趙海云 李海明 李津 胡建洪

摘要：鋼板對(duì)接接頭立焊是焊接的基本操作方法，以尺寸規(guī)格為300 mm×150 mm×12 mm 的20鋼板件為例，采用2.5 mm的H08Mn2SiA實(shí)心焊絲通過(guò)鎢極氬弧焊進(jìn)行打底層的焊接，選用3.2 mm和4.0 mm兩種規(guī)格的E5015焊條進(jìn)行填充層和蓋面層的焊接，介紹了板狀試件立位氬電聯(lián)焊的焊前準(zhǔn)備、組對(duì)和定位焊接、打底層焊接及填充層與蓋面層焊接的工藝要點(diǎn)，說(shuō)明了避免缺欠的焊接操作技巧和注意事項(xiàng)。結(jié)果表明，采用合適的試件鈍邊角度、組對(duì)間隙和焊接角度運(yùn)條方式等焊接參數(shù)，可以獲得合格的焊縫。

關(guān)鍵詞：對(duì)接接頭;氬電聯(lián)焊;焊接工藝

中圖分類號(hào)：TG 444

Abstract：Vertical welding of steel plate butt joint is the basic operation method of welding. Take the 20 steel plate with the size of 300 mm × 150 mm × 12 mm as an example， use the 2.5 mm H08Mn2SiA solid core welding wire to weld the backing layer by argon arc welding， 3.2 mm and 4.0 mm E5015 electrode is used to filling and cover welding. This paper introduces the key points of the welding process of the argon electrowelding of the plate specimen in the vertical position， including the preparation before welding， the assembly and positioning welding， the welding of the backing layer and the welding of the filling layer and the covering layer， and explains the welding operation skills and precautions to avoid the defects. The results show that qualified welds can be obtained by using appropriate welding parameters， such as the angle of blunt edge of the specimen， the clearance of assembly and the way of welding angle.

Key words：butt joint;argon electrowelding;welding process

0?前言

氬電聯(lián)焊是采用鎢極氬弧焊與焊條電弧焊兩種焊接方法進(jìn)行組合焊接的簡(jiǎn)稱[1]。鎢極氬弧焊采用氬氣保護(hù)，在高熔點(diǎn)的非熔化鎢極和金屬母材的焊接位置之間形成穩(wěn)定電弧，具有保護(hù)效果好、焊縫質(zhì)量高、焊件變形小、省去清渣工序等優(yōu)點(diǎn)，而且熔池可見(jiàn)性好，便于觀察和操作，可以獲得成形美觀的高質(zhì)量焊縫，而且適合各種焊接位置。焊條電弧焊是最傳統(tǒng)的焊接方法，適用于不同的平焊、橫焊、立焊、仰焊等位置，但操作方法差別較大。氬電聯(lián)焊多采用鎢極氬弧焊方法進(jìn)行打底層焊接，有時(shí)也用于第一層的焊接，以避免根部產(chǎn)生焊接缺欠，保證焊縫成形美觀;然后用焊條電弧焊方法進(jìn)行填充層和蓋面層焊接，以提高焊接效率和節(jié)約焊接成本。目前，氬電聯(lián)焊的工藝方法已在復(fù)合管道施工、油氣集輸干線工程、石油化工等行業(yè)的重要焊接結(jié)構(gòu)件上得到廣泛應(yīng)用。

氬電聯(lián)焊用于鋼板對(duì)接接頭立焊位置操作時(shí)，容易出現(xiàn)焊縫成形不良，產(chǎn)生未熔合、焊瘤、咬邊等缺欠，這與焊接工藝參數(shù)、焊接角度、操作手法等因素有很大關(guān)系。文中介紹了焊接工藝參數(shù)選擇、操作技巧及注意事項(xiàng)，希望對(duì)避免焊接缺欠、保證焊縫成形美觀具有參考作用。

1?試件材料和焊前準(zhǔn)備

鋼板材質(zhì)為20鋼，規(guī)格為300 mm×150 mm×12 mm，采用機(jī)械加工方法控制對(duì)接坡口角度為60°±3°，坡口鈍邊為1.0～2.0 mm。焊接前將坡口附近20 mm范圍內(nèi)的表面油、銹、氧化皮進(jìn)行清理，如圖1所示。

