埋弧焊接工法.docx
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埋弧焊接工法
埋弧焊焊接工法
一、概述
埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的方法,其中利用机械装置自动控制送丝和移动电弧的一种埋弧焊方法叫做自动埋弧焊。
随着焊接冶金技术与焊接材料生产技术的发展，采用一定的辅助设备也可以实现角焊和平焊位置的焊接。
对于埋弧焊来讲，施工的关键是板材的厚度及其所对应的相关焊接参数，工艺方法等因素。
选择合理的工艺方法、焊接参数，不仅关系到施工的成败，而且直接关系到施工的经济合理性。
以下为我车间利用自动埋弧焊机对钢板平焊的施工技术及经验进行总结，整理形成本工法。
二、特点及内容
2.1生产效率高
在处理好相应的焊接参数、工艺方法及达到相应的焊接条件，使得电弧的熔深和焊丝熔敷效率都大大提高。
在我车间半自动埋弧焊焊接平焊缝时：
钢板厚度在45mm以下均不需要开坡口，不需要背面清根。
减少了开坡口及清根的程序（一般不开坡口单面一次熔深可达20mm）另一方面由于焊剂和熔渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅也少。
施工速度快，工人数量少，大大提高了工人的工作效率和机械利用率。
2.2质量可靠
采用规范的施工程序和严密的组织管理，可保证施工现场管理高度现代化，确保工程施工质量，焊接参数可以通过自动调节保持稳定焊缝成分稳定，机械性能比较好。
2.3可操作性
一是只要按照本工法施工就能满足国家验收标准的有关规定要求，二是流程方法按施工工序编写，施工要点即简明扼要又突出技术和质量控制，通用性强可以在施工方案施工技术交底前直接引用。
三、适用范围
由于埋弧焊熔深大、生产率高、机械操作的程度高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝。
在造船、锅炉与压力容器、桥梁、超重机械、核电站结构、海洋结构、武器等制造部门有着广泛的应用，是当今焊接生产中最普遍使用的焊接方法之一。
埋弧焊除了用于金属结构中构件的连接外，还可在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。
4、埋弧焊焊接工艺原理及特点
埋弧焊也是利用电弧作为热源的焊接方法。
焊接时，工件被焊处覆盖30-50mm厚的颗粒状焊剂，在焊剂层下，在连续送进的焊丝与
焊件间产生电弧，在电弧作用下，焊丝，焊剂和焊件熔化形成金属熔池和熔渣。
液态熔渣形成的弹性包膜围着电弧及熔池，使他们与空气隔绝，随着焊车自动向前移动，熔池不断冷凝就形成了焊缝。
自埋弧焊与焊条电弧焊相比较，其优点是可以使用较大的焊接电流及焊接速度，节省了换焊条的时间；焊接时看不见弧光，焊工仅需调整和管理自动焊机，劳动强度小；焊接时，对焊接区保护较好，此外，焊接工艺参数可以自动调节，焊缝外观成型平整光滑，焊接质量稳定，从而在焊接过程中保持稳定。
5、埋弧焊焊接工艺及操作技术
5.1操作要点
（1）埋弧自动焊机的小车轮子要有良好绝缘，导线应绝缘良好，工作过程中应理顺导线，防止扭转及被熔渣烧坏。
埋弧焊机轨道要平直。
（2）控制箱和焊机外壳应可靠的接地（零）和防止漏电。
接线板罩壳必须盖好。
（3）焊接过程中应注意防止焊剂突然停止供给而发生强烈弧光裸露灼伤眼睛。
