1.焊前准备
（1）坡口形式及尺寸 焊接时由于采用的电流大，当钢板厚小于14mm时，一般可不开坡口，当板厚大于14mm时，为了保证焊接质量，应开一定形式的坡口。对于碳素钢和低合金钢埋弧焊焊接接头，按GB/T 985.2—2008《埋弧焊的推荐坡口》的规定开坡口。
（2）坡口加工 可用刨边机、气割机或碳弧气刨等设备进行坡口加工，加工好的坡口边缘必须平直和达到规定的技术要求。
（3）焊接部位清理 焊前应将坡口以及坡口两侧20～50mm区域内的锈蚀、油污、水分、氧化物等必须清理干净，清理的方法可用钢丝刷、钢丝轮、手提砂轮、磨光机、喷丸和氧-燃气火焰烘烤等。
（4）焊件的装配 焊件的装配要求较高，必须保证间隙均匀、高低平整巨不错边。
（5）焊接材料的清理 埋弧焊丝、焊剂参与焊接冶金反应，对焊缝的成分、组织和力学性能影响极大。因此，焊前应加强焊丝清理、并烘干焊剂。
1）目前市场销售的焊丝一般有防锈铜镀层。使用前，应注意去除掉焊丝表面的油及其他污物，以防止氢气孔。如果所用的焊丝无防锈铜镀层，焊前还应去除焊丝表面的铁锈及氧化皮等。
2）焊剂使用前应按要求烘干。酸性焊剂应在250℃下烘干，并保温1～2h，限用直流的高氟焊剂必须在300～400℃下烘干，保温2h，烘干后应立即使用。
2.定位焊
焊前组合装配应尽可能采用夹具，以保证定位焊的准确性。一般情况下，定位焊后将夹具拆除。如需带夹具进行焊接时，夹具不能影响焊接过程的进行。轻而薄的工件采用夹具或定位焊固定；中等厚度以上的工件，必须采用定位焊进行固定。定位焊的焊缝应在第一道焊缝的背面，定位焊焊缝的长度和间距应根据板厚来确定。当焊件板厚＜3mm时，定位焊焊缝长30～40mm，间距250～300mm；当焊件板厚为3～25mm时，定位焊缝长40～50mm，间距为300～500mm；当焊件板厚＞25mm时，定位焊缝长50～60mm，间距为250～300mm。定位焊一般采用焊条电弧焊方法。定位焊所采用的焊接材料应与工件材料的性能相符合。定位焊后应及时将焊缝上的渣壳、飞溅清除干净，并检查有无裂纹及其他超标缺陷，如发现应铲除并重新定位焊。直焊缝时需加引弧板和引出板，其厚度与工件厚度相等，长为100～150mm，宽为70～100mm。
3.焊接参数的选择
埋弧焊的焊接参数主要有焊接电流、焊接电压、焊接速度、电源及极性、焊丝直径和焊丝伸出导电嘴长度等。
（1）焊接电流的选择 自动埋弧焊熔池深度（简称熔深）决定于焊接电流，其近似的估计经验公式为
h=ki （5-3）
式中 h——熔深，mm；
i——焊接电流，A；
k——系数，决定于电流种类、极性和焊丝直径等，一般取0.01（直流正接）或0.011（直流反接、交流）。
焊接电流是决定熔深的主要因素。在一定的范围内，焊接电流增加时，焊缝的熔深和余高都增加，而焊缝的宽度增加不大。增大焊接电流能提高生产率，但在一定的焊速下，焊接电流过大会使热影响区过大并产生焊瘤及焊件被烧穿等缺陷；若焊接电流过小，则熔深不足，易产生熔合不好、未焊透、夹渣等缺陷，并使焊缝成形变坏。
为保证焊缝的成形美观，在提高焊接电流的同时要提高电弧电压，使它们保持合适的比例关系，焊接电流对应的焊接电压见表5-35。
表5-35 焊接电流对应的焊接电压
（2）焊接电压的选择 焊接电压是决定熔宽的主要因素。焊接电压增加时，弧长增加，熔深减小，焊缝变宽，余高减小。焊接电压过大时，熔剂熔化量增加，电弧不稳，严重时会生产咬边和气孔等缺陷。所以在增加焊接电压的同时，还应适当增加焊接电流。
