單面焊接雙面成型焊接方法

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單面焊雙面成型的焊接質(zhì)量差原因及防止措施 關(guān)鍵詞：?jiǎn)蚊婧鸽p面成型；焊接；質(zhì)量；原因；措施 引　言：焊接技術(shù)是一門重要的金屬加工技術(shù)，盡管焊接技術(shù)發(fā)展很快，自動(dòng)化程度也越來越高，但手工電弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直徑容器和管道的焊接方面，單面焊雙面成形焊接技術(shù)的作用更顯突出。優(yōu)質(zhì)的單面焊雙面成形焊接的焊縫表面應(yīng)圓滑過渡至母材，表面不得有裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、焊瘤、咬邊等缺陷,焊縫內(nèi)部同樣不允許有缺陷。但焊接過程中由于設(shè)備、材料、工藝及操作等原因，使得形成的焊縫達(dá)不到質(zhì)量要求,從而對(duì)結(jié)構(gòu)的工作質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。 1　單面焊雙面成形質(zhì)量差引起的問題 1.1　增加消耗,降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用壽命 　　焊接生產(chǎn)中,優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量可以滿足設(shè)計(jì)要求,保證結(jié)構(gòu)的正常使用壽命. 而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷,就會(huì)增加板材、焊材、電力及人力的消耗等. 否則,這些缺陷在使用過程中會(huì)引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中,降低結(jié)構(gòu)的使用壽命. 1.2 焊接缺陷會(huì)給結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)帶來威脅,引起安全事故 單面焊雙面成形焊接主要用于鍋爐及壓力容器等重要構(gòu)件的焊接生產(chǎn)中, 一旦有嚴(yán)重缺陷,質(zhì)量不合格,焊件的焊補(bǔ)非常困難,而且在生產(chǎn)過程中受各種交變載荷及壓力的作用,使焊縫的缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中,加之焊縫的有效使用面積減小,減弱了焊接接頭的強(qiáng)度. 輕則使產(chǎn)品的使用壽命受到影響,重則導(dǎo)致焊縫斷裂,產(chǎn)品破壞,釀成嚴(yán)重的事故. 2 單面焊雙面成形焊接質(zhì)量差的原因分析 2.1　焊接電源自身因素引起的焊接質(zhì)量差 　　焊接電源是焊接工藝執(zhí)行過程中最重要的因素. 若焊接電源自身性能不好,必然不會(huì)產(chǎn)生良好的焊件. 當(dāng)焊機(jī)的引弧性 能差,電弧燃燒不穩(wěn)定,就不能保證工藝參數(shù)穩(wěn)定,焊接過程就無法正常進(jìn)行,焊接質(zhì)量就得不到保證. 2.2　 工藝因素對(duì)單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的影響 2.2.1　焊接電流 　　焊接電流大小選擇恰當(dāng)與否直接影響到焊接的最終質(zhì)量. 焊接電流過大,可以提高生產(chǎn)率,并使熔透深度增加,但易出現(xiàn)咬肉、焊瘤等缺陷,并增大氣孔傾向. 尤其在立焊操作時(shí)熔池難以控制,易出現(xiàn)焊瘤,弧長(zhǎng)增加,就會(huì)產(chǎn)生咬邊. 