3.7　管料的焊條電弧焊操作

管件焊接按焊接時焊件的固定方式和焊件空間位置不同，可分為水平轉動焊、垂直固定焊和水平固定焊等幾種。

3.7.1　管料的水平轉動焊

水平轉動焊為管件焊接中較易掌握的一種。管件采用轉動焊接，具有操作簡便、易保證焊接質量、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點，在管料焊接中使用廣泛。

（1）管料轉動焊的操作要點

管料轉動焊的操作步驟與方法與板料焊條電弧焊平焊基本相同。具體操作時，應注意以下要點。

①對口及點焊　管道的焊接要求坡口端面的不平齊度小于0.5mm，焊口拼裝錯口不得大于1mm，對口處的彎曲度不得大于1/400。點焊時，對于管徑小的（ф≤70mm），只需在管料對稱的兩側進行點焊定位就可以了。管徑大的可點焊三點或更多的焊點進行定位（圖3-82）。點焊焊肉的尺寸應適宜，通常當管壁厚度小于等于5mm時，則點焊焊肉厚度可與管壁齊平；若管壁厚度大于5mm時，則點焊焊肉厚度約為5mm，點焊長度約為20～30mm。為便于接頭熔透，點焊焊肉的兩個端都必須修成緩坡形。

②根部的焊接　不帶墊圈的管料轉動焊，為了使根部容易熔透，運條范圍選擇在立焊部位，如圖3-83所示。操作手法采用直線形或稍加擺動的小月牙形。如果對口間隙較大時，可采用滅弧方法焊接。

對于厚壁管，為防止因轉動時震動而使焊口根部出現(xiàn)裂紋，并便于操作，在對口前應將管料放在平整的轉動臺或滾杠上。焊接時，最好每一焊段焊接兩層后方可轉動一次，同時點焊焊縫必須有足夠的強度；靠近焊口的兩個支點距離最好不大于管徑的1.5～2倍，參見圖3-84。

③多層焊的其他各層焊接方法　轉動焊的多層焊接，運條范圍是選擇在平焊部位，如圖3-85所示。

操作時，焊條應在垂直中心線兩邊15°～20°范圍內(nèi)運條，焊條與垂直中心線成30°角。采用月牙形手法，壓住電弧做橫向擺動，這樣，可得到整齊美觀的焊縫。或仍選用斜立焊部位進行焊接，這適用于現(xiàn)場無轉動臺的轉動焊接法。

（2）操作方法

以下通過一規(guī)格為ф159mm×6mm，長度為250mm的大20鋼熱軋無縫鋼管的焊接實例，簡述管料水平轉動焊的操作方法。

①焊前準備

a.焊機。交流或直流焊機。

b.焊條。E4303（J422）型，直徑3.2mm，焊前焊條烘干100～150℃，1～2h。

c.焊件。20鋼熱軋無縫鋼管，規(guī)格為ф159mm×6mm，長度為250mm，V形坡口，坡口面角度為30°，每組兩段管件。

②裝配及定位　使用正式焊接用焊條進行定位焊，三點定位，應保證兩管件的同心度，如圖3-86所示。

③打底焊　焊接電流為90～100A，采用滅弧焊法焊接，要求單面焊雙面成形（具體參見“3.9.1單面焊雙面成形焊接技術”），焊條角度如圖3-87所示。起焊處為管件3點處，終焊點為12點處。待第一段焊縫焊完后，將管件轉動90°，重新進行第二段焊縫的焊接，直至焊完一周焊縫。應該注意的是，管件焊接時，焊條角度在焊接過程中不斷地進行改變?yōu)楸ＷC焊縫良好成形的關鍵。