（3）焊接速度的选择 焊接速度对熔深及熔宽均有明显的影响。焊接速度增大时，熔深、熔宽均减小。因此，为了保证焊透、提高焊接速度时，应同时增大焊接电流及电压。但电流过大、焊接速度过高时，易引起咬边、未焊透、电弧偏吹、气孔等缺陷。而焊接速度过慢，则焊缝余高过大，会形成大熔池、满溢、焊缝成形粗糙、夹渣等缺陷。因此，焊接速度既不能过高也不能过低。
焊接电流与焊接速度的匹配关系如图5-43所示。对于一定的焊接电流，有一合适的焊接速度范围，在此范围内焊缝成形美观，当焊接速度大于该范围上限时，将出现咬边等缺陷。当焊接速度小于该范围下限时，将出现夹渣等缺陷。
（4）电源与极性的选择
图5-43 焊接电流与焊接速度的匹配关系
1）外特性。选用下降外特性。当选用等速送丝的埋弧焊机时，宜用缓降的外特性；当采用电弧自动调节系统的焊机时，用陡降的外特性。用细丝焊薄板时，宜用直流平特性电源。
2）极性。通常选用直流反接，堆焊宜采用直流正接。
（5）焊丝直径的选择 电流一定时，焊丝直径越细，熔深越大，焊缝成形系数越小。然而对于一定的焊丝直径，使用的电流范围不宜过大，否则将使焊丝因电阻热过大而发红，影响焊丝的性能及焊接过程的稳定性。不同直径焊丝的焊接电流范围见表5-36。
表5-36 不同直径焊丝的焊接电流范围
（6）焊丝伸出导电嘴的长度的选择 焊丝伸出长度增加，电阻增大，焊丝熔化速度加快，余高增大，如伸出长度太小，焊丝伸出部分发红，甚至成段熔断；如伸出长度太短，电弧产生的热量易烧坏导电嘴。焊丝伸出长度一般为30～40mm。
（7）焊丝与工件间的倾斜角度的选择 在单丝埋弧焊时，焊丝一般为垂直于工件位置，但双丝或三丝焊时，由于每根焊丝的作用不同，要适当倾斜一定的角度，当焊丝前倾时（焊丝与焊接方向间夹角为90°），熔深显著减小，焊缝成形不好，一般仅用于多丝焊的前导焊丝。当焊丝后倾时，熔深增大、余高增加，焊缝深而窄。
（8）焊剂层厚度及焊剂粒度的选择 焊剂层厚度过小，电弧保护不良，甚至出现明弧，造成电弧不稳，易产生气孔、裂纹。焊剂层厚度过大，则使焊缝变窄，焊缝形状系数减小（焊缝形状系数为焊缝宽度与熔深之比，用ψ表示）。焊剂层厚度一般为20～30mm。焊剂粒度增大，熔深有所减小，熔宽略有增加，余高也略有减小。焊剂粒度一定时，如电流过大，会造成电弧不稳，焊道边缘凹凸不平。当焊接电流小于600A时，焊剂粒度为0.25～1.6mm；当焊电流在600～1200A时，焊剂粒度为0.4～2.5mm；当焊接电流大于1200A时，焊剂粒度为1.6～3.0mm。
（9）其他焊接参数的选择
1）坡口形状。当其他焊接参数不变时，增加坡口的深度和宽度时，焊缝熔深增加，焊缝余高和熔合比显著减小。
2）根部间隙。在对接焊缝中，焊件的根部间隙增加，熔深也随着增加。
3）焊件厚度和焊件散热条件。当焊件厚度较厚和散热条件较好时，焊缝宽度会减小，并巨余高将增加。
4.焊接参数对焊缝质量和成形的影响
焊接参数对焊缝质量和成形的影响见表5-37。
表5-37 焊接参数对焊缝质量和成形的影响
（续）
②焊缝成形系数：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝厚度与焊缝计算厚度之比值。
③熔敷速度：熔敷过程中，单位时间内熔敷在焊件上的金属量（kg/h）。
5.埋弧焊操作方法
（1）对接接头单面焊操作方法
1）单面焊双面成形。