焊接電流過小,熔透深度減小,易出現(xiàn)未焊透、熔合不良、夾渣、脫節(jié)等缺陷. 2.2.2　焊速 　　焊接速度是表征焊接生產(chǎn)效率的主要參數(shù). [ 3 ] (p168)合理選擇焊接速度對(duì)保證焊接質(zhì)量尤為重要. 焊速過快,使熔池溫度不夠,易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷. 焊速過慢,使高溫時(shí)間長(zhǎng),熱影響區(qū)寬度增加,焊接接頭的晶粒變粗,機(jī)械性能降低,焊件的變形量增大,同時(shí)焊速過慢還會(huì)使每層的厚度增大,導(dǎo)致熔渣倒流,形成夾渣等缺陷. 2.2.3　電弧電壓 　　焊接過程中合理的控制電弧長(zhǎng)度是保證焊接縫質(zhì)穩(wěn)定的重要因素. 電弧過長(zhǎng)對(duì)熔化金屬保護(hù)差,空氣中的氧、氮等有害氣體容易侵入,使焊縫易產(chǎn)生氣孔,焊接金屬的機(jī)械性能降低. 但弧長(zhǎng)也不易過短,若弧長(zhǎng)過短,就會(huì)引起粘條現(xiàn)象,且由于電弧對(duì)溶池的表面壓力過大,不利于溶池的攪拌,使溶池中氣體及溶渣上浮受阻,從而引起氣孔、夾渣等缺陷的產(chǎn)生. 2.2.4　焊接層數(shù)選擇不當(dāng) 　　單面焊雙面成形焊接層數(shù)的選擇對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定的影響,每層厚度過大,對(duì)焊縫金屬的塑性有不利的影響,且焊接過程中熔渣易倒流,產(chǎn)生夾渣和未熔合等缺陷. 但每層厚度也不易過小,以免造成焊縫兩側(cè)熔合不良. 2.2.5　焊條類型及焊條直徑的影響 　　焊縫金屬的性能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來決定. 因此, 焊條類型選擇恰當(dāng)與否是影響焊縫質(zhì)量的重要因素. 焊 條直徑的大小除了對(duì)生產(chǎn)率有一定的影響外,對(duì)焊接質(zhì)量也有一定的影響. 焊條直徑過大,在進(jìn)行打底層焊接和立焊焊接時(shí) 熔池難以控制, 易產(chǎn)生焊瘤等缺陷. 2.3　操作因素 　　在焊接生產(chǎn)過程中,焊工的單面焊雙面成形操作技術(shù)水平低,就意味著打底層的運(yùn)條方法、焊條角度、接頭方法、中間層及蓋面層的運(yùn)條方法、接頭、收尾等操作方法掌握不熟練,這是造成焊縫質(zhì)量差的重要原因之一. 　　焊前對(duì)工件上的油、銹、水分清理不嚴(yán)格,焊條未經(jīng)烘干處理或烘烤溫度不夠而投入使用,會(huì)促使焊縫產(chǎn)生大量的氣孔, 從而使焊接縫質(zhì)量達(dá)不到要求. 3 手弧焊單面焊雙面成型技巧和要領(lǐng) 單面焊雙面成形技術(shù)是焊條電弧難度較大的一種操作技術(shù)，熟練掌握操作要領(lǐng)和技巧才能保證焊出內(nèi)外質(zhì)量合格的焊縫與試件。 以斷弧焊為例，要掌握好焊條電弧焊單面焊雙面成形操作技術(shù)，必須熟練掌握“五種要領(lǐng)”，具體內(nèi)容：看、聽、準(zhǔn)、短、控。還應(yīng)學(xué)會(huì)“六種技巧”具體內(nèi)容：點(diǎn)固，起頭，運(yùn)條，收弧，接頭，收口。 3.1五要領(lǐng) 3.1.1看 焊接過程中，認(rèn)真觀察熔池的形狀，熔化的大小及鐵液與熔渣的分離情況，還應(yīng)注意觀察焊接過程是否正常（如偏弧、極性正確與否等），熔池一般保持橢圓形為宜（圓形時(shí)溫度已高），熔孔大小以電弧將兩側(cè)鈍邊完全熔化并深入每側(cè)0.5-1㎜為好，熔孔過大時(shí)，背面焊縫余高過高，易形成焊瘤或燒穿。