管道的手工钨极氩弧焊焊接技巧

2019-03-0909:20:14管道的手工钨极氩弧焊焊接技巧已关闭评论

管道的手工钨极氩弧焊操作技巧

手工钨极氩弧焊在管道焊接中主要应用在两方面;一方面是大直径管对接的打底层焊接;另一方面主要是小直径管的焊接。

1.管道的钨极氩弧焊打底工艺与操作技巧

钨极氩弧焊的操作与焊条电弧焊不同,与气焊有些相似,一般是右手握焊枪,左手握焊丝。管道焊接时,其焊接方法不限,立向上或立向下均可。平焊时采用左向焊法,即沿焊接方向,焊丝在前,焊枪在后。为了送丝方便,不影响焊工视线和防止喷嘴被烧损,钨极应伸出喷嘴端面6~9mm。钨极端头与熔池表面的距离,即电弧长度应保持2~4mm。电弧过短,钨极易与焊丝或熔池相碰,造成焊缝表面污染和夹钨缺陷,并破坏电弧的稳定燃烧;电弧过长,则引起电弧飘浮,易产生未焊透缺陷。为了加强氩气保护效果,喷嘴与焊件应尽量垂直或保持较大的夹角,一般为70°~85°;而焊丝与焊件的夹角则较小,一般为15°~20°。焊枪与焊丝的相对位置见图2-25。

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图2-25 管道钨极氩弧焊时焊枪和焊丝的位置

1—焊丝;2—钨极;3—喷嘴;4—熔池;5—焊缝

打底层焊缝应具有一定的厚度,对于壁厚≤10mm的管道,其厚度不得小于2~3mm;壁厚≤mm的管道,其厚度不得低于4~5mm。

(1)坡口形式及尺寸。坡口形式、尺寸、对口间隙对焊缝质量和根部裂纹倾向有很大的影响。坡口形式及尺寸的选择原则是在尽量缩小焊缝截面积、减小熔敷金属量的前提下,应使焊枪喷嘴在坡口中运弧不受阻碍,焊工视线不会被遮挡,便于各种位置打底焊和以后各层的焊接操作。常用的坡口形式有V形、U形、双V形和上V下U形四种。

①V形坡口。适用于厚度为3~15mm的管道,见图2-26。

②U形坡口。适用于壁厚为15~25mm的管道,见图2-27。

③双V形坡口。适用于壁厚为15~50mm的管道,见图2-28。

④上V下U形坡口。适用于壁厚大于25mm的管道,见图2-29。

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图2-26 V形坡口

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图2-27 U形坡口

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图2-28 双V形坡口

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图2-29 上V下U形坡口

(2)焊接电流、钨极直径和焊丝直径。管道氩弧焊打底一般选用铈钨极,规格为φ2.5mm。直流正接时,允许使用的最大电流不得超过240A;正常情况下,焊接电流不超过130A。

钨极端部形状对电弧稳定燃烧和焊缝成形均有很大影响,较为理想的是将端部磨成圆锥形。钨极的磨制应使用专用砂轮,室内保持通风良好,砂轮磨制的钨极光洁度不高时,应用细砂轮再精磨一次。

目前常用的手工钨极氩弧焊焊丝规格为φ2.5mm,对于特别薄的小直径管子也有用φ2.0mm焊丝。典型的焊接工艺规范可参见表2-5。

表2-5 管道焊口氩弧焊打底工艺规范

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(3)对口装配时的点固焊。由于氩弧焊打底层焊缝比焊条电弧焊薄,如工艺不当,易产生裂纹缺陷。因此,管道对口时要垫稳,特别是大直径厚壁管,应防止焊缝在焊接时承受重力。不得实行强力对口。根层点固焊是焊缝的一部分,其工艺要求应与正式施焊相同。点固焊后应仔细检查焊点质量,如果发现裂纹、气孔等缺陷,应将该焊点清除干净,重新点固焊。焊点两端应加工成斜坡形,以便接头。

①中、小直径管的点固焊。可在坡口内直接点固焊。直径小于60mm的管子,点固一处即可;直径为76~159mm的管道,应点固2~3处。点固焊焊缝长度为15~20mm,高度为2~3mm。点固焊的位置一般在平焊或立焊处(时钟12、3、9点处)。对于有障碍的困难位置焊口,应以该焊点不影响施焊和妨碍视线为原则。

