焊接工艺与设备：第5章 埋弧焊

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1、第第 5 章章 埋埋 弧弧 焊焊 Submerged Arc Welding SAW利用在焊剂层下燃烧的电弧进行焊接的方法。利用在焊剂层下燃烧的电弧进行焊接的方法。在焊接过程中，焊剂熔化产生的液态熔渣覆盖电弧和熔化金属，起保在焊接过程中，焊剂熔化产生的液态熔渣覆盖电弧和熔化金属，起保护、净化熔池、稳定电弧和渗入合金元素的作用。护、净化熔池、稳定电弧和渗入合金元素的作用。埋弧焊：l 自动埋弧焊：应用较广泛，焊接电流可达6002000A，焊接效率很高。埋弧焊是一种适于大量生产的焊接方法，广泛用于焊接各种碳钢、低合金钢和合金钢，也用于不锈钢和镍合金的焊接和表面堆焊。l 半自动埋弧焊：埋弧焊：l 为了

2、提高焊接效率和扩大使用范围，埋弧焊的电极可采用双丝、三丝、带极(用于堆焊)，还可在焊剂中添加金属粉等。焊剂层下的电弧与焊件接口的对正和调整，可用工业电视观察或用激光跟踪等方法探测。本章内容本章内容 埋弧焊的原理埋弧焊的原理;埋弧焊的冶金特点；埋弧焊的冶金特点；焊接材料及其选配；焊接材料及其选配；焊接设备以及焊接设备以及焊接工艺；焊接工艺；多丝埋弧焊、多丝埋弧焊、窄间隙埋弧焊窄间隙埋弧焊 埋弧堆焊埋弧堆焊5.1 埋弧焊原理、特点及应用埋弧焊原理、特点及应用5.1.1 埋弧焊的工作原理埋弧焊的工作原理埋弧焊的工作原理：焊接电源的两极分别接至导电嘴和焊件。焊接时，颗粒埋弧焊的工作原理：焊接电源的两极

3、分别接至导电嘴和焊件。焊接时，颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊件的待焊处，焊丝由焊丝盘经送丝状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊件的待焊处，焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区，电弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧。电弧热机构和导电嘴送入焊接区，电弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧。电弧热使焊丝、焊剂及母材局部熔化和部分蒸发。金属蒸气、焊剂蒸气和冶金过程使焊丝、焊剂及母材局部熔化和部分蒸发。金属蒸气、焊剂蒸气和冶金过程中析出的气体在电弧的周围形成一个空腔，熔化的焊剂在空腔上部形成一层中析出的气体在电弧的周围形成一个空腔，熔化的焊剂在空腔上部形成一层熔渣膜。这层熔渣膜如同一个屏障，使电弧

4、、液体金属与空气隔离，而且能熔渣膜。这层熔渣膜如同一个屏障，使电弧、液体金属与空气隔离，而且能将弧光遮蔽在空腔中。在空腔的下部，母材局部熔化形成熔池；空腔的上部，将弧光遮蔽在空腔中。在空腔的下部，母材局部熔化形成熔池；空腔的上部，焊丝熔化形成熔滴，并以渣壁过渡的形式向熔池中过渡，只有少数熔滴采取焊丝熔化形成熔滴，并以渣壁过渡的形式向熔池中过渡，只有少数熔滴采取自由过渡（图自由过渡（图5-2)。随着电弧的向前移动，电弧力将液态金属推向后方并逐。随着电弧的向前移动，电弧力将液态金属推向后方并逐渐冷却凝固成焊缝，熔渣则凝固成渣壳覆盖在焊缝表面。渐冷却凝固成焊缝，熔渣则凝固成渣壳覆盖在焊缝表面。引弧方

5、式：引弧方式：过渡方式：过渡方式：在焊接的过程中，焊剂熔化在焊接的过程中，焊剂熔化液态熔渣，覆盖电弧和熔化金液态熔渣，覆盖电弧和熔化金属，起着保护焊接金属的作用，净化熔池、稳定电弧，冶金属，起着保护焊接金属的作用，净化熔池、稳定电弧，冶金处理的作用，即通过冶金反应清除有害的杂质和过渡有益的处理的作用，即通过冶金反应清除有害的杂质和过渡有益的合金元素。合金元素。5.1.2 埋弧焊的特点埋弧焊的特点1.埋弧焊有以下优点埋弧焊有以下优点（1）生产效率高：）生产效率高：埋弧焊所用的焊接电流可大到埋弧焊所用的焊接电流可大到2000A以上，比焊条电弧焊高以上，比焊条电弧焊高5-7倍，因而电弧的熔深能力和焊

6、丝熔敷效率都比较大。这也使得焊接速度可倍，因而电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率都比较大。这也使得焊接速度可以大大提高。以大大提高。以板厚为以板厚为8-10mm的钢板对接焊为例，焊条电弧焊的焊接速度一般不超过的钢板对接焊为例，焊条电弧焊的焊接速度一般不超过6-8 m/h，而单丝埋弧焊速度可达，而单丝埋弧焊速度可达30-50m/h，如果采用双丝或多丝埋弧焊，如果采用双丝或多丝埋弧焊，速度还可提高速度还可提高1倍以上。倍以上。（2）焊接质量好：）焊接质量好：（i）焊接参数稳定：可通过电弧自动调节系统的调节能够保持稳定，）焊接参数稳定：可通过电弧自动调节系统的调节能够保持稳定，对焊工操作技术要求不高，因而