熔孔過小時(shí)，容易出現(xiàn)未焊透或冷接現(xiàn)象（彎曲時(shí)易裂開）焊接時(shí)一定要保持熔池清晰，熔渣與鐵夜要分開，否則易產(chǎn)生未焊透及夾渣等缺陷，當(dāng)焊條接過程中出現(xiàn)偏弧及飛濺過大時(shí)，應(yīng)立即停焊，查明原因，采取對(duì)策。 3.1.2聽 焊接時(shí)要注意聽電弧擊穿坡口鈍邊時(shí)發(fā)出的“噗噗”聲，沒有這種聲音，表明坡口鈍邊未被電弧擊穿，如繼續(xù)向前焊接，則會(huì)適成未焊透，熔合不良缺陷。 3.1.3準(zhǔn) 送給鐵液的位置和運(yùn)條的間距要準(zhǔn)確，并使每個(gè)熔池與前面熔池重疊2/3，保持電弧1/3部分在溶池前方，用以加熱和擊穿坡口鈍邊，只有送給鐵液的位置準(zhǔn)確，運(yùn)條的間距均勻，才能使焊縫正反面形均勻、整齊、美觀。 3.1.4短 短有2層意思，一是指滅弧與重新引燃電弧的時(shí)間間隔要短，就是說每次引弧時(shí)間要選在熔池處在半凝固熔化的狀態(tài)下（通過護(hù)目玻璃能看到黃亮?xí)r），對(duì)于兩點(diǎn)擊穿法，滅弧頻率大體上50～60次/㏕為宜，如果間隔時(shí)間過長(zhǎng)，熔池溫度過低，熔池存在的時(shí)間較短，冶金反應(yīng)不充分，容易造成夾渣、氣孔等缺陷。時(shí)間間隔過短，溶池溫度過高，會(huì)使背面焊縫余高過大，甚至出現(xiàn)焊瘤或燒穿；二是指焊接時(shí)電弧要短，焊接時(shí)電弧長(zhǎng)度等于焊條直徑為宜。電弧過長(zhǎng)，一是對(duì)熔池保護(hù)不好，易產(chǎn)生氣孔；二是電弧穿透力不強(qiáng)，易產(chǎn)生未焊透等缺陷；三是鐵液不易控制，不易成形而且飛濺較大。 3.1.5控 “控”，是在“看、聽、準(zhǔn)、短”的基礎(chǔ)上，完成焊接最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 ①控制鐵液和溶渣的流動(dòng)方向 焊接過程中電弧要一直在鐵液的前面，利用電弧和藥皮熔化時(shí)產(chǎn)生的氣體定向吹力，將鐵液吹向溶池后方，既能保證熔渣與鐵液很好地分離，減少產(chǎn)生夾渣和氣孔的可能性，當(dāng)鐵液與溶渣分不清時(shí)，要及時(shí)調(diào)整運(yùn)條的角度（即焊條角度向焊接方向傾斜），并且要壓低電弧，直至鐵液和熔渣分清，并且兩側(cè)鈍邊熔化0.5-1㎜缺口時(shí)方能滅弧，然后進(jìn)行正常焊接。 ②控制溶池的溫度和熔孔的大小 焊接時(shí)熔池形狀由橢圓形向圓形發(fā)展，熔池變大，并出現(xiàn)下塌的感覺，如不斷添加鐵液，焊肉也不會(huì)加高，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)較大的熔孔，此時(shí)說明熔池溫度過高 ，應(yīng)該迅速熄弧，并減慢焊接頻率（即熄弧的時(shí)間長(zhǎng)一些），等熔池溫度降低后，再恢復(fù)正常的焊接。 在電弧的高溫和吹力的作用下，試板坡口根部熔化并擊穿形成熔孔，施焊過程中要嚴(yán)格控制熔池的形狀，盡量保持大小一致，并隨時(shí)觀察熔池的變化及坡口根部的熔化情況。 熔孔的大小決定焊縫背面的寬度和余高，通常熔孔的直徑比間隙大1-2㎜為好，焊接過程中如發(fā)現(xiàn)熔孔過大，表明熔池溫度過高，應(yīng)迅速滅弧，并適當(dāng)延長(zhǎng)熄弧的時(shí)間，以降低熔池溫度，然后恢復(fù)正常焊接，若熔孔太小則可減慢焊接速度，當(dāng)出現(xiàn)合適的熔孔時(shí)方能進(jìn)行正常焊接。 ③控制焊縫成形及焊肉的高低 影響焊縫成形，焊肉高低的主要因素有：焊接速度的快慢，熔敷金屬添加量（即燃弧時(shí)間的長(zhǎng)短）、焊條的前后位置，熔孔大小的變化、電弧的長(zhǎng)短及焊接位置等。