①焊剂垫法。焊剂垫以一定压力衬托在焊件背面，帮助焊缝成形。焊剂垫上单面焊双面成形埋弧焊焊接参数见表5-38。由于焊接时要求焊剂始终与焊件紧贴，焊缝背面成形难以稳定，为防止焊缝悬空造成衬垫贴不紧而焊穿，一般用压力架、电磁平台等来压紧。
表5-38 焊剂垫上单面焊双面成形埋弧焊焊接参数
②铜垫法和焊剂—铜垫法。焊接4mm以下薄板时，可不留装配间隙，直接在铜垫板上焊接，以达到单面焊双面成形。在焊接较厚板材时，为了改善背面成形条件，常采用焊剂—铜垫法。此时焊件不开坡口，预留合适的装配间隙，然后均匀地在接缝中撒上焊剂进行焊接，焊接时，焊件与铜垫板间须贴紧夹固。焊剂铜垫板上单面对接焊焊接参数见表5-39。
表5-39 焊剂铜垫板上单面对接焊焊接参数
③电磁平台—焊剂垫法。对接接头板厚在14mm以下，可以单面一次焊透。超过14mm时应开坡口或留间隙。间隙在5～6mm时可不开坡口一次焊透20mm。应当指出，开坡口的目的并非完全是增大一次性焊透量，它还有控制熔合比和调节焊缝余高的明显作用。电磁平台—焊剂垫上单面对接焊焊接参数见表5-40。
表5-40 电磁平台—焊剂垫上单面对接焊焊接参数
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④龙门压力架—焊剂铜垫法。在龙门压力架的横梁上有多个气缸，通入压缩空气后，气缸带动压紧装置将焊件压紧在焊剂铜垫上进行焊接。焊接结束后，通过三通阀使气缸带动压紧装置，升起便可以移走焊件。焊接背面的成形装置采用焊剂铜垫，铜垫上开有一个成形槽以保证背面成形。铜衬垫成形槽的截面形状如图5-44所示，焊剂铜垫截面尺寸见表5-41。
图5-44 铜衬垫成形槽的截面形状
表5-41 焊剂铜垫截面尺寸 （单位：mm）
将焊接部位清理干净，借助焊接平台上的输送滚轮将焊件送入进行装配，留出一定的装配间隙并使间隙中心线对准成形槽的中心线，焊缝两端焊接引弧板和引出板，放下龙门架压紧焊件，顶紧铜垫，在焊接前将细粉焊剂均匀地填入铜垫的成形槽中，然后按照制订的焊接参数进行焊接。龙门压力架—焊剂铜垫法焊接参数见表5-42。
表5-42 龙门压力架—焊剂铜垫法焊接参数
⑤热固化焊剂垫法。热固化焊剂是在一般焊剂中加入一定比例的热固化剂制成的，它在受热时会变成具有一定刚度的衬垫板，可靠地托住熔池金属，帮助焊缝背面成形。焊剂垫上有双面粘结带，便于衬垫装配和贴紧。使用时也可用磁铁夹具将其固定在焊件上，如图5-45所示。
焊件在使用这种焊剂垫时，一般开V形（带钝边）坡口。为提高生产率，坡口内可堆敷一定高度的铁合金粉末。由于该工艺受焊件结构、位置、尺寸的影响较小，应用前景较广阔。热固化焊剂垫法埋弧焊焊接参数见表5-43。
图5-45 磁铁夹具
1—焊件 2—热固化焊剂垫 3—磁铁 4—托板 5—调节螺钉
表5-43 热固化焊剂垫法埋弧焊焊接参数
2）带保留垫板与锁口接头单面焊。当受焊件结构或工艺装备限制而无法实施单面焊双面成形时，可采用带保留垫板的或锁口接头的单面焊，如图5-46所示。垫板材料要与焊件相同，装配垫板时，应使其与焊件紧贴，间隙小于1mm，以防止产生焊接缺陷。带保留垫板单面埋弧焊焊接参数见表5-44。
图5-46 带保留垫板与锁口接头的单面焊
a）带保留垫板的单面焊 b）、c）锁口接头单面焊坡口形式
β=20°～40° b=2～5mm P=0～4mm α=20°～40°b=2～5mm P=2～5mm