鎢極氬弧焊主要用于打底焊道的焊接，選用純度大于99.7%的氬氣作為保護(hù)氣體，使用孔徑為8 mm或10 mm的圓形噴嘴，選用2.5 mm的鎢極棒，前端磨成1∶5的錐形，伸出長(zhǎng)度4.0～6.0 mm。焊接材料為2.5 mm的H08Mn2SiA實(shí)心焊絲。焊條電弧焊主要用于填充層和蓋面層的焊接，采用3.2 mm和4.0 mm兩種規(guī)格的E5015焊條，按要求烘干后，放入保溫筒中備用[2-3]。20鋼母材和兩種焊材的化學(xué)成分見(jiàn)表1，主要焊接參數(shù)見(jiàn)表2。

2?焊接工藝流程

2.1?組對(duì)及定位焊

組對(duì)定位時(shí)，根據(jù)焊接位置、焊接工藝、焊接材料按照下料預(yù)留焊接間隙標(biāo)準(zhǔn)選擇，兩個(gè)鋼板的組對(duì)間隙為：始焊端對(duì)接間隙2.5 mm左右，終焊端對(duì)接間隙3.0 mm左右，以便控制焊接過(guò)程中焊縫收縮引起的組對(duì)間隙變化，如圖2所示。

組對(duì)后在對(duì)接接頭的兩端采用鎢極氬弧焊焊接方法進(jìn)行定位焊接，定位焊縫的長(zhǎng)度不大于10 mm，焊縫厚度控制在2 mm左右。定位焊采用表2中的焊接工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷應(yīng)重新進(jìn)行焊接。

2.2?打底層的操作

采用鎢極氬弧焊進(jìn)行打底層焊接。為了保證焊接操作的穩(wěn)定性，將焊槍的噴嘴卡在試件

坡口邊沿?cái)[動(dòng)焊槍進(jìn)行焊接。為實(shí)現(xiàn)較好的保護(hù)效果，在不影響焊工視線的前提下，噴嘴與焊件的角度保持在70°～80°，焊絲與焊件的角度一般為20°～30°，如圖3所示。

鎢極氬弧焊應(yīng)提前3～5 s接通氬氣，將起焊處的空氣及灰塵吹除干凈，采用劃擦法或高頻擊穿引燃電弧。劃擦法引弧動(dòng)作要輕快，防止焊縫產(chǎn)生夾鎢等缺欠。在起焊點(diǎn)前約5 mm處引弧后，慢慢拉回到起焊點(diǎn)，先在坡口兩邊擺動(dòng)進(jìn)行預(yù)熱，待起焊處形成清晰可見(jiàn)的熔孔時(shí)，開(kāi)始填絲，從下至上進(jìn)行打底層焊接。焊接時(shí)要控制好送絲速度和擺動(dòng)焊槍的速度，使焊絲始終處在鎢極的前面，防止焊絲失去氬氣的保護(hù)。完成焊接進(jìn)行收弧時(shí)，填滿弧坑后將電弧引至坡口邊緣緩慢熄滅，繼續(xù)送氬氣8 s以上防止焊縫金屬氧化[4]。

為了得到成形優(yōu)良的焊縫，送絲時(shí)可以將焊絲頂在坡口根部，隨電弧左右擺動(dòng)，保持送絲的穩(wěn)定性，避免未熔合和焊瘤等缺欠的產(chǎn)生;適當(dāng)延長(zhǎng)電弧在坡口兩側(cè)的停留時(shí)間，使坡口兩邊較厚的母材金屬充分熔化;電弧在坡口中間一帶而過(guò)，避免熔池溫度過(guò)高，使背面焊縫產(chǎn)生咬邊、焊瘤等缺欠。焊接時(shí)要注意觀察熔池，發(fā)現(xiàn)熔池溫度過(guò)高可以先熄弧或者將電弧沿焊道向后方拉回10 mm，熔池冷卻后再繼續(xù)焊接。采用合適的焊接速度，注意電弧與送絲的配合，控制好焊絲和焊槍的角度，注意觀察和控制熔池溫度和熔孔大小就可以得到合格的焊縫。鎢極氬弧焊打底層焊縫形貌，如圖4所示。

