水平固定管的焊接操作技巧

二、水平固定管的焊接操作技巧

1.特点

水平固定管对接环焊缝包括平焊、立焊、仰焊三种空间位置一体的形式，它是焊条电弧焊中进行全位置焊接的基本形式，也是难度最大的操作技术之一，它有以下工艺特点。

（1）只能单面焊，所以要求单面焊双面成形，不能超过有关规定的焊瘤和未焊透等缺陷。

（2）由于焊接位置的不断变化，要求不断改变焊条角度，焊工操作难度较大，所以运条角度和焊工站立的高度必须适应变化的需要。

（3）由于在不同位置下熔池形状也不断地变化，容易产生根部未焊透、焊瘤等缺陷。

（4）仰焊接头处容易产生内凹（俗称塌腰）。

（5）水平固定管焊接热循环的规律是下冷上热，在焊接电流不能随时调整的情况下，主要靠焊工摆动焊条来控制热量，以达到熔化均匀的目的，因此，要求焊工应有较高的操作技术水平。

2.装配及定位焊

组装时，管子轴线必须对正，以免形成弯折的接头。由于先在下面焊接，考虑到焊缝冷却时会发生收缩，所以对于较大直径的管子有必要使平焊部位的对口间隙小于仰焊部位。

点焊前，要将坡口清理干净，按要求尺寸对口。小直径管一般点固一点，点固在“平”或“斜平”位置上。中径管以两点为宜，点固在“平”或“斜平”位置上。大管也可用点焊钢筋头来代替点固，焊完第一层后割掉。

点固长度一般为10～20mm，高度3～5mm之间。太薄时容易开裂，太厚时则给第一层焊接带来困难。

点焊也是焊缝的一部分，因此要选用正规焊接相同的焊条和焊接规范。点固焊时往往因焊接规范不慎重，会出现黏合、覆盖以及裂纹等不应有的缺陷。为了防止因点焊造成管子焊口缺陷。一般均采用击穿焊法，在焊第一层时将点固焊缝熔化掉，因此焊前一定要将点焊处修薄一些。对于采用接头法（即不将点焊处熔化掉）时，要求点焊长一些，厚一些，确保焊第一层时，不致因焊接应力而开裂。

3.打底焊

水平固定管的焊接，是空间全位置焊接，根部的施焊方法有两种，一种是分两半焊接，此法较常用，另一种是顺着管子的圆周焊接。分两半焊接即是将水平固定管的横断面看做钟表盘，划分为3、6、9、12点等时钟位置。定位焊缝一般在时钟的2、10点位置，定位焊缝长度为10～15mm，厚度为2～3mm，焊接开始时，在时钟的6点钟位置起弧，把环焊缝分为两个半圈，即时钟6～3～12点位置和6～9～12点位置。两半焊接法的特点是沿垂直中心线将管子截面分成相等的两半，从仰焊处开始，每层焊缝分两半，先焊的一半为前半部，后焊的为后半部。顺次进行仰、立、平三种位置的焊接。在仰焊及平焊处形成两个接头。此法能保证铁水和熔渣很好地分离，熔透度较易控制。

焊接过程中，焊条与焊接方向的管切线夹角在不断地变化。

（1）连弧焊。连弧焊引弧时，先在始焊处时钟6点位置的前方10mm处引弧后，把电弧拉至始焊处（时钟6点位置）进行电弧预热，当发现坡口根部有“出汗”现象时，将焊条向坡口间隙内顶送，听到“噗噗”声后，稍停一下，使钝边每侧熔化1～2mm并形成第一个熔孔，完成引弧工作。使用碱性焊条的许用电流比同直径的酸性焊条要小10％左右，引弧过程容易出现粘焊条的现象，引弧过程要求焊工手要稳，技术要熟练，引弧及回弧动作要快、准。

出现熔孔后，焊条稍微左右摆动并向后上方稍推，观察到熔滴金属已经与钝边金属连成金属小桥后，焊条稍拉开，恢复正常焊接。焊接过程中必须采用短弧把熔滴送到坡口根部。

爬坡仰焊位置焊接时，电弧以月牙形运动并在两侧钝边处稍作停顿，看到熔化的金属已挂在坡口根部间隙并熔入坡口两侧各1～2mm时再移弧。时钟9～12点、3～12点位置（即水平管立焊爬坡）的焊接手法与时钟6～9点、6～3点位置大体相同，所不同的是管子温度开始升高，加上焊接熔滴、熔池的重力和电弧吹力等作用，在爬坡焊时极容易出现焊瘤。所以要保持短弧快速运条。在管平焊位置（时钟12点）焊接时，前半圈焊缝的收弧点在B点，后半圈的起弧点在A点，如图4-1（a）所示。

