1. 焊前準備(bei)
埋(mai)弧焊時,由于看不見焊接熔池,也看不到待焊軌跡,施焊過程操作稍有不當,即產生焊偏、焊瘤等缺陷;而且,通常自動焊的焊接速度設定后不能進行自適應調節,即填充金屬熔入熔池的多少是基本固定不變的,不能適應坡口大小、間隙寬窄的波動;加之電流密度大,熱量集中,收弧時弧坑較大,易產生弧坑裂紋。為此,對待焊件邊緣(包括坡口)要求較高。首先待焊工件邊緣要平整,要求焊嘴端面與待焊處要保持恒定距離,不能有過大的跳動;再者坡口和板邊最好用創邊機加工,沒有刨邊機可用等離子弧切割機進行加工,但要保持切口面平整。當坡口處有殘留渣跡和殘余變形時,一定要用砂輪打磨平滑和矯正齊平,用這兩種方法加工的坡口,熱影響區小,不會影響焊接接頭的腐蝕性。
常用的(de)單(dan)面焊(han)對(dui)(dui)(dui)接(jie)坡口(kou)(kou)見表3-14(GB/T985.1-2008),雙面對(dui)(dui)(dui)接(jie)焊(han)坡口(kou)(kou)見表3-15(GB/T 985.1-2008)。這(zhe)兩(liang)種坡口(kou)(kou)形(xing)式按照完全(quan)熔透(tou)的(de)原則規定(ding)了對(dui)(dui)(dui)接(jie)接(jie)頭的(de)坡口(kou)(kou)形(xing)式和尺寸,對(dui)(dui)(dui)于不完全(quan)熔透(tou)的(de)對(dui)(dui)(dui)接(jie)接(jie)頭允許采用其(qi)他形(xing)式的(de)焊(han)接(jie)坡口(kou)(kou)。這(zhe)兩(liang)種坡口(kou)(kou)形(xing)式也(ye)是(shi)全(quan)國壓力容器標準化技術委員會推(tui)薦在壓力容器及壓力元件(jian)中使用。對(dui)(dui)(dui)接(jie)接(jie)頭待焊(han)處之間間隙和坡口(kou)(kou)鈍邊(bian)要均勻一致(zhi),不然焊(han)接(jie)時就不可(ke)避免地產生燒穿、未焊(han)透(tou)、未熔合或者表面成形(xing)不好等缺陷。
施焊以前(qian)要(yao)(yao)配備(bei)引(yin)(yin)弧(hu)板(ban)和(he)引(yin)(yin)出板(ban),縱(zong)焊縫引(yin)(yin)弧(hu)板(ban)的(de)厚度(du)和(he)化學成分要(yao)(yao)與待焊材料(liao)一(yi)致,引(yin)(yin)弧(hu)板(ban)的(de)長度(du)不小于(yu)150mm,寬(kuan)度(du)不小于(yu)50mm,引(yin)(yin)弧(hu)板(ban)和(he)引(yin)(yin)出板(ban)與待焊件(jian)之間要(yao)(yao)平齊,不允(yun)(yun)許留(liu)有間隙。焊接環焊縫不能用引(yin)(yin)弧(hu)板(ban)和(he)引(yin)(yin)出板(ban)時,只好在待焊處引(yin)(yin)弧(hu),焊過一(yi)段距(ju)離后,要(yao)(yao)將引(yin)(yin)弧(hu)處進行修整(zheng);收(shou)弧(hu)時,仍在焊縫上收(shou)弧(hu),但(dan)必須修磨(mo)收(shou)弧(hu)焊縫,不允(yun)(yun)許有弧(hu)坑裂紋(wen)和(he)弧(hu)坑凹陷。
2. 焊接參數
埋弧(hu)焊的焊接參(can)數項目比焊條電(dian)弧(hu)焊多,有(you)焊接電(dian)流(liu)、電(dian)弧(hu)電(dian)壓、焊絲直(zhi)徑、焊絲輸送速度(du)和焊接速度(du)等。
焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)流的(de)大小(xiao)直接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)影響焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)熔(rong)(rong)池的(de)深淺(qian)(qian),焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)流大,熱輸(shu)入大,焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)熔(rong)(rong)池就(jiu)深;反之就(jiu)淺(qian)(qian)。電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)壓(ya)隨(sui)著電(dian)(dian)弧長(chang)度(du)的(de)變(bian)化而變(bian)化,電(dian)(dian)弧拉長(chang)了(le),電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)壓(ya)就(jiu)升(sheng)高,焊(han)(han)(han)(han)縫寬(kuan)度(du)明顯增寬(kuan),焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)熔(rong)(rong)池的(de)深度(du)就(jiu)減(jian)(jian)小(xiao)了(le)。