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【单面焊双面成形】焊接工艺方法

根据劳动人事部颁发的《锅炉压力容器焊工考试规则》、《蒸汽锅炉安全监察规程》及《压力美容器安全监察规程》的规定,对焊工考试和受技术监督的焊接产品,不论采用哪种焊接方法,都要求焊缝达到射线探伤二级或三级的技术条件。对于只能从单面焊接的压力管道、压力容器封头及有关类似的焊接产品,只有达到在一侧焊接根部焊透成形的焊缝(不加垫板或垫圈)才能满足这一技术要求,必须掌握“单面焊双面成形”的焊接工艺方法。

对于手工电弧焊“单面焊双面成形”工艺按照操作方法,可分为连续焊法和间断灭弧焊法两种。

在低碳钢和低合金钢焊接第一层时几乎都采用间断灭弧焊。这种焊法能使用较大电流,具有较大的穿透力,并能控制熔池温度和开关,能够做到根部焊透,而连续焊法即不间断电弧的连续焊接则必须使用较小的焊接电流,在起焊时温度低,可是焊接一段焊件后工件温度升高了,就不容易控制熔池温度和熔池大小,因此很难保证根部焊透和不出现焊瘤,所以,第一层很少采用,而用于第二层以后的焊接。

间断灭弧法主要是通过控制燃弧和熄弧的时间,利用合理的运条动作来控制熔池温度、熔池存在的时间,熔池开关及液态金属层的厚度等,以获得良好的反面成形和内部质量,但不论哪种焊法,就电弧对坡口熔化程度,又分为渗透填满对口间隙。从表面上看,是根部成形但实质上坡口根部并没有真正熔透,不能通过反面弯曲试验,所以已不采用。一般都采用击穿根部的焊法来实现单面焊双面成形。

单面焊双面成形的操作方法,不论对碳素钢、低合金钢或不锈钢的焊接,以及采用直流电源或交流电源,尽管焊接性能有很大差别,但其操作要领是一致的,主要要控制以下3个方面。

1、根部间隙装配间隙要适当

在坡口角度合理的情况下,必须要有适当根部间隙,才能保证焊条送到根部,确保电弧透过北部一部分,熔透根部。为了易于做到透度均匀,一般根部间隙尺寸偏差应在1毫米左右。

根部间隙尺寸应相当于所用焊条直径或大于直径0.5~1.0毫米左右为宜。

根部间隙的大小和许多因素有关,应综合考虑选择。

①工件厚度,如焊件较薄、散热较慢、焊件热量不易散失,根部间隙就可以小些,较厚的焊件应适当大些,以利于根部熔透。

②工艺参数,焊接电流较小时,根部间隙应稍大,当焊工习惯使用较大电流操作时,根部间隙就应相应减小。

③焊接位置,平缝和横缝的根部间隙可以小些,而对仰缝和立缝又需稍大些。

④钝边尺寸: 钝边大,根部间隙也要大些。

⑤焊接顺序,根部间隙小的应先焊,根部间隙大的应后焊,此外还要考虑受热膨胀等因素。

2、坡口角度要适当,并要有一定尺寸的钝边。

坡口角度必须按“规则”和有关设计的技术条件规定进行坡口角度直接影响接头质量和焊缝尺寸,必须选择合理的角度,一般为“v”字形坡口60°~70°。

钝边是沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分。根据工件厚度一般留有0.5~2.0毫米尺寸的钝边。如壁厚3毫米时,钝边应为0.5毫米,如壁厚在12毫米以上时,一般应为1.5毫米,最大不超过2毫米为宜,钝边太厚容易出现根部未焊透。太薄易被击穿,出现较大的熔孔。

有了钝边,引弧后用电弧预热工件的时间可以长些,预热的范围就可以大些,从而改善了焊接工艺条件,增加液体金属的流动性,容易确保焊透。

有了钝边,可以承受较大的焊接电流,不会出现一引烯电弧就打穿根部的现象。有钝边容易控制熔池大小,有利于根部熔透。特别是仰焊位置,必须选用稍大电流才好操作,否则既无法成形也很难克服气孔、夹渣等工艺缺陷。因此有一定尺寸的钝边是很必要的。

3、采用击穿焊法。

击穿焊法,就是在焊接过程中,领先电弧的穿透力,熔化击穿根部,确保根部焊透成形的一种焊接方法。

具体操作方法是: 引弧后,拉长电弧进行预热(平焊预热时间短,不十分明显,对仰焊位置则是很明显的),当达到半熔化状态时(即在电焊护目镜下看到被预热的坡口边出现“汗珠”时约3~4秒钟),压低电弧,熔化击穿钝边,使之出现一个比对口间隙稍大的“熔孔”,从而保证熔敷金属一部分过渡到焊缝根部及背面并与熔化的母材共同组成熔池。

随焊条继续熔化,击穿的熔孔被焊上,此时采取适当的灭弧手法,使之冷却形成焊缝。然后再击穿、熔化钝边,再形成熔孔,再焊上以此往复达到背面焊缝成形。

熔孔形成即表示根部已焊透。熔孔尺寸的大小,即标志背面焊缝的尺寸。一般控制熔孔直径为对口间隙的1.1~1.5倍左右。具体尺寸要根据工件厚度、焊接位置、规范参数及根部间隙、钢种等诸因素综合调整。一般先进行工艺试验,摸索出规律后,再进行焊接,以保证焊接质量。

第二层以后的焊接采用连续焊法,要注意减少工艺缺陷,焊接电流要适中,对于碳素钢和低合金钢焊件,焊后要控制缓慢冷却,为获得组织性能好的接头和为气体逸出创造条件,对于奥氏体不锈钢焊件,则要求选择较小的焊接工艺规范,焊后自然冷却或使之快冷,防止因过热产生晶间腐蚀的倾向。

盖面层(加强焊层)焊接时,应先进行“填平补齐”,使焊肉高低一致,并不超过坡口面,保留坡口轮廓,调整好焊接电流,一次盖面,做到外型美观。

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