②大直径管的点固焊。直径大于159mm的管道,宜用若干块坡口样板或圆钢等其他铁件均匀地嵌在坡口中进行点固焊,如图2-30。施焊过程中碰到点固焊铁件的障碍时,将它们逐个敲去。待打底焊完毕后,应仔细检查点固焊处及其附近是否有裂纹,并磨去残存的焊疤。

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图2-30 大直径管道的定位焊示意图

1—定位焊缝;2—坡口样板;3—圆钢

(4)对低碳钢、低合金耐热钢管道氩弧焊打底时,内壁可以不充氩气保护;对中、高合金钢及奥氏体不锈钢管打底时,要求内壁充氩气保护,否则在高温作用下,内壁产生剧烈的氧气,会降低焊缝质量。

按管径大小,常用的焊口内壁充氩有两种方式。

①对于小直径管子,先将管道一端堵死,从另一端输入氩气,使整条管子内充氩气保护。对口不留间隙,以免氩气漏出,如图2-31所示。

②对于较大直径的管道,通常用纸板或可溶纸置于焊口两侧管道内,形成一个长度为300~400mm的气室。从对口的平焊位置插入输氩管,充氩流量随气室大小以及对口漏气程度而定,即达到保护良好,而不致因流量过大引起焊缝内凹为准。

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图2-31 小直径管焊口内壁充氩气示意图

图2-32所示为一种常用的焊口内壁充氩装置。为防止氩气从对口间隙中大量漏出,焊前需在间隙中嵌入一圈石棉绳或粘上一圈胶带。焊接过程中将有碍施焊部分(石棉绳或胶带等)随时扯去。打底焊即将结束时,迅速拔出输氩管并立即封口。作为气室壁的纸板,在随后的焊口热处理过程中被烧成灰烬;可溶纸可在水压试验时,遇水而溶解成糊状,随水排出。

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图2-32 大直径管焊口内壁充氩气示意图

③除了采取充氩气保护外,还可采用焊剂进行保护,通常采用丙酮溶解赛珞珞作为黏合剂,将焊剂均匀涂在管内表面进行保护,如图2-33所示。

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图2-33 焊剂背面保护示意图

(5)预热温度。为了避免焊接接头产生淬硬组织,加速氢的扩散逸出,减少焊接应力,防止冷裂纹,对于厚壁管道尤其是合金钢管道,在进行手工电弧焊前均要求预热。其预热温度根据被焊材料的化学成分、壁厚、环境温度等因素综合考虑,并经过可焊性试验和生产实践来确定。

采用氩弧焊打底工艺时,由于焊丝的质量高,含氢量低,坡口对接的打底部位可视为薄壁管,因此对预热的要求可低于电焊。低碳钢和低合金耐热钢焊前一般可不预热;但对于厚壁管(壁厚大于26mm)或在负温条件下,焊前应适当预热50~100℃,以确保焊接质量。

(6)焊接。打底焊缝应一气呵成,不允许中途停止;打底层焊缝经检查合格后,应及时进行次层焊接。

①焊枪握法和运弧动作。右手握焊枪,用食指和拇指勾夹住枪身前部,其余三指触及管壁作为支点,视个人习惯也可用其中两指或一指作支点。小直径管焊接时,手腕沿管壁转动,指尖始终贴在管壁上,以保持运弧平稳;大直径管焊接时,作为支点的三个手指交替沿管壁行走,始终保持电弧稳定燃烧。

②起弧。使用简易直流氩弧焊机时,采用短路方法引弧。钨极接触焊件的动作要轻快,防止碰断钨极端头,造成电弧不稳及焊缝产生夹钨缺陷。焊接开始时,先用电弧将母材加热,待形成熔池后,立即填加焊丝。为了防止起弧处产生裂纹,始焊速度应适当减慢,并多填些焊丝,使焊缝加厚,对于大直径厚壁管打底焊时,尤应如此。

③收弧。使用无电流衰减装置的简易直流氩弧焊机焊接时,收弧的焊接速度应适当减慢,并增加焊丝填充量,将熔池填满,避免产生弧坑和裂纹。随后立即将电弧移至坡口边缘上,快速熄灭。使用带有电流衰减装置的氩弧焊机焊接时,先将熔池填满,然后按动电流衰减,使焊接电流逐渐衰减,最后将电弧熄灭。

