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摘要：上世纪九十年代以来，国家有关部门相继成功组织举办了各类大规模的焊接技能比赛。比赛过程中，不断涌现出了一些具有创新理念的先进操作方法，并延伸应用于基建工程施工中的焊接领域，大大提高了焊接质量和生产效率，为工程项目的建设节约了时间和成本，取得了良好的生产和经济效益。本文就焊接实践中具有较强代表性的45°管状固定试件操作技术中的一些创新成果予以探索和研究。
关键词：焊接领域；45°管；连弧法；操作技术
引言
日常实践中，对于手工压力容器焊接技能考核项目中的对接试件，一般均要求单面焊双面成形。这一技术要求本身就具有一定的难度。采用碱性焊条焊接45°管状固定试件，是高级焊工技能考核中的一项必考项目，此项目要求焊工具有较高的操作技能和实践经验，对于很多专业焊工而言，这几乎成了手工电弧焊中难以攻克的难关之一。现介绍一种新型的操作方法予以研究和应用。
1.传统直流反接断弧焊法焊接45°管状固定试件打底层的不足
我国传统操作方法是采用断弧焊法（也称灭弧焊法）进行打底层焊接。这种方法明显存在着一些弊端和不足。
1.1 手工电弧焊45°管状固定试件操作的难点主要在于打底层的焊接，而打底层中最难掌握的是3—9点钟位置的焊接。此段位置焊接过程中由于焊接电流较小、铁水下坠等因素影响了溶滴过渡的频率，进而影响了电弧燃烧的正常氛围，使电弧气体的保护效果与其它焊接位置相比有明显的下降。而在电弧熄灭期间，由于空气的入侵使熔池周围尤其是焊缝根部的的保护气氛遭到破坏，在本来相对薄弱的间歇性保护气氛下，电弧再次引燃时因空气的卷入和焊工操作技术水平等原因极易产生密集气孔缺陷。
1.2断弧焊时，电弧燃烧是周期性的，每次电弧燃烧时间约1.5至3s，电弧熄灭时间1至2s。在电弧熄灭后的0.5至1s时间内，由于熔池还未完全凝固，已熔透到母材背面的铁水在重力作用下下坠，形成凹陷，并且在焊缝的上焊趾处易形成咬边缺陷。这也是仰焊位置背面焊缝成形质量普遍不高的主要原因。
1.3断弧焊时，需要反复引弧熄弧，增大了由于引弧时操作不当和空气入侵而产生焊接缺陷的几率。众所周知，焊接缺陷往往产生于每根焊条的起止弧处，在电弧正常燃烧过程中产生缺陷的几率相对较小。45°管状试件本身操作难度较大，焊接电流较小，由于坡口截面积相对较小，焊条在坡口内的运行没有足够的空间，这样很容易造成焊条每次引弧时的引弧点达不到高度一致性，电弧引燃后焊条向熔池方向的送进力度也不能达到一致，从而极易引起“粘条”现象，进而产生夹渣或未熔合等缺陷。
1.4断弧焊时，为了确保试件背面焊缝的质量和成形美观，一般均预留较大的根部间隙和钝边，以便焊条能够顺畅的伸入到坡口根部，从而增大了整条焊缝的熔敷金属量，增加了焊材的消耗量，延长了焊接时间。较大的根部间隙也增大了产生气孔缺陷的可能性。
2.直流正接连弧焊法的优势
2.1操作相对较为简单。焊条引燃后焊工只需保持一定的焊条角度，维持电弧的正常燃烧并随着管壁做圆周运动，而不必反复做引弧熄弧动作。
2.2焊接内部质量稳定可靠。由于电弧燃烧是连续的，熔池及其四周始终处于电弧气氛的保护范围之内，因此焊缝质量得到保证。实践中RT检测均达到Ⅰ级或更好。
2.3 由于采用直流正接法，溶滴处于电弧的阴极区，温度相对较低，表面张力较大，即溶滴“发干”。所以在焊接3至9点钟位置时，溶滴过渡到熔池以后不易塌陷。一般背面焊缝余高可达1—2mm。且背面焊缝表面呈细腻均匀的波浪纹，熔合线笔直，与母材熔合良好，不易出现凹陷、咬边及根部未熔合等缺陷。
2.4坡口装配尺寸较小，节约焊材和工时，生产效率高。连弧焊法与断弧焊法坡口装配尺寸见下表：
