焊工學(xué)習(xí)——焊條電弧焊板狀對(duì)接橫位焊

第一節(jié)焊接特點(diǎn)

一、斷弧焊法的焊接特點(diǎn)

橫位焊根部焊接時(shí)形成的熔池重力向下與焊接方向、焊接電弧產(chǎn)生的氣體吹力方向垂直成90°。因此，焊接時(shí)它具備了以下焊接特點(diǎn):

(1)熔滴過渡時(shí)，受熔滴自身重力影響將使熔滴落人坡口下方，從而造成焊肉偏墜。同時(shí)，焊接電弧射入坡口后，由于下方焊肉阻礙了下方坡口母材受熱，而上方電弧將直接熔化坡口母材，從而又使坡口上方受熱大于下方。針對(duì)上述特點(diǎn)，焊接時(shí)必須采用短弧焊，才能夠有利于熔滴的過渡。

(2)熔池由于受自身重力的影響也將造成下墜，針對(duì)這一焊接特點(diǎn)，必須增加熔池的表面張力。為此，焊接時(shí)焊層越薄越好。

(3)由于熔池和熔渣下墜，容易造成坡口下部士校 雙面焊縫成型不良。為此，焊接時(shí)必須通過正確的運(yùn)條方法進(jìn)行控制。

(4)焊縫的中間層和表面層，一般都采用多道焊，如果焊接時(shí)操作不當(dāng)，容易產(chǎn)生條狀?yuàn)A渣和未熔合以及表面凹凸不平等缺陷。

二、連弧焊法的焊接特點(diǎn)

連弧焊法的根部焊接特點(diǎn)，除了具備斷弧焊法的根部焊接特點(diǎn)之外，它還具備以下焊接特點(diǎn):

(1)連弧焊法的根部焊接難度大于斷弧焊法的根部焊接。因?yàn)檫B弧焊法的根部焊接是連續(xù)不間斷的進(jìn)行焊接，而且焊接時(shí)使用的電流小。同時(shí)，還要求焊條必須始終保持以極短的電弧長(zhǎng)度進(jìn)行焊接，充分利用焊接電弧產(chǎn)生的氣體吹力作用，使焊條熔化的熔滴過渡到焊縫的背面而形成焊道。連弧焊法的根部焊接的難度在于控制熔池溫度、熔池形狀、熔孔大小以及焊縫背面焊道寬度和高度。這完全依靠焊接時(shí)的運(yùn)條方法，以及焊接時(shí)焊工掌握運(yùn)條速度的靈活多變，所以焊接時(shí)有一定的難度。

(2)根部焊接使用的焊接電流小，要求使用的焊接電流要非常準(zhǔn)確。也就是說，焊接時(shí)，選擇的焊接電流同時(shí)要適合于焊縫坡口、鈍邊、焊縫間隙的需要，焊接時(shí)既不能大，也不能小，才能在焊接過程中既能保證焊縫的根部被焊透，又能夠使焊縫形成的熔孔大小始終保持一致。同時(shí)還要保證焊接熔池中的溫度不會(huì)出現(xiàn)偏高與偏低的現(xiàn)象。焊接時(shí)，熔池中的溫度能夠始終保持在正常焊接狀態(tài)下進(jìn)行焊接。這就是連弧焊法根部焊接最大特點(diǎn)。

(3)由于焊縫根部焊接使用的焊接電流小，因此給焊工操作帶來一定的難度。焊接電流小，焊接時(shí)引弧不易掌握，易發(fā)生粘條現(xiàn)象，而且在焊接過程中，如果運(yùn)條操作不當(dāng)也會(huì)發(fā)生粘條現(xiàn)象。如果焊工對(duì)焊條粘條處不做打磨處理，而直接進(jìn)行焊接，很有可能焊條粘條處產(chǎn)生的氣孔留在焊縫中造成焊接缺陷。因此，要求焊工在焊接過程中，如果出現(xiàn)粘條時(shí)，一定要用角向磨光機(jī)進(jìn)行打磨，使焊條粘條處產(chǎn)生的氣孔被磨掉后再進(jìn)行焊接。