所以，焊工作业时应戴普通防护眼镜。
（4）自动埋弧焊的焊把应有固定放置处，以防短路。
（5）埋弧自动焊熔剂的成分里含有氧化锰等对人体有害的物质。
焊接时虽不像手弧焊那样产生可见烟雾，但将产生一定量的有害气体和蒸气。
所以，在工作地点最好在通风良好处。
5.2焊接技术
埋弧焊焊接工艺是一种焊接生产效率较高的焊接方法，能适用于各种钢铁材料的焊接，但目前我国的很多自动焊焊接工艺步骤是
手工电弧焊打底，
埋弧焊焊接，
背面碳弧气刨清根
埋弧焊焊接。
这使得焊接的不能完全自动化，增加了焊接过程中的明弧刺激和碳刨过程中的噪音，增加了焊接工作周期，降低了工人的劳动条件。
由于我车间半自动埋弧焊的平焊是焊接的重要程序之一，讨论平焊位置的情况。
影响埋弧焊焊缝形状和性能的因素主要是焊接工艺参数、工艺条件等，并通过整个焊接过程的控制。
8-45mm钢板可以实现焊接的无坡口，无反面清根的焊接，45mm以上开坡口及反面清根。
本文将具体讨论运用于实际生产自动双面埋弧焊接。
5.3埋弧焊焊接工艺
工艺流程图
（1）焊前准备
A坡口加工：
坡口形式、坡口角度、钝边尺寸、坡口面加工质量（火焰切割或用坡口加工设备必须符合制作工艺要求）。
如果坡口越大，越容易焊接，但同时也增加填充金属的量和焊接的工作量；坡口越小，越容易造成脱渣困难和焊接时焊缝中央出现冷裂纹，不宜熔透。
选择合适的坡口对焊接工作至关重要。
在我车间一般来说，对于厚板（45mm以上）常规的V型和X型坡口都是60°，U型和双U型坡口都是根部R8~10,倾角2~4°。
为确保直接使用埋弧焊不击穿，还要留有4~6mm厚的钝边，组对不留间隙。
（见图1）需要多层焊接，同时还需用碳弧气刨进行清根。
而对于钢板（45mm以下）来说，不需要靠坡口，且能保证单道焊完，并复合不清根焊接的工作要求。
就是说在钢板在（45mm以下）使用无坡口、无清根的工艺以能保证焊透，即能够经UT或RT检验的合格。
这是我车间最大的特点，在施工上减少了繁琐的工序、和碳弧气刨的噪声等程序同时在经济上减少了机械、人员及材料上的损失。
B焊接部位的清理：
构件组对前必须将焊接部位的30-5mm范围进行清理打磨，表面铁锈、油污、水污及氧化物必须彻底清理干净。
板材下料自动切割表面打磨1mm，半自动切割表面打磨0.5mm，坡口表面不规则位置需按焊接工艺补焊打磨。
（全渗透要求的其焊缝背面装配的垫板同样要求彻底打磨干净，半渗透其钝边部位也同样要求进行打磨。
避免打底时产生气孔缺陷而影响焊接质量。
）
C、焊件的对接：
为保证根部焊透和焊缝背面成型，焊前常在接缝背面加上钢垫板。
形式如下图：
对于焊接而言，影响质量的对接装配间隙和错边量，这相当与直接改变了坡口的形式。
只要定位焊本身也是合格的焊缝，在使用埋弧焊焊接时可以不清除，同时保证整个焊缝的合格，但定位焊必须选择在后焊的一侧。
无论是纵缝还是横缝，定位在内侧都比较方便，且能够保证定位焊的焊接质量。
装备的错边量将直接影响焊丝是否与焊缝在同一直线，从而影响能否焊透，且不能保证钢板厚度的强度，应在规范允许的范围内错边。
焊接构件的工装必须严格按照制定的制作工艺要求执行。
1、焊缝的装备尺寸，根部间隙、钝边尺寸、焊缝的错边量等，在焊缝底部带6mm-8mm垫板确保第一遍焊接时击穿焊缝到根部。
2、点焊要求（定位焊）；手工电弧焊点焊使用的焊条必须按照工程项目规定使用。
并且经过烘干箱烘烤时间1-2h，点焊以变固定相互对接的钢板即可，所有点焊必须焊工操作，厚件定位焊质量较为重要，焊接要求与正式焊缝相同。
