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摘要：埋弧焊具有抗風(fēng)能力強(qiáng)、熔化能力大、焊接效率高等特點(diǎn)。應(yīng)用于石油化工設(shè)備管道的預(yù)制點(diǎn)焊施工，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。埋弧焊工藝成熟，可點(diǎn)焊的材料多，焊材、焊劑廠家多，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。埋弧焊可露天作業(yè)，不受場(chǎng)地限制，特別適用于現(xiàn)場(chǎng)管道的自動(dòng)預(yù)制。
自動(dòng)埋弧焊是最早的手工焊接方法之一。最初用于小型管道縱縫的點(diǎn)焊。改進(jìn)后可配置管道驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)管道環(huán)縫手工焊接。埋弧焊用于管道預(yù)制時(shí)，存在排渣困難的現(xiàn)象。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，造成排渣困難的主要原因是坡口角度、焊接電壓、弧壓、焊接速率、焊接位置調(diào)整不當(dāng)，造成點(diǎn)焊。參數(shù)不匹配最終會(huì)造成排渣困難，形成未偏析、夾渣等缺陷。本文通過(guò)上海益盛PTA項(xiàng)目改造項(xiàng)目、寧波中金石化、嘉興三江石化以及埋弧焊在管道預(yù)制中的實(shí)際應(yīng)用，闡述了埋弧焊的冶金特性、焊接工藝參數(shù)對(duì)管道預(yù)制的影響。熔池質(zhì)量和釬焊要領(lǐng)。防止缺陷的形成。
1、埋弧焊的優(yōu)缺點(diǎn)分析
1.1 埋弧焊相對(duì)于其他釬焊方法的優(yōu)點(diǎn)：1）可以完成大、厚零件的對(duì)接焊道、角焊道和搭接焊道自動(dòng)焊，點(diǎn)焊率和熔敷效率高。 2）埋弧焊劑具有脫氧還原和合金滲入熔池的作用，可獲得熱性能優(yōu)良、致密性高的優(yōu)質(zhì)焊縫金屬。 3）埋弧焊過(guò)程中無(wú)飛濺，熔敷效率高，焊縫表面光滑整潔。 4）焊接過(guò)程無(wú)電弧，焊工工作條件良好。 5） 在焊接過(guò)程中形成的粉塵很少。 6）埋弧焊可采用大點(diǎn)焊電壓、電壓和點(diǎn)焊速度，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)焊，焊接參數(shù)調(diào)整范圍廣，生產(chǎn)效率高。 7）埋弧焊對(duì)風(fēng)不敏感，最適合現(xiàn)場(chǎng)管道預(yù)制。
1.2 埋弧焊的缺點(diǎn)：1）埋弧焊僅適用于對(duì)焊和水平焊的點(diǎn)焊。 2） 設(shè)備占地面積大，一次性投資高。 3）由于看不到焊條和熔體，焊工不容易確定焊縫的位置和長(zhǎng)度，也不容易焊出最后一條焊縫的理想焊縫。 4）對(duì)于需要嚴(yán)格控制熱輸入的材料的點(diǎn)焊，必須采取必要的冷卻措施。
2、埋弧焊的適用范圍及焊條、焊劑的選擇
