手工下向焊適用于 < 200 mm 以上大口徑管線 , 它的特點是 : 生產效率高 ( 與手工焊比 , 可提高工效二倍以上) ,焊接質量高 , 操作技術單一 , 易于掌握。對長距離輸油 、輸氣、輸水管線具有廣泛的應用前景 。

目前 , 國內正將石油工業的重點西移 , 長距離輸油輸氣管線的預制任務進一步加大 , 手工下向焊的應用量將達到一個新的高峰。本文提出了一套成熟的焊接工藝及操作方法 , 可供從事手工下向焊工作的人員參考 。

1 　焊接工藝

1 1 1 　焊接材料

管線的材料多為低碳鋼 , 焊材選用奧地利生產的 E6010 、E8010 、 E8018, 基化學成分和力學性能見表 1：

1 1 2 　焊前準備

(1) 將焊口內外兩側 15 ～ 25 mm 處的銹、水、油污徹底清除干凈 , 露出金屬光澤 , 以免在焊接過程中產生氣孔等缺陷 。

( 2) 坡口面角度 30 °± 3 ° , 修磨時坡口面一定要平 、直 , 否則會影響焊接質量 。

(3) 組對時 , 對口錯邊量應小于 1 1 5 mm , 組對間隙、鈍邊(11 5 ± 0 13)mm 。

1 1 3 　焊接工藝參數

手工下向焊的焊接可分為 4 層 , 即根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊 , 各層的工藝參數見表 2 。

2 　焊接工藝評定

為了驗證以上工藝的正確性 , 對 < 400 × 10 的 20R 卷制鋼管試樣進行對接焊接試驗 。經無損檢測合格后 , 再進行拉伸、彎曲、沖擊性能試驗 , 其各項指標如表 3 。

3 　手工向下焊操作特點

手工下向焊由于速度快 、焊接電流大 、焊肉薄 , 因此 , 焊接的層數多 , 6 ～8 mm的管材需焊 4 層( 圖1)。

波電感 , 從而使主電路更加簡化 , 損耗減少。其策略與利用飽和元件實現相控時的零開關條件異曲同工 , 但這種方案著眼于控制 , 而且主電路簡單 。

結論

為了進一步提高逆變器頻率 , 從而進一步減小逆變器的重量和體積 , 必須采用零電流和零電壓開關技術 。諧振技術可以實現零電流和零電壓開關 , 特別是串聯諧振逆變器因其具有電流源特性而適合焊接要求 , 但在輕負時無法保證零件開關條件。利用負載的變化來改變逆變器的結構 , 使之在較重負載時表現為串聯諧振逆變器 , 輕負載時為并聯諧振逆變器 , 并克服其不足 , 可以滿足零電流開關逆變焊機的要求 。采用諧振技術與 PWM 技術相結合的恒頻移相控制方式 , 保持了兩種技術的優點 , 是零開關逆變焊機的主要發展方向之一 。采用非線性控制策略 , 利用寄生參數的思想很值得探索 , 當前研究的熱點問題是如何減小變壓器的漏感 , 用輔助電路來幫助實現零電壓開關 , 并恒定輔助電路電感的初值 。將移相控制技術和諧振技術相結合是一種新穎的方案 , 利用分段控制策略 , 以調相為主 , 在輕載時以調頻方式來保證零電壓開關條件 , 其優點是不增加附加器件 , 缺點是控制較復雜 。如能簡化控制 , 當是一種很有前途的方案 。總之采用多種技術結合 , 在控制策略上下功夫 , 是弧焊逆變器發展的基本態勢 。

集箱端蓋的自動焊接

我廠具有 42 年的鍋爐制造歷史 , 目前年產鍋爐近四千蒸噸 , 集箱的年產量達兩千余條 , 集箱作為鍋爐的主要受壓元件之一 , 對焊接質量要求非常嚴格 。我廠集箱與端蓋的環縫焊接一直沿用手工電弧焊工藝 , 生產效率低 , 焊工工作條件惡劣 , 尤其是打底焊必須采用單面焊雙面成形 , 對焊工技術要求高 , 焊接質量不易保證 。隨著生產規模的日益擴大 , 落后的焊接工藝已越來越不適應生產要求 。為此 , 我們對 20g 、 15CrM o 的集箱進行了自動焊工藝評定 , 打底焊道采用脈沖自動鎢極氬弧焊 ,單面焊雙面成形 ; 填充層和蓋面層采用埋弧自動焊 ; 焊接工藝評定結果合格 , 該自動焊工藝已廣泛應用于集箱端蓋的焊接中。