厚件点焊时注意不得在构件上构件上随意引弧，焊工点焊时注意每个点焊收弧部位的收弧方式，不允许有弧坑，且弧坑必须填满（可往回焊10-20MM或划圈收弧）。
咬边缺陷同样要严格控制，大于1MM必须补焊。
所有点焊在焊前必须预热（火焰加热100-150°）。
临时固定去处时不得割伤母材。
焊接时，由于引弧板和息弧处质量不易保证，所以，焊前在焊件接缝两端焊上引弧板和引出板。
如图
引弧板与引出板，每条焊缝两端必须装配引弧板和引出板，引弧板和引出板的大小应足以堆积焊剂并使引弧点和弧坑落在正常焊缝之外。
厚度应与母材相同，（引弧板和引出板长度在100-150mm之间，注意与根部间隙必须平齐一致）
D材料焊接
焊接要求：
A、预热措施：
当焊缝处潮湿或者温度低于相对材料要求温度时，采用烤枪进行烘烤，焊前预热。
预热温度：
100°-150°；以保证焊缝宽度100-150mm范围内干燥状态。
B、焊接材料焊接使用的所有材料（焊条、焊丝、焊剂等）。
必须是工程项目规定使用的，未经过项目工程师同意不得随意更换焊接材料。
使用的焊接材料必须按规定进行烘烤发放，每天的烘烤记录、发放记录、回收记录必须完整。
（埋弧焊剂与定位焊使用焊条、焊丝烘烤时间必须按要求执行，以确保焊接质量。
）当天未使用完的焊丝和焊剂必须在下班前归还焊接材料管理员，焊接材料管理员对归还的焊条必须单独与其它区分放置烘烤保温，第二天应首先发放第二次烘烤的焊剂。
C、焊接工艺参数：
焊接过程中使用焊缝跟踪仪，以确保焊接时焊丝一定对准焊缝中央。
焊接时首先焊接正面（表1中的上部），8-16mm钢板因为比较薄，推荐使用以4mm的焊丝，16mm以上钢板采用5mm焊丝。
以使用常用的H08A配HJ431焊剂为例。
其工艺参数如表2。
其电流只能在表2所的±30A之内变化，电压能在±2V之内变化，熔敷金属的量可以通过速度调节。
同样，板厚再增加需要多层，多道焊接的，与使用清根的没有区别了。
表2：
焊接工艺参数
板厚
正面（先焊）
反面（后焊）
电流
（A）
电压
（V）
速度
（cm/min）
电流
（A）
电压
（V）
速度
（cm/min）
8
450
25
35~45
500
26
35~45
10
450
25
35~45
550
28
35~45
12
500
26
35~45
550
28
35~45
14
500
26
35~45
600
31
35~45
16
550
28
35~45
650
33
35~45
注意事项：
必须根据每台焊机的实际使用特性及焊前调试规范为准，在保证焊接质量的前提下电压不要太高。
焊接过程中注意的如下几点：
焊接位置：
平焊
焊前工艺参数调试；根据焊接位置，焊接层次选择合适的工艺参数。
（焊前在试板预先调试）
工艺参数的匹配，电流、电压与焊接速度之间的匹配关系是埋弧焊操作最主要的参数。
焊丝对中的角度及焊丝外伸长度要根据焊缝坡口形式和每道焊接层次而定。
埋弧焊打底第一层注意电压不易过大，且不宜焊的太厚（根部悍道截面较窄，如焊的太厚易产生裂纹）。
焊接层次，45mm以上钢板埋弧焊焊接层次对焊缝内部质量和构件的焊接变形控制有很大的影响。
必须多层多道，注意：
每道焊接厚度、焊接方向、焊道内层次间布局，要有一个合理的安排。
（每层焊道成型控制为内凹为最佳，分道时注意控制坡口两侧的所留的余量）。
单道焊缝的熔宽（焊丝直径Φ4熔宽≤25MM，焊丝直径Φ5≤30MM）（限制焊道的熔宽和焊接厚度是控制焊接线能量一种有效手段，也是控制构件焊接变形的一种有效措施。
