埋弧自动焊是应用最早的自动焊方法之一,最初用于大型管道的纵缝焊接。经改进后,配置管道驱动机可实现管道环缝自动焊。在管道埋弧焊中,存在焊渣清理困难的现象,焊渣清理困难主要原因是坡口角度、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接位置调整不当,导致焊接参数不匹配,导致清渣困难和未熔合、夹渣等缺陷。本文通过管道埋弧焊应用,阐述埋弧焊的冶金特点、焊接工艺参数对焊缝质量的影响和焊接要领,以防止缺陷产生。
埋弧焊相对于其他焊接方法的优点:
1)能够以高的焊接速度和熔敷效率完成大厚件的对接、角接和搭接焊缝。
2)埋弧焊剂具有脱氧还原和向焊缝中渗合金作用,可以得到力学性能优良、致密性高的优质焊缝金属。
3)埋弧焊过程中没有飞溅,熔敷效率高,焊缝表面光滑整洁。
4)焊接过程中没有弧光,焊工劳动条件好。
5)焊接过程中产生很少的烟尘。
6)埋弧焊可以采用大的焊接电流、电压和焊接速度,容易实现自动化焊接,焊接参数调整范围广,生产效率高。
7)埋弧焊对风不敏感,因此最适合野外管道预制。
埋弧焊可以完成低合金钢、中碳钢,碳素钢、耐热钢、低温钢和不锈钢以及复合钢焊接,基本覆盖现在石油化工装置中管道材质。
埋弧焊时,必须根据母材的成分和性能正确地选配焊剂和焊丝。
可参阅往期文章
ZZHJ,公众号:振中焊机常用钢材埋弧焊焊丝焊剂匹配推荐
一般根据熔敷金属所需的力学性能来选择焊剂,焊丝与焊剂相匹配,以保证所需的焊缝力学性能。
可参考往期文章《烧结焊剂的特点选择参考表》
ZZHJ,公众号:振中焊机烧结焊剂的特点及选择参考表
焊接时应根据母材类型、焊道数量等选择焊剂、焊丝组合。对于关键或重要的焊缝,应进行必要的工艺试验来验证所用的工艺是否能满足设计工艺要求。
可参阅往期文章
ZZHJ,公众号:振中焊机焊剂的种类
按照冶金反应,焊剂分中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂三种。焊剂通过一定方式向焊缝中过渡合金元素,有时焊丝也会向焊缝中过渡合金元素或脱氧元素。
化学成分可参阅
ZZHJ,公众号:振中焊机焊剂特点和应用的比较
中性焊剂不会明显改变焊缝金属的化学成分, 通常用于多道焊;活性焊剂中含有少量的氧化锰或氧化硅,通过冶金反应向焊缝中少量过渡锰和硅,有利于避免气孔和裂纹。这类焊剂通常用于单道焊;合金焊剂是在中性焊剂和活性焊剂中添加合金元素制成,可与普通碳钢焊丝配合使用焊接合金钢焊缝,也可以焊接特定母材的焊缝。
影响焊缝尺寸的主要因素是热输入。影响热输入的主要因素是焊接电流、电弧电压和焊接速度。焊接电流的影响最大,焊接电流直接影响熔深。
埋弧焊电流、电压和速度影响焊接质量的因素
ZZHJ,公众号:振中焊机埋弧焊电流电压
埋弧焊的参数分主要参数和次要参数。
主要参数是指对那些直接影响焊接质量和效率的参数,包括焊接电流、电压、速度、电流种类、极性和预热温度;
次要参数是指对焊缝质量产生有限影响的参数,包括焊丝干伸长度、焊丝倾角、焊接位置、焊剂粒度等。
对于特殊材质,焊丝和焊剂的选型匹配需要通过焊接工艺评定,确定焊丝和焊剂组合能达到工艺要求。
焊接工艺参数从两方面影响焊缝质量。一方面,焊接电流、电弧电压和焊接速度三者合成的焊接线能量影响焊缝的强度和韧性;另一方面,这些参数影响焊缝成形,影响到焊缝的抗裂性,气孔和夹渣的敏感性。只有这些参数合理的匹配,才能焊出高质量的焊缝。因此,操作者主要是调整焊接参数、控制焊缝成形。操作者要熟练掌握焊接工艺参数对焊缝成形的影响。
埋弧焊电流、电压、速度计算公式及参数调节
ZZHJ,公众号:振中焊机埋弧焊电流电压速度参数
管道埋弧自动焊的焊接位置为平焊位,由于管子在不断的旋转,熔化的焊剂和熔池金属由于离心力的作用而有离开电弧燃烧区的倾向,因此管道自动焊时,焊丝的位置要有一段偏移量,使熔池旋转到中心位置时正好凝固。见图1。
偏移量过大,会形成熔深浅,表面下凹的焊道;偏移量过小,则会形成深而窄的焊道,焊道中间凸起,焊缝成形不良,并容易造成击穿。偏移量除了与管子直径有关外,还与焊接速度有关,焊接速度越大,偏移量越大。见表1。
可参阅双丝环缝焊接
ZZHJ,公众号:振中焊机双丝埋弧自动环缝焊接
表2 埋弧焊工艺参数举例 | |||||||
规格 | 壁厚 | 材质 | 层次 | 焊丝直径 | 电流 | 电压 | 速度 |
Φ168 | 6 | 碳钢 | 1 | 2.0 | 195 | 29.2 | 500 |
2 | 240 | 29.2 | 500 | ||||
3 | 300 | 29.2 | 450 | ||||
4 | 330 | 31 | 400 | ||||
Φ168 | 7 | 304 | 1 | 2.4 | 200 | 28 | 450 |
2 | 220 | 29 | 450 | ||||
3 | 245 | 30 | 400 |