7、焊缝成形好、成分稳定；对焊工操作技术要求不高，因而焊缝成形好、成分稳定；（ii）保护条件好：）保护条件好：采用熔渣进行保护，隔离空气的效果好有关。据采用熔渣进行保护，隔离空气的效果好有关。据资料介绍，在焊条电弧焊时，焊缝中氮的质量分数为资料介绍，在焊条电弧焊时，焊缝中氮的质量分数为0.02-0.03%，而使用而使用HJ431焊剂进行埋弧焊时，焊缝中氮的质量分数仅为焊剂进行埋弧焊时，焊缝中氮的质量分数仅为0.002%，这可以使焊缝的力学性能显著提高。这可以使焊缝的力学性能显著提高。（3）劳动条件好：）劳动条件好：埋弧焊时，没有刺眼的弧光，也不需要焊工手工操作。埋弧焊时，没有刺眼的弧光，也不需要焊

8、工手工操作。这既能改善作业环境，也能减轻劳动强度。这既能改善作业环境，也能减轻劳动强度。（4）节约金属及电能：）节约金属及电能：（i）节约金属）节约金属：1.5时会增加焊缝的冷脆性；Si可以镇静熔池，有利于获得致密的焊缝。Si0.5时能降低焊缝的室温冲击韧度；必须控制焊缝中的锰和硅含量。焊接低碳钢时：焊丝（Mn、Si含量均比较低的，H08A、H08等），母材中Mn、Si的含量也不多。焊后焊缝中Mn、Si的含量均有增加。埋弧焊时使用的焊剂（如HJ430、HJ431等）中一般都含有比较多的MnO和SiO2；焊剂与金属发生还原反应向焊缝中渗焊剂与金属发生还原反应向焊缝中渗Mn、Si：Mn在焊缝金属中

9、；（Mn）在液态熔渣中。2）影响锰、硅过渡的因素）影响锰、硅过渡的因素（1）焊剂的成分。当焊剂中的MnO、SiO2，Mn、Si 。MnO:10 2530时，Mn ；MnO 30以后再增加MnO，Mn变化较小。MnO 30%)中硅焊剂（SiO2 1030%)低硅焊剂（SiO2 30%）中锰焊剂（MnO：1530%）低锰焊剂（MnO：2%15%）无锰焊剂（MnO：30%）中氟焊剂（CaF2：1030%）低氟焊剂（CaF2：10%)按化学性质分按化学性质分氧化性焊剂氧化性焊剂弱氧化性焊剂弱氧化性焊剂惰性焊剂惰性焊剂按颗粒结构分按颗粒结构分玻璃状焊剂玻璃状焊剂结晶状焊剂结晶状焊剂浮石状焊剂浮石状焊剂（

10、1）按照制造方法分类可以分为）按照制造方法分类可以分为熔炼焊剂熔炼焊剂和和非熔炼焊剂非熔炼焊剂两大类。两大类。非熔炼焊剂非熔炼焊剂又可分为又可分为粘结焊剂粘结焊剂和和烧结焊剂烧结焊剂两类。两类。熔炼焊剂熔炼焊剂是将一定比例的各种配料放在高温炉内熔炼，然局经过水冷是将一定比例的各种配料放在高温炉内熔炼，然局经过水冷粒化、烘干、筛选而制成的一种焊剂。粒化、烘干、筛选而制成的一种焊剂。熔炼焊剂比粘结焊剂和烧结焊剂的吸潮性小，颗粒强度高；熔炼焊剂比粘结焊剂和烧结焊剂的吸潮性小，颗粒强度高；粘结焊剂：将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂（如水玻璃），经过混合搅拌、粒化和低温（一般在400以下）烘干而制

11、成的一种焊剂，曾称为陶质焊剂；烧结焊剂：将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂（如水玻璃），经混合搅拌后，在高温(4001000 0C）下烧结成块，然后粉碎、筛选而成的一种焊剂。粘结焊剂和烧结焊剂：能通过焊剂加入合金剂和脱氧剂，向焊缝中过渡合金元素，使焊缝含氧量大大减少，而且生产能耗低，因此，近些年烧结焊剂获得很大发展。我国焊剂生产企业有30余家，整个焊剂行业年生产能力15万t左右，其中熔炼焊剂11-12万t，烧结焊剂3-4万t。目前能够生产烧结焊剂的企业有十余家。近年来，烧结焊剂市场不断扩大，烧结焊剂在焊剂中的比例也在不断提高。2006年国产埋弧焊剂产量约10万余吨，其中熔炼焊剂约7万余吨，

12、烧结焊剂近3万吨。（2）根据焊剂的碱度BIIW，可以分为：酸性焊剂（BIIW 1)。国际焊接学会推荐的碱度BIIW计算公式：各化合物均表示各在焊剂中的质量分数）常用烧结焊剂的化学成分常用烧结焊剂的化学成分 2对焊剂的要求对焊剂的要求（1）焊剂应具有良好的焊接工艺性能，良好的稳弧性、脱渣性、焊缝成形性等。（2）焊剂应具有良好的焊接冶金性能，即与合适的焊丝配合，焊缝能得到所需要的化学成分，足够低的硫、磷、氧、氢等杂质含量以及良好的力学性能，并具有较强的抗裂性和抗气孔性。（3）要求焊剂颗粒应具有所要求的尺寸，颗粒强度要足够高，吸潮性要小，焊剂中夹杂物含量要少等。5.3.2 焊焊 丝丝焊丝按照被焊材料