④接头。焊缝接头处的质量往往不容易保证,焊接过程中应尽量避免停弧,减少“冷接头”次数。首先要计划好焊丝长度,不要在焊接过程中更换焊丝。但为了避免焊丝抖动,握丝处距焊丝末端不宜过长,这就必然会增加接头的次数;特别是大直径管焊接时,接头的机会更多。为解决这一矛盾,有的单位在生产实践中,使用不停弧“热接头”的方法,取得了一定效果。这种方法是当需要变更握丝位置而出现接头时,先将焊丝末端和熔池相接触,同时将电弧稍作后移,或引向坡口一边。待熔池凝固与焊丝末端粘在一起的刹那间,迅速变换握丝位置。完成这一动作后,将电弧立即恢复原位,继续焊接。采用“热接头”法,既能保证质量,又可提高工效,但要求操作技术熟练,动作快而准。

⑤送丝动作。以左手拇指、食指、中指捏焊丝,焊丝末端应始终处于氩气保护区。填丝动作要轻,不得扰动氩气保护层,以防止空气侵入。更不能像气焊那样,在熔池中搅拌,而应一滴一滴地向熔池送给。送丝时,可以采用连续送丝、断续送丝(即在保护区范围内一拉一送的填丝方式),或将焊丝弯成弧形,紧贴在坡口间隙处,焊接电弧同时熔化坡口钝边和焊丝,这时要求对口间隙小于焊丝直径。此法可避免焊丝遮住焊工的视线,适用于困难位置的焊接。此外,当对口间隙大于焊丝直径时,焊丝应跟随电弧做同步横向摆动。无论采用哪种填丝动作,送丝速度均应与焊接速度相适应。

(7)操作方法。管道焊口手工钨极氩弧焊打底,按操作方法有不填丝法和填丝法两种,后者又有外填丝法和内填丝法之分。方法的选择应与管径大小、焊口所处的空间位置、对口形式相适应。

①不填丝法。不填丝法又称自熔法。管道对口不留间隙,留有1.5~2mm钝边,见图2-34。钝边太大不易熔透,太小则易被烧穿。焊接时,用电弧熔化母材金属的钝边,形成根层焊缝。基本上不填丝,只在熔池温度过高,即将焊穿,或者局部对口不规划,出现间隙时,才少量填丝。操作时,钨极应始终保持与熔池相垂直,以保证钝边熔透。这种方法焊接速度快,节省填充材料,但存在以下缺点。

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图2-34 不填丝法的管道接头形式

a.对管子对口的要求严格,稍有错口,容易产生未焊透缺陷。操作时只能凭经验,看熔池的温度来判断是否焊透,无法直接观察根部透度情况,因此焊接质量不够稳定。

b.由于不加焊丝,根层焊缝很薄,盖面层焊接时,极容易将根层焊缝烧穿,同时在应力集中的条件下,尤其是大直径厚壁管打底焊时,易产生焊缝裂纹。

c.对于合金成分比较复杂的管材,特别是含铬较高时,由于铬元素与氧的亲和力较强。如果管内不充氩气保护,在焊接高温作用下,焊缝背面易产生氧化、过烧等缺陷。

因此,采用不填丝法进行根层焊缝打底焊时,应注意电流不宜过大,焊速不宜过慢,对于合金元素较高的管材,还要采取管内充氩气保护措施。

这种方法一般仅适用于小直径薄壁管的打底焊接。其操作要点如下。

a.当手工钨极氩弧焊装置不具备高频引弧功能时,最好采用划擦法引弧,即在接缝前方5~10mm的坡口中心处轻轻地擦燃电弧,移至施焊点进行施焊。

b.注意控制电流值。焊接电流过小,不能形成连续焊缝,焊接电流过大,使熔池面积增大,容易烧穿。

c.定位焊缝长3~6mm,间距5~10mm。

d.起弧时为使上下板熔合需稍稍缩短电弧,轻微摆动钨极,待上下板熔合形成熔池时停止摆动,将钨极对准坡口中心连续直线运行施焊。电弧要短,在保证熔合情况下,焊速稍快,要保持均匀速度。