將定位焊縫處作為始焊點（3點），在該點引弧，先用長弧加熱，然后將焊條伸到坡口根部，壓低電弧，作橫向擺動，待坡口根部擊穿形成第一個熔孔后立即滅弧，如此往復，直至焊至12點處。接頭時先在收弧處前端15mm左右處引弧，然后將電弧移至接頭處焊縫后側10mm左右處用稍長的電弧進行橫向擺動向前焊接，焊條到達接頭焊縫前端坡口根部時將電弧壓低擊穿坡口根部。當焊接至環(huán)形焊縫最后接頭處前端10mm左右時采用連弧焊接，待封閉接頭完成后再繼續(xù)向前焊接10mm左右再熄弧。

④蓋面焊　焊接電流為90A，采用連弧焊鋸齒形運條或月牙形運條，焊接順序與打底焊時相同。

焊接過程中要注意電弧運至坡口兩側邊緣時應稍作停頓，以保證焊縫與母材熔合良好，焊接時要注意熔渣情況，如果出現(xiàn)熔渣超前，應迅速調整焊條角度。

接頭時應先在弧坑前端10～15mm處引弧，用長弧烘烤后再進行接頭；封閉接頭應使焊縫超過起頭焊縫（重疊）10mm然后滅弧。

⑤清理及檢測　將完成的焊件焊縫表面及飛濺清理干凈，至露出金屬光澤。檢測焊縫正反面質量。焊縫表面不得有焊瘤、氣孔、夾渣、咬邊等缺陷。

（3）操作注意事項

①定位焊縫應保證焊透。

②焊接時焊鉗的握法可以采用正握法，也可以采用反握法。

③打底焊時為保證接頭質量，可用角向磨光機將收弧處打磨成斜坡狀，然后進行接頭。

④接頭間隙較大時不宜放置金屬填充物。接頭間隙（根部間隙）是保證焊縫熔透的重要條件。但如果接縫間隙過大或坡口過寬，焊接時在間隙中塞入圓鐵棒或鋼塊，必然產(chǎn)生未焊透或使焊腳過高，影響焊件強度。對根部間隙過大的焊縫，可采用三點焊接法，并應注意焊道順序，如圖3-88所示。

3.7.2　管料的垂直固定焊

垂直固定管料的對接焊簡稱為管料橫焊。

（1）管料橫焊的操作要點

管料橫焊的操作步驟與方法與板料的對接橫焊基本相同。具體操作時，應注意以下要點。

①對口要求及點焊　當對口兩側管徑不等時（錯口），可以將直徑較小的管料置于下方，并且保證沿圓周方向的錯口數(shù)值均等；絕對避免偏于一側集中錯口，因為當錯口值很大時，將不可能熔透，在根部必然產(chǎn)生咬口缺陷，這種缺陷會由于應力集中而導致焊縫根部破裂（圖3-89）。

錯口大于2mm時則必須加工，使其內(nèi)徑相同，其加工坡度為1:5（圖3-90）。

為了使焊口對正，管料端面應垂直于管料軸線。焊接之前，坡口及其兩側10mm范圍內(nèi)應清除銹污，直至顯露金屬光澤為止。

點焊及焊點的修理都與鋼板橫焊的點焊相似。當管徑直徑ф（ф≤70mm）較小時，只需在管料對稱的兩側點焊兩點就行。管料較大時，可點焊三點或更多的焊點。

②根部焊接　根部焊接同橫焊基本操作法。

③多層焊接　多層焊接同橫焊基本操作法。

④單人焊接大直徑管道的方法　當焊接直徑較大的管道時，如果沿著圓周連續(xù)運條，則變形量較大，必須應用“逆向分段跳焊法”來焊接，如圖3-91所示。

多層焊時，每層焊道的接頭應錯開20～30mm。

（2）操作方法

以下通過一規(guī)格為ф159mm×6mm，長度為250mm的20鋼熱軋無縫鋼管焊接實例，簡述管料橫焊的操作方法。

①焊件要求　20鋼熱軋無縫鋼管，規(guī)格為ф159mm×6mm，長度為250mm，V形坡口，單個管件的坡口面角度為30°，每組兩段管件。其中管料垂直固定，接口在水平面內(nèi)。