當(dang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)流和電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)壓(ya)不(bu)(bu)變(bian)時,焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)速(su)度(du)一提高,電(dian)(dian)弧給(gei)予焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)熔(rong)(rong)池中單位長(chang)度(du)熱量(liang)勢必(bi)減(jian)(jian)少(shao),隨(sui)著導致焊(han)(han)(han)(han)縫熔(rong)(rong)深和焊(han)(han)(han)(han)縫寬(kuan)度(du)減(jian)(jian)小(xiao),焊(han)(han)(han)(han)絲直徑(jing)的(de)加(jia)(jia)粗,擴大了(le)電(dian)(dian)弧范圍,使熔(rong)(rong)寬(kuan)增加(jia)(jia);如果焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)電(dian)(dian)流保持不(bu)(bu)變(bian),則(ze)熔(rong)(rong)深將相(xiang)應地減(jian)(jian)少(shao)。上述各項(xiang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)參(can)(can)數的(de)選(xuan)擇(ze),不(bu)(bu)能(neng)(neng)單項(xiang)考慮,要(yao)(yao)有機(ji)地匹配,進行(xing)綜(zong)合(he)(he)平衡分析,找(zhao)出(chu)一個主要(yao)(yao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)參(can)(can)數,再充分試(shi)驗后,才能(neng)(neng)制訂出(chu)最佳參(can)(can)數。產品(pin)施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)以(yi)前(qian),一定要(yao)(yao)用試(shi)板(ban)進行(xing)模擬焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)試(shi)驗,當(dang)試(shi)板(ban)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)力學性(xing)能(neng)(neng)和耐蝕(shi)性(xing)均滿(man)足產品(pin)設計圖(tu)樣(yang)技術要(yao)(yao)求后才能(neng)(neng)對(dui)產品(pin)進行(xing)施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)。對(dui)于壓(ya)力容器受壓(ya)元件的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie),要(yao)(yao)經過焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)工(gong)藝評定合(he)(he)格后,方能(neng)(neng)在產品(pin)上正式施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)。表(biao)3-16所列出(chu)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)參(can)(can)數可(ke)供參(can)(can)考。
3. 操作因素
焊(han)(han)絲(si)(si)傾(qing)(qing)斜方(fang)向分為前(qian)傾(qing)(qing)和后傾(qing)(qing)兩各種(zhong),如圖3-21所(suo)示。焊(han)(han)絲(si)(si)傾(qing)(qing)角(jiao)的大小不同(tong),電(dian)弧(hu)對(dui)(dui)熔池的力(li)和熱(re)作(zuo)用也(ye)就(jiu)不同(tong),從而影響(xiang)到焊(han)(han)縫(feng)成形。當(dang)焊(han)(han)絲(si)(si)以一(yi)定傾(qing)(qing)角(jiao)向后傾(qing)(qing)時,電(dian)弧(hu)力(li)對(dui)(dui)熔池金(jin)屬的后緣作(zuo)用減弱(ruo),熔池底部的金(jin)屬受熱(re)減少(shao),故熔深變淺(qian),如圖3-21c所(suo)示。后傾(qing)(qing)角(jiao)越(yue)大,熔深越(yue)淺(qian)而熔寬增寬。相反(fan),當(dang)焊(han)(han)絲(si)(si)作(zuo)適當(dang)前(qian)傾(qing)(qing)時可少(shao)許提高(gao)熔深。這種(zhong)前(qian)傾(qing)(qing)斜焊(han)(han)絲(si)(si)的方(fang)法(fa),通常(chang)較少(shao)采(cai)用,只有在特(te)定情(qing)況下(xia)使用,如焊(han)(han)接小直徑圓筒(tong)形焊(han)(han)件的環焊(han)(han)縫(feng)就(jiu)采(cai)用這種(zhong)方(fang)法(fa)。