e.熄弧时应填加少许焊丝填满弧坑,可避免因应力集中而使弧坑开裂。在焊接间断焊缝时,这一点尤为重要。

f.采用合理的焊接顺序及合理的焊接工艺,使焊接变形不明显。如有局部小范围起包,可采用锤击矫正的方法,可采用木槌,不锈钢工件禁止使用碳钢锤进行锤击矫正。

②填丝焊法。管道对口时,均需留有一定的间隙。施焊时,从管壁外侧或通过间隙从管壁内侧填充焊丝。与自熔法相比,填丝焊法具有以下优点。

a.管内不充氩保护时,从对口间隙中漏入的氩气,仍有一定的保护作用,改善了背面被氧化的状况。

b.专用氩弧焊丝均含有一定量的脱氧元素,并且对杂质含量的控制很严格,故焊法质量较高。同时,对口留间隙后,接头的应力状况也得到改善,接头的刚度有所降低,所以焊缝裂纹倾向较小。

c.加填充焊丝的焊缝比较厚,不但增加了根层焊缝的强度,而且在进行次层电弧焊时,背面不易产生过烧,仰焊部位不会因为温度过高而产生内凹(塌腰)等缺陷。

由于填丝焊法能够可靠地保证根层焊缝质量,尽管在操作技术上比自熔法的难度大,但目前生产中还是得到了广泛的应用。对质量要求较高的承压管打底焊接,多采用填丝焊法。

(8)外填丝法与内填丝法的操作及应用。

①外填丝是电弧在管壁外侧燃烧,焊丝从坡口外侧填加的操作方法。外填丝的焊枪的喷嘴与焊丝的相对位置如图2-35所示。焊接方向不限,图中所示为逆时针方向。管道对口的间隙大小是随填丝动作、管径大小、管壁厚薄而定。对于大直径厚壁管(如管径>219mm、壁厚>18mm)的对口间隙应稍大于焊丝直径;焊接过程中,焊丝连续送入熔池,稍做横向摆动,这样可适当地多填加一些焊丝,使焊缝增厚,并保证坡口两侧熔化良好。对于小直径薄壁管,对口间隙一般要求小于或等于焊丝直径。焊丝在对口中心沿管壁送给,不做横向摆动。焊接速度稍快,采用断续送丝或连续送丝均可,焊缝不必太厚。

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图2-35 外填丝焊法

1—焊丝;2—喷嘴

②内填丝法是电弧在管壁外侧燃烧,焊丝从对口间隙伸入管内向熔池送给的操作方法。焊枪的喷嘴与焊丝的相对位置见图2-36。同外填丝法一样,施焊方向不限,图中所示为顺时针方向。要求对口间隙必须大于焊丝直径,当采用φ2.5mm焊丝时,点焊后的间隙应为3~3.5mm。焊接过程中,对口间隙应始终大于焊丝直径,否则将造成“卡丝”现象,影响焊接过程继续进行。一些小直径排管常采用一次对口组合的方法,为防止收缩变形引起对口间隙缩小,应采取相应的措施,如刚性固定、合理的焊接顺序,适当加大间隙等。

外填丝法与内填丝法相比较,由于前者间隙小,所以焊接速度快,填充金属少,操作技术较容易掌握;后者适合于困难位置的焊接。只要焊嘴能达到,无论什么样的困难位置均能施焊。对口要求不十分严格,即使在局部间隙不均匀或少量错口的情况下,也能得到较满意的结果。由于操作时焊工从间隙中直接观察焊道成形,故可保证焊缝具有良好的透度。

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图2-36 内填丝焊法

1—焊丝;2—喷嘴

作为一名氩弧焊工应同时掌握这两种基本填丝操作方法,以便在不同的焊接部位,根据实际情况进行选择。一般选用原则是:凡焊接操作的空间位置开阔,焊丝送给不受障碍,视线不受影响的管道焊口,宜采用外填丝法,反之则宜采用内填丝法。

实际上,所谓内填丝法也不是整条焊缝全部采用,通常只在困难位置才采用。内外填丝的操作方法应相互结合,视焊接操作方便而选定。

(9)其他要求。打底层焊缝在焊接过程中或焊完后,如发现焊缝有裂纹和其他超过标准的缺陷时,应彻底铲除修复,不允许用重复熔化的方法来消除缺陷。

进行次层电弧焊时,应注意不得将打底层焊缝烧穿,否则会产生内凹或背面剧烈氧化等缺陷。与打底层相邻的次层电弧焊所使用的焊条直径不宜过大,一般为φ2.5mm或φ3.2mm。