目前埋弧焊可以完成所有牌號(hào)的低合金鋼、部分中碳鋼、各種、耐熱鋼、低溫鋼、碳鋼、高合金耐熱鋼的點(diǎn)焊，基本涵蓋了目前石化設(shè)備管道材料。
埋弧焊時(shí)，必須根據(jù)母材的成分和性能正確選擇焊劑和焊條。不同廠家的助焊劑不可互換。未經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不得使用使用過(guò)的助焊劑。焊劑改成其他廠家的焊劑。
一般根據(jù)熔敷金屬所需的熱性能來(lái)選擇焊劑，焊絲與焊劑相匹配，以保證熔池所需的熱性能。焊劑制造協(xié)會(huì)提供適用于所有類型鋼的焊劑和焊條的組合。焊接時(shí)，應(yīng)根據(jù)母材類型和焊道數(shù)量選擇焊劑制造商推薦的焊條-焊劑組合。對(duì)于關(guān)鍵或重要的熔池，應(yīng)進(jìn)行必要的工藝試驗(yàn)，以驗(yàn)證所采用的工藝是否能滿足設(shè)計(jì)工藝要求。
根據(jù)冶金反應(yīng)，焊劑分為三種：中性焊劑、活性焊劑和合金焊劑。焊劑通過(guò)一定形式向熔池轉(zhuǎn)移合金元素，有時(shí)焊條也向熔池轉(zhuǎn)移合金元素或脫氧元素。
中性焊劑不會(huì)顯著改變焊縫金屬的化學(xué)成分，通常用于多道焊；活性熔劑中富含少量的氧化錳或氧化硅，少量的錳和硅通過(guò)冶金反應(yīng)轉(zhuǎn)移到熔池中。有助于防止毛孔和裂縫。這種焊劑一般用于單道焊；合金焊劑是在中性焊劑和活性焊劑中加入合金元素制成的?？膳c普通不銹鋼焊條配合使用，點(diǎn)焊合金鋼熔池，或點(diǎn)焊特定母材。游泳池。
3、埋弧焊工藝參數(shù)
影響熔池大小的主要原因是熱量輸入。影響熱輸入的主要因素是點(diǎn)焊電壓、電弧電壓和點(diǎn)焊速率。焊接電壓影響最大，焊接電壓直接影響熔深。
埋弧焊的參數(shù)分為主要參數(shù)和次要參數(shù)。
主要參數(shù)是指直接影響點(diǎn)焊質(zhì)量和效率的參數(shù)，包括點(diǎn)焊電壓、電壓、速度、電流類型、極性和預(yù)熱溫度；
次要參數(shù)是指對(duì)熔池質(zhì)量影響有限的參數(shù)，包括焊條干伸寬度、焊絲角度、焊接位置、焊劑細(xì)度等。
對(duì)于特殊材料，焊絲和焊劑的選擇和匹配必須由焊條制造商和釬焊實(shí)驗(yàn)室完成，完成釬焊工藝鑒定，確定焊條和焊劑的組合能滿足工藝要求。
焊接工藝參數(shù)從兩個(gè)方面影響熔池質(zhì)量。一方面，點(diǎn)焊線能量由焊接電壓、電弧電壓和釬焊速率共同影響熔池的硬度和硬度；另一方面，這些參數(shù)影響熔池的形狀，影響熔池的抗裂性、氣孔和氣孔。對(duì)收縮的敏感性。只有這些參數(shù)合理匹配，才能焊接出高質(zhì)量的熔池。因此設(shè)備制造，操作者主要是調(diào)整釬焊參數(shù)自動(dòng)焊，控制熔池的形成。操作人員必須熟練掌握釬焊工藝參數(shù)對(duì)熔池形成的影響。
3.1 焊接電壓
焊接電壓是決定母材熔化速度、熔深和熔化量的重要參數(shù)。焊接電壓對(duì)熔深影響最大，降低焊接電壓，提高填充率，降低熔深。焊接電壓過(guò)高，容易擊穿；焊接電壓過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致釬焊過(guò)程不穩(wěn)定，產(chǎn)生不偏析、夾渣等釬焊缺陷。