一般的規(guī)律是：焊接速度越慢，正反面焊肉就越高；熔敷金屬添加量越多，正反面焊肉就越高；焊條的位置越靠近熔池后部，表面焊肉就越高，背面焊肉高度相對(duì)減少；熔孔越大，焊縫背面焊肉就越高；電弧壓得越低，焊縫背面焊肉就越高，否則反之。在仰焊位，仰立焊位時(shí)焊縫正面焊肉易偏高，而焊縫背面焊肉易偏低，甚至出現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象。平焊位時(shí)，焊縫正面焊肉不易增高，而焊縫背面焊肉容易偏高。 仰焊位焊縫背面焊肉高度達(dá)到要求的方法是利用超短?。ㄖ负笚l端條伸入到對(duì)口間隙中）焊接特性。同時(shí)還應(yīng)控制熔孔不宜過大，避免鐵液下墜，這樣才能使焊縫背面與母材平齊或略低，符合要求。 通過對(duì)影響焊肉高低的各種因素的分析，就能利用上述規(guī)律，對(duì)焊縫正反面焊肉的高度進(jìn)行控制，使焊縫成形均勻整齊，特別是水平固定管子焊接時(shí)，控制好焊肉的高低尤為重要。 3.2六技巧 3.2.1點(diǎn)固技巧 　　試件焊接前，必須通過點(diǎn)固來進(jìn)行定位，板狀試件（一般長(zhǎng)300㎜）前后兩端點(diǎn)固進(jìn)行定位，φ≤57㎜的管狀或管板試件點(diǎn)固1點(diǎn)進(jìn)行定位，φ＞60㎜點(diǎn)固2點(diǎn)進(jìn)行定位，定位焊縫長(zhǎng)度為10～15㎜為宜。 　　由于定位焊縫是正式焊縫的一部分，要求單面焊雙面成形，并且不得有夾渣、氣孔、未焊透、焊瘤、焊肉超高或內(nèi)凹超標(biāo)等缺陷。所采用的焊條牌號(hào)、直徑、焊接電流與正式焊接時(shí)相同。板狀及管板試件一般可以在平焊位進(jìn)行點(diǎn)固，水平固定管一般采用立爬坡位進(jìn)行點(diǎn)固，垂直固定管一般采用本位（橫焊位）進(jìn)行點(diǎn)固。用斷弧打底焊接時(shí)，各類試件裝配尺寸見表1。 試件裝配尺寸 焊縫位置 試件厚度㎜ 坡口角度 /（） 間隙/㎜ 鈍邊/㎜ 反變形角 /（） 錯(cuò)邊量 平焊 12 60 前3后4 0.5-1 3 ≤1 立焊 12 60 下3上4 0.5-1 5 ≤2 橫焊 12 60 前3后4 0.5-1 7 ≤3 仰焊 12 60 前3后4 0.5-1 3 ≤4 管垂直固定 3.5～6 60 點(diǎn)固處2.5 .起焊3 0.5-1 — ≤0.3 管水平固定 3.5～6 60 下2.5 .上3.2 0.5-1 — ≤0.3 管板垂直固定 4.5～5 55 點(diǎn)固處3 .起焊3.5 0.5-1 — ≤0.3 管板水平固定 4.5～5 55 下3上3.5 0.5-1 — ≤0.3 3.2.2起頭技巧 管狀或管板試件起頭時(shí)有一定的難度，因沒有依靠點(diǎn)（不許在點(diǎn)固處起?。?，操作不好易出問題，水平固定管和水平固定管板起頭點(diǎn)應(yīng)選在仰焊位越過中心線5～15㎜處，垂直固定管和垂直固定管板起頭選在定位點(diǎn)的對(duì)面（垂直固定大管起頭選在兩定位點(diǎn)對(duì)面即第3等分點(diǎn)），不論管狀還是板狀試件，引弧先用長(zhǎng)弧預(yù)熱3～5S，等金屬表面有“出汗珠”的現(xiàn)象時(shí)，立即壓低電弧，焊條做橫向擺動(dòng)；當(dāng)聽到電弧穿透坡口而發(fā)出“噗噗”聲時(shí)，同時(shí)看到坡口鈍邊熔化并形成一個(gè)小熔孔（形成第1個(gè)熔池）表明已經(jīng)焊透，立即滅弧，形成第1個(gè)焊點(diǎn)，此時(shí)，起頭結(jié)束。 3.2.3運(yùn)條技巧 運(yùn)條是指焊接過程中的手法，即焊條角度和焊條運(yùn)行的軌跡。平焊、立焊、仰焊時(shí)焊條角度（焊條與焊接方向的夾角）一般為60～80。橫焊和垂直固定管（橫管）焊接時(shí)焊條角度一般為60～80，與試件下方呈75～85。垂直固定管板焊條與管切線夾角為60～70，焊條與底板間的夾角為40～50。