表5-44 带保留垫板单面埋弧焊焊接参数
带保留垫板单面焊常用于小直径筒体（如液化石油气瓶）及中低压管道的环缝焊接。
3）其他焊接方法封底的单面焊。指采用焊条电弧焊或气体保护焊封底，然后再进行埋弧焊的单面焊。一般要求封底层的厚度在6mm以上，以免埋弧焊时产生烧穿现象。
（2）对接接头双面焊操作方法
1）焊剂垫法双面焊。焊剂垫法双面焊是埋弧焊对接焊中使用最广泛的一种方法，适用于中厚板的焊接。一般第一面焊缝衬在焊剂垫上进行，翻转进行另一面焊接时，为保证焊透，可用碳弧气刨或其他机械加工方法适当清根。焊剂垫法双面焊焊接参数见表5-45。
2）临时工艺垫板法双面焊。临时工艺垫板的作用是托住填入间隙的焊剂。在焊接直焊缝时，垫板为厚度3～4mm、宽度30～50mm的钢带，也可采用石棉绳和板作承托物。第一面焊接前须留有一定间隙，以保证细粒焊剂能进入。焊完第一面后，翻转焊件并去除承托物、间隙内的焊剂和焊缝根部的渣壳，然后进行第二面的焊接。焊剂垫法双面焊焊接参数见表5-45。各种形式的临时工艺垫板如图5-47所示。
表5-45 焊剂垫法双面焊焊接参数
注：焊件材料为碳钢。当焊接低合金高强度钢时，电流宜降低10%左右。坡口形式的详细尺寸按GB/T 985.2—2008规定。
3）悬空法双面焊。利用悬空法焊接时，工件背面不加衬垫，不需要任何辅助设备和装置。为防止液态金属从间隙中流失或烧穿，要求严格控制间隙，装配时一般不留间隙或间隙≤1mm。焊接正面的焊接参数应较小，熔深小于焊件厚度的一半；翻转工件后再焊反面，为保证焊透，适当增大焊接电流，保证熔深达到焊件厚度的60%～70%。悬空双面焊焊接参数见表5-46。
图5-47 临时工艺垫板
a）薄钢带垫 b）石棉绳垫 c）石棉板垫
表5-46 悬空双面焊焊接参数
（续）
4）厚板对接焊。焊件厚度较大时，大都采用多层焊。焊道截面仅是一般埋弧焊方法的70%，边缘焊道务必使与坡口相切熔合，并适当形成下凹圆滑过渡。盖面焊时可先焊坡口两侧，再焊中间焊道，或依次盖面成绕带状。
①厚板对接焊的坡口形式。厚22～36mm的焊件，常采用V形（带钝边）或X形（带钝边）坡口。厚度＞38mm的焊件，宜采用U形（带钝边）、UV形（带钝边）或双U形（带钝边）坡口，如图5-48所示。坡口最好采用机械加工。
图5-48 UV形、双U形坡口
②要选择脱渣好的焊剂，在焊接过程中要及时回收。
③采用双道多层焊，单丝焊时导电嘴为可偏摆，有一定的偏摆角度（≤6°），导电嘴偏摆角度如图5-49所示；双丝焊时，前丝偏摆，后丝为直丝。
④厚板深坡口的焊接参数见表5-47。
表5-47 厚板深坡口焊接参数
（3）角接焊缝的焊接操作方法
图5-49 导电嘴偏摆角度
T形和搭接接头组成角接焊缝。可采用船形焊和平角焊方法施焊，角接焊缝埋弧焊参考焊接参数见表5-48。平角横焊时，焊脚最大长度≤8mm，否则将产生金属溢流和咬边等缺陷。
（4）环缝的焊接操作方法
1）焊接顺序：一般先焊内环缝，后焊外环缝，焊缝起点和终点要有30mm的重叠量。
2）偏移量的选择：环缝自动焊时，焊丝应逆焊件旋转方向相对于焊件中心有一个偏移量，如图5-50所示，以保证焊缝有良好成形。偏移量a的最佳值还应根据焊缝成形的好坏相应调整。焊丝偏移量的选用见表5-49。
表5-48 角接焊缝埋弧焊参考焊接参数
表5-49 焊丝偏移量的选用
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