2.小直径管水平转动对接的焊接操作技巧

水平转动对接管的焊接是借助滚轮架使管子转动进行的。通常,为了使电弧燃烧稳定,钨极一般磨成圆锥形。坡口一般采用V形坡口,装配时,要清除管子坡口及其端部内外表面20mm范围内的水锈、油污等污物,该范围内打磨至露出金属光泽并用丙酮清洗,焊丝同样用丙酮清洗。

①定位焊在组对合格后进行,一般定位焊接1~2点即可,焊缝长度为10~15mm,要保证定位焊焊透且无任何缺陷。

②焊接时,将装配好的焊件装夹在滚轮架上,使定位焊缝处于6点钟的位置。在12点钟处引弧,管子不转动也不填加焊丝,待管子坡口处开始熔化并形成熔池和熔孔后开始转动管子,并填加焊丝,焊枪、焊丝与管子的角度如图2-37所示。

③焊接时,电弧始终保持在12点钟位置,并对准坡口间隙,可稍做横向摆动。焊接过程中应保证管子的转速平稳。填充焊丝以往复运动方式间断送入电弧内的熔池前方,成滴状加入,送丝要有规律,同时,管子、焊丝和喷嘴之间要保持一定的距离,避免焊丝接触到钨极或扰乱气流,注意焊丝末端不要离开保护区。

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图2-37 小直径管子钨极氩弧焊时的操作位置

④当焊至定位焊缝处时,应松开焊枪上的按钮开关,停止送丝,借助焊机的焊接电流衰减装置熄弧,但焊枪仍须对准熔池进行保护,待其冷却后才能移开焊枪。然后检查接头处弧坑质量,若有缺陷时,则须将缺陷磨掉,并使其前端成斜面,然后在斜面处引弧,管子暂时不转动并先不加填充焊丝,待焊缝开始熔化并形成熔池后,开始送进焊丝进行接头正常焊接。

⑤当焊完一圈,打底焊快结束时,先停止送丝和管子转动,待起弧处焊缝头部开始熔化时,再填加焊丝,填满接头处再熄弧,并将打底层清理干净。

⑥盖面焊的操作与打底焊基本相同,焊枪摆动幅度略大,使熔池超过坡口棱边0.5~1.5mm,以保证坡口两侧熔合良好。焊后清理焊缝表面,并观察焊缝表面,不能有裂纹、气孔、咬边等缺陷,如有的要打磨修理或修补。

3.水平固定对接管的焊接操作技巧

(1)外填丝焊法。采用外填丝法焊接时,焊丝在管外送进,将水平固定管分为左右两个部分。在大多数情况下,通常都采用传统的焊接技术,即从下向上焊接。但也可以采用向下焊技术,即从平焊位置向仰焊位置焊接,如图2-38所示,氩弧焊向下焊技术已在生产实践中被成功应用。

①向上焊操作。向上焊的焊接顺序如图2-39所示。焊丝始终由管子外壁送入电弧中,因此,焊缝根部间隙小于焊丝直径,一般为1.5~2.5mm,钝边为0.5~1mm。焊接电流为65~75A,电弧呈月牙形摆动。

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图2-38 外填丝法的两种焊接方式

焊工位于焊管下方,仰视管接头,焊接左半部分时,左手握焊枪,右手握焊丝,自管子仰焊位置(时钟6点钟位置)引弧,逆时针焊至时钟3点钟位置收弧。然后改用右手握焊枪,左手握焊丝,自仰焊位的A处焊缝上引弧,在电弧燃烧稳定后,将电弧向左移至B处开始送丝焊接,顺时针由时钟6点位置仰爬焊至时钟9点位置变立焊,立焊爬坡焊至时钟12点位收弧,收弧时注意填满弧坑。在左半部(Ⅱ段)焊接过程中,焊枪与焊丝、管子之间的夹角见图2-40。

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图2-39 向上焊的焊接顺序

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图2-40 Ⅱ段焊接时的焊枪、焊丝角度

焊接Ⅲ段焊缝(3点至12点位置)时,焊工右手握焊枪,左手握焊丝,在时钟3点钟位置焊缝A处引弧,电弧燃烧稳定后,迅速将电弧移至B处开始送丝焊接,逆时针由时钟3点位向上立焊爬坡焊至12点位置平焊,在收口处熄弧,收弧时注意填满弧坑。Ⅲ段焊接时的焊枪与焊丝、管子之间夹角见图2-41。

