包慧慧，閻增興，趙慶科，王 淵

浙江致遠(yuǎn)鋼結(jié)構(gòu)股份有限公司，浙江 臺(tái)州 318000

1 熔嘴絲極電渣焊簡(jiǎn)介

電渣焊是指利用電流通過液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱來進(jìn)行焊接的一種方法。電渣焊根據(jù)電極形狀的不同，可分為絲極、管極（熔嘴）和板極。工廠箱型柱隱蔽焊縫焊接采用絲極和管極。電渣焊是在垂直或接近垂直的位置進(jìn)行焊接的，適用于箱型柱隱蔽內(nèi)隔板焊接的一種形式。ZH-1000/1250懸掛式電渣焊結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 ZH-1000/1250懸掛式電渣焊結(jié)構(gòu)示意圖

管極（熔嘴）電渣焊是焊絲穿過外涂藥皮的管焊條（熔嘴）到達(dá)熔池和管焊條一起熔化作為填充金屬的焊接方法，絲極（非熔嘴）電渣焊導(dǎo)管采用水循環(huán)不熔化，僅焊絲作為填充金屬的焊接方法。管極、絲極電渣焊目前在工廠焊接箱型柱中廣泛應(yīng)用。

電渣焊焊接質(zhì)量與焊工的操作技能有直接關(guān)系，焊工焊接電渣焊縫，要想使電渣焊焊縫UT探傷合格率達(dá)到100%，必須掌握電渣焊的應(yīng)知知識(shí)點(diǎn)，通過培訓(xùn)、學(xué)習(xí)掌握相關(guān)知識(shí)，達(dá)到一定的熟練程度。

2 渣孔裝配要求

根據(jù)箱型柱內(nèi)隔板蓋板厚度的不同，制定不同的加工裝配工藝要求。電渣焊內(nèi)隔板I型坡口間隙與板厚的關(guān)系如表1所示。

表1 電渣焊內(nèi)隔板I型坡口間隙與板厚的關(guān)系 單位：mm

例如，若內(nèi)隔板厚度為25mm，蓋板厚度為30mm，則電渣焊焊孔要求如圖2所示。

圖2 電渣焊渣孔尺寸要求（單位：mm）

當(dāng)內(nèi)隔板厚度為25mm時(shí)，電渣渣孔尺寸應(yīng)為25mm×25mm；當(dāng)內(nèi)隔板小于25mm時(shí)，應(yīng)調(diào)整至25mm。這樣焊接過程渣池比較穩(wěn)定，提高電渣焊的合格率。

電渣焊渣孔墊板尺寸長度根據(jù)箱型柱具體尺寸來定，厚度不小于25mm，寬度為50mm（機(jī)加工前需放量20mm，達(dá)到70mm），保證墊板的寬度與厚度的目的是避免焊接過程中墊板熔穿，進(jìn)而影響電渣焊焊接質(zhì)量和進(jìn)度。

為了防止焊接過程中漏渣，必須對(duì)墊板進(jìn)行機(jī)加工，確保內(nèi)隔板與蓋板面密貼，防止焊接過程中漏渣、熔穿。箱型柱裝配好后，放到焊接平臺(tái)，焊前先用細(xì)鋼筋棒把渣孔內(nèi)的鐵屑及雜質(zhì)清理干凈，確保渣孔內(nèi)暢通。

3 焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響

3.1 電流

一般等速送絲的焊機(jī)，其送絲速度快時(shí)電流大。電流與焊接區(qū)產(chǎn)生的熱能成平方正比關(guān)系，電流愈大，產(chǎn)生熱量愈高，熔嘴、焊絲與母材的熔化愈快，相應(yīng)焊接速度快，但電流的選擇受熔嘴直徑的限制，如果電流過大鋼管因承受電流密度太大而發(fā)熱嚴(yán)重，熔嘴的藥皮會(huì)發(fā)紅且失去絕緣性能。因此電流應(yīng)根據(jù)熔嘴直徑、焊絲直徑和板厚作適當(dāng)選擇。

3.2 電壓

電壓與焊縫的熔寬成正比關(guān)系，在起弧階段所需電壓稍高，一般為40～42V，以便于盡快熔化母材邊緣和形成穩(wěn)定的電渣過程。正常焊接階段時(shí)（電渣過程），所需電壓稍低，一般為36V、38V。如電壓太高，焊絲易與渣池產(chǎn)生電??；如電壓太低，焊絲易與金屬熔池短路，電渣過程不穩(wěn)定，同時(shí)母材因熔化不足而產(chǎn)生未熔合缺陷。