(4)橫焊位焊縫的根部焊接，由于受焊接位置存在的特點(diǎn)影響，焊接時(shí)焊縫根部坡口上側(cè)鈍邊的溫度往往高于下側(cè)坡口鈍邊。因此，焊條產(chǎn)生的電弧常出現(xiàn)偏向溫度高的坡口鈍邊一側(cè)而產(chǎn)生偏弧。針對(duì)這一特點(diǎn)，要求焊工在根部焊接時(shí)，目路坡口上下兩側(cè)鈍邊溫度發(fā)生的變化。如果發(fā)現(xiàn)焊縫坡口的上側(cè)鈍邊溫度高于下側(cè)坡口鈍邊，這時(shí)可略抬高些焊條角度，改變焊接電弧產(chǎn)生的熱量對(duì)焊接熔池輸入的方向，調(diào)整坡口兩側(cè)鈍邊的溫度，盡量使上下坡口兩側(cè)鈍邊所得到的熱量保持均衡，避免發(fā)生焊條產(chǎn)生偏弧現(xiàn)象影響焊縫的背面成型質(zhì)量。

(5)連弧焊法根部焊接好的一面。在于焊縫根部焊接速度較快，生產(chǎn)效率高，焊接時(shí)因始終保持短弧焊接，因此焊接電弧產(chǎn)生的保護(hù)氣體對(duì)熔池的保護(hù)性能好，焊接時(shí)焊縫產(chǎn)生氣孔的機(jī)會(huì)少，焊縫焊接質(zhì)量高。

二、焊接材料

焊接材料:采用化學(xué)成分與強(qiáng)度等級(jí)均與 Q345 鋼板、Q345R 鋼板相同的堿性低氫型焊條E5015、E5016 進(jìn)行焊接。焊接時(shí)使用的焊接電源為直流反接。焊接層數(shù)為四層，分焊縫的根部焊接與填充、蓋面焊接。焊接時(shí)采用的焊條直徑:根部焊接為ф3.2mm焊條，填充與蓋面焊接為ф4.0mm焊條。焊縫根部焊接時(shí)，采用斷弧焊法進(jìn)行焊接，焊接電流I=110~120A，工作電壓 U=20~35V，焊接速度為4~6cm/min。焊縫根部采用連弧焊法進(jìn)行焊接時(shí)，工作電壓 U=24~37V，焊接電流I=85~95A，焊接速度為6~15cm/min。焊縫的填充與蓋面焊接采用連弧焊法進(jìn)行焊接，焊接時(shí)使用φ4.0mm焊條，焊接時(shí)使用的焊接電流相同。焊接電流I=140~150A，工作電壓U=18~30V，焊接速度為20~30cm/min。焊縫的焊接過程應(yīng)全部采用短弧焊法進(jìn)行焊接。

三、焊件焊前的準(zhǔn)備工作

橫焊位焊件前準(zhǔn)備工作與平焊位焊件焊前準(zhǔn)備工作相同，這里不再重復(fù)介紹。請(qǐng)參閱平焊位焊前準(zhǔn)備工作。

第三節(jié)焊接方法

板狀對(duì)接橫焊位單面焊雙面成型根部焊接時(shí)有兩種焊接方法:一是斷弧焊法，二是連弧焊法。兩種焊接方法在焊接時(shí)各有所長(zhǎng)，焊工要根據(jù)自己的焊接習(xí)慣和焊接能力來選擇焊接方法。

一、斷弧焊法

(一)根部焊接

把組對(duì)好的焊件，根據(jù)焊工焊接時(shí)的習(xí)慣高度垂直水平固定在焊架上，然后按照規(guī)范規(guī)定的焊條直徑與焊接電流進(jìn)行焊接。焊縫焊接時(shí)的焊接方向從焊縫的左側(cè)向右進(jìn)行焊接。焊條與焊件下側(cè)表面夾角成80°~90°，與焊接方向前傾夾角成 70°~ 80°。焊縫根部焊接時(shí)的起焊點(diǎn)在焊縫左側(cè)的端部起焊。焊接時(shí)的引弧方式采用直擊法或劃擦法進(jìn)行引弧均可。當(dāng)電弧引燃之后，不要馬上進(jìn)行焊接，首先要對(duì)起焊處的點(diǎn)固焊縫進(jìn)行預(yù)熱，其原因是起焊處的點(diǎn)固焊縫是處于常溫狀態(tài)，溫度較低，如果焊接時(shí)焊條直接進(jìn)行焊接，會(huì)因焊條起焊時(shí)的溫度達(dá)不到焊條正常燃燒時(shí)的溫度而發(fā)生粘條現(xiàn)象或造成起焊處產(chǎn)生氣孔，給焊縫留下缺陷。