13、的种类进行分类，可以分为 碳素结构钢焊丝 合金结构钢焊丝 不锈钢焊丝 有色金属焊丝 堆焊用的特殊合金焊丝 GB/T14957-1994熔化焊用钢丝标准列出碳素结构钢、合金结构钢焊丝的化学成分。（1）化学成分符合要求，（2）外观质量满足要求，即焊丝直径及其偏差应符合相应标准规定，焊丝表面应无锈蚀、氧化皮等。（3）焊丝还应具有足够的挺度，便于机械送丝。埋弧焊丝 5.3.3 焊剂与焊丝的匹配焊剂与焊丝的匹配 埋弧焊焊剂与焊丝的匹配是获得高质量焊缝的关键，正确地选用焊剂和焊丝。被焊材料的类别、对焊接接头性能的要求 选配焊剂和焊丝的主要根据。（1）焊接低碳钢和强度等级较低的低合金钢：应按等强原则选用与母

14、材相匹配的焊接材料，可选用（i）高锰高硅焊剂（如HJ431,HJ433,HJ430）与低碳钢焊丝（如H08A)或含锰的焊丝（如H08 MnA）相配合，或（ii）用中锰、低锰或无锰焊剂与含锰量较高的焊丝（如H08MnA,H10Mn2）相配合。（2）焊接低合金高强钢：焊缝与母材等强度，注意保证焊缝的塑性和韧度：可选用（i）合金钢焊丝；（ii）中锰中硅或低锰中硅型焊剂，当焊接强度级别比较高的钢时，为了得到高韧度，一般选用碱度高的烧结焊剂。（3）耐热钢、低温钢和耐蚀钢焊接：要使焊缝与母材等强度 保证焊缝与母材相同或相近的耐热性、耐低温性或耐蚀性 可选用中硅或低硅型焊剂与相应的合金钢焊丝相配合。（4）奥

15、氏体或铁素体高合金钢焊接：保证焊缝与母材有相近的化学成分，使焊缝具有与母材相匹配的特殊性能（如耐蚀性等），满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。选用碱度比较高的中硅或低硅型熔炼焊剂，与合适的高合金钢焊丝相配合焊接，不采用高硅型熔炼焊剂，其原因是防止大量渗硅，以避免焊缝的性能下降。2埋弧焊的工艺特点埋弧焊的工艺特点（1）稀释率高（熔合比）：在进行不开坡口的对接焊缝单道焊或双面焊，以及开坡口的对接焊缝根部焊道焊接时，由于埋弧焊焊缝熔透深度大，母材熔化量大，焊缝的稀释率可高达70%，焊缝的成分在很大程度上取决于母材的成分，因此选用合金元素含量低于母材的焊丝焊接并不能降低焊接接头的强度。例如，焊接不开破

16、口的Q345(16Mn)钢的对接接头时，选用含锰量低于母材的H08MnA焊丝和HJ431焊剂，能够获得足够的接头强度。（2）热输入高：埋弧焊是一种高效的焊接方法，为了获得高的熔敷率，通常选用大电流焊接，这导致焊接接头的焊接热输入比较大，焊接接头的冷却速度比较慢，带来的后果是焊接接头组织易粗大，强度和韧度降低。为了提高接头的强度和韧度，在焊接厚板坡口的填充焊道时，应选用合金成分略高于母材的焊丝并配用中性焊剂焊接。（3）焊接速度快：埋弧焊的焊接速度一般为25 m/h左右，最高时可达100m/h。在这种情况下，焊缝良好的成形不仅取决于焊接参数的合理调整，而且取决于焊剂的特性，应选择适宜快速焊的焊剂，

17、例如铝钛型的烧结焊剂SJ501,SJ502等 5.4 埋弧焊设备埋弧焊设备5.4.1 埋弧焊设备的分类与组成埋弧焊设备的分类与组成1 埋弧焊设备的分类（1）按照用途通用焊接设备、专用焊接设备。前者适于焊接各种焊接结构的对接接头、角接接头的直缝和环缝等，后者只用于某些特定的焊缝或结构，如堆焊焊缝、T形梁、工字梁、螺旋焊管等。（2）按电源类型交流、直流。交流设备多用于焊接电流比较大或采用直流时产生严重磁偏吹的场合。直流设备多用于对焊接参数的稳定性有较高要求，或焊剂的稳弧性较差，或电流比较小，快速引弧、短焊缝、高速焊的场合。（3）按行走机构形式焊车式、悬挂式、车床式、悬臂式以及门架式等；5.4 埋弧

18、焊设备埋弧焊设备5.4.1 埋弧焊设备的分类与组成埋弧焊设备的分类与组成（4）按）按送丝方式送丝方式等速送丝式和变速送丝式两种。等速送丝式和变速送丝式两种。等速送丝式：具有电弧自身调节特性，适于细焊丝、大电流密度的情况；变速送丝式：一般具有电弧电压反馈调节特性，适于粗焊丝、小电流密度的情况。（5）按）按焊丝数量和截面形状焊丝数量和截面形状单丝、双丝、多丝和带状电极等设备。单丝、双丝、多丝和带状电极等设备。其中单丝设备用得最多，双丝、多丝设备的应用逐渐增多，带状电极设备主要用于大面积堆焊。2.埋弧焊设备的组成 埋弧焊设备埋弧焊机、各种辅助设备。埋弧焊机是核心部分，由机械系统、焊接电源和控制系统三