120g集箱的自動焊工藝評定

1 1 1 　母材及焊材

母材為 20g, 規格為 < 219 × 20 mm , 埋弧自動焊焊材選用H 08A , < 3mm , 焊劑 HJ 431, 氬氣純度不低于 99 1 99% 。

1 1 2 　坡口形式

坡口采用 U 形對接坡口 , 坡口角度為 32 ° , 鈍邊 3 1 5 mm ,根部半徑為 8 mm , 組對間隙 0 。

1 1 3 　坡口加工

采用機械方法加工坡口 , 坡口端面應垂直于集箱中心線 ,無毛剌 ; 坡口加工后經外觀檢查及 100% 著色檢查 , 表面

壁厚為9 ～ 16 mm 的工件焊接時 , 除第一層和第二層填充外 , 其它層數及蓋面焊要求排焊 , 各層的操作要點為 :

(1) 根焊　 

4 層焊縫中以根焊最為重要 , 既要保證將焊口根部焊透 , 又不得將根部燒穿 , 它還是以后各層焊縫焊接的基礎 , 所以說根焊焊縫是焊接難度最大的一道焊縫 。

操作方法 : 

焊接時一般焊條不作擺動 , 當間隙大或向下拉的過快、熔孔過長時可做往返運條 。焊條要輕壓在坡口根部 ,而不必為保持一定的電弧長度而拉開距離 , 最好能使電弧在坡口里面成形 , 用手向下拖拉焊條前進 , 每次前進距離 5 ～ 8mm , 其頂部和底部接頭處應用砂輪機修磨出一個 U 形圓滑的倒角 , 以便接好接頭 , 焊至底部接頭時 , 當焊條運條到接頭前2 mm時 , 做向上頂的動作 , 使底部接頭平滑 , 然后向前往返運條至 10 mm 左右在一側收弧 。焊條角度如圖 2 。

(2) 熱焊

目的是用于加固根焊道 , 同時繼續補充大量的熱量使焊縫保持較高的溫度 , 防止產生裂紋和斷裂 。熱焊和根焊道的間隔時間應小于 5 m in, , 層間溫度大于 100 ℃。操作方法 : 焊接時做前后往返運條 , 焊接速度及動作要快、連貫 , 電弧高度保持在 5 ～ 8 mm 之間 , 焊條角度如圖 3 。

(3) 填充焊

目的是填滿焊道但不要咬壞坡口邊緣 , 為蓋面焊打下良好的基礎 。操作方法 : 焊條可做輕微的左右擺動 , 如坡口角度小時可直接往下拉 , 不做擺弧 ; 當焊條運條至下部 5 點鐘位置時 , 做輕微的劃圈拉弧動作 , 電弧高度應在 2 ～ 3 mm 為宜 , 焊條角度見圖 3 。

( 4) 蓋面焊

目的是加固焊道 , 提高強度 , 美化焊縫。操作方法 : 焊條向下左右擺動但不宜過寬 , 以壓住坡口邊緣 1 16mm為宜 , 其電弧要低 , 一般為 2 ～3 mm。當焊條運至5 點鐘位置時 , 由左右擺動改為輕微的劃圈運弧 , 其劃圈的幅度不要過大 , 以 5 ～ 8 mm 為宜 , 焊道高度為 0 ～ 2mm , 不宜過高 , 焊條角度見圖 3 。

4 　結論

采用手工下向焊方法進行 < 200 mm 以上大口徑管線的焊接 , 可提高生產效率 , 提高焊接質量 , 使焊接生產、技術專業化。此方法操作技術單一 , 易于掌握 , 經過多年的生產應用 ,效果良好。