3.2 弧壓
電弧電壓與弦長(zhǎng)成正比。在其他參數(shù)不變的前提下，減小電弧電流，增加電弧高度，減小熔化寬度，減少焊劑消耗，增加焊縫補(bǔ)強(qiáng)。如果電弧電流通過(guò)會(huì)合，形成淺而寬的熔池，易形成不偏析、咬邊等釬焊缺陷，焊縫不圓；電弧電流過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生又高又窄的熔池，焊道兩側(cè)的偏析不好。此外，過(guò)大的電弧電流會(huì)導(dǎo)致熔池出現(xiàn)裂紋。原因是電弧電流過(guò)大時(shí)，熔劑熔化量增加，過(guò)多的脫氧元素轉(zhuǎn)移到熔池中，降低了熔池的塑性。因此，焊接時(shí)必須使用焊劑制造商推薦的電弧電流。
低電弧電流可以增加電弧的剛性，增加電弧的穿透力，最有利于深坡口底焊。電弧電流過(guò)低會(huì)產(chǎn)生鼓脹焊縫，增加熔體寬度，易形成不偏析，焊渣不易清除。
3.3 焊接率
焊接速率決定了釬焊熱輸入。在其他條件不變的前提下，提高釬焊速度可以減少熱輸入和填充量。焊接速率降低，焊縫增強(qiáng)增加，熔深變淺，容易形成不偏析和氣孔。如果焊接速度過(guò)大，會(huì)造成焊縫兩側(cè)的偏析不良，甚至造成層間無(wú)偏析。焊接速度太小會(huì)造成擊穿。
如果釬焊速度太慢，電弧和電極長(zhǎng)時(shí)間停留在晶界上方，焊縫成型不良，會(huì)形成飛濺，電弧會(huì)穿過(guò)焊劑層，導(dǎo)致閃爍。
3.4 焊接位置
管道手工埋弧焊的點(diǎn)焊位置為平焊位置。由于管道的不斷旋轉(zhuǎn)，熔融焊劑和熔融金屬在離心力的作用下往往會(huì)離開電弧燃燒區(qū)。因此，手工焊接管道時(shí)，焊絲的位置必須有一定的偏移，使熔體在旋轉(zhuǎn)到中心位置時(shí)剛好熔化。如果偏移過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生熔深淺、表面凹的焊縫；如果偏移過(guò)小，會(huì)產(chǎn)生深而窄的焊縫，在焊縫中間突出，焊縫成型不良，容易導(dǎo)致?lián)舸?偏移量不僅與管子半徑有關(guān)，還與點(diǎn)焊率有關(guān)。焊接速率越大，偏移越大。見圖1、表1。
3.5 斜角
管道埋弧自動(dòng)焊，坡口角度的影響主要表現(xiàn)在一、的第二層釬焊。如果這里的槽角很小，電弧就無(wú)法到達(dá)底層，導(dǎo)致電弧在槽內(nèi)燃燒。 ,底層未熔好，地層間無(wú)偏析；如果坡度過(guò)大，熔池周圍的熱導(dǎo)率會(huì)增加，容易導(dǎo)致?lián)舸＠硐氲男苯鞘且粋?cè)30°斜角，≥25°。此外，兩側(cè)的槽角不同也會(huì)影響釬焊質(zhì)量。槽角小的右側(cè)的導(dǎo)熱系數(shù)比槽角大的左側(cè)的導(dǎo)熱系數(shù)低，導(dǎo)致兩側(cè)溫度不同，電弧偏向高濕方向。因此，容易形成未偏析的側(cè)壁。在這些情況下，焊機(jī)可以偏向兩側(cè)小角度的斜面，使兩側(cè)的斜面得到更多的熱量，彌補(bǔ)熱損失，得到均勻的熔池。
另外，坡度之爭(zhēng)太小。比如底層釬焊時(shí)，用磨床開縫，破壞原有的凹槽，形成近似工字形的凹槽。此時(shí)，埋弧焊釬焊第一層時(shí)，由于母材兩側(cè)冷卻速度快，熔池中的氣孔來(lái)不及溢出，出現(xiàn)細(xì)小的棒狀氣孔。埋弧焊第一層產(chǎn)生。