3.3 渣池深度

渣池深度與產(chǎn)生的電阻熱成正比，渣池深度穩(wěn)定則產(chǎn)生的熱量穩(wěn)定，焊接過程也穩(wěn)定。渣池的深度要求一般為30～35mm。渣池太深則電阻增大使電流減小，使母材邊緣熔化不足，焊縫不成形。渣池太淺則電流增大，電壓減小，電渣過程不穩(wěn)定。如果襯板與母材密貼不嚴(yán)，造成熔渣突然流失，熔嘴端即離開了渣池表面，僅有焊絲還在渣池中，導(dǎo)電面積減小，電流突降，電壓升高，必須立即添加焊劑方能繼續(xù)焊接過程。

4 焊前準(zhǔn)備工作

（1）管焊條：直徑分別為Φ8mm、Φ10mm、Φ12mm，根據(jù)渣孔大小選擇，盡量選擇直徑小的管焊條，增加渣孔空間，使渣池相對(duì)比較穩(wěn)定。（2）焊絲：采用直徑為Φ2.4mm或Φ3.2mm的焊絲，絲極采用Φ1.6mm。（3）電渣焊專用焊劑：型號(hào)為JF-600或HJ431（電渣焊專用）。（4）起?。涸谄鸹∥恢眉右恍佂铏C(jī)鋼丸或者碎焊絲頭。（5）耐火泥：用于渣孔密封及漏渣或燒穿時(shí)的應(yīng)急封堵。（6）引弧銅槽、收弧馬口槽：銅槽材質(zhì)選用黃銅或鉻鋯銅，最好選用鉻鋯銅，鉻鋯銅比黃銅耐高溫，易清渣，耐磨耐用。（7）竹筒：用于添加焊劑。（8）小鏡子：用于觀察渣孔下端熔嘴或焊槍的同心度。（9）護(hù)目鏡：焊工佩戴，觀察渣池顏色，以便添加焊劑。（10）千斤頂：用于固定引弧銅槽。

5 焊接規(guī)范參考值

當(dāng)箱型柱渣孔尺寸為25mm×25mm時(shí)，焊前設(shè)定焊接工藝規(guī)范，管焊條直徑為Φ8mm，焊絲直徑為Φ3.2mm時(shí)，采用的規(guī)范如表2所示。

表2 焊接規(guī)范參考值

電流電壓之間的匹配很重要，電流過大，電壓過高，填充量過快，渣池過寬，渣孔四周熔深不夠，會(huì)產(chǎn)生未熔合；電流過小，電壓過低，填充量不夠，四周邊緣熔不到，同樣產(chǎn)生未熔合夾渣現(xiàn)象，因此焊接過程電流電壓匹配一定要合適，這樣才能保證渣孔四周完全熔合。

電壓與熔池的寬度成正比，在起弧階段所需要的電壓稍高，一般為40～42V，便于盡快熔化母材邊緣，形成穩(wěn)定的渣池，進(jìn)入正式焊接階段（進(jìn)入箱體后）所需要的電壓為34～38V，如果電壓太高，焊絲易于渣池產(chǎn)生電弧，母材邊緣熔化太寬；如果電壓太低，焊絲易于金屬熔池短路，渣池不穩(wěn)定，同時(shí)母材因熔化不足而產(chǎn)生未熔合缺陷。最佳規(guī)范如表3所示。

表3 熔嘴電渣焊焊接工藝參數(shù)

6 焊接關(guān)鍵技術(shù)

6.1 起弧及造渣

先將外涂藥皮管焊條（熔嘴）放入暢通的渣孔內(nèi)，管焊條起到導(dǎo)向與填充作用，焊絲穿過管焊條，作為熔化電極（絲極電渣焊焊槍導(dǎo)管僅起到導(dǎo)向左右，通過循環(huán)水冷卻的方式確保焊槍導(dǎo)管不過熱）。將管焊條端部伸至與渣孔底部平齊，或伸出底部5～10mm，然后焊絲從管焊條內(nèi)孔穿出，伸出管焊條端部25～30mm（絲極伸出35～40mm），然后將一面小鏡子放置在千斤頂上，便于觀察管焊條與渣孔的同心度，管焊條與渣孔的同心度對(duì)于焊接質(zhì)量影響至深，如果管焊條與渣孔不同心，會(huì)造成管焊條與母材相碰觸，發(fā)生短路故障，管焊條發(fā)紅熔斷，焊接過程中斷。因此無論是管極還是絲極，起弧前必須調(diào)整好管焊條（或焊槍）與渣孔的同心度。確認(rèn)同心度后，將引弧銅槽（銅槽引弧深度為50mm，槽內(nèi)放入5～10mm厚的鋼丸，輔助引?。┓胖煤?，用千斤頂頂緊密貼。為防止局部漏渣，用和好的耐火泥將銅槽與箱體間的縫隙封好，做到起弧階段不漏渣，確保焊接的順利進(jìn)行。起弧的方法采用接觸引弧或者摩擦引弧。先采用接觸引弧，若不成功，再用摩擦引弧，可用手微微擺動(dòng)一下管焊條（焊槍），但是幅度不能太大，否則會(huì)影響同心度。起弧后先將焊前準(zhǔn)備好的焊劑（型號(hào)為JF600，重量約100g）倒入銅槽內(nèi)，把電弧光埋住，開始造渣過程，此時(shí)要確保焊接電流及焊接電壓合乎規(guī)范。