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图2-41 Ⅲ段焊接时的焊枪、焊丝位置

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图2-42 向下焊的焊接顺序

②向下焊操作。采用向下焊操作时,焊接电弧一直指向已焊接部位,熔池冷却缓慢,有利于改善焊缝金属组织,提高焊接质量。而且向下焊时焊枪在熔池的前方,便于观察熔池,熔深大,焊缝背面成形好,减少了内凹、熔合不良等缺陷的产生,由于重力作用,铁液自然下淌,焊缝两边熔合良好,成形美观。向下焊的焊接速度比传统焊(向上焊)的焊接速度稍微快些,有利于提高工作效率。

外填丝法向下焊接时,要求焊工左右手都能操纵焊枪和焊丝,能准确稳定地进行填丝,操作时要注意,焊丝不要与钨极接触,以免焊缝出现夹钨现象。向下焊的焊接顺序如图2-42所示。

引弧在时钟的3点位置,焊工右手握焊枪,左手握焊丝,焊丝沿焊管的切线位置送入电弧下面的气体保护区,当焊接坡口根部有“出汗”现象时,即送入焊丝熔化。送丝动作要稳,熔化一滴后立即将焊丝退出电弧区,但不要离开气体保护区,等待第二次送焊丝,如此周而复始,焊缝由3点钟位置起,至6点钟位置A处熄弧。熄弧时应注意填满弧坑,在由时钟3点至6点钟位置焊接时,焊枪、焊丝和管件之间的角度见图2-43。实际操作见图2-44。

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图2-43 Ⅰ段焊接时焊枪、焊丝的角度

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图2-44 向下焊实际操作

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图2-45 Ⅱ段焊接时焊枪、焊丝的角度

Ⅱ段(时钟9点至6点位置)焊接时,右手握焊枪,左手握焊丝,在时钟9点位置引弧,沿逆时针方向焊接至时钟6点位置熄弧,焊枪、焊丝和管件之间的角度见图2-45。

Ⅲ段(时钟12点至3点位置)焊接时,右手握焊丝,左手握焊枪,在时钟12点A位置引弧,顺时针方向焊接,在时钟3点位置熄弧。焊枪、焊丝和管件之间的角度见图2-46。

Ⅳ段(时钟12点至9点位置)焊接时,左手握焊丝,右手握焊枪,在时钟12点位置引弧,逆时针方向焊接,焊至时钟9点位置熄弧。焊枪、焊丝和管件之间的角度见图2-47。

(2)内填丝焊法。采用内填丝法焊接时,焊丝直径通常在φ2.5~φ3.5mm之间,钝边为1~1.5mm,焊接电流为70~75A,焊接电弧呈锯齿形摆动。焊接时,同样把管焊缝按时钟位置分为四个部位。即时钟的12点位置至3点位置、时钟3点位置至6点位置、时钟6点位置至9点位置以及时钟9点位置至12点位置焊缝,其焊接顺序如图2-48所示。

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图2-46 Ⅲ段焊接时焊枪、焊丝的角度

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图2-47 Ⅳ段焊接时焊枪、焊丝的角度

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图2-48 内填丝焊法的焊接顺序

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图2-49 Ⅰ段焊接时的焊枪与焊丝角度

①Ⅰ段的焊接。由3点钟位置引弧,右手握焊枪,左手握焊丝。焊丝由6点至9点区域伸进管内向3点位置的电弧区送入,焊枪与管切线呈75°~85°夹角,与焊丝呈90°角。引弧前,先按选定的氩气流量对准引弧点放气5~10s,以排除焊接处的有害气体及检查供气是否稳定,然后开始引弧。引弧后,观察电弧下面的坡口根部,有“出汗”现象时,立即填加焊丝,形成熔池后,由此顺时针向下焊接。焊丝总是由6点至9点区域送至焊接电弧下面,直至接近时钟5点位置熄弧(过时钟4点位置8~10mm即可),如图2-49所示。

②Ⅱ段的焊接。焊枪在9点钟位置引弧,焊丝由12点至3点区域送进管内到时钟9点位置电弧下。焊工左手握焊枪,右手握焊丝。焊枪与管切线呈75°~85°角,与焊丝呈120°角向下焊接。其他操作同Ⅰ段焊缝的焊接。当焊接接近时钟5点位置时,间隙变小,不利于焊工观察熔池和送丝,这时,可以由内填丝改为外填丝法焊接。焊枪、焊丝、管子之间角度及填丝见图2-50。