(二)起頭焊接時(shí)的預(yù)熱方法

焊條燃弧后稍拉長(zhǎng)電弧，在保持電弧不熄滅的狀態(tài)下，使焊條的端部熔化的幾滴鐵水墜落，焊條以達(dá)到正常的燃燒狀態(tài)。同時(shí)，利用電弧產(chǎn)生的熱量對(duì)起焊處點(diǎn)固焊縫進(jìn)行加熱，當(dāng)發(fā)現(xiàn)起焊處的點(diǎn)固焊縫表面開始有熔化跡象時(shí)，焊條對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)固焊縫的端部焊縫中間，迅速壓低電弧，然后采用連弧焊法向前焊接。當(dāng)焊至點(diǎn)固焊縫前端時(shí)，焊條稍做停頓，待焊條擊穿焊縫根部，熔化坡口兩側(cè)鈍邊1.0~1.5mm，并形成新的熔池與熔孔后，焊條迅速向焊接方向后側(cè)熄弧。

(三)焊條再次接弧點(diǎn)的位置與運(yùn)條方法焊條再次接弧點(diǎn)的位置與運(yùn)條方法如圖7-3所示。

在斷弧焊法焊縫的根部焊接時(shí)有以下具體要求:

(1)焊接時(shí)的接弧點(diǎn)位置一定要準(zhǔn)確，運(yùn)條動(dòng)作一定要迅速，焊接斷弧時(shí)要果斷，斷弧就要斷死，不能似斷非斷。焊縫的根部焊接盡量使形成的焊縫薄些為好，防止由于焊縫成型較厚而造成熔池溫度過高，使形成的熔孔增大，而導(dǎo)致根部焊縫背面形成的焊道增寬與增高，造成焊縫背面形成的焊道產(chǎn)生下墜。

(2)焊縫的根部焊接時(shí)，避免焊條接弧時(shí)直接擊穿焊縫根部而形成熔孔。其原因是:即使你每次接弧時(shí)，焊條擊穿焊縫根部形成的熔孔都能夠達(dá)到溶合坡口兩側(cè)鈍邊10~1.5mm，但形成的熔孔仍然較大。根據(jù)橫焊位根部焊接存在的特點(diǎn)，將使焊縫背面成型過寬和過高，導(dǎo)致焊縫背面形成的焊道產(chǎn)生下墜。這就是橫焊位焊縫根部焊接時(shí)存在的主要特點(diǎn)。

(3)焊縫的根部焊接，為了避免出現(xiàn)上述問題，焊接時(shí)要求采用滲透熔合與半擊穿的牌接方法進(jìn)行焊接。

焊接時(shí)的具體操作方法:焊條由圖中的移弧點(diǎn)1開始下壓焊接電弧，同時(shí)焊條作斜拉向前擠壓熔池中的液態(tài)金屬動(dòng)作，運(yùn)至焊縫中間熔孔的后部圖中2的位置上，然后焊條稍做停頓，對(duì)焊接熔池輸入熱量。這一運(yùn)條動(dòng)作的目的是:焊條不直接去擊穿焊縫根部，而是利用熔池中的高溫液態(tài)金屬先熔合上下坡口兩側(cè)鈍邊，當(dāng)發(fā)現(xiàn)上下坡口兩側(cè)鈍邊被熔透1.0~1.5mm之后，焊條略往前運(yùn)至熔池前部邊緣大約1/3處再擊穿熔池前部邊緣和焊縫根部。同時(shí)，利用焊條電弧產(chǎn)生的氣體吹力作用，使熔池中的液態(tài)金屬被送入到焊縫的背面。然后焊條向后斜拉至圖中3的位置迅速熄弧，焊條熄弧后要保持被擊穿的熔孔迅速收縮合并成沒有被擊穿前的熔池前端熔孔形狀，使焊接熔池前面形成的熔孔直徑略大于焊縫間隙或與焊縫間隙相等。也就是說，焊條每次接弧運(yùn)條擊穿熔池前部邊緣只是瞬間出現(xiàn)熔孔，而焊條熄弧后不留熔孔。這就是橫焊位焊縫根部焊接要求的滲透熔合與半擊穿的焊接方法。

(4)焊縫根部焊接采用上述運(yùn)條方法進(jìn)行焊接，其實(shí)在焊接過程中焊縫被擊穿瞬間形成熔孔，是在焊條端部的下面。焊工在焊接根本觀察不到形成的熔孔外部輪框，依靠焊工在焊接時(shí)判斷和感覺被擊穿的熔孔大掌握焊縫背面形成的焊道寬度和被送人到焊縫背面的液態(tài)金屬形成的焊道高度。如果在焊接時(shí)能夠掌握得好，那么焊縫背面形成的焊道寬度與高度就非常均勻，而且焊縫的表面紋理非常美觀，形成的焊縫不產(chǎn)生下墜。