19、部分组成。机械系统：（1）送丝：焊接时使焊丝不断地向电弧区给送；（2）行走移动：使焊接电弧沿焊缝移动；（3）在电弧的前方不断地铺撒焊剂等；焊接电源：向焊接电弧提供电能，以及提供埋弧焊工艺所需要的电气特性，如外特性、动特性等，同时参与焊接参数的调节；控制系统：引弧、送丝、移动电弧、停止移动电弧、熄弧等；进行焊接参数调节、保持在焊接过程中稳定，使电弧稳定燃烧。辅助设备：使焊缝处于最佳施焊位置，或为了达到某些工艺目的所配置的工艺装置；焊件准确定位和夹紧的焊接夹具 焊件旋转、倾斜、翻转的焊件变位机，焊接机头准确送到待焊位置的焊机变位机 自动回收焊剂的焊剂回收器国产埋弧焊机主要技术数据国产埋弧焊机主要技

20、术数据 5.4.2 机械系统机械系统 埋弧焊机的机械系统：送丝机构、焊车行走机构、机头调节机构、导电嘴、焊剂漏斗、焊丝盘等部件，通常焊机上还装有控制盒等。1送丝机构 送丝机构：送丝电动机、驱动系统、送丝滚轮、矫直滚轮等。拖动方式：直流电动机和交流电动机拖动焊丝靠送丝滚轮夹紧和转动送入导电嘴直流电动机拖动：改变直流电动机的输入电压来改变送丝速度；交流电动机拖动：更换可换齿轮副来改变送丝速度。2.焊车行走机构焊车行走机构 焊车行走机构由电动机、传动机构、行走轮、离合器、车架等组成。焊车行走机构由电动机、传动机构、行走轮、离合器、车架等组成。3机头调节机构机头调节机构 机头调节机构的作用是使焊机能适

21、应各种不同类型焊缝的焊接，并使机头调节机构的作用是使焊机能适应各种不同类型焊缝的焊接，并使焊丝对准焊缝，因此送丝机头应有足够的调节自由度。焊丝对准焊缝，因此送丝机头应有足够的调节自由度。4导电嘴导电嘴偏心式导电嘴亦称为管式导电嘴，适用于偏心式导电嘴亦称为管式导电嘴，适用于2mm以下的细焊丝焊接，其导以下的细焊丝焊接，其导电嘴和导电杆不在一个同心度上，因此，可以利用焊丝进人导电嘴前的电嘴和导电杆不在一个同心度上，因此，可以利用焊丝进人导电嘴前的弯曲而产生必要的接触压力来确保导电接触。弯曲而产生必要的接触压力来确保导电接触。滚轮式和夹瓦式导电嘴均用螺钉压紧弹簧，使导电嘴与焊丝之间有良好的滚轮式和夹

22、瓦式导电嘴均用螺钉压紧弹簧，使导电嘴与焊丝之间有良好的接触，适用于接触，适用于 3mm以上粗焊丝的焊接。夹瓦式导电嘴在有效地导引以上粗焊丝的焊接。夹瓦式导电嘴在有效地导引焊丝方向和允许有较大的磨损方面优点比较突出。三种导电嘴中的滚轮、焊丝方向和允许有较大的磨损方面优点比较突出。三种导电嘴中的滚轮、导电嘴、衬瓦均应采用耐磨铬铜合金制成。导电嘴、衬瓦均应采用耐磨铬铜合金制成。5.4.3 焊接电源焊接电源埋弧焊电源：埋弧焊电源：交流电源交流电源和和直流电源直流电源两种。两种。交流电源：弧焊变压器（如交流电源：弧焊变压器（如BX2-1000型、型、BX1-1000型）、矩形波交流电源型）、矩形波交流电

23、源（如（如SQW-1000型）、弧焊逆变器等；型）、弧焊逆变器等；直流电源：磁放大器式弧焊整流器（如直流电源：磁放大器式弧焊整流器（如ZXG-1000R型、型、ZXG-1000型）、晶闸型）、晶闸管式弧焊整流器（如管式弧焊整流器（如ZX5-1000型）、直流弧焊发电机（如型）、直流弧焊发电机（如AX 1-500)等。等。按照输出的外特性，电源可以分为按照输出的外特性，电源可以分为垂降特性垂降特性和和陡降特性陡降特性电源、电源、平特性和缓降特性平特性和缓降特性电源电源以及以及多特性多特性电源。多特性电源可以根据需要，提供上升、平、缓降、陡降或垂降等多电源。多特性电源可以根据需要，提供上升、平、缓

24、降、陡降或垂降等多种外特性输出。种外特性输出。埋弧焊通常是在高负载持续率、大电流下的焊接过程，因此一般埋弧焊电源都具有埋弧焊通常是在高负载持续率、大电流下的焊接过程，因此一般埋弧焊电源都具有大电流、大电流、100负载持续率的输出能力。负载持续率的输出能力。5.4.4 控制系统控制系统常用的焊车式埋弧焊机的控制系统：常用的焊车式埋弧焊机的控制系统：焊接电源控制；焊接电源控制；送丝拖动控制；送丝拖动控制；焊车行走拖动控制；焊车行走拖动控制；引弧和熄弧等环节引弧和熄弧等环节悬臂式、门架式等埋弧焊机的控制系统还要增加：悬臂式、门架式等埋弧焊机的控制系统还要增加：悬臂伸缩；悬臂伸缩；悬臂升降；悬臂升降；

25、立柱旋转；立柱旋转；焊件变位机运转等控制环节。焊件变位机运转等控制环节。5.4.5 M Z-1000型埋弧焊机型埋弧焊机 MZ-1000型埋弧焊机是国内拥有量最多、使用最广泛的埋弧焊机。根据电弧电压反馈调节原理设计的变速送丝式焊机 有交流、直流两种；适合于焊接水平位置、水平面倾斜不大于15o；开坡口和不开坡口的平板对接、角接和搭接的焊缝 圆筒件的内、外环缝：借助于转胎或滚轮架等辅助设备焊接 适用的焊丝直径36mm。1焊机结构焊机结构 MZ-1000型埋弧焊机焊车、焊接电源和控制箱三部分组成，相互之间由焊接电缆和控制电缆连接在一起。（1）焊车焊机配用的是MZT-1000型焊车。焊机机械系统集中在