焊(han)(han)(han)(han)件在(zai)傾斜位(wei)置焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi),有上(shang)(shang)坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han)和下坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han)之分,如圖3-22所示,它們對焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)成形(xing)的影(ying)響有明顯的不同。上(shang)(shang)坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han)時(shi),焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)余高(gao)(gao)過高(gao)(gao),兩(liang)側易出現咬邊,焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)表面成形(xing)明顯惡化,實際(ji)工作(zuo)中(zhong)應(ying)避免采(cai)用上(shang)(shang)坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han)。下坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han)與上(shang)(shang)坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han)相反,焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的熔(rong)深和余高(gao)(gao)均有所減少,而(er)熔(rong)寬(kuan)略(lve)有增加,焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)成形(xing)得(de)到改善。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)圓筒焊(han)(han)(han)(han)件的內(nei)、外環焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)時(shi),一(yi)般采(cai)用下坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han),以減少發生燒穿的現象并改善焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)成形(xing)。當然,焊(han)(han)(han)(han)件下坡(po)(po)(po)焊(han)(han)(han)(han)的角度過大也會(hui)產生未(wei)焊(han)(han)(han)(han)透。
4. 施焊工(gong)藝與(yu)程序
埋(mai)弧(hu)焊焊接奧氏體型不(bu)銹鋼(gang)的施焊工藝,程序(xu)大體與普通碳鋼(gang)相(xiang)同(tong)。埋(mai)弧(hu)焊最適(shi)宜焊接對接和角接平焊縫,大致有幾(ji)種:
a. 先進行(xing)焊條電弧焊
這(zhe)種施焊(han)(han)工藝比較簡單,焊(han)(han)接不需(xu)要特別(bie)強固(gu)工裝(zhuang),而是先用焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)預先封底焊(han)(han)。要求焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)的熔深達(da)到(dao)板厚的1/3,焊(han)(han)完(wan)以后,清理(li)焊(han)(han)縫(feng)。清除掉焊(han)(han)縫(feng)缺陷后,在另一(yi)面進行埋弧焊(han)(han),如圖3-23所(suo)示。
b. 永久(jiu)墊板埋弧(hu)焊
這是指焊(han)件(jian)裝配時(shi)(shi)將同(tong)種鋼(gang)材(cai)的(de)墊(dian)(dian)(dian)板(ban)(ban)(ban)(ban)緊密地貼在接頭下部用定位焊(han)固定,進行單(dan)面熔透焊(han)的(de)一種工藝(yi)。此時(shi)(shi)要(yao)求(qiu)墊(dian)(dian)(dian)板(ban)(ban)(ban)(ban)與焊(han)件(jian)之間(jian)間(jian)隙不(bu)得超過0.5~1.0mm,否則(ze)液態金(jin)(jin)屬(shu)(shu)或(huo)熔渣必然(ran)從間(jian)隙處流出或(huo)嵌入夾縫(feng)(feng)中間(jian)而造成(cheng)焊(han)接缺隙。焊(han)接完畢,墊(dian)(dian)(dian)板(ban)(ban)(ban)(ban)有一部分金(jin)(jin)屬(shu)(shu)被熔入焊(han)縫(feng)(feng)成(cheng)為焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu),與焊(han)件(jian)牢(lao)固地焊(han)在一起。故要(yao)求(qiu)墊(dian)(dian)(dian)板(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)化學成(cheng)分、力學性(xing)能(neng)和耐蝕性(xing)與焊(han)件(jian)相同(tong)。永久墊(dian)(dian)(dian)板(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)尺(chi)寸(cun)見表3-17。永久墊(dian)(dian)(dian)板(ban)(ban)(ban)(ban)焊(han)接時(shi)(shi)的(de)裝配示意圖如圖3-24所(suo)示。焊(han)接容(rong)器封頭時(shi)(shi),如果容(rong)器內(nei)部無法施(shi)焊(han)時(shi)(shi),往(wang)往(wang)采用這種方(fang)法。
