埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用

王涛

(中国水利水电第八工程局有限公司湖南长沙410004)

摘要:下文对埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用展开分析探讨，以供相关人员参考学习。

关键词：埋弧自动焊；水工金属结构；制造应用；

埋弧自动焊的工作原理及优特点

1.1埋弧自动焊的工作原理

埋弧焊焊丝要与焊件进行燃烧，使电弧将埋在焊剂下面的电弧热的焊丝端部及电弧周边的母材和焊机进行融化蒸发。金属和焊剂在蒸发时会发出一种气体，他能使电弧周边形成一个封闭空腔，电弧可以在这个空腔中燃烧。这个封闭的空腔是由一层熔渣形成的渣膜包围着，这层有效的渣膜不仅有效的将空气隔绝，避免了和电弧与熔池的接触，同时也使弧光不被辐射出来。电弧将焊丝融化后会以溶低的形式落下，跟熔化的母材金属融合形成熔池，密度小的熔渣会浮在熔池表面，熔渣不光会对熔池金属起到保护，同时在焊接的时候还能跟熔池金属发生冶金反应，这就影响到了焊丝金属的化学成分。电弧向前移动，熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后形成渣壳可继续对高温下的焊缝起保护作用，避免被氧化。

1.2埋弧自动焊的优特点

1.2.1生产效率高

在进行埋弧焊时，因焊丝伸出的长度很短，所以要采取较大的焊接电流。比如焊条电弧焊在使用焊条焊接时，电流的范围要控制在245~345毫安之间，通常埋弧焊的电流是500~850毫安，最高时可以达到1000毫安，所以，将埋弧焊电流和焊条电弧焊作比较，埋弧焊电流对焊丝的预热作用更为有效，再加上电弧在密封的熔剂气泡中燃烧，热效率极高，使焊丝的熔化系数增大、母材熔化快，提高了焊接速度。

1.2.2焊缝质量好

在进行埋弧焊时，焊接区会受到焊剂和渣壳双重保护，有效的阻断了有害气体的侵入，同时也可以降低焊缝的冷却时间，来提升焊缝接头的力学性能。埋弧焊焊接有稳定的规范，并且焊缝表面粗糙度小焊速平稳，同时它的化学成分和力学性能分布均匀被广泛应用。因埋弧焊焊溶较深，不会产生没有焊透的情况。因为电流大，熔深较大，这样熔池的气体不容易外溢，所以对气孔的敏感性有很大的要求。

1.2.3节省焊接材料和电能

埋弧焊熔深大，所以在对较厚的焊件可以不用切口就可以进行焊接，这样焊缝中焊丝的填充量就会减少，既节约了焊材，同时也节省了因为加工坡口和填充坡口所消耗的电能。埋弧焊不容易外溅是因为有焊剂的保护，又没有像焊条电弧焊那样的焊条头的损失，这就提高了填充焊丝的利用率，降低了成本。

1.2.4劳动条件好

埋弧自动焊都是机械化，所以操作简单，这样就减轻了劳动的强度，同时电弧是在焊剂底下燃烧，不会受到弧光的影响，有效的减少了烟尘，最大化的改善了焊工的劳动条件。

二、埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用

水利工程金属结构比较复杂，它包含有钢闸门和启闭机，拦污栅以及多种水利会用到的金属管道和支架等。在水工金属结构制造中需要产品的种类有很多，但是能采用埋弧自动焊的焊缝有弧形闸门中面板和主梁以及支臂的腹板和翼板的组合焊缝及对接焊缝，面板的对接焊缝等。从焊缝的长度可以区分出，焊接长度长的焊缝比焊缝短的焊缝使用埋弧自动焊呃呃效率更高，在使用埋弧自动焊的时候相关人员要在焊件呃呃两端分别焊块引弧和熄弧板，如果遇到焊缝短的情况，需要浪费的材料很多，同时消耗的人力也大，这样就导致工作效率出现严重下降。从焊件的厚度我们发现，最适合埋弧自动焊的是中厚板，经过长时间的实践经验发现，这跟埋弧自动焊的电流大和溶深大的特点有着直接的关系。在水工金属结构中，使用最多的是中厚板，因为它最适合使用埋弧自动焊，极大的提高了生产效率和焊接质量。

