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阅读 9261 次 浅谈水平固定管的单面焊双面成型焊接工艺技术方法

摘要:钢管水平固定焊接是一项操作技术难度大,工艺过程复杂的一种操作方法,本文依据本人多年工作实践,讲述了焊接方法,供探讨交流。...
 
浅谈水平固定管的单面焊双面成型焊接工艺技术方法
 
商德河
(西安南风日化有限责任公司    710077   西安)
 
    焊接工艺技术中水平固定管的单面焊双面成型操作是焊接技术中最难的一种,现将我们多年生产实践中摸索总结出的钢管水平固定焊接操作方法介绍如下,供同行借鉴参考。
 
一、    水平固定管的焊接
    水平固定管的焊接实际上是一条环形焊缝,一般的规律都是按仰焊→仰立焊→立焊→立平焊→平焊的焊接顺序进行的,其焊接位置随着焊缝的空间位置的变化而改变。为了达到单面焊接双面成型的目的,使背面成型良好,就需要不断地改变焊条角度。但这还不够,因为水平固定管在焊接时一般都是下部(仰焊)温度低,上部(平焊)温度高,所以控制焊接热循环不是靠随时调整电流,而主要是靠通过运条方法的改变来达到温度的均衡。因此在焊接过程中,尤其是第一层的焊接极易出现;背面透过焊肉过多或不足、表面凹凸不平、焊缝中存在气孔、夹渣、接头处发生缩孔、烧穿、焊瘤等焊接缺陷。一般水平固定管易产生焊接缺陷部位如下(见图1)。
图1  水平固定管焊接缺陷部位
    1.在仰焊和平焊位置上易现出下凹、未熔合、未焊透或夹渣等缺陷;
    2.在仰立焊和立焊部位易出现气孔和缩孔等缺陷;
    3.在立焊和立平焊部位易出现焊肉透过量过大、保护性能不好、成型不均匀等缺陷;
    4.在立平焊时接头部位极易发生缩孔缺陷。
    为了防止上述缺陷的产生,就必须从工艺和操作方法上采取措施。水平固定管焊接工艺如下:
 
(一)       焊前准备
    1.坡口的加工及清理
    坡口的加工最好采用机械冷加工法。当采用气割和炭弧气刨加工坡口时,一定要将淬硬性较大材料表面的淬硬层、渗碳层清理干净,并将坡口两侧的油、锈、杂质等清理干净(清理范围每侧不少于20毫米)。
 
    2.定位焊
    定位焊应根据不同管径确定出固定位置及焊缝长度。引弧要在坡口内一侧进行,对于淬硬倾向大的材料应避免在非焊接部位引弧。
    3.点焊
     不同的管径选择不同的点焊长度和焊点个数(见表)
序号
管径(mm)
点焊长度(mm)
焊点数(个)
序号
管径(mm)
点焊长度(mm)
焊点数(个)
1
80-150
5-10
3
4
600-700
30-40
5
2
200-300
15-20
4
5
700以上
40-50
6
3
350-500
20-30
4
6
 
 
 
    4.应严格控制坡口间隙、钝边及装配尺寸,一般壁厚大于5毫米的管子可参考如下尺寸(见图2)
图2 水平固定管坡口间隙示意图
    坡口:a=60º~70º  钝边:P=1~1.5毫米  间隙:C≈焊条直径
    错口偏差不得超过0.5~1.5毫米。
 
    4. 电流的选择
    焊接电流的确定,主要取决焊条直径和焊缝空间位置。一般电流的选择可根据经验公式确定:I=k×d
    式中:I=焊接电流(安培)
            d=焊条直径(毫米)
            k=系数(一般取30~50)
    立、横焊时,电流应比平焊低10~15%;仰焊时,电流应比平焊低15~20%;
    冬季、野外焊接时可在此基础上提高电流10%左右。
 
    当然电流的选择还应根据个人操作熟练程度和习惯选择。现以直径为159毫米、壁厚6毫米,材料为16Mn的钢管为例,选择电流如下:选用直径为3.2毫米的结507焊条,第一层打底焊电流为80~85安培;填充盖面焊电流为70~80安培。采用短弧焊、不灭弧半击穿法连续焊接。焊后背面成型良好,经感观检查无咬边、气孔等缺陷。
 
    5. 焊条的选择
    焊条的选择除了根据被焊管材料选择外,还要对其技术性能、机械性能、工艺性能进行全面考虑,一般要满足如下要求:
    (1)引弧及再引弧性能好,电弧燃烧稳定,飞溅小;
    (2)熔渣的覆盖性能好,能防止液态金属氧化,保证焊缝成型良好;
    (3)焊条药皮无气孔、裂纹、缩孔等现象;
    (4)焊条应保证外观整齐、涂药均匀、无偏心、剥落、锈蚀,还应磨头磨尾;
    (5)焊条直径一般选用3.2~4.0毫米。焊条烘干温度如下:
    酸性焊条:烘干温度为70~150℃
    碱性焊条:烘干温度为350~400℃,经两小时保温,恒温150℃,随用随取(最好有焊条保温筒)
 
