042埋弧焊工艺

一．低碳钢埋弧焊工艺：

1．埋弧焊的焊前准备：

a．焊接坡口应采用机械方法加工。当采用火焰切割时，切割面质量应符合国家现行标准《热切割、气割质量和尺寸偏差》(ZBJ-59002.3)的相应规定。缺棱为1～3mm 时，应修磨平整；缺棱超过3mm 时，应用直径不超过3.2mm 的低氢型焊条补焊，并修磨平整。当采用机械方法加工坡口时，加工表面不应有台阶；

注：1) 埋弧焊焊缝坡口的基本形式已经标准化，各种坡口适用的厚度，基本尺寸和标注方法见GB986一1988的规定。

    2) 一般认为板厚小于14mm的埋弧焊接头不需要开坡口。正面焊完一至二层后，背面清根焊一层即可。但是某些焊接结构比如水泥罐车，混凝土搅拌车的搅拌筒，直燃机的高压发生器内筒，都是6～8mm的薄板结构，要求90％以上的焊透深度。所以虽然是薄板，仍然需要开坡口。

     3)薄板对接接头埋弧焊的坡口置备推荐使用刨边机，但是在不要求全熔透的情况下可以使用铣边机，配合焊剂垫。

b．施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和表面清理的质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。各种焊接方法焊接坡口组装允许偏差值应符合技术文件的规定。坡口组装间隙超过允许偏差规定时，可在坡口单侧或两侧堆焊，修磨使其符合要求，但当坡口组装间隙超过较薄板厚度2 倍或大于20mm 时，不应用堆焊方法增加构件长度和减小组装间隙；

c．严禁在接头间隙中填塞焊条头，铁块等杂物。

d．焊接引弧部位的温度不低于16℃，否则用气割加温到16℃；

e．对接接头的全熔透焊缝，一面焊缝焊接完毕，开始焊接另一面时，必须首先清根，打磨，然后施焊。对于薄板焊缝。不要求全熔透时可不清根，但是反面焊接时必须使用焊剂垫托底，保证正面焊缝是在没有氧化的底层焊缝上进行。否则极易出现气孔。

2．埋弧焊的工艺参数：表中数据仅供参考

a．悬空焊：当板厚超过16mm时，大多数对接接头都采取这种焊接工艺。坡口制备必须采用机械加工平端面，保证间隙小于0.3mm，否则焊缝背面露出电弧光，熔池液态金属很快被氧化，不仅气孔概率大大增加，而且大量氧化铁的存在给下一道焊道造成麻烦。埋弧焊电流比较大，熔池温度高，存在时间长，C会参与脱氧，产生大量CO气体。从而造成更大更严重的气孔。

b．背面焊剂垫托底焊：板厚不足16mm，或者虽然板厚超过16mm，但是坡口制备不精确，对接接头间隙局部超过0.3mm，必须在接头背面使用焊剂垫。目的是封闭接头间隙，用焊剂保护焊缝背面。

●焊剂垫有效保护的前提是紧贴焊缝背面并保持一定的压力，当工件质量较大时，依靠本身的自重足以造成适度压力，但是较轻的工件往往不能做到让焊剂压紧焊缝。

●纵缝使用焊剂垫时，条形焊剂垫长度较长，压强较小，工件表面的凹凸不平会引起局部焊剂压力不足。一定要来回推拉工件让它陷入焊剂中。

●环缝使用焊剂垫时，通常是圆形可旋转的托盘，焊剂随筒体旋转而一起转动。焊剂与筒体接触面积较小，压强很大，保护效果较好。但是必须保证焊剂垫与焊丝同处于筒体最低点。焊丝与焊剂垫处在筒体内外两侧，焊接之前要精心校准。

●焊缝焊剂垫中堆放的焊剂呈圆锥形，要保证圆锥的侧面与焊缝背面接触，并且圆锥侧面的素线大体是水平的。那么焊剂垫本身需要倾斜一个角度。

●为了保证焊剂垫中圆锥形堆放的焊剂有足够弹性，在焊剂垫托盘的边缘必须镶有一圈胶皮。

●焊剂垫托盘中心轴上必须安装至少2个滚动轴承，减少托盘旋转时的阻力。

●焊剂垫中的焊剂要同焊缝正面的焊剂一样保持干燥。使用前烘干。

4．T型接头埋弧焊：T型接头埋弧焊通常采取平焊位置，也就是通常所说的船型焊位置。斜角焊位置效果总是不太令人满意。即使采取措施保证焊剂堆成斜面，但是熔池液态金属总是在重力作用下构不成角焊缝。不过，T型接头腹板开双面坡口的情况下，可以做到焊缝金属堆成角焊缝的形状。

二．埋弧焊焊接实例：

* 对接环焊缝的焊接

1. 焊前准备

焊接圆形筒体结构的对接环焊缝时，可以用辅助装置和可调速的焊接滚轮架，在焊接小车固定、焊件转动的情况下进行埋弧焊。常用的坡口形式有I形坡口、V形坡口、双Y形坡口和VU形组合坡口，可根据不同情况选用，同时环缝剖开的错边量不能超过规定值。