26、焊车上；送丝机构直流电动机拖动，还装有焊丝盘、控制盒、焊剂漏斗等。（2）焊接电源MZ-1000型埋弧焊机：交流电源、直流电源。交流电源时用BX2-1000型弧焊变压器，空载电压分为69V和78V两档，可根据网压的实际情况和焊接参数的要求选用，工作电流调节范围为4001200A，额定负载持续率为60%；直流电源用ZXG-1000型弧焊整流器，空载电压为95V，工作电流调节范围为2501200A，额定负载持续率为60%。输出特性均为陡降外特性。（3）控制系统用BX2-1000型弧焊变压器作为电源的MZ-1000型交流埋弧焊机 焊接电源控制电路。该电路包括焊接电源主电路和焊接电流调节电路两部分。其中

27、，焊接电源主电路的通断电是由接触器KM的两个常开触点KM，来控制的，电源输出的空载电压69V和78V两档通过换接抽头来选用；焊接电流调节是通过改变电源输出的外特性来实现的，它利用交流电动机MA经减速后带动电抗器的活动铁心移动来进行调节，继电器K,和KZ控制电动机MA的正、反转，使焊接电流增大或减小。5.5 埋弧焊工艺埋弧焊工艺5.5.1 埋弧焊工艺的内容 焊接工艺是指制造焊件所有关的加工方法和实施要求，包括：焊接准备 材料选用 焊接方法 焊接参数 操作要求 焊接检验 5.5 埋弧焊工艺埋弧焊工艺焊接工艺应包括以下内容：（1）焊接准备：选择与加工焊件坡口、焊前清理焊丝和焊件、对焊件进行装配（2）

28、选择焊接工艺方法：选择单丝焊或多丝焊，加焊剂衬垫或悬空焊，单面焊或双面焊，单层焊或多层多道焊等（3）选择焊接材料：选择焊剂和焊丝。（4）选择焊接参数：焊接电流、电弧电压、焊接速度等，包括是否采用焊前预热、焊后缓冷或后热、焊后热处理等工艺措施，确定相关的工艺参数（5）明确操作：包括确定所需的工艺装备、焊缝层间清理的方法等。（6）制定焊缝缺陷的检查方法及修补技术等。焊接工艺制定以后，须按照有关标准的规定进行焊接工艺评定，合格后才能用于施工。（7）焊接检验：VT、MT、PT、UT、RT、性能5.5.2 焊前准备焊前准备1坡口的选择与加工 埋弧焊使用的Ia，熔透深度H；当焊件厚度14mm：可以不开坡口

29、，保证焊透和良好的焊缝成形；当焊件厚度为=14 22mm：一般开单面V形坡口；当焊件厚度=22 50mm：开X形坡口，保证根部熔透和消除夹渣等缺陷。坡口的基本形式和尺寸可查阅国家标准 GB/T986-1988埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸。坡口加工常采用刨边机、气割机等。2.焊件的清理 焊接前将坡口及焊接部位表面的锈蚀、油污、水分、氧化皮等清除干净。手工清除（如钢丝刷、风动砂轮等）、机械清除（如喷丸）等。3焊丝的清理和焊剂的烘干 焊接前将焊丝表面的油污、铁锈等污物清除干净。为防止氢侵入焊缝焊剂必须严格烘干烘干后立即使用。不同类型的焊剂要求烘干的温度不同；HJ431焊剂要求250oC，2h烘干；

30、SJ101要求300350oC，2h烘干。4焊件的装配焊件的装配 焊件装配时，必须保证间隙均匀，高低平整，特别是采用单面焊双面一次成形时更应注意。定位焊应在第一道焊缝的背面，长度一般应大于30mm。在直缝焊件装配加引弧板和引出板，以去除在引弧和收尾时容易产生的缺陷，如弧坑等。5.5.3 对接接头埋弧焊工艺对接接头埋弧焊工艺 对接接头是焊接结构中使用最多的接头形式。在对接接头焊接中，依据工艺方法对接接头单面焊、对接接头双面焊。1对接接头单面焊 对接接头单面焊焊缝为对接焊缝，焊接时只在焊件的一面，另一面不焊的工艺方法。为了将焊件一次熔透和保证背面一次成形，焊接时Ia，且背面需要施加强制成形衬垫。不

31、需要翻转焊件，因此可以提高生产率，减轻劳动强度。焊接热输入容易过大焊接接头的韧度不易保证，因此主要适用于中、薄板焊接。生产中有以下方法：（1）焊剂铜衬垫法：通常采用龙门压力架进行焊接。龙门压力架上有多个气缸，通入压缩空气后，气缸带动压紧装置将焊件压紧在焊剂铜衬垫上，利用铜衬垫上的成形槽使焊缝强制成形。避免铜衬垫过热在其两侧通常还各放一块具有同样长度的水冷铜块。焊件通常不开坡口，但需要留一定的装配间隙，以使焊剂进入铜衬垫成形槽中。间隙中心线一定要对准成形槽的中心线，焊缝两端引弧板和熄弧板。对焊接参数和装配间隙的要求不是分严格，且具有焊缝背面成形及尺寸稳定等优点。（2）水冷滑块式铜垫法：用一个短的