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图2-50 Ⅱ段焊接时的焊枪与焊丝角度

③Ⅲ段的焊接。内填丝法为焊工右手握焊枪,左手握焊丝,焊丝由9点至12点区域送进管内,向时钟3点位置送入,焊接方向是由时钟3点位置向12点位置逆时针焊接。如图2-51所示,当焊至12点位置时收弧,收弧时注意填满弧坑,灭弧后观察熔池颜色完全变暗,3~5s后再关保护气阀,停止送气。

该区域为立向上爬坡焊,采用外填丝法要比内填丝法方便。

④Ⅳ段的焊接。焊工右手握焊枪,左手握焊丝,焊丝由9点至12点区域紧贴着12点位置送入9点位置电弧区。焊接方向是从9点焊至12点收弧。焊枪与焊丝、管件角度见图2-52。但随着焊接过程逐渐接近时钟12点位置,焊缝越来越短,焊丝由内填丝法也逐渐过渡为外填丝法。收口时要注意填满弧坑。电弧熄弧后,待焊缝颜色变暗再关闭气阀,停止送入氩气。

(3)操作实例。某工程锅炉膜式水冷壁管采用手工钨极氩弧焊进行焊接。该水冷壁由轧制鳍片管构成,管子规格为φ63.5mm×6.4mm,管壁间距仅12mm,整排管焊口均为吊焊位置,见图2-53。对口附近的鳍片断开,留有一定空隙,具有管径小、管壁较薄、管间距离小、管与管之间有铁件相互制约等特点。整排管子一次对口,逐根管子对口点固焊,按顺序一次完成整排管子的焊接。由于管排密集,空间较窄,施焊比较困难。

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图2-51 Ⅲ段焊接时的焊枪与焊丝角度

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图2-52 IV段焊接时的焊枪与焊丝角度

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图2-53 膜式水冷壁排管示意图

1—水冷壁排管;2—鳍片

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图2-54 双人对称焊接示意图

将每个焊口分为四段(一~四),用时钟的钟点来表示焊接位置。在12点处点固,见图2-54。由两名焊工对焊,焊工a在仰焊位置,负责完成一、二段焊接;焊工b在俯焊位置,负责完成三、四段的焊接。

①采用内填丝法操作:排管一次点焊好,点焊后的对口间隙应大于焊丝直径。因为是整个排管对接,所以很难确保每根管的对口间隔完全一致,在允许的范围内,仍会出现间隙或大或小。这时,应选择几个间隙较小的对口先焊,则可对其余的焊口起到刚性固定的作用,防止收缩变形。这几道焊口在排管中最好是均匀分布。其余焊口可按顺序施焊。

焊工a面对间隙,仰视焊口,右手握焊枪,左手握焊丝,从左边间隙内填入。第一段焊缝从3点位置始焊,尽可能将起弧处提至3点以前,为焊工b接头创造有利条件,避开障碍接头,更容易保证质量。焊接过程中,可透过间隙观察焊缝根部成形情况。施焊方向为顺时针,用内填丝法,焊至5点位置收弧。不要延续到6点位置,以免妨碍第二段焊接时的视线和焊丝插入的角度。紧接着焊接第二段,这时焊工原地不动,保持原来的姿势,只是改变左手握焊枪,右手握焊丝,从右边间隙内填入(在5~6点之间尚有间隙)。从9点最好稍过9点位置起弧,逆时针方向施焊。先用内填丝法焊至7点左右,这时视孔越来越小(5~7点间隙为视孔),从间隙孔观察焊缝成形已经很困难,同时焊丝角度也不能适应要求,应逐渐由内填丝法过渡为外填丝法,直至与第一段焊缝在5点位置处接头封口。

第三、第四段的操作要领与第一、第二段大致相同,焊工b位于管子上方,俯视焊口。由于12点处有一个点固焊缝,对于焊丝放置角度和视线都有妨碍。因此,焊工b从3点用内填丝法引弧并与前焊缝接好头,然后开始焊接。始焊后不久,待困难位置一过,立即提前过渡为外填丝。图2-55为第四段焊接时焊丝放置的位置。最后以同样办法焊接第三段。第三、第四焊缝分别在点固焊缝两端收弧封口。