②焊前準備　管料的橫焊要領與板對接橫焊基本相同，但由于管料有弧度，焊接電弧應沿大管料圓周均勻轉動。

a.焊機。直流或交流焊機。

b.焊條。E4303（J422）型，直徑為2.5mm及3.2mm，焊前焊條烘干100～150℃，1～2h。

c.焊件清理。焊前要求在管料焊接處除銹去污。

③焊接步驟

a.定位焊。按焊接要求先裝配定位焊，裝配尺寸參見表3-36。間隙小的一邊正對焊工，一個定位焊縫在左側。

b.焊道分布。根據(jù)零件結構，采用四層七道焊完成焊接，如圖3-92所示。

c.焊接工藝參數(shù)。焊接工藝參數(shù)的確定參見表3-37。

d.打底焊。要求焊透并保證背面焊道成形美觀，無缺陷。大管料打底層焊條角度如圖3-93所示。

打底層在管料的上坡口上引燃電弧，然后向管料的下坡口移動，待坡口兩側熔合后，焊條向坡口里壓，同時稍作停頓，這時可以看到管料坡口根部已被熔化并被擊穿，形成熔孔。此時焊條上、下擺動，作鋸齒形運條連續(xù)向右施焊。

打底層施焊時，為得到優(yōu)質的焊縫和良好的背面焊縫成形，焊接電弧要控制短些，焊條擺動向前移動的間距不宜過大，焊至坡口兩側停留時，要注意在上坡口的停留時間比在下坡口停留的時間稍長。焊接電弧的1/3保持在熔池前，用來熔化和擊穿坡口的根部，電弧的2/3覆蓋在熔池上，并保持熔池的形狀大小基本一致。

在焊接過程中，還要控制熔孔的大小，使上坡口面熔化掉約1～15mm，下坡口略小些。施焊時若發(fā)現(xiàn)下坡口出現(xiàn)較大的熔孔時，焊件焊縫背面易產(chǎn)生下墜或焊瘤。當焊條即將焊完，需要更換焊條收弧時，要將焊條向焊接的反方向拉回約10～15mm。使電弧拉長，直至熄滅。這樣可以把收弧縮孔消除或帶到焊道表面，以便在下一根焊條進行焊接時，將其熔化掉。

打底層焊縫的接頭方法可采用熱接和冷接法。

熱接法要求換焊條的速度要快。在熔池尚未冷下來之前，呈紅熱狀態(tài)時，立即在熔池后面約10mm處引燃電弧，焊條作上、下擺動向前施焊，焊至收弧的前沿時，將焊條向坡口根部壓送，并稍作停頓。然后將焊條漸漸抬起至正常焊接的位置，并向前施焊。采用冷接法，先將收弧處焊道打磨成緩坡狀，然后按熱接法的引弧位置、操作方法進行焊接。

焊件的打底層即將焊完，需要進行接頭封閉時，應事先將始焊處的焊縫端部打磨成緩坡形，然后再施焊，焊至緩坡處前端，焊條向坡口里壓，并稍作停頓，然后繼續(xù)向前焊過緩坡約10mm，待填滿弧坑后，即可熄弧。

e.填充焊。填充焊應保證坡口兩側熔合好，焊道表面平整。

填充層施焊前，將前一層的熔渣及飛濺清理干凈，并將打底層焊縫接頭處打磨平整，再進行填充層焊接。填充層為上、下兩道焊縫進行焊接，焊時由下至上施焊。焊條與工件的角度如圖3-94所示。