c. 鎖底對接接頭(tou)埋弧焊(han)
這種焊接(jie)方(fang)法(fa)適用(yong)于(yu)(yu)厚度大(da)于(yu)(yu)10mm的構件(jian),常用(yong)于(yu)(yu)小直(zhi)徑厚壁圓筒形焊件(jian)的環(huan)縫焊接(jie),效果很好。鎖底對接(jie)接(jie)頭焊接(jie)如(ru)圖3-25所示。
d. 純(chun)銅墊埋弧焊(han)
這(zhe)種焊(han)接(jie)方法能使焊(han)接(jie)構件(jian)達到單(dan)面(mian)(mian)焊(han)雙(shuang)面(mian)(mian)成形的目的。純銅墊(dian)靠焊(han)接(jie)夾具(ju)緊貼待(dai)焊(han)接(jie)接(jie)頭下面(mian)(mian),它與焊(han)件(jian)之間間隙不(bu)允許(xu)大于0.5mm。各種形式(shi)的純銅墊(dian)結構圖(tu)見圖(tu)3-26。純銅墊(dian)板的形狀和(he)尺寸見圖(tu)3-27和(he)表3-18。在純銅墊(dian)接(jie)觸焊(han)件(jian)的一(yi)面(mian)(mian)開槽(cao)(cao),槽(cao)(cao)的中心(xin)要(yao)與接(jie)縫(feng)處對準,如果在槽(cao)(cao)內(nei)放焊(han)劑(見圖(tu)3-26b),則槽(cao)(cao)的寬度和(he)深度都要(yao)相應地加寬加深。
e. 焊劑墊埋弧焊
這種焊(han)(han)接(jie)方法也可使焊(han)(han)件達到單面(mian)(mian)焊(han)(han)雙面(mian)(mian)成(cheng)形(xing)的目(mu)的。要根(gen)據焊(han)(han)件厚度,在接(jie)縫(feng)(feng)(feng)下(xia)面(mian)(mian)墊(dian)上(shang)一(yi)層(ceng)厚度為30~100mm的焊(han)(han)劑(ji)(ji),焊(han)(han)劑(ji)(ji)下(xia)面(mian)(mian)是一(yi)層(ceng)絕緣(yuan)的陶氈墊(dian),陶氈墊(dian)下(xia)面(mian)(mian)是封閉的橡(xiang)膠(jiao)管,如(ru)圖3-28所(suo)示。接(jie)縫(feng)(feng)(feng)處(chu)與焊(han)(han)劑(ji)(ji)墊(dian)中心要對中,當橡(xiang)膠(jiao)管一(yi)端通入壓(ya)(ya)縮空氣時,焊(han)(han)劑(ji)(ji)被(bei)均勻(yun)地(di)向(xiang)上(shang)頂緊焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)處(chu)的下(xia)表面(mian)(mian)。焊(han)(han)接(jie)時,電弧將熔透焊(han)(han)件并熔化一(yi)些焊(han)(han)劑(ji)(ji),形(xing)成(cheng)單面(mian)(mian)焊(han)(han)雙面(mian)(mian)成(cheng)形(xing)的焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)。假若(ruo)焊(han)(han)劑(ji)(ji)向(xiang)上(shang)頂的壓(ya)(ya)力(li)過大或過小,在焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)背面(mian)(mian)會(hui)形(xing)成(cheng)凹槽或突起部(bu)分,嚴重者甚至焊(han)(han)不(bu)成(cheng)形(xing),圖3-29為焊(han)(han)劑(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)大小對焊(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)成(cheng)形(xing)的影(ying)響。
f. 雙面(mian)對接埋弧焊
這是埋弧焊焊接對接焊縫的一種基本方法,使用最廣,大多數中、厚板焊接時均使用它。這種焊接接頭的幾何連續性最好,承載后應力狀態好,能適應工作負荷復雜和苛刻的工作條件,故對焊縫長度較長,分布規則的焊縫,應盡量采用這種施焊工藝方法。此時第一面施焊也不用任何形式襯墊,在無襯墊焊接時,對焊件邊緣的準備和裝配質量要求較高,希望焊縫之間間隙為零,局部處不得超過1.0mm,否則液體金屬容易從間隙中流出而燒穿焊縫或形成焊瘤。為了有一定熔深,同時又不至于焊穿,通常在第一面焊接時,要求熔深為鋼板厚度的60%~70%。如果被焊件較薄,在第一面焊接時,可以采取減少焊接電流,提高焊接速度或者焊絲向后傾斜等措施來避免燒穿。有關奧氏體不銹鋼(gang)中等厚度板材的無墊雙面埋弧焊的焊接參數見表3-19。