3.6 通量細(xì)度和堆高
助焊劑的細(xì)度由篩分的目數(shù)決定。焊劑細(xì)度和堆高對(duì)熔池的形成有一定的影響。
焊劑的細(xì)度應(yīng)根據(jù)釬焊電壓選擇。細(xì)顆粒焊劑適用于高壓釬焊，可獲得大熔深和寬平焊縫；粗顆粒焊劑適用于低壓釬焊。如果在低電壓下使用細(xì)粒度焊劑，由于焊劑層密封性好，氣體不易逸出，會(huì)在焊道表面留下黑點(diǎn)；如果在高電壓下使用粗粒焊劑，則磁通保護(hù)的效果會(huì)很差。焊道表面產(chǎn)生孔洞或粗糙波紋。
如果焊劑層太高或太小，焊道表面都會(huì)產(chǎn)生孔洞、斑點(diǎn)和氣孔。焊劑堆高過(guò)小，電弧不能完全掩埋，閃燃和燃燒不穩(wěn)定，導(dǎo)致熱量不集中，增加熔深；如果焊劑堆垛高度過(guò)大，焊縫會(huì)受到渣殼的約束，影響熔池表面的成形。建議增加助焊劑，避免閃蒸，氣體從周圍均勻溢出。
3.7 電流類型和極性
選擇直流電源進(jìn)行弧焊。極性通常采用反極性接法，因?yàn)樵谡龢O形成的電弧熱量很高，可以提高電弧的穿透性。若采用直流正極接法，焊絲為正極，可獲得較大的熔覆率。交流埋弧焊的熔覆率介于正負(fù)極直流連接方式之間。
3.8 干伸寬度
干拉伸寬度是指電壓衍生電極的點(diǎn)到電極末端的距離，也稱為電極的導(dǎo)電寬度。通常甘井子機(jī)械設(shè)備制造，導(dǎo)電嘴與零件之間的距離在 25~40mm 之間。減小干伸寬度會(huì)提高焊接效率，但會(huì)增加熔深。
3.9 焊絲夾角
焊絲與焊件的夾角也稱為焊條夾角。焊絲指向硬質(zhì)合金的前端，稱為前傾；焊絲指向硬質(zhì)合金的背面，稱為后傾。焊絲的角度對(duì)熔池的形成有影響。前傾焊形成平坦的熔池，后傾焊形成駝峰狀焊縫。焊接時(shí)鉚工技術(shù)，焊槍通常選擇立錐。
4、管道埋弧焊前期規(guī)劃
焊前規(guī)劃主要包括釬焊參數(shù)預(yù)調(diào)整、焊劑規(guī)劃、焊接電路檢查、滾輪架聯(lián)動(dòng)等。
4.1 焊接參數(shù)預(yù)調(diào)：根據(jù)外徑和壁厚粗略預(yù)調(diào)點(diǎn)焊參數(shù)。焊接電壓、電弧電壓和點(diǎn)焊率根據(jù)經(jīng)驗(yàn)大致匹配。電流不能太大，速度不能太小，主要是為了避免燒穿和不離析。
4.2 助焊劑方案：將烤好的助焊劑投射到助焊劑料斗中，根據(jù)焊點(diǎn)大小準(zhǔn)備合適的助焊劑，隨時(shí)添加。助焊劑不能一次從干燥箱中取出過(guò)多，以免助焊劑吸濕后形成氣孔，尤其是碳鋼助焊劑吸濕性很強(qiáng)。應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度和濕度取出。
4.3 焊接電路檢查：主要檢查焊條余量是否與焊槍相線接觸良好，保證一個(gè)焊縫點(diǎn)焊成功。
4.4 滾輪架聯(lián)動(dòng)：在焊接前檢查滾輪架的啟動(dòng)、停止和速度是否可調(diào)。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須及時(shí)解決。滾輪架聯(lián)動(dòng)有問(wèn)題，焊接困難。
