安才

（遼寧機電職業(yè)技術學院，丹東 118009）

焊條電弧焊立對接單面焊雙面成型是“1+X”特殊焊接技術職業(yè)技能等級證書中級必考項之一，也是一名焊工必須掌握的基本技能，在船舶、壓力容器中應用廣泛。合格的單面焊雙面成型要求焊縫表面沒有缺陷。焊縫內(nèi)部要求進行X射線耐檢[1]，合格后才可以使用。本文嚴格按照“1+X”特殊焊接技術職業(yè)技能等級證書考核標準實施焊接，包括焊接工藝制定、焊前準備、焊接操作、缺陷原因分析、安全及其他注意事項。

1 焊接工藝制定

焊接前，需要對焊接試件進行分析，并制定焊接工藝卡，能夠很好地實施焊接，保證其焊縫質(zhì)量，如表1所示。接頭簡圖，如圖1所示。其中，板厚S為12 mm，坡口角度ɑ為30°±1°，裝配后板寬度B為240 mm，裝配間隙b為3.5～4.5 mm，鈍邊p為1～1.5 mm。焊接參數(shù)，如表2所示。

2 焊前準備

首先，焊機檢查。本次使用焊機為奧太ZX7-315直流焊機，焊接前要先檢查焊接設備是否良好，焊鉗是否有松動。其次，焊條烘干。E5015焊條為低氫鈉型焊條，焊接工藝良好，電弧穩(wěn)定，脫渣容易，熔敷金屬塑性、韌性和抗裂性能優(yōu)良，可進行全位置焊接。焊接前焊條要按照要求進行烘干處理，準備好焊條保溫桶，焊條隨用隨取，避免焊條再次受潮導致焊縫內(nèi)部出現(xiàn)氣孔[2]。最后，試件打磨。使用角磨機對坡口面、焊縫兩側(cè)20 mm內(nèi)進行打磨，使之漏出金屬光澤，并預留鈍邊1.0～1.5 mm。

表1 焊接工藝卡

圖1 接頭簡圖

3 焊件組對

第一，裝配。焊接過程中，由于焊件受熱產(chǎn)生縱向收縮變形，在組對時要預留好焊接縫隙。始焊端預留3.2 mm的間隙，終焊端預留4.0 mm的間隙，對焊件進行裝配固定，要求在正面進行焊接固定，長度為10 mm。第二，預留。反變形在焊接時，焊件會產(chǎn)生變形。為保證焊件焊完后的平整度，預留反變形量，一般為3°。第三，焊接升降工作臺固定高度一般為300～700 mm，可根據(jù)個人情況適當調(diào)整，并對固定位置進行處理以準備焊接。

表2 焊接參數(shù)

4 焊接操作

4.1 焊接特點

立焊時，熔池金屬與熔渣因自重下墜，容易分離，便于觀察和控制好熔池的形狀，一般為橢圓形或扁圓形。操作時要實時控制好熔池溫度，否則容易產(chǎn)生焊瘤、咬邊以及夾渣等缺陷，導致焊縫不平整。由于是單面焊雙面成型焊接生產(chǎn)率較低，為保證焊接質(zhì)量，在操作時要做到不慌不忙、深刻體會、“一聽二看三準四悟”的精髓[3]。

4.2 打底層焊接

打底層采用3.2 mm焊條，直流正接，斷弧打底。焊條向收弧端傾斜65°～80°，焊條垂直于焊件。焊接時采用劃擦法引弧，引燃電弧后讓焊條端部1 mm處的焊條熔化，再壓低電弧進行焊接第一點，擊穿時有“噗噗”聲發(fā)出表示已焊透，此時果斷抬起電弧，觀察熔池溫度，稍有下降再次把電弧準確落在上一電弧的2/3處，以此類推進行焊接。更換焊條時需要接頭，而接頭是打底的關鍵。焊透方法對接頭很重要，主要包括兩種方法。第一種方法是接頭處打磨成斜坡，從接頭下方10 mm處引燃電弧并壓低電弧往上焊接，至斜坡處電弧伸進坡口根部確保焊透。電弧停留時間是正常焊接的2倍約5 s。第二種方法是快速更換焊條，從弧坑的上方10 mm處引燃電弧，從坡口側(cè)把電弧拉倒弧坑處，采用畫圈的方法把接頭接上，時間約5 s。