图4-1　打底层（连弧焊）的焊接位置与焊条角度

焊接过程中的焊条角度如图4-2（b）所示。其中起弧点（时钟5～6点）的焊条与管切线（焊接方向）夹角为80°～85°；时钟7～8点位置是仰焊爬坡焊，焊条与管切线（焊接方向）夹角为100°～105°；在时钟9点位置，焊条与管切线（焊接方向）夹角为90°；时钟10～11点位置为立位爬坡焊，焊条与管切线（焊接方向）夹角为85°～90°；时钟12点位置为平焊，焊条与管切线（焊接方向）夹角为70°～75°。后半圈与前半圈相对应的焊接位置，焊条角度相同。

当焊缝要与定位焊缝相接时，焊条要向根部间隙位置顶一下，当听到“噗噗”声后，将焊条快速运条到定位焊缝的另一端根部预热，看到端部定位焊缝有“出汗”现象时，焊条要往根部间隙处压弧，听到“噗噗”声后，稍作停顿，仍用原先的焊接手法继续焊接。

收弧时，焊条在接近收弧处后，先在收弧处稍停一下进行预热，然后将焊条向坡口根部间隙处压弧，让电弧击穿坡口根部，听到“噗噗”声后稍作停顿，然后继续向前施焊10～15mm，填满弧坑即可。

（2）灭弧焊。灭弧焊时，在时钟6～5点位置（仰焊位）引弧，先以稍长的电弧加热该处2～3s，当焊条端部出现熔化状态时，用腕力将焊条端部的第一、二滴熔滴甩掉，与此同时，观察预热处有“出汗”现象时，迅速而准确地将焊条熔滴送入始焊端的坡口间隙，通过护目镜看到有熔滴过渡并出现熔孔时，焊条稍微左右摆动并向后上方稍推一下，观察到熔滴金属已与钝边金属连成金属小桥后，焊条迅速向斜下方带弧、灭弧，这样一个熔池便形成。然后，依次进行断弧操作。

灭弧焊每次接弧时，焊条要对准熔池前部的1/3左右处，接触位置要准确，使每个熔池覆盖前一个熔池的2/3左右。

灭弧动作要干净利落，不要拖泥带水，更不要拉长电弧，灭弧与接弧的时间间隔要适当，其中燃弧时间约为1s/次，断弧时间约为0.8s/次，仰焊和平焊区间的灭弧频率为35～40次/min，立焊区间为40～45次/min。

焊接过程中采用短弧焊接，使电弧具有较强的穿透力，同时还要控制熔滴的过渡应尽量细小均匀，每一个焊点填充金属不宜过多，防止熔池金属外溢和下坠。熔池的形状和大小要保持基本一致，熔池液态金属清晰明亮，熔孔始终深入每侧母材1～2mm。

灭弧焊时，与定位焊缝接头、更换焊条时的接头及收弧操作与连弧焊的操作基本一致，但收尾处焊接时，由于接头处管壁温度已经升高，灭弧时间应稍长一些。焊条熔滴送入要少一些、薄一些、严格控制熔池的温度，防止根部出现焊瘤或焊漏。

各位置的焊条角度同连弧焊时的焊条角度，如图4-1所示。

为了便于焊接仰焊及平焊接头，焊接前一半时，在仰焊位置的起焊点及平焊位置的终焊点都必须超过管子的半周（超越中心线5～10mm），如图4-1所示。

为了使根部焊透均匀，焊条在仰焊及斜仰焊位置时尽可能不做或少做横向摆动；在立焊及平焊位置时，可做幅度不大的反半月牙形横向摆动。

当运条至点焊接头处时，应减慢焊条前移速度，以便熔穿接头处根部的间隙，保证接头部分充分熔透。当运条至平焊部位时，必须填满熔池后再熄弧。

后半圈焊接的运条方法与前半圈相同，当运条至仰焊及平焊接头处应多加注意：与前半圈仰焊缝接头时，仰焊的起头掌握不好，容易产生气孔和未焊透等缺陷，所以在接头前要将起焊处的原焊缝用电弧割去一部分（约10mm长），这既割除了可能的缺陷，而且形成缓坡形割槽，便于接头。先从超越接头中心约10mm的焊缝上引弧，用长弧加热接头部分，如图4-2（a）所示，当其熔化时，迅速将焊条转成水平位置，对准铁水熔化方向向前推，必要时可重复2～3次，依靠电弧吹力把液体金属推走而形成一缓坡形割槽，如图4-2（b）、（c）、（d）所示。焊条至接头中心时切勿灭弧，必须将焊条向上顶一下以打穿未熔化或有夹渣的根部，使接头完全熔合。对于重要管道或使用低氢型焊条焊接时，可用凿、锉等工具把仰焊接头处修成缓坡，然后再施焊。