）
焊接过程中注意焊剂的覆盖厚度，太厚将增加焊渣熔化量，焊后清渣较困难。
且焊道成型较差。
太薄电弧保护不好，影响焊接质量。
焊剂覆盖厚度应控制在30-40MM之间。
加强焊接过程中焊剂的筛选，焊剂回收过程中注意清理焊剂中夹杂物，焊渣颗粒及其它杂物对焊缝质量有直接影响。
盖面要求，控制盖面预留深度2-3MM，并要确定整个焊道的深浅一致，必要时应补焊或打磨。
多层焊道注意控制每条盖面焊道的直线度，每道与每道之间应覆盖1/2处为标准，必须覆盖到前一道焊缝的最高点，则易产生凹沟。
盖面余高应控制在2-3mm，最高不大于5mm，焊缝盖面注意盖面顺序，（焊接方通由内向外）
焊后热处理，构件焊接完毕后通过保温棉覆盖缓冷。
6、劳动组织
合理而科学地组织劳动力，是保证工程顺利进行的重要因素之一。
必须周密计划，合理调度，实行动态管理，使劳动力始终处于动态控制之中。
因此各工种必须紧密配合，技术质量员、安全员、探伤员、电工需要紧密配合。
如果一组则：
铆工1人、焊工1人、气焊工1人、起重工1人（如果吊装件较大可采用3人）、吊车司机1人来进行钢板的平焊共计5人。
（如果工程量较大可分2组也同样5人配置）
七、质量要求
实践证明，并通过对焊接坡口、对接、焊接过程的严格控制，对于8mm-45mm厚的钢板使用无清根、无坡口的埋弧焊可以将焊接的UT，RT进行工艺评定。
用无坡口、无背面清根埋弧焊以后可以省略手工焊打底和背面清根、多道焊接焊接等工序，大大地缩短了焊接周期及减少机械、人员、材料的浪费。
经焊接工艺评定的拉伸试验、弯曲试验、冲击试验，其性能与使用碳弧气刨没有明显变化。
（插图焊评）
也就是说在钢板厚度为8-45mm范围内使用无坡口、无清根工艺以后的关键是能保证焊透，即能够经UT检验合格。
而在45mm以上开坡口的关键是保证不在直接使用埋弧焊过程中不击穿焊缝击穿，以保证焊接的连续进行。
八、效益分析
本工法利用半自动埋弧焊机对钢板的横缝或纵缝进行焊接，钢板厚度在8-45mm范围内采用无坡口、无背面清根，45mm以上采用双面坡口形式进行多道焊接的施工技术，成形后能够满足能够经UT检验的合格。
与同类型8-45mm范围内正常开坡口、背面清根、多道焊接相比，可节约材料1/4，节约人工2/5。
提高了工人的工作效率，同时大大缩短工期。
经过超声波检测合格率可达100%。
九、工程实例
本工法在本钢冷轧高强钢改造工程、本钢炼钢厂1#、2#转炉工程、本钢360㎡工程、南芬选矿厂等工程得到实际运用。
仅以一下2个工程为例。
例1：
本钢冷轧高强钢改造工程在冬季施工过程中进行
加工吊车梁H型钢制作，由于供料的原因，不能定尺，因此需要进行钢板对接，材质为Q345C。
在这艰苦的条件下，成型后进行检测取样，进行工艺评定。
评定结果合格。
例2：
根据现场的实际情况，在冬季施工，且材质为Q345B,钢板非定尺，工程量为1000多t，其中有4根两个种规格的H型钢，钢板厚度为100mm和60mm组成的H型钢，对接及T型焊缝的焊接等级要求二级。
在这种工期紧，任务重的情况下，合理组织，精心施工，编制了施工工艺卡，本工艺通过现场实施和不断优化改进，焊接后经过检测机构的人员用超声波检测完全符合标准，并得到检测人员的好评。
为我单位以后从事类似的施工积累了宝贵的经验。
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