低碳钢管垂直固定焊接操作技巧及成形

1.焊前准备

（1）焊机 选用BX3—500型交流弧焊变压器1台。

（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）钢管焊件 采用Q245（20）钢管，其规格（直径×壁厚×长）为：76mm×5mm×150mm，共2根。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，试件图样见图1-5。

（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，把两个钢管焊件装配成合乎焊接技术要求的Y形坡口管焊件。

（1）准备钢管焊件 用角向打磨机将钢管焊件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50mm处的钢管焊件表面，用划针划上与坡口边缘平行的平行线，如图1-5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。

图1-5 ϕ76mm×5mm管对接垂直固定焊条电弧焊单面焊双面成形试件

（2）钢管焊件装配 将打磨好的钢管件装配成Y形坡口的对接接头，装配间隙始焊端为2.5mm，（可以用ϕ2.5mm焊条头夹在钢管件坡口的钝边处，将两钢管件定位焊牢，然后再用敲渣锤打掉定位焊用的ϕ2.5mm焊条头即可）。

为便于叙述焊接过程，将对接垂直固定管的横截面看作时钟表盘，划出3、6、9、12等时钟位置。通常钢管对接定位焊缝在时钟2点、10点位置。钢管焊接时，以6点～12点为两个半圆分别进行焊接。而将钢管的横截面，由6点→9点→12点为左（前）半圆，由6点→3点→12点为后（右）半圆。装配好钢管焊件后，在时钟的2点、10点处，用ϕ2.5mm的E4303焊条进行定位焊接，定位焊缝长为10～15mm（定位焊缝焊在正面焊缝处），对定位焊焊缝的焊接质量要求与正式焊缝一样。

3.打底层的焊接（断弧焊）操作

将装配好的管焊件，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（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，当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，断弧焊法有三种操作方法，详见本章第一节的有关打底层断弧焊法内容。

（1）引弧 电弧引弧的位置在坡口的上侧，电弧引燃后，对引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，同时适当增大焊条与下管壁的夹角，当听到电弧击穿根部发出“噗噗”的声音后，将钝边金属每侧熔化了0.5～1.5mm并形成第一个熔孔时，即引弧工作完成。

（2）焊条角度 焊条角度见图1-6。

（3）运条方法 断弧焊单面焊双面成形有三种成形手法：即一点击穿焊法、二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2.5mm时，由于管壁较薄，多采用一点击穿法焊接；当根部间隙大于2.5mm时，可采用二点击穿法焊接。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时，可采用二点击穿焊法。根部间隙大于4mm时，采用三点击穿焊法。焊接时将管焊件分为的横截面左、右两个半圆。引弧点在时钟钟面的6点钟位置中间处，焊工找好焊条角度，焊接方向是从左向右（即从时钟6点钟位置处引弧，经过7点钟→8点钟→9点钟→10点钟→11点钟→12点钟→1点钟位置终止），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，防止产生咬边缺陷。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应搭接2/3左右。

然后，焊工移位在6～7点钟位置处进行打磨引弧点，并用角磨砂轮将引弧点（6～5点钟处）打磨成斜坡状。焊工在时钟的6～5点钟处，找好焊条角度，尽量在6～5点钟处引弧。焊接方向是从右向左（即从6～5点钟引弧，经过5点钟→4点钟→3点钟→2点钟→1点钟→2点钟→11点钟处终止）。其他操作与左半圆相同。左半圆焊缝与右半圆焊缝，在时钟12点钟和6点钟位置处要重叠10～15mm。

焊接时应注意保持焊接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。

图1-6 ϕ76mm×5mm管对接垂直固定打底层焊条电弧焊焊条角度

（4）与定位焊焊缝接头 焊接过程中运条到定位焊焊缝根部时，焊条要向根部间隙位置顶送一下，当听到“噗噗”声音后，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下压，听到“噗噗”声音后，稍作停顿，用短弧焊手法继续焊接。(www.xing528.com)

（5）收弧 当焊条接近始焊端时，焊条在始焊端的收弧处稍微停顿预热，看到预热处有“出汗”的现象时，焊条向坡口根部间隙处下压，使电弧击穿坡口根部间隙处，当听到“噗噗”声音后稍作停顿，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热接法和冷接法两种。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、未熔合等焊接缺陷。热接法和冷接法见本章第一节中有关内容。

4.盖面层的焊接（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之处进行打磨，为盖面层焊缝的焊接作准备。

（2）焊条角度 焊条角度见图1-7。

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°～85°，第2道焊缝焊条与下管壁夹角为80°～90°。

所有盖面层焊道，其焊条与焊点处管切线焊接方向的夹角均为80°～85°。

（3）运条方法 焊条由时钟钟面6点钟位置处引弧，由左向右方向施焊，即时钟6点钟→5点钟→4点钟→3点钟→2点钟→1点钟→12点钟→11点钟处终止，这是前半圆的焊接。后半圆焊接时，即由5点处引弧→6点钟→7点钟→8点钟→9点钟→10点钟→11点钟→12点钟处终止。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，在焊缝的两侧稍作停顿，给焊缝边缘填足熔化金属，防止咬边缺陷产生。盖面层为2道焊缝时，采用直线形运条法，焊条不作横向摆动，焊接时可按打底层的焊法，将管子的横断面分为两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1-7 ϕ76mm×5mm管对接垂直固定盖面层焊接的焊条角度

5.焊接参数

打底层焊缝采用单点击穿法。ϕ76mm×5mm低碳钢管对接垂直固定断弧焊的焊接参数见表1-8。

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

表1-8 ϕ76mm×5mm低碳钢管对接垂直固定断弧焊的焊接参数

6.焊缝的清理

焊缝焊完后，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≤15mm，焊件的错边尺寸≤2mm，焊后可不进行通球试验：球的直径为37.4mm。

焊件的射线透照应按JB4730—2005《压力容器无损检测》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。