图4-2　仰焊接头操作示意图

对于平焊接头，也要先修成缓坡，选用适中的电流值，当运条至斜立焊（相当于2点钟）位置时，为了让焊缝填满铁水，可以使焊条向上立，加大焊缝与焊条的夹角，保持顶弧焊接并稍作横向摆动。当距离接头处3～5mm而将要封闭时，绝不可灭弧。接头封闭时，应把焊条向里压一下，此时可听到电弧打穿根部的“啪啦”声。焊条要在接头处来回摆动，以延长停留时间，保证接头金属充分熔合，填满弧坑，然后把电弧引弧到坡口一侧熄弧。与点焊焊缝相接时的接头也采取同样原则。

总之，从工艺上看，平焊部位容易出现焊瘤，仰焊部位容易塌腰，因此，要掌握“顶”、“抬”、“灭”的操作要领。在仰焊部位一定要“顶”进去，温度高了则要把电弧“抬”高一点，甚至“灭”弧，对平焊部位的灭弧、抬弧，时间要掌握，必要时还需摆动配合。

4.填充层焊接

对于大管来说，填充层是焊缝强度的主体，小管则没有填充层。一般情况下，填充层缺陷较少，但焊波较宽，散热快，故一般采用锯齿形和月牙形运条法进行连弧焊接。

为了给盖面层焊接创造条件，坡口要留出少许，显示出坡口和焊缝的界线，便于焊接盖面层及退火焊道。

5.盖面层的焊接

盖面焊缝不单是为了工艺美观，也反映质量的好坏。在通常情况下，均应按技术条件规定控制咬边、焊缝过高或不足等缺陷。焊接盖面层时，为了使中间焊缝高一些，可采用月牙形运条方法，使两边敷焊2～3mm，并注意不要出现咬边。加强面焊接时，要注意接头与前一层的接头要错开。对于合金钢管还要求进行退火焊道。事先就应使表面不至过高，以便退火焊道高度适宜。

焊接时，首先要仔细清理打底层焊缝与坡口两侧母材夹角处的焊渣、焊点与焊点叠加处的焊渣，然后在5～6点位置（仰焊）引弧后，长弧预热仰焊部位，将熔化的第一、二滴熔滴甩掉（温度低，熔滴流动性不好），以短弧的方式向上送熔滴，采用月牙形运条或横向锯齿形运条法施焊。焊接过程中始终保持短弧，焊条摆至两侧时要稍作停顿，将坡口两侧边缘熔化1～2mm，使焊缝金属与母材圆滑过渡，防止咬边缺陷。

焊接过程中，熔池始终保持椭球形状且大小一致，熔池明亮清晰。前半圈收弧时，要对弧坑稍填些熔化金属，使弧坑成斜坡状，为后半圈焊缝收尾创造条件。用碱性焊条焊接盖面层时，始终用短弧预热、焊接，引弧时采用划擦法。

由于根部打底层焊缝已经焊完，盖面层焊缝与根部是否焊透无关，主要技术问题是盖面层焊缝应成形良好，余高应符合技术规定，焊缝与母材圆滑过渡，无咬边等缺陷。为此，焊条与管子切线（焊接方向）夹角应比打底层焊接稍大于5°左右，具体焊接位置的焊条角度如图4-3所示。

图4-3　盖面焊的焊条角度与焊接位置

其中，时钟6～7点位置（仰焊位）的焊条与管切线（焊接方向）夹角为85°～90°，时钟7～8点位置（仰位爬坡焊）的焊条与管切线（焊接方向）夹角为105°～110°，立焊位置焊条与管切线（焊接方向）夹角为95°，时钟10～11点位置（立位爬坡焊）的焊条与管切线（焊接方向）夹角为90°～95°，平焊位置焊条与管切线（焊接方向）夹角为75°～80°。前半圈焊接收弧时，对弧坑稍填些熔化金属，使弧坑形成斜坡状，为后半圈焊缝收尾创造条件。焊接后半圈之前，应把前半圈起头部位焊缝焊渣敲掉10～15mm，焊缝收尾时注意填满弧坑。

盖面层焊接的接头方法多采用热接法，在熔池前10mm处引弧，将电弧引至熄弧处预热，当预热处开始熔化时，焊条以月牙形运条或横向锯齿形运条法施焊，始终保持短弧焊接，使焊缝金属与母材达到圆滑过渡，避免产生咬边缺陷。