下道填充層焊接時，應注意觀察下坡口及封底層焊縫與管料的下坡口之間夾角處的熔化情況，焊上一道焊縫時，要注意封底層焊縫與管料上坡口之間夾角處的熔化情況。同時上道焊縫應覆蓋住下道焊縫的1/3～1/2，避免填充層焊縫出現(xiàn)凹槽或凸起。填充層焊完后，下坡口應留出約2mm，上坡口應留出約0.5mm，坡口兩側的邊緣棱邊不要破壞，為蓋面層施焊打好基礎。

f.蓋面焊。蓋面層分三道由下至上焊接，施焊時焊條與試件的角度如圖3-95所示。

（3）操作注意事項

①焊接時如前道焊縫有接頭超高現(xiàn)象，可用鏨子或銼刀進行修平。

②打底焊時接頭盡量采用熱接法。

③填充焊焊縫的表面高度應基本上與焊管表面高度取平或稍低于試件表面。

④焊縫不應出現(xiàn)未焊透、未熔合、焊瘤、咬邊、夾渣等焊接缺陷。焊縫尺寸應符合表3-38所示的要求。

3.7.3　管料的水平固定焊

管料的水平固定焊又稱為管料的全位置焊，屬管料焊接中較難掌握的焊接位置。

（1）管料水平固定焊的特點及措施

管料的水平固定焊具有以下特點。

①施焊過程中，焊條位置變化很大，操作比較困難。

②熔化鐵水在仰焊位置有向下（向焊道外）墜落的趨勢，而在立焊及過渡到平焊位置時，則有向管料內(nèi)部滴落傾向，因而有透度不均勻及外觀不整齊的現(xiàn)象。

③仰縫施焊時，為了使鐵水能熔化到坡口中去，并與基本金屬很好地熔合在一起，主要依賴于電弧的吹力。若電弧吹力不夠，則熔滴輸送到熔池的力量因而減弱。所以，只有增大電流強度才能使電弧吹力增加，但電流過大，熔池面積增加，鐵水容易下墜。由于熔件溫度隨著焊接過程的進行而遞升，所以為了防止鐵水下墜，必須使用合適的電流。

④焊接根部時，仰焊及平焊部位比較難于操作，通常仰焊部位背面出現(xiàn)焊不透或容易產(chǎn)生凹陷，表面因鐵水下墜出現(xiàn)焊瘤、咬口、夾渣等缺陷。平焊部位容易產(chǎn)生焊不透以及因鐵水下墜而形成的焊瘤。

⑤自立焊部位至平焊部位這一段焊縫，往往由于操作不當?shù)仍颍．a(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷。

根據(jù)上述特點，因此在操作時，應針對性的采取以下措施。

①對口要求及點焊：組對時，管料軸線必須對正，以免形成彎折的接頭；同時考慮到焊縫冷卻時會引起對口間隙的收縮，所以對較大直徑的管料，有必要于焊接前使平焊部位的對口間隙大于仰焊部位。

點焊基本上與轉動焊相同。

②根部施焊：在施工現(xiàn)場，常見的為不帶墊圈的V形坡口對接焊，其焊接方法基本上與鋼板的焊接方法相似。

焊法有兩種，第一種是分兩半焊接，此法應用廣泛，第二種是順著管料圓周焊接。

③其他各層的焊接：其他各層也多分兩半進行仰焊→立焊→平焊的施焊方法，操作要領基本上與相應位置的鋼板焊接法相似。

（2）操作方法

以下通過一規(guī)格為ф159mm×6mm、長度為250mm的20鋼熱軋無縫鋼管焊接實例，簡述管料水平固定焊的操作方法。

①焊件要求　20鋼熱軋無縫鋼管，規(guī)格為ф159mm×6mm，長度為250mm，V形坡口，單個管件坡口面角度為30°，每組兩段管件。其中管料水平固定，接口在垂直面內(nèi)。