水平固定管和水平固定管板由于焊位的不斷變化，焊條角度也隨之進(jìn)行變化。仰焊時(shí)的焊條角度（焊條與管子焊接方向之間的夾角）為70～80。仰立焊時(shí)焊條角度為90～100，立焊時(shí)焊條角度85～95，坡立焊時(shí)焊條角度為90～100，平焊時(shí)焊條角度為70～80。而水平固定管板焊條與底板夾角為40～50。 平焊、立焊、仰焊、水平固定管及垂直、水平固定管板焊接時(shí)焊條運(yùn)行的軌跡大多采取左右擺動(dòng)（鋸齒形運(yùn)條），可采取左（右）引弧，右（左）滅弧，再右（左）引弧，左（右）滅弧，依次循環(huán)運(yùn)條，或左（右）引弧運(yùn)條至右（左）側(cè)再運(yùn)條回到左（右）側(cè)滅弧，依次循環(huán)運(yùn)條。橫焊和垂直固定管運(yùn)條方式，一般采用斜鋸齒或橢圓形。從坡口上側(cè)引弧到坡口下側(cè)滅（熄）弧，再?gòu)钠驴谏蟼?cè)引弧到坡口下側(cè)滅弧，依次運(yùn)條。 3.2.4收弧技巧 當(dāng)一根焊條焊完，或中途停焊而需要熄弧時(shí)，一定注意作收弧動(dòng)作，焊條不能突然離開熔池，以免產(chǎn)生冷縮孔及火口裂紋，收弧的方法有3種： 第1種為補(bǔ)充熔滴收弧方法，即收弧時(shí)在熔池前方做一個(gè)熔孔，然后滅弧，并向熔池尾部送2～3滴鐵液，主要目的是減慢池的冷卻速度。避免出現(xiàn)冷縮孔，該種收弧方法適用于酸性藥皮焊條。 第2種叫衰減收弧法，即：要收弧時(shí)，多給一些鐵液，并做一個(gè)熔孔，然后把焊條引至坡口邊緣處熄弧，并沿焊縫往回點(diǎn)焊2-3點(diǎn)即可。這樣收弧處焊肉較低，為熱接頭帶來方便（接頭一般不用修磨），此法收弧一般不易產(chǎn)生冷縮孔，可用于酸性藥皮焊條，在焊接生產(chǎn)中常用此法，以利于接頭。 第3種方法叫回焊收弧法，收弧時(shí)焊條向坡口邊緣回焊5～10㎜（即向焊接反方向坡口邊緣回焊收?。缓笙ɑ?，該種收弧方法適用于堿性藥皮焊條。 3.2.5接頭技巧（熱接法、冷接法） 熱接法：收弧后，快速換上焊條，在收弧處尚保持紅熱狀態(tài)時(shí)，立即從熔池前面迅速把電弧拉到收弧處用連?。ㄗ鳈M向鋸齒形運(yùn)條）進(jìn)行焊接，焊至熔孔處電弧下壓，當(dāng)聽到電弧熔化坡口鈍邊時(shí)發(fā)出的“噗噗”聲后，立即滅弧，轉(zhuǎn)入正常斷弧方法進(jìn)行焊接，熱接法的要領(lǐng)必須是更換焊條動(dòng)作要迅速，運(yùn)條手法一定要熟練和靈活。 冷接法：引弧前把接頭處的熔渣清理干凈，收弧處過高時(shí)應(yīng)進(jìn)行修磨形成緩坡，在距弧坑約10㎜處引弧，用長(zhǎng)弧稍預(yù)熱后（堿性焊條可不預(yù)熱）用連弧作橫向擺作，向前施焊至弧坑處，電弧下壓，當(dāng)聽到電弧擊穿坡口根部發(fā)出“噗噗”聲后，即可熄弧進(jìn)行正常的焊接，冷接法的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)收弧處有縮孔或焊肉過厚時(shí)可進(jìn)行修磨，保證接頭質(zhì)量，同時(shí)操作難度也比熱接法時(shí)小一些，但焊接效率沒有熱接法高。 3.2.6收口技巧 收口也叫收尾，是指第1層打底焊環(huán)形焊縫首（頭）尾相接處，也包括與點(diǎn)固焊縫相連接處，當(dāng)焊至離焊縫端點(diǎn)或定位點(diǎn)固焊縫前端3-5㎜時(shí)，應(yīng)壓低電弧，用連弧焊接方法焊至焊縫并再超過3-5㎜后熄弧，如果留的未焊縫過長(zhǎng)，采用連弧焊接就會(huì)造成熔孔過大而出現(xiàn)焊瘤和燒穿等缺陷，如果留的未焊縫過短，再用連弧焊進(jìn)行焊接為時(shí)已晚，極易造成收口處未焊透等缺陷。所以收口時(shí)所留的未焊焊縫長(zhǎng)度要合適，操作技巧要熟練，才能保證接頭收口的質(zhì)量。