32、水冷铜滑块紧贴在焊缝背面，焊接时随同电弧一起移动，强制焊缝背面成形的方法。铜滑块1的长度应能保证熔池的底部凝固而不流失。铜滑块安装在拉紧滚轮架4上，利用与焊车上的拉紧弹簧相连的拉片3穿过坡口间隙，使其紧紧地贴在焊缝的背面，并随焊车一起移动。装配间隙一般在36mm之间。其缺点是铜滑块易磨损。该方法适合于焊接620mm厚度钢板。（3）热固化焊剂衬垫法：将热固化焊剂衬垫贴紧在焊缝背面，承托熔池，帮助焊缝背面成形的方法。曲面焊缝单面焊双面成形的问题。所谓热固化焊剂，就是在一般焊剂中加入了一定比例的热固化物质（如酚醛树脂、苯酚树脂等）的焊剂。当温度升高到80100时软化或液化，将周围的焊剂粘接在一起。当

33、温度升高到100150时，树脂固化，使焊剂垫变成具有一定刚性的板条，能有效地阻止熔池金属流溢，并帮助焊缝背面成形。焊件一般开V形坡口，为提高生产率，坡口内可堆覆一定高度铁合金粉末。(1)焊接工艺方法。(2)钢材级别、钢板厚度及其应用范围。(3)接头坡口设计和加工要求。(4)焊道布置和焊接顺序。(5)焊接位置(平、立、横、仰焊等)。(6)焊接材料的牌号、船级社认可级别和规格o(7)焊接设备型号。(8)焊接参数(焊接电流、电弧电压和焊接速度等)(9)预热、层间温度和焊后热处理及消除应力措施(10)检验项目及试样尺寸和数量。2对接接头双面焊对接接头双面焊 对接接头双面焊是埋弧焊用的最多的工艺方法。焊

34、完一面后，翻转焊件再焊另一面，焊接过程全部在平焊位置完成，因此焊接质量比较容易控制；对焊接装配的要求不是太高，对焊接参数的波动敏感性不大。在第一面焊接时要保证足够的熔深，又要防止熔化金属的流溢和烧穿。因此，有必要焊接时采取一些有效的工艺借施。这些措施有：（1）小间隙：悬空双面焊法焊接第一面时，焊件背面不用任何衬垫或其他辅助装置。为防止液态金属从间隙中流失或引起烧穿，要求焊件在装配时不留间隙或间隙小于1.0mm。焊接第一面时 所用的焊接参数稍小，通常使焊缝的熔深达到或略小于焊件厚度的一半即可，翻转焊件，采用比较大的参数焊接，使焊缝的熔深达到焊件厚度的6070%，以保证焊件焊透。（2）焊剂垫双面焊

35、法：在焊件装配时，根据焊件的厚度预留一定的装配间隙。为防止熔化金属流溢，在焊接第一面时在接缝的背面衬以焊剂垫。焊剂在焊缝全长上都与焊件贴合，并且压力均匀。第一面焊缝的焊接参数熔深超过焊件厚度的6070%；翻转工件进行反面焊接，其焊接参数可以与正面相同，以保证焊件完全焊透。对于重要的产品，在焊接反面焊缝前清理根部，焊接参数可适当减小。对于厚度较大或不宜采用较大热输入焊接的焊件，也可采用开坡口的双面焊。当焊件厚度小于22 mm时，可开V形坡口；厚度大于22mm时，大多开X形坡口。a)软管气压式b)皮膜气压式。）平带张紧式 1一焊件2一焊剂3一帆布4一充气软管 5一橡皮膜b一压板7一气室8一平带9一

36、带轮（3）临时工艺衬垫双面焊法：焊接第一面焊缝之前，用薄钢带、石棉绳、石棉板等作为工艺衬垫，从背面将带有间隙的坡口封住。其作用是托住坡口间隙中的焊剂及熔化金属。用此法焊接时，一般都要求接头处留有一定的间隙，以保证焊剂能填满其中。焊完第一面后，翻转焊件，清除临时衬垫以及间隙中的焊剂和焊缝底层的熔渣，用相同的焊接参数焊接第二面，要求每面的熔深均要达到板厚的6070%。（4）焊条电弧焊封底双面焊法:对于不便翻转且无法使用衬垫的焊件，可根据板厚情况开或不开坡口。一般厚板焊件背面封底的坡口形式为V形，并保证封底厚度大于8mm，以免正面埋弧焊时被烧穿。先用焊条电弧焊从背面仰焊封底，再用埋弧焊焊接正面的焊缝

37、；当板厚大于40 mm时采用多层多道焊。厚板焊条封底的多层埋弧焊典型坡口形式 （5）多层双面焊法：当板厚超过40mm时，采用多层焊。多层焊时的坡口一般多采用V形和X形，必须留有4mm的钝边和适当的坡口角度，如果角度太小，易产生梨形焊道，增加产生中心线裂纹的倾向。多层焊坡口角度对焊缝的影响多层焊坡口角度对焊缝的影响 坡口角度适当坡口角度适当 b)坡口角度较小坡口角度较小 5.5.4 T形接头和搭接接头埋弧焊工艺形接头和搭接接头埋弧焊工艺T形接头和搭接接头的焊缝均是角焊缝埋弧焊时采用平角焊、船形焊。1平角焊法 当焊件不易于翻转或焊件尺寸很大时，可采用平角焊法。对装配间隙的敏感性小，即使间隙达到23