2. 焊接工艺

对于筒体的环缝焊接，可根据焊件厚度，采用双面埋弧焊接，氩弧焊打底加埋弧焊焊接，焊条电弧焊打底挑焊根后加埋弧焊或焊条电弧焊加埋弧焊。

筒体内、外环缝的焊接一般先焊内环缝，后焊外环缝。双面埋弧焊焊接内环缝时，焊机可放在筒体底部，配合滚轮架，或使用内伸式焊接小车配合滚轮架进行焊接。筒体外侧配用圆盘式焊剂垫。焊接外环缝时，可使用立柱式操作机、平台式操作机或龙门式操作机配合滚轮架进行。

埋弧焊焊接环缝时，除焊接参数对焊接质量有影响外，焊丝与焊件的相对位置也起着重要作用。为了保证焊缝成形良好，在环缝自动焊时，焊丝应逆焊件旋转方向相对于焊件中心有一个偏移量，以保证焊接内、外环缝时，焊接熔池大致处于水平位置时凝固，从而得到成形良好的焊缝。偏移量a值的大小，随着筒体直径、焊接速度以及焊接电流的不同而变。a值得大小根据筒体直径选用，具体选用见表1。最佳的a值还要根据焊缝成形的好坏作相应的调整。

表1  焊丝偏移值的选用

* 角焊缝的焊接

角焊缝主要出现在T形接头和搭接接头中，按其焊接位置可分为船形焊和横角焊两种。

1.   船形焊

焊接时，由于焊丝处在垂直位置，熔池处在水平位置，熔深对称、焊缝成形好，能保证焊接质量，但易形成凹形焊缝。对于重要的焊接结构如锅炉钢架，要求此焊缝的计算厚度不小于焊缝厚度的60%，否则必须进行补焊。当焊件装配间隙超过1.5mm时，容易发生熔池金属流失和烧穿的现象，这时可在焊缝背面用焊条电弧焊封底，用石棉绳垫或焊剂垫等来防止熔池金属的流失。在确定焊接参数时，焊接电压不能太高，以免焊件两边产生咬边。船形焊的焊接参数见表2。

表2  船形焊焊接参数

    由于焊件太大、不易翻转或其他原因不能在船形位置进行焊接时，才采用平角焊。即焊丝倾斜，横角焊对焊件装配间隙的敏感性小，即使间隙较大，一般也不产生流渣及熔池金属流溢现象，但单道焊缝的焊脚最大不能超过8mm。当焊脚要求大于8mm时，必须采用多道焊或多层多道焊。横角焊的焊接参数见表3。一般焊丝与水平板的夹角α应保持在75°～45°之间，并选择距竖直面适当的距离。

表3  横角焊的焊接参数

* 窄间隙埋弧焊接

单面焊坡口的焊接工作量主要在筒体外面，背面清焊后再焊接。带垫板的单面焊坡口焊缝可连续焊完，但焊后需要将垫板去掉。若装配有错边，根部会产生焊接缺陷。双面焊坡口可用于大直径的容器焊接，但缺点是筒体内部焊接工作量较大，如焊件需要预热，焊接环境条件很差。双面坡口的内部用焊条电弧焊或埋弧焊打底，焊接工作量小。

窄间隙焊接时必须选择合适的坡口间隙。为了补偿焊缝的自然收缩，保证焊接能连续进行，坡口面角度一般1°～5°。焊接参数的具体选择见表4。

表4  窄间隙埋弧焊焊接参数

* 双面埋弧焊实例——电站锅炉主焊缝的焊接

1.技术要求

锅筒材料：20g，δ=42mm；工作压力：3.82MPa；焊缝表面：外形尺寸符合图样和工艺文件的规定，焊缝及热影响区表面无裂纹、未熔合、夹渣、弧坑、气孔和咬边；焊缝X射线探伤：按JB4730—94II级;焊接接头力学性能：σb=400~540MPa， σs=225MPa、δ5=23%、冷弯α=180°、AKv=27J；焊接接头宏观金相：没有裂纹、疏松、未熔合、未焊透。

2.焊接工艺

(1) 选用的焊接材料为φ5mmH08MnA焊丝和HJ431焊剂。

(2) 采用多层搭焊接，层间温度为100～250℃，焊接参数及焊丝偏移量见表5。

表5  电站锅炉主要焊缝埋弧焊的焊接参数及焊丝偏移量

3.焊接检验

（1）焊缝成形美观，过度均匀，焊缝余高为1.5～3mm，焊缝宽35～38mm，焊缝表面无裂纹、咬边、未熔合、气孔等。

（2）按JB4730—94 100%探伤II级合格。

（3）力学性能数据见表6，结果均合格。

（4）宏观金相检查时，无任何肉眼可见缺陷。

表6  电站锅炉主要焊缝埋弧焊焊接接头的力学性能