连弧焊法与断弧焊法坡口装配尺寸比较表（表1）：
实践得知，一件φ108×8mm试件打底层焊接，采用断弧焊法需耗用φ3.2mm焊条4—5根，每根焊条焊接时间为80—110s，而连弧焊法需耗用相同直径焊条3.5根，每根焊条焊接时间为60—75s。
3.直流正接连弧焊法的操作工艺
3.1试件装配
3.1.1试件由两节φ108×130×8mm的无缝钢管对接而成，采用φ3.2mm的J427牌号焊条施焊。
3.1.2试件装配前按规定打磨干净并按表1尺寸进行组对。在0点、3点、9点钟位置分别点焊三段长约20mm的焊缝进行固定，之后将点焊焊缝两端打磨干净，以便于接头。
3.1.3试件在正式焊接开始后，不允许再使用电动工具，如角向磨光机等。
3.2试件的打底层施焊工艺
3.2.1将装配好的试件牢靠固定到焊接卡具上，调整到适当的高度。检查焊机、尖铲等工具，调整电源极性为直流正接，将焊机面板上各工艺参数旋钮调整到所选定的位置。
3.2.2正式施焊：焊接电流68—75A，焊条角度80—90°。在试件6点钟位置的下坡口面上引弧，引弧动作要轻柔，电弧引燃后立即压低并迅速上抬至坡口间隙处开始正式施焊。施焊过程中，将焊条端部药皮套筒始终顶在试件根部的坡口面上，注意观察熔池状态的变化。将电弧直径的1/2吹在熔池液面上，另1/2吹在熔池前端两侧钝边熔化所形成的圆孔内，并将焊条做有节奏的轻微水平方向摆动，幅度不得超过2mm，以免摆动幅度过大破坏保护气氛产生气孔缺陷。焊条燃烧过程中，焊条角度应随焊接位置的变化做缓慢的圆周变动。焊接速度应较快，约为80—120mm/min，以减小打底层的厚度。第一根焊条燃烧完毕之前，将会运行至3点钟位置上的点焊层，待电弧运行至点焊层中部时再熄弧。下一根焊条直接在上一根焊条的熄弧处引燃即可。整个焊条燃烧过程中都应注意控制好熔池的几何形状保持稳定，否则焊缝成形不良或焊接过程恶化。整条焊缝全部完成后用尖铲将多余的焊肉和夹沟剔除。一般打底层的焊缝厚度为3—5mm。
3.2.3 6点钟位置的接头：首先用尖铲将接头处焊肉剔薄，焊条在接头往后10mm处引燃，然后以正常焊接速度往接头处运条，焊条不做任何摆动，待焊条运行至接头处时会自动完整的接上。注意始终压低电弧，以免产生焊接缺陷。
3.3填充层和盖面层的操作与断弧焊法相同，不再叙述。
4.采用直流正接连弧焊法应注意的问题
连弧焊法虽然优势明显，但也存在着一定的不足，一般只要稍加留心并不难克服。主要表现在以下方面：
4.1正接时电弧燃烧不稳定，飞溅较大，必须将电弧压制到最低限度，才能够维持正常的施焊过程。
4.2打底层中3—5点钟、11—1点钟位置根部焊缝余高较断弧焊时稍高，但只要在操作过程中不抬高电弧，就不会产生焊缝内部缺陷。
4.3打底层正面坡口内焊缝下侧的夹沟较断弧焊时深，打底层结束后需用尖铲将多余的焊肉剔除。填充层施焊时通过延长电弧在夹沟处的停留时间来克服。
结论
直流正接连弧焊法应用于45°管状固定试件的打底层，已经过实践证实具有操作相对简单、质量稳定可靠、生产效率高等诸多优点。在实际焊工考核取证和工程焊接施工中，均取得了很好的焊接质量和效益，值得进一步研究和推广。
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论文作者:张涛
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/28
标签：焊条论文; 电弧论文; 熔池论文; 焊工论文; 管状论文; 底层论文; 缺陷论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;