38、mm，一般不产生金属和熔渣的满溢现象。缺点是这种方法不利于立板侧的焊缝成形。单道焊的焊脚尺寸很难超过8mm，焊脚过大，引起咬边和满溢。需要更大的焊脚尺寸采用多道焊。焊丝与焊件的相对位置对焊缝成形的影响很大，焊丝与立板的夹角a为200-300，否则易产生不良影响。同时，电弧电压也不宜太高，这样可以减少熔渣量和防止熔渣满溢。2.船形焊法 船形焊法用于焊件易于翻转的场合。它是将角焊缝的两边置于与垂直线成45o的位置。焊缝成形最有利的位置保证焊缝质量。船形焊时装配质量要求较高，装配间隙为11.5mm，否则，易焊穿和产生液体金属溢漏。船形焊时单道焊可以增大电流，得到较大的焊脚尺寸，不会产生咬边和溢漏缺陷

39、。5.5.5 20g钢蒸汽锅炉上锅筒埋弧焊工艺实例钢蒸汽锅炉上锅筒埋弧焊工艺实例某锅炉厂生产的蒸汽锅炉上锅筒的工作条件是：工作压力为2.5 MPa，额定蒸发量为20t/h，饱和蒸汽温度为225OC。20g镇静钢，板厚为30mm。焊接质量和提高生产率，纵缝和环缝均采用直流埋弧焊方法焊接定位焊采用焊条电弧焊。结构和纵缝、环缝对接接头的坡口形式和尺寸。所采用的埋弧焊工艺如下：（1）焊前准备：采用刨边机制作接头坡口，坡口及其两侧各2030mm范围的铁锈、油污等杂质进行清理，使其露出金属光泽。在焊剂垫上进行定位焊；焊条电弧焊 在筒体纵缝两侧装配引弧板和熄弧板，尺寸均为150mm100mm 30mm，坡口

40、与产品相同（2）焊接材料：焊剂采用HJ431,焊丝采用5mm的H08 MnA；定位焊的焊条采用4mm的E4303（牌号为J422)。焊前，焊剂在250烘干2h；焊条在150烘干2h。经过烘干的焊剂、焊条放在100左右的封闭保温筒里，随用随取。.焊 对接接头埋弧弧焊时,工件可.458x407（3）焊接参数：锅筒的纵缝和环缝的钢板厚度一致，材质相同，坡口尺寸一致，因此焊接时选用相同的焊接参数。均采用较小的热输入进行多层焊，以提高焊接接头的塑性和韧性。焊接纵缝、环缝采用的焊接参数。（4）操作技术：采用悬臂式焊接操作机、滚轮架、焊剂垫等辅助设备进行焊接。内纵缝、内环缝：施焊内纵缝、内环缝的第一道焊缝时

41、，在背面（焊锅筒的外面）加平带张紧式焊剂垫。要求纵缝的焊剂垫在焊缝整个长度上与焊件紧密贴合，且压力均匀，以防止液态金属下淌。外环缝：焊完内环缝以后，焊接外环缝。层间温度均控制低于250oC。内环缝，外环缝，焊丝均与筒体中心线偏离3545 mm的距离；内环缝为上坡焊，外环缝为下坡焊。（5）检验对锅筒的纵缝、环缝，按照有关技术标准进行检验，结）检验对锅筒的纵缝、环缝，按照有关技术标准进行检验，结果为合格。果为合格。5.6 埋弧焊的其他方法埋弧焊的其他方法 埋弧焊在长期的应用过程中派生出许多新的工艺方法，并在生产埋弧焊在长期的应用过程中派生出许多新的工艺方法，并在生产中得到实际应用。下面介绍几种较为

42、重要的埋弧焊新方法。中得到实际应用。下面介绍几种较为重要的埋弧焊新方法。5.6.1 多丝埋弧焊多丝埋弧焊 多丝埋弧焊多丝埋弧焊(Multile Wire Submerged Arc Welding）是同时使用两根）是同时使用两根或两根以上焊丝，完成同一条焊缝的埋弧焊方法。其特点是在保证良好的焊或两根以上焊丝，完成同一条焊缝的埋弧焊方法。其特点是在保证良好的焊缝成形和焊接质量的同时，能够提高熔敷率和焊接速度。多丝埋弧焊多用于缝成形和焊接质量的同时，能够提高熔敷率和焊接速度。多丝埋弧焊多用于厚板焊接，如厚壁压力容器、大型船体、厚板焊接，如厚壁压力容器、大型船体、H型钢梁等。焊接时，一般采用焊型钢梁

43、等。焊接时，一般采用焊件背面加衬垫的单面焊双面成形焊接工艺，最多焊丝可达件背面加衬垫的单面焊双面成形焊接工艺，最多焊丝可达812根，焊接速根，焊接速度可达度可达120m/h以上，因此，具有比较高的焊接生产率。以上，因此，具有比较高的焊接生产率。目前生产中应用最多的是双丝埋弧焊和三丝埋弧焊。目前生产中应用最多的是双丝埋弧焊和三丝埋弧焊。（埋丝）（埋丝）多丝埋弧焊多丝埋弧焊 双丝埋弧焊可以分用两个独立焊接电源，也可合用一个焊接电源。双丝埋弧焊可以分用两个独立焊接电源，也可合用一个焊接电源。独立焊接电源：设备较复杂，但两个电弧都可独立地调节功率，而且可以采独立焊接电源：设备较复杂，但两个电弧都可独立

