止液态金属下坠，又可以防止焊缝熔池中心产生冷缩孔。(https://www.xing528.com)

连弧焊打底层焊缝的焊接质量，对整个仰焊焊缝成形、焊接质量有很大的影响。所以，在打底层焊缝焊接时，在操作上应该注意以下几点：

1）焊接坡口间隙要窄，钝边要小：因为窄间隙可以控制焊接熔池的尺寸，使熔池表面张力加大，能控制熔化金属的下凹。同时，较小的熔池也有利于熔池的凝固。钝边小，可以在较小的焊接电流下，迅速击穿焊缝根部，达到单面焊接双面成形。

2）焊接电弧要短：在合适的焊条角度下，采用最短的焊接电弧，在坡口根部作小幅度横向摆动，在保证焊透的前提下，可适当加快焊条的摆动速度。

3）合适的熔孔：在焊接电弧的上方，应该保持有合适的熔孔。熔孔尺寸过大，焊缝下凹大；熔孔尺寸过小，焊缝根部不宜击穿，会使打底层焊缝未焊透。

4）熔滴搭接均匀：打底层焊缝的每一个新熔池，要与前一个熔池搭接2/3～1/2，减少熔池的表面面积，使熔池表面张力处于最大，防止背面焊缝下凹。

5）焊接过程中处理好手把线：焊条电弧焊的手把线，在仰焊过程中，不仅影响焊接操作，还由于手把线的重量，焊工容易感到疲劳，从而使焊缝表面成形、焊缝质量受到影响。不论采用站位、蹲位、坐位还是躺位进行焊接，焊工只负担1m左右长焊接电缆的重量，其余长度的电缆重量，可固定在辅助支撑上，千万不要将电缆缠绕在焊工的身体上，以免发生人身安全事故。

6）控制焊接熔池尺寸：仰焊时，要控制焊接熔池尺寸，使焊缝正面熔池和背面熔池大致相同。

4.填充层的焊接（连弧焊）操作

填充层焊前，应将打底层焊缝表面的焊渣、金属飞溅物清理干净，将焊缝表面不平之处用角磨砂轮打磨平整。焊接填充层焊缝的运条法及焊条角度与打底层焊接时相同，但横向运条幅度要大，焊条的摆动速度要比打底层焊接时稍慢些，并且在焊缝与母材的交界处要稍作停顿，使焊缝与母材熔合良好，避免产生凹沟和夹渣等焊接缺陷。

填充层焊缝共分为两层，在第二层填充层焊缝焊接时，要注意保护焊件坡口处的棱角，填充层焊缝全部焊完后，焊缝表面距焊件表面的距离应在1～1.5mm为好，以利于盖面层焊缝的焊接。

5.盖面层的焊接（连弧焊）操作

盖面层焊前，应将填充层焊缝表面的焊渣、金属飞溅物清理干净，将焊缝表面不平之处用角磨砂轮打磨平整。焊接盖面层焊缝的运条法及焊条角度与填充层焊接时相同，但焊条作横向摆动时，在中间要稍快，在两边要稍作停顿，此时的焊接电弧进一步缩短，既能防止发生咬边缺陷，又能使焊接电弧熔化焊件坡口的棱角，并深入母材内1～2.5mm，使焊缝与母材熔合良好。

焊接过程注意防止偏弧现象，若有偏弧发生时，要及时将焊条向偏弧方向作倾斜调整，防止产生咬边缺陷。

6.焊接参数

厚12mmQ345钢板对接仰焊单面焊双面成形的焊接参数见表1-3。

表1-3 厚12mmQ345钢板对接仰焊单面焊双面成形的焊接参数

7.焊缝清理

焊完焊缝以后，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。

8.焊接质量检验

焊缝尺寸参照TSG特种设备安全技术规范TSG Z6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》规定，其外形尺寸应符合：焊缝余高为0～4mm，焊缝余高差≤3mm，焊缝宽度比熔合坡口每侧增宽为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≤30mm，焊件焊后的变形角度θ≤3°，焊件的错边尺寸≤2mm。

焊件的射线透照应按JB/T4730.2—2005《承压设备无损检测 第2部分 射线检测》的标准进行检测，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。