(四)熔池中的溫度控制

熔池中的溫度控制主要是利用焊條燃弧與熄弧時(shí)間的長(zhǎng)短，通過對(duì)焊接熔池輸入熱量的多少控制熔池的溫度高低。橫焊位的焊縫根部焊接采用滲透熔合與半擊穿的焊接方法進(jìn)行焊接。因此，要求焊工觀察熔池中的溫度變化時(shí)，要根據(jù)熔池熔化根部上下坡口兩側(cè)鈍邊的速度快慢判斷熔池中的溫度高低。當(dāng)在焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)熔化根部上下坡口兩側(cè)鈍邊的速度越來越快時(shí)，說明焊接熔池的溫度有逐漸增高的趨勢(shì)，此時(shí)立刻縮短焊條的燃弧時(shí)間，減少焊接電弧產(chǎn)生的熱量對(duì)熔池的輸入，從而降低熔池溫度。同時(shí)，延長(zhǎng)焊條的熄弧時(shí)間，從而給焊接熔池降溫提供時(shí)間，使熔池中的溫度逐漸恢復(fù)到正常焊接時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)在焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)熔化根部上下坡口兩側(cè)鈍邊的速度越來越慢時(shí)，說明焊接熔池的溫度有逐漸下降趨勢(shì)，此時(shí)立刻延長(zhǎng)焊條的燃弧時(shí)間，增大焊接電弧產(chǎn)生的熱量對(duì)熔池的提輸人，從而提高熔池溫度。同時(shí)，縮短焊條的熄弧時(shí)間，來保證焊接熔池需要的足夠熱量，促使熔池溫度逐漸升高，使恢復(fù)到正常焊接時(shí)的狀態(tài)。

(五)更換焊條時(shí)焊縫接頭處焊接方法橫焊位根部焊接更換焊條時(shí)接頭處焊接方法，大致與其他焊接位置焊縫焊接更換焊條時(shí)接頭方法相同。由于橫焊位置的根部焊接采用滲透熔合與半擊穿的焊接方法進(jìn)行焊接，因此，當(dāng)在根部焊接時(shí)每焊完一根焊條，接頭中形成的氣孔要比其他焊接位置焊條收弧時(shí)形成的氣孔深。另外，要求橫焊位根部焊接接頭處用角向磨光機(jī)進(jìn)行打磨，而且一定要打磨深一點(diǎn)，直到接頭處的氣孔被打磨出來為止，避免由于打磨得淺，氣孔仍然留在焊縫中而造成的缺陷。這個(gè)問題在焊縫接頭時(shí)一定要引起焊工的注意。焊縫接頭處打磨出斜坡形，斜坡型的長(zhǎng)度約 10mm，斜坡的前端與焊縫熔孔后部相連，斜坡前端保留的厚度與坡口鈍邊相同，斜坡的寬度與根部形成的焊縫寬度相等。焊縫接頭時(shí)的起焊點(diǎn)在接頭處的后方，約20mm 處的焊縫表面起弧，焊條引弧方式采用劃擦法引弧，當(dāng)焊條燃弧后先對(duì)焊縫接頭處進(jìn)行預(yù)熱，然后再進(jìn)行焊接。

(六) 焊縫接頭時(shí)的預(yù)熱方法

把引燃的焊條電弧拉長(zhǎng)，在保持電弧不熄滅的情況下，利用焊接電弧產(chǎn)生的熱量對(duì)接頭處焊縫進(jìn)行加熱，同時(shí)使焊條端部熔化的熔滴墜落到焊縫坡口之外。此時(shí)的焊條已達(dá)到正常燃燒狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊縫接頭處的焊縫表面開始有熔化跡象時(shí)，看準(zhǔn)焊縫接頭處被打磨出的斜坡形后部邊緣，焊條迅速壓低電弧進(jìn)行焊接，首先要填平接頭處焊縫被打磨出的斜坡形凹坑。當(dāng)焊至焊縫接頭處前部邊緣時(shí)，焊條稍做停頓，提前熔透接頭處前部邊緣，同時(shí)焊條擊穿熔池前部焊縫與根部坡口兩側(cè)鈍邊，然后熄弧。此時(shí)的接頭已完成，隨后進(jìn)入正常焊接，以后的焊縫接頭方法與此相同進(jìn)行。

來源：焊工培訓(xùn)學(xué)校姚老師

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