    6. 反变形量
    管子装配时轴心要对正,防止中心偏斜。由于水平固定管焊接是从下部分前后半圈焊,所以为防止变形,可以在上部留出0.5~2.0毫米的间隙,做为反变形留量(管径大时留上限,管径小时留下限)。
 
(二)操作工艺
    管子的第一层打底焊是决定单面焊双面成型焊缝质量的关键,所以必须严格按照工艺规范操作。
 
    当在仰焊部位开始焊时,引弧点(前半圈)一般要越过中心线5~10毫米,焊条角度和仰焊部位成80℃~90℃角。在坡口一侧引弧,并将电弧拉长预热焊接坡口,当坡口两侧出现汗珠似的铁水时,用力使焊条向上顶,击穿坡口钝边。形成熔池后,要保持在熔池前方有一个小熔孔。然后可开始做稳弧动作,当听到管子背面发出“吱吱”电弧穿透声时,说明已经焊透。这时可以采用直线运条法向前施焊。施焊时电弧要尽量压低,如果感到铁水透过量太大时,可加上小的摆动。这样在焊到上半部熄弧时,要越过中心线5~10毫米(见图3)。
 
    在焊接过程中要注意焊条角度应随时根据焊缝空间位置调整(见图4),以防止出现咬边,夹渣或造成尖角。为不使熔池温度过高,可采用月牙形小摆动,以降低熔池温度。前后半圈的起止点位置如图3所示。

                              图3                                          图4  I  — 小直径管焊条角度变化
                                                     II — 大直径管焊条角度变化
 
(三)各部位接头方法
    1.仰焊部位的接头方法:可以用长弧在始焊处预热,利用电弧吹力消除弧坑头部缺陷,使之在始弧处形成一个坡口。当运条到接头处时,用力顶一下,使焊条顶穿熔孔,但决不能灭弧,不然会产生缩孔(仰焊位置引弧如图5所示)
图5 仰焊位置引弧示意图
    2.立焊部位的接头方法:立焊时应在熔池前5~10毫米处引弧,要采取改变焊条角度的方法做稳弧动作。在原熔池上要压低电弧,当铁水在熔孔中透过背面时,再向前移动焊条施焊。
    3.平焊位置的接头方法:当运条到上部平焊位置时,可将焊条前后移动并用力向前倾斜,稍做短时间稳弧。当透过背面后,继续向前施焊,不要灭弧,直到越过中心线5~10毫米再灭弧,并填满弧坑。
 
(四)注意事项
    1.当采用低氢型焊条是时,不可用长弧预热和利用电弧吹力消除弧坑缺陷。应采用短弧击穿熔孔,穿透根部,使接头熔化并稍做稳弧动作。在进行正常焊接时不要挑弧,并注意熄弧时将弧坑填满。
 
    2.当打底焊完成后,要特别注意清理干净焊缝中的杂质及边角部位的夹渣。
 
    3.填充焊时虽不象打底焊那样易出缺陷,但如果工艺不当也会出现气孔、夹渣、熔合比过大(由咬边造成)。因此在填充焊时,焊道宽度应逐渐加大。为使坡口两侧熔合良好,使挤出的层间杂质浮在熔池表面,在运条时就要不断地改变焊条的空间位置(见图6)。并注意压低电弧。
 
    4.在焊盖面焊的第一层时,要注意不要破坏坡口两侧的轮廓线。焊缝也不要高出母材(以低于母材平面1~1.5毫米为宜),一定要保证焊缝接头部位熔合良好。运条方法可采用月牙式摆动,两侧要稳弧,中间要快些,前进速度要均匀,防止熔池部位出现下凹。熄弧时要填满弧坑,也可采用转移弧或回焊一段方法收弧。一般焊缝高度和宽度尺寸见图7。
图6                                                          图7
    严格按以上焊接工艺技术方法操作就可获得满意合格的水平固定管单面焊双面成型焊接。
 
依据标准及参考文献:
[1]《焊接手册》中国机械工程学会焊接学会编   第二版
[2]国家标准《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》GB985-88
[3]国家标准《焊缝符号表示法》GB324-88
[4]行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
[5]《焊工工艺学》机械工业出版社
 
 
(本文来源:陕西省土木建筑学会  文径网络:文径 尹维维 编辑  刘真 审核)
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