6.2 渣池深度判斷

等到渣池穩(wěn)定后，用護(hù)目鏡觀察渣池顏色，主要是確定渣池深度，如果渣池顏色發(fā)黑，說明渣池較厚，不要添加焊劑；如果渣池顏色發(fā)白，說明渣池深度變淺，適量添加少許焊劑，當(dāng)渣池顏色為橘紅色時(shí)，說明渣池厚度正好。渣池穩(wěn)定后，確認(rèn)一下管焊條（焊槍）的同心度，如果同心度有偏差，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

6.3 電流調(diào)整

當(dāng)焊接正常進(jìn)行時(shí)，與渣池連接的箱體蓋板一般呈現(xiàn)暗紅色或者橘紅色，如果沒有顏色變化，說明焊接電流過大或過小，也有可能是同心度偏移，立即進(jìn)行調(diào)整。有的焊工發(fā)現(xiàn)箱體蓋板沒有顏色變化時(shí)，以為電流偏小，盲目增大電流，焊道填充量加大，渣池上升速度加快，熱量擴(kuò)散時(shí)間變短，導(dǎo)致蓋板顏色更沒有變化，同時(shí)會(huì)造成未熔合及夾渣缺陷。正確的做法應(yīng)是適當(dāng)小幅度減小電流，使得焊道液面升高速度變慢，熱量擴(kuò)散時(shí)間變長，渣池四面熔深增加，箱體蓋板上對(duì)應(yīng)位置的溫度進(jìn)一步升高。

6.4 正常焊接的表象特征

正常進(jìn)行的焊接過程會(huì)呈現(xiàn)以下表象：管焊條（焊槍）處于渣孔的同心位置；渣池表面顏色為橘紅色；蓋板焊縫區(qū)域呈現(xiàn)暗紅或橘紅色。以上表象下的渣池燃燒穩(wěn)定，焊接規(guī)范適當(dāng)，不要隨意調(diào)整，直至焊接結(jié)束。

6.5 漏渣的處理工藝

當(dāng)焊接過程出現(xiàn)襯板沒有貼緊，間隙過大，會(huì)出現(xiàn)熔穿流渣的情況，此時(shí)不要慌亂，不要熄弧，盡快把電流調(diào)至200A，電壓調(diào)至24V，目的是減小熔深及熔寬，立即添加焊劑，堵住熔孔，不要添加鋼丸（否則會(huì)造成未熔合及夾渣現(xiàn)象），熔孔堵住后，渣池液面漫過熔穿位置，確定不再漏渣后，立即恢復(fù)焊接規(guī)范，進(jìn)入正常焊接狀態(tài)。造成漏渣的主要原因是襯板與箱體蓋板無法密貼，間隙過大，此時(shí)要對(duì)襯板進(jìn)行機(jī)加工，確保襯板條平直，當(dāng)焊縫焊至箱體高度的2/3后，焊縫渣池周圍的溫度越來越高，蓋板顏色也由橘紅色變成亮白色，很容易燒穿，此時(shí)把電流電壓適當(dāng)調(diào)小，確保蓋板不被燒穿。

6.6 收弧工藝

進(jìn)入收弧階段，把收弧專用馬口銅塊放置在渣孔處，馬口銅塊收弧高度為40mm，用耐火泥將其四周間隙封堵好，渣池液面與馬口銅塊平齊時(shí)，電渣焊熄弧，將焊絲收起，管焊條提高，讓熔渣慢慢空冷，不要將其馬上清除，以免形成裂紋缺陷。焊縫溫度降至常溫后，清除熔渣，檢查是否有缺陷。一切正常后，用碳弧氣刨清除焊道余高，修出坡口，交給下一道工序，進(jìn)行箱體主焊縫的打底焊接。

7 常見缺陷產(chǎn)生的原因及防治措施

電渣焊常見缺陷的產(chǎn)生原因及防治措施如表4所示。

表4 電渣焊常見缺陷產(chǎn)生的原因及防治措施

8 結(jié)論

文章通過分析箱形柱熔嘴絲極電渣焊SES焊接技術(shù)，得出了以下結(jié)論：（1）利用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)箱體內(nèi)隱蔽焊縫100%熔透，能夠確保箱體節(jié)點(diǎn)抗拉強(qiáng)度的受力；（2）改善了焊工在箱體內(nèi)施焊的惡劣環(huán)境；（3）降低了焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度；（4）采用電渣焊提高了隱蔽焊縫的焊接質(zhì)量，提高了焊接效率，降低了焊接成本。