44、地调节功率，而且可以采用不同的电流种类和极性，可以获得理想的焊缝成形；用不同的电流种类和极性，可以获得理想的焊缝成形；一个焊接电源：设备简单，但每一个电弧功率难于单独调节。依据焊丝排列一个焊接电源：设备简单，但每一个电弧功率难于单独调节。依据焊丝排列方式和电源接法，可以分为纵列双丝埋弧焊、横列双丝并联埋弧焊和横列双方式和电源接法，可以分为纵列双丝埋弧焊、横列双丝并联埋弧焊和横列双丝串联埋弧焊，丝串联埋弧焊，FCB：焊剂、铜衬垫作为反面衬垫的一种单面焊双面成形的焊接某船厂的FCB线的三丝埋弧焊缝。5.6.2 窄间隙埋弧焊窄间隙埋弧焊窄间隙埋弧焊（Nerrow-Gap Submerged Are

45、Welding）用于厚板对接接头焊接，焊前焊件不开坡口或只开小角度坡口而留有窄而深的间隙，采用多层埋弧焊进行焊接的高效率焊接方法。适用于厚壁压力容器、涡轮机转子、原子能反应堆外壳等厚板结构的焊接。板厚超过50mm时采用常规的埋弧焊方法，为了保证根部和侧壁熔透，需要开U形或双U形坡口，坡口的加工量和焊接量都很大，生产效率低，而且焊接质量难以保证。采用窄间隙埋弧焊，则可以不开坡口或只开小角度坡口，因而大大减少坡口的加工量和熔敷金属量，同时由于坡口截面小，可以减少焊缝的热输入，既可节省焊接材料又能节省能耗，具有明显的优越性。=50200mm：间隙 b=14-20mm；=200350mm：间隙 b=2

46、0-30mmBHW35-13MnNiMo5-4成功地进行窄间隙埋弧焊必须具备两个条件：（1）有在窄缝内容易脱渣的焊剂（常用高碱度烧结焊剂）；（2）必须采用机头能自动跟踪焊缝的焊接设备。存在的问题：存在的问题：1420mm 2030mm（1）脱渣、（）脱渣、（2）脱气、（）脱气、（3）绝缘、（）绝缘、（4）定位、（）定位、（5）焊缝跟踪）焊缝跟踪（3）特殊焊嘴：扁平形，导电嘴表面须涂以绝缘层（4）交流电源：防止磁偏吹；5.6.3 埋弧堆焊埋弧堆焊 堆焊：为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。对堆焊的基本要求是熔敷率高和稀释率低。能够进行堆焊的方法很多；焊条电弧

47、堆焊 氧乙炔堆焊 熔化极气体保护电弧堆焊 等离子弧堆焊等。埋弧堆焊（Sub-merged Arc Surfacing）熔敷率高，堆焊层质量稳定，外表美观，便于机械化和自动化，以及无弧光辐射，因而应用最为广泛0Cr19Ni9钢压力容器埋弧自动焊工艺钢压力容器埋弧自动焊工艺焊接奥氏体不锈钢压力容器手工电弧焊：焊缝成形不美观，焊缝易夹渣，焊接质量难保证，且工作效率低。奥氏体不锈钢压力容器制造埋弧自动焊焊接：焊缝成形美观，焊接质量好，且大大提高了工作效率焊材、焊缝稀释率以及焊接工艺参数影响焊接质量。大庆油田化工总厂的不锈钢压力容器制造 采用埋弧焊：通过焊接工艺试验，研究焊缝力学性能和焊接工艺参数，为奥

48、氏体不锈钢埋弧自动焊在压力容器制造中的应用提供依据。1 焊接工艺试验焊接工艺试验1.1 试验材料 采用两块20 mm 厚的 0Cr19Ni9奥氏体不锈钢试板，尺寸为 1000 mm x 150 mm x 20 mm，采用 3.0 mm的H0Cr21Ni10焊丝和SJ601焊剂。1.2 焊前准备 试板开不对称X形坡口。焊前坡口及其两侧各50 mm范围内先用电动不锈钢丝刷除去表面杂质，露出金属光泽，然后再用丙酮擦洗，除去油脂。1.3 焊接参数 焊接时层间温度不大于150，直流正接。（1）控制母材焊缝的稀释率奥氏体不锈钢埋弧自动焊一个重要的技术问题。埋弧自动焊时母材稀释率的变化范围相当宽（1075）

49、焊缝金属的成分关系到焊缝组织中铁素体F含量的控制，以防止奥氏体不锈钢接头在高温长期运行过程中相脆化。（2）埋弧自动焊时，钢板背面焊接接头两侧各100 mm处用胶管通风冷却焊接接头中的铁素体含量取决于焊缝的冷却速度，冷却愈缓慢，铁素体含量愈高。（3）奥氏体不锈钢埋弧自动焊时，要控制层间温度，最好不超过150，同时采取通风进行适当的强制冷却。2.1 焊接质量检验 对焊接接头外表面观察焊缝呈银白色和淡黄色的金属光泽，保护良好。宏观检查焊缝截面 丰满，余高合理，X射线无损探伤未发现气孔、未熔合及未焊透等缺陷。焊前无须预热，焊后未发现焊接热裂纹，表明焊接接头质量合格。2.2 焊接接头的力学性能 0Cr19Ni9奥氏体不锈钢采用埋弧自动焊焊接的接头具有优良的综合性能。2.3 接头的显微金相组织0Cr19Ni9奥氏体不锈钢埋弧自动焊对接接头的显微金相组织：焊缝组织枝晶状奥氏体过热区奥氏体铁素体（带状2.4 接头的晶间腐蚀 焊接接头的晶间腐蚀试验硫酸硫酸铜铜屑法；试样3件经腐蚀后，冷弯180度均无裂纹，按GB4334.584试验评定为合格。