2.3?填充層的焊接

采用焊條電弧焊方法直流反接施焊。按照表2選擇焊條規(guī)格和焊接工藝參數(shù)，調(diào)試好焊接電流，焊接過(guò)程中控制焊條與焊件的角度保持在75°～85°（圖5），使用斜鋸齒或月牙形運(yùn)條方法。在起焊點(diǎn)上方約10 mm處起弧，拉長(zhǎng)電弧待第一滴熔滴落下后，壓低電弧慢慢落到起焊點(diǎn)處，稍作停留看到根部焊縫兩側(cè)熔化后，正式向上焊接。運(yùn)條時(shí)在坡口兩邊短暫停留，中間一帶而過(guò)，防止兩側(cè)夾槽過(guò)深和中間填充過(guò)高，收弧焊接時(shí)注意添滿弧坑。注意填充層厚度應(yīng)距離坡口上表面約1.0～2.0 mm，為蓋面層焊接打好基礎(chǔ)[4-5]。圖6為填充層外觀形貌。

2.4?蓋面層的焊接

將填充層焊道清理干凈后進(jìn)行蓋面層的焊接，為了提高焊接效率，采用4.0 mm焊條直流反接施焊。焊條角度參考填充層控制在75°～85°左右，焊接要點(diǎn)與填充層一樣，同樣是在起焊點(diǎn)上方10 mm處起弧，拉長(zhǎng)電弧待第一滴熔滴落下后，壓低電弧慢慢落到起焊點(diǎn)處，看到根部焊縫兩側(cè)熔化后，正式向上焊接。換焊條時(shí)，也應(yīng)按照起弧的操作要領(lǐng)，連接要準(zhǔn)確，防止產(chǎn)生焊接缺欠。焊縫熔寬以坡口兩邊各熔化1.0 mm左右為宜，余高控制在3.0 mm以內(nèi)。實(shí)際蓋面層表面成形情況，如圖7所示。

焊接完成后，要對(duì)焊件進(jìn)行清理，去除藥皮熔渣和飛濺物，表面不許有氣孔、咬邊、未熔合、夾渣等缺欠。

3?操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

（1）嚴(yán)格按照要求做好試件的打磨和焊接材料的烘焙，控制好試件的組對(duì)間隙。

（2）打底層焊接時(shí)注意焊槍的擺動(dòng)、填絲的快慢，控制好焊槍、焊絲、焊件之間的角度。

（3）填充層和蓋面層注意控制焊條的擺動(dòng)幅度和坡口邊沿的停留時(shí)間，控制好焊條的角度。

4?結(jié)論

（1）采用氬電聯(lián)焊在立焊位置進(jìn)行鋼板對(duì)接接頭焊接時(shí)，先用鎢極氬弧焊進(jìn)行打底層焊接，避免焊接根部缺欠的產(chǎn)生，保證焊縫成形美觀;采用焊條電弧焊方法進(jìn)行填充層和蓋面層焊接，可提高焊接效率和節(jié)約焊接成本。

（2）采用鎢極氬弧焊進(jìn)行打底層焊接，省去了焊條電弧焊根部清渣工序，避免了焊接缺欠的產(chǎn)生，提高了焊接生產(chǎn)效率。焊件組對(duì)時(shí)要控制好組對(duì)間隙，組對(duì)間隙過(guò)大會(huì)造成打底層焊接困難，整體焊縫過(guò)寬影響焊接質(zhì)量，組對(duì)間隙過(guò)小，會(huì)造成打底層未熔合。因此要控制始焊端對(duì)接間隙2.5 mm左右，終焊端對(duì)接間隙3.0 mm左右。

（3）焊接過(guò)程中，嚴(yán)格控制噴嘴與焊件的角度保持在70°～80°，焊絲與焊件的角度一般為20°～30°，填充層和蓋面層的焊接角度保持在75°～85°。注意電弧與填絲的配合及坡口中的運(yùn)條方法，注意觀察熔池的變化調(diào)整焊接操作，可以得到成形良好的焊縫。

參考文獻(xiàn)

[1]?陳安新.淺談固定管斜45°對(duì)接氬電聯(lián)焊單面焊雙面成形技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017（7）：59-60.

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[5] 劉光云，趙敬黨. 焊接技能實(shí)訓(xùn)教程[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2011.