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图2-55 第四段焊接时焊丝放置的位置

1—定位焊缝;2—焊丝;3—喷嘴

②采用外填丝法操作:焊接顺序、点焊位置、施焊方向等均与内填丝法相同。焊工位于所焊部位的侧面。对口间隙比内填丝时小,一般等于或小于焊丝直径即可。操作时最困难的位置在两管壁相对处,即3点和9点的位置。为了不影响视线,预先将焊丝弯成弧形,紧贴坡口间隙,末端置于始焊位置,见图2-56。

在操作时应注意以下几点。

a.从最困难的部位起弧,在障碍最少的地方收弧封口,以免焊接时影响操作和焊工视线,降低焊接接头质量。

b.采取两人对焊的方式进行焊接,要合理地进行组织安排,避免焊接接头温度过低。

c.在有障碍的部位,很难做到喷嘴、焊丝与焊件保持规定的夹角,可根据实际情况进行调整,待困难位置过后,即恢复正常角度的焊接。

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图2-56 困难位置(3点和9点)的外填丝方法

1—喷嘴;2—前端弯成弧形的焊丝

4.垂直固定对接管的焊接操作技巧

(1)打底焊。打底焊时的焊枪角度如图2-57所示,实际操作见图2-58。首先在右侧间隙较小处引弧,待坡口根部熔化,形成熔池和熔孔后开始填加焊丝,当焊丝端部熔化形成熔滴后,将焊丝轻轻向熔池里推一下,并向管内摆动,将液体金属送到坡口根部,保证背面焊缝的高度。填充焊丝的同时,焊枪小幅度做横向摆动并向左均匀移动。在焊接过程中,填充焊丝以往复运动方式间断地送入电弧内的熔池前方,在熔池前成滴状加入。送丝要有规律,不能时快时慢,以保证焊缝成形美观。当焊工要移动位置暂停焊接时,应按收弧要点操作。

打底焊时,熔池的热量要集中在坡口的下部,防止上部坡口过热,母材熔化过多,产生咬边等缺陷。

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图2-57 打底焊焊枪与焊丝角度

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图2-58 垂直固定对接管的实际操作

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图2-59 盖面焊的焊枪角度

(2)盖面焊。盖面焊根据具体情况,可以采用单道焊,也可采用多道焊,但都要掌握好焊枪角度和摆动幅度,以使熔池超过坡口棱边,保证坡口两侧熔合良好。

以盖面层由两道焊缝组成为例,要先焊下面的焊道,后焊上面的焊道,焊枪角度如图2-59所示。焊下面的盖面焊道时,电弧对准打底焊道下沿,使熔池下沿超出管子坡口棱边0.5~1.5mm,熔池上沿在打底焊道1/2~2/3处。焊上面的焊道时,电弧对准打底焊道上沿,使熔池上沿超出管子坡口0.5~1.5mm,下沿与下面的焊道圆滑过渡,焊接速度要适当加快,送丝频率加快,适当减小送丝量,防止焊缝下坠。采用单道焊的盖面焊道形状如图2-60所示。

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图2-60 单道盖面焊的外观

5.操作技巧小结

(1)手握焊丝往焊接电弧中送入时,焊丝要平稳,无抖动现象,焊接过程中使用的焊丝长短要适中,太长会引起焊丝抖动甚至粘连,太短会使焊缝接头过多,使产生焊接缺陷的几率增大。

(2)在送丝过程中,一定要把焊丝送到眼睛看到的预定位置上。即每个焊点都与前一个焊点重叠2/3。要做到这点,需要焊工在焊接时找好焊接位置。焊接时,焊工左、右手臂都要有一定的活动空间。

(3)施焊姿势要正确,采用站位时,要双腿叉开站立焊接;采用蹲位时,要全蹲下。如果高度不合适,可采用垫辅助物的办法,以保证站位或蹲位的施焊高度。切忌以半站或半蹲式的姿势焊接,因为时间一长,焊工容易疲劳,焊接质量也不稳定。

(4)焊工在施焊时,要有效地控制自己的呼吸。既不要深呼吸,造成身体的浮动,影响握焊丝和焊枪的手,使焊缝成形不好,甚至因焊点与焊点之间搭接不均而出现缺陷。也不要大憋气,使焊工因缺氧而心率加快,心情烦躁,从而影响焊接质量。

(5)在实际焊接过程中,很难保证坡口间隙均匀一致,所以,焊工应熟练掌握内、外填丝技术,焊接时采取内外结合的填丝方法和左右手都能操纵焊枪的焊接技术,才能获得良好的焊缝。

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