4.3 填充層焊接

采用Φ3.2 mm焊條，直流反接。填充第一層焊接焊前要徹底清理打底層焊道的熔渣，使用扁鏟和角磨機進行清渣和打磨焊道，為第一次填充打好基礎。采用大的適宜焊接電流及輔助參數(shù)進行焊接，根據(jù)掌握程度使用鋸齒形或月牙形焊接方法，控制好短弧焊接的焊接角度。要在焊趾處多加停留，確保兩側(cè)熔合好，焊道平整，避免產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象。接頭采用反問號的方法在弧坑上方10 mm處引燃，從上方短弧燃燒到弧坑處進行焊接（反問號接頭法）[4]。

填充第二層焊接焊前要徹底清理填充第一層焊道的熔渣，使用扁鏟和角磨機進行清渣和打磨焊道，為第二次填充打好基礎。采用合適的焊接電流及輔助參數(shù)進行焊接，根據(jù)掌握程度使用鋸齒形或月牙形焊接方法，控制好短弧焊接的焊接角度。要在焊趾處多加停留，確保兩側(cè)熔合好，焊道平整，避免產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象。接頭采用反問號的方法在弧坑上方10 mm處引燃，從上方短弧燃燒到弧坑處進行焊接。第二層的填充與第一層的區(qū)別在于不僅要使焊道平整，還不能熔化坡口棱角，需給蓋面焊接留余量，一般為0.5～1.0 mm。

4.4 蓋面層焊接

采用Φ3.2 mm焊條，直流反接。蓋面層焊接可采用反月牙形或鋸齒形擺動法，焊條擺動至坡口邊緣時停頓0.5～1.0 s，避免產(chǎn)生咬邊缺陷，使焊縫中間正常過渡。熔池形狀為扁圓形或橢圓形。蓋面時采用的電流相對較小。更換焊條接頭時，起弧瞬間焊條燃燒不充分會造成氣孔或夾渣，嚴重影響內(nèi)部質(zhì)量。因此，起弧時在距弧坑15～20 mm處引燃電弧，以利用這段距離使焊條達到正常燃燒。采用反問號的接頭方法，待熔池填滿弧坑后，正常做月牙形或鋸齒形擺動。蓋面層的焊接不僅要讓焊縫美觀，還要避免焊縫表面出現(xiàn)焊接缺陷，從而保證整個焊縫質(zhì)量。一個合格的焊縫不僅是焊縫表面良好，也要保證內(nèi)部質(zhì)量能夠達到要求[5]。

5 焊接缺陷的產(chǎn)生原因及其控制途徑

焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度決定。電弧過長，對熔化金屬保護差，空氣中的氧、氮等有害氣體容易侵入，易使焊縫產(chǎn)生氣孔，降低焊接金屬力學性能。但是，弧長也不易過短,否則會引起粘條現(xiàn)象。此外，由于電孤對熔池的表面壓力過大，不利于熔池的攪拌，使熔池中氣體及熔渣上浮受阻，從而造成氣孔、夾渣等缺陷。缺陷的產(chǎn)生和操作者的技術水平和掌握程度有關，需要操作者不斷練習掌握焊接技巧，從而提高焊縫質(zhì)量。根據(jù)焊接接頭中存在的缺陷的性質(zhì)、尺寸、數(shù)量和密集程度，其質(zhì)量等級劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ級。其中，Ⅰ級質(zhì)量最好，Ⅵ級質(zhì)量最差。通過如圖1所示的底片可以找到出現(xiàn)缺陷的原因，并加以改正。一般規(guī)定Ⅰ級焊接接頭內(nèi)不允許存在裂紋、未熔合、未焊透以及條形缺陷，Ⅱ級焊接接頭內(nèi)不允許存在裂紋、未熔合以及未焊透。圓形缺陷包括長寬比不大于3的夾渣、氣孔和夾鎢等缺陷。條形缺陷包括長寬比大于3的夾渣、氣孔和夾鎢等缺陷。

圖1 底片

6 安全及其他注意事項

實施焊接時要嚴格按照焊接專業(yè)安全操作規(guī)程進行，明確認識到安全的重要性。職業(yè)院校與企業(yè)進行雙主體育人，實施6S教學管理模式，使學生在校期間培養(yǎng)良好的習慣，以便成為技術夠硬、素質(zhì)較高的人才，也有助于能夠快速適應企業(yè)的工作。

7 結(jié)語

焊條電弧焊立對接單面焊雙面成型技術是現(xiàn)階段重要的焊接工藝之一。在船舶業(yè)、制造業(yè)及一些重要的構(gòu)件焊接操作中應用焊條電弧焊立對接單面焊雙面成型技術，能夠保障焊接的安全性。應用焊條電弧焊立對接單面焊雙面成型技術時應加強對該技術的理解，準確選擇參數(shù)，保持嚴謹性與規(guī)范性，從而不斷提高焊接質(zhì)量。