5、管道手工埋弧焊的要點(diǎn)
在管道手工埋弧焊中，焊接電壓、焊接電流和點(diǎn)焊速率的合理匹配是保證熔池質(zhì)量的前提。三者配合合理，焊道平整，可清除焊渣，以熔化底層的表面收縮和輕微的偏析，避免底層的擊穿。如果匹配不合理，就會(huì)出現(xiàn)擊穿、層間不偏析、夾渣等點(diǎn)焊缺陷。
在焊接操作過(guò)程中，焊工必須學(xué)會(huì)“看”和“聽”來(lái)確定參數(shù)大小、熔深、熔池反應(yīng)和電弧燃燒。
5.1 見
包括焊劑層高度、焊道表面、熱焊反面顏色、焊槍位置、飛邊等5項(xiàng)。
5.1.1 Flux 層構(gòu)建：請(qǐng)參考5.6 中的描述。
5.1.2 焊道表面：包括熔池的焊縫圖案和熔池的顏色。
(1）焊紋：焊道表面的紋理可以反映熔體的形狀，進(jìn)一步?jīng)Q定參數(shù)的大小。熔池背面為方形，尾部為橢圓形或箭頭形-形。當(dāng)尾部為橢圓形或方形時(shí)（見圖2中1、2），表示點(diǎn)焊參數(shù)匹配合理；焊縫表面光滑，焊縫圖案不可見，表示點(diǎn)焊速率、電流、電壓和管子轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定，為最佳 埋弧焊熔池形成（圖2中5、6））當(dāng)尾部為箭頭形時(shí)，表示點(diǎn)焊率過(guò)高，焊接位置落后，或點(diǎn)焊電壓過(guò)大（圖2中7））。
(2）焊縫顏色：質(zhì)量好的熔池表面，碳鋼熔池反射出閃亮的藍(lán)白色，表面光滑美觀，焊道干凈平整，焊縫平整且母材偏析，過(guò)渡好。渣殼可自然上翹開裂；不銹鋼熔池表面呈銀白色和金黃色（見圖28）。
劣質(zhì)熔池表面有焊縫圖案不均勻、凹陷、斑點(diǎn)，焊道右側(cè)與母材分離不好，焊縫邊緣有殘留熔渣珠子。
焊接參數(shù)合理，焊劑烘烤適當(dāng)，不銹鋼熔池呈銀白色，熱影響區(qū)呈藍(lán)色或深紫色。
5.1.3 熱焊反面顏色通常在底焊反面呈深褐色，冷卻后的焊縫出現(xiàn)藍(lán)藍(lán)色氧化和少量氧化膜開裂，表明熔深達(dá)到或超過(guò)焊層寬度。底部焊縫呈淡黃色，中心呈紅色，熔深達(dá)到焊層寬度的70%；底部焊縫呈紅色，背面氧化膜被堵塞、開裂，有局部熔痕。此時(shí)滲透率達(dá)到80%。當(dāng)點(diǎn)焊率波動(dòng)或焊機(jī)距離因管道橢圓而變化時(shí)，焊機(jī)高度容易被刺穿。
5.1.4 焊槍位置請(qǐng)參考3.4 中的說(shuō)明。
5.1.5 飛邊 在點(diǎn)焊過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不同程度的飛邊現(xiàn)象，主要是由于焊劑層寬度不足以完全掩埋電弧。但是，有一些閃光可以幫助確定電弧燃燒的位置并防止燒毀。一點(diǎn)點(diǎn)飛邊不會(huì)影響點(diǎn)焊質(zhì)量。
5.2 聽
在焊接過(guò)程中，電弧燃燒、熔滴轉(zhuǎn)移、氣泡漂浮都會(huì)發(fā)出一定的節(jié)奏聲。通過(guò)聽聲音可以判斷電弧燃燒是否穩(wěn)定，熔滴轉(zhuǎn)移是否均勻，熔池中的化學(xué)反應(yīng)是否正常。 .