三、埋弧自动焊焊接工艺参数对焊缝形状和性能的影响

3.1接电流

在其他的条件没有发生变化时，无论是Y形坡口还是I形破口，熔深和焊接电流的变化都是正比，当电流小时熔深会浅，高度和宽度都会有明显的不足，而熔深大，高度也会变大，这样的情况很容易出现高温裂纹，这些都与增加焊接电流时对焊缝熔深的影响有着直接的关联。

3.2电弧电压

电弧电压和电弧的长度成正比关系，当电弧电压降低，熔池就会深焊缝宽度会变窄，这样的现象会产生热裂纹。电弧电压升高会导致焊缝宽度增加，从而造成余高不够的现象。因此，当焊接电流持有一定的弧长才能给焊接电弧的稳定燃烧带来保障，所以，电弧电压的变化范围是有限制的。

3.3焊接速度

熔深和熔深宽度跟焊接速度有着直接的关系。经过有关人员长时间的实践经验发现，当焊接速度过慢范围小时，焊缝熔池会加大，焊缝熔深和熔宽也会增大。相反，焊接速度的增加会让焊缝熔深和熔宽都会有减小，因此，熔深和熔宽都跟焊接的速度成反比。焊接速度减小，溶化的金属量就会增多，这样的焊缝成形差。而焊接的速度较快，又很容易造成溶化的金属量不够而导致咬边的现象产生。所以在实际焊接的时候，为了能高生产，所以在增加焊接速度的同时也要加大电弧的功率，才能给焊缝的质量带来保障。

3.4焊丝直径

焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊丝直径不同，焊缝形状会发生变化。当其他条件不变时，熔深与焊丝直径成反比关系。

四、埋弧自动焊主要参数的综合调整

埋弧自动焊主要参数估选后不能直接用于生产，还必须通过试焊后对参数进行综合调整，让电流电压，焊速协调匹配厚确认各参数合适，焊缝质量达到了要求才可正式用于生产。

在综合测试中，试板施焊时最好将试板悬空便于观察焊缝反面热场的颜色。据不同的颜色及形状判断焊深，焊速是否合适。在原有的参数基础上适当调整，使焊速及熔深达到要求。试焊时，熔池背面热场移动，按热场最亮处的颜色估计熔深。当出现淡黄色（1200°C）才可能达到需要的熔深。热场背面颜色越是亮白色说明电流越大，越是暗红色则电流越小。除此，还要观察热场的形状，当焊接速度较高时，焊缝背面热场前端是尖形；当焊接速度较慢，焊缝背面热场的前端是圆形。

五、埋弧自动焊工艺

5.1焊前准备

5.1.1坡口设计及加工

跟其他焊接方法做比较我们可以发现，埋弧自动焊焊接母材稀释率会比较大，对焊缝性能产生较大影响的是母材的成分，因此在进行埋弧焊破的设计的时候要考虑到母材的成分。根据单丝埋狐焊使用电流的范围我们可以发现，板厚小于15m时可以不用开坡口，在装配时要留有一定的间隙。当板厚为15m到21m，都是在开v形坡口，板厚为22m～50m时开X形坡口。

5.1.2装配点固

埋弧自动焊有着严格的要求，它要求接头间隙分布均匀并且没有错边，在装配时要根据板厚的不同去制定间距，选择定位的焊点。同时在直缝接头两端必须加引弧板和熄弧板，这样是为了减少引弧和熄弧引起的缺陷。

5.2对接接头双面焊

工件厚度超过12～14m的对接接头，通常采用双面焊。这种方法对焊接工艺参数的波动和工件装配质量都较不敏感，其焊接技术关键是保证第一面焊的熔深和熔池的不流溢和不烧穿，反面焊接时完全焊透。焊接第一面的方法有：悬空焊、加焊剂垫板以及利用薄钢带、石棉绳的等做成临时工艺垫法进行焊接。

结束语：

随着焊接设备和焊接工艺的不断发展，自动焊的使用频率越来越高，而埋弧自动焊以它的生产效率高、焊缝低温冲击韧性好、劳动条件好、焊丝焊剂来源广等特点，在水工金属结构制造中尤其在施工现场制造中应用广泛。埋弧自动焊在金属结构生产中降低生产成本，提高生产率，取得了良好的经济效益。

参考文献：

[1]水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范（DL/T5018-2004）中华人民共和国发展改革委员会2004.5

[2]焊接手册（第一卷）机械工业出版社1995年

[3]金属熔焊原理及工艺机械工业出版社1980年

[4]焊接机械装配图册机机械工业出版社1982年