5.2.1 在焊接過(guò)程中，聲音協(xié)調(diào)，聲音均勻，即參數(shù)穩(wěn)定協(xié)調(diào)，焊縫成型良好。
5.2.2 在焊接過(guò)程中，“啪”的一聲伴隨著不規(guī)則的聲音，說(shuō)明熔體的化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈。原因是浮渣或助焊劑臟了，大量二氧化碳溢出。這時(shí)候可以盡量降低參數(shù)，這樣才能把污垢燒掉。
5.2.3 聽到“噗噗噗”的聲音說(shuō)明釬焊參數(shù)很大，焊縫斷了。
5.2.4 在這個(gè)過(guò)程中，我們看到了異常的爆裂聲。熔池表面的熔渣波動(dòng)，電壓和電壓波動(dòng)很大，說(shuō)明碳化物的化學(xué)反應(yīng)過(guò)度，產(chǎn)生過(guò)多的二氧化碳。有時(shí)熔池表面會(huì)出現(xiàn)單一的表面。連續(xù)毛孔。
原因：一、焊劑發(fā)霉嚴(yán)重； 二、電壓太高，助焊劑的熔化量減少，使湍流中反應(yīng)二氧化碳增多； 三、焊道或焊條表面被油、銹污染。
6、管道埋弧焊工藝參數(shù)
埋弧焊的參數(shù)與坡口角度、坡口間距、底座長(zhǎng)度有關(guān)。例如，斜角小，基部比較厚，埋弧焊的層次小。
大內(nèi)徑焊接口有大量錯(cuò)位。埋弧焊蓋時(shí)，一個(gè)蓋的外觀不如兩個(gè)蓋。因此，有必要降低水平。在多道次的情況下，在第一道道時(shí)適當(dāng)增加電流，以減小熔化寬度；第二道時(shí)，適當(dāng)減小電流，增加熔化寬度，焊道整體觀感好。
填充和焊接厚壁管道時(shí)，可在第三層后盡可能提高電壓和速度。提高電壓是為了降低電極的焊接速度，提高速度是為了避免焊縫的大電壓擊穿，從而提高整體釬焊率。
不銹鋼導(dǎo)熱性差，焊接參數(shù)低于碳鋼。埋弧焊碳鋼時(shí)，焊劑保護(hù)性好。焊劑熔化后，點(diǎn)焊的潤(rùn)濕性降低，焊道兩側(cè)偏析較好。但由于碳鋼的導(dǎo)熱性較差，不能盲目降低電壓和速度來(lái)提高整體釬焊率，否則容易形成層間不偏析。埋弧焊工藝參數(shù)見表2。
7、結(jié)論
通過(guò)實(shí)踐摸索，焊工掌握了不銹鋼手工埋弧焊的操作要領(lǐng)。經(jīng)射線探傷，累計(jì)探傷單張2723張。埋弧焊合格率為99.6%。很好的經(jīng)濟(jì)效益。
大連富泓機(jī)械制造有限公司：擁有廠房8000余平。各種技術(shù)精英員工數(shù)百名，設(shè)備種類齊全。質(zhì)量把關(guān)過(guò)硬，有齊全的加工設(shè)備 主要承接產(chǎn)品制造能力有：手弧焊、氣焊（釬焊）、二氧焊、埋弧焊、氬弧焊、錫焊，有色金屬焊接：焊接鑄鋁、合金鋁、不銹鋼、銅等金屬，激光切割，大型龍門數(shù)控切割碳鋼板，不銹鋼板，銅板，鋁板等各種異型件。剪板 折彎加工各類鈑金結(jié)構(gòu)件，船舶舾裝件。三輥卷板機(jī)制作各種罐體、筒體結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)加工制作安裝各種輕鋼結(jié)構(gòu)，噴涂除塵設(shè)備，螺旋輸送機(jī)械，油壓機(jī)等。承攬：礦山設(shè)備，冶金設(shè)備，焦化設(shè)備的設(shè)計(jì)制作安裝。 聯(lián)系人：胡經(jīng)理 電話：13154115663
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