②焊前準備

a.焊機。直流或交流焊機。

b.焊條。E4303（J422）型，直徑為2.5mm及3.2mm，焊前焊條烘干100～150℃，1～2h。

c.焊件清理。焊前要求在管料焊接處除銹去污。

③焊接步驟

a.定位焊。按焊接要求先裝配定位焊，裝配尺寸參見表3-39。其中0點處位于最上方。

b.焊道分布。根據(jù)零件結構，采用四層四道焊完成焊接。

c.焊接工藝參數(shù)。焊接工藝參數(shù)參見表3-40。

d.打底焊。要求全部焊透，背面焊縫成形好。打底層焊縫的焊接，沿垂直中心線將管件分為兩半周，稱前半周和后半周，各分別進行：仰焊→立焊→平焊焊接。在焊接前半周焊縫時，在仰焊位置的起焊點和平焊位置的終焊點都必須超過試件的半周（超越中心線約5～10mm），如圖3-96所示，焊條角度如圖3-97所示。

前半周從仰焊位置開始，在7點處引燃電弧后將焊條送到坡口根部的一側預施焊并形成局部焊縫，然后將焊條向另一側坡口進行搭焊，待連上后將焊條向上頂送，當坡口根部邊緣熔化形成熔孔后，壓低電弧作鋸齒形向上連續(xù)施焊。橫向擺動到坡口兩側時稍作停頓，以保證焊縫與母材根部熔合良好。

焊接仰焊位置時，易產(chǎn)生內(nèi)凹、未焊透和夾渣等缺陷。因此焊接時焊條應向上頂送深些，盡量壓低電弧，弧柱透過內(nèi)壁約1/2，熔化坡口根部邊緣兩側形成熔孔。焊條橫向擺動幅度較小，向上運條速度要均勻，不宜過大，并且要隨時調整焊條角度，以防止熔池金屬下墜而造成焊縫背面產(chǎn)生內(nèi)凹和正面焊縫出現(xiàn)焊瘤。

焊接立焊位置時，焊條向試件坡口內(nèi)的給送應比仰焊淺些。電弧弧柱透過內(nèi)壁約1/3，熔化坡口根部邊緣兩側，橫向擺動的幅度比仰焊可稍大些。平焊位置焊條向試件坡口內(nèi)的給送應比立焊再淺些，弧柱透過內(nèi)壁約1/4，熔化坡口根部邊緣的兩側，以防止背面焊縫過高和產(chǎn)生焊瘤、氣孔等缺陷。

更換焊條進行焊縫中間接頭時，采用熱接法或冷接法均可。

熱接法更換焊條時要迅速，在熔池尚沒有完全冷卻，呈紅熱狀態(tài)時，在熔孔前方10mm處引弧施焊，引燃電弧后，退至原弧坑處焊條稍作橫向擺動待填滿弧坑焊至熔孔時，將焊條向試件坡口內(nèi)壓，并稍作停頓，當聽到擊穿聲形成新熔孔時，焊條再進行橫向擺動向上正常施焊。采用冷接法，在接頭施焊前，先將收弧處打磨成緩坡，然后按熱接法的引弧位置、操作方法進行施焊。

后半周焊縫下接頭仰焊位置的施焊：在后半周焊縫施焊前，先將前半周焊縫起焊處易產(chǎn)生的氣孔、未焊透等缺陷清除掉，然后打磨成緩坡。施焊時在前半周焊縫前約10mm處引弧，預熱、施焊，焊至緩坡末端時將焊條向上頂送，待聽到擊穿聲根部熔透形成熔孔時，即可正常運條向前施焊。其他位置焊法均同前半周。

焊縫上接頭水平位置的施焊。在后半周焊縫施焊前，應將前半周焊縫在水平位置的收弧處打磨成緩坡形，當后半周焊縫與前半周焊縫接頭封閉時，要將電弧稍向坡口內(nèi)壓送，并稍作停頓，待根部熔透超過前半周焊縫約10mm，填滿弧坑后再熄弧。

在整周焊縫焊接過程中，經(jīng)過正式定位焊縫時，只要將電弧稍向坡口內(nèi)壓送，以較快的速度通過定位焊縫，過渡到前方坡口處進行施焊即可。

e.填充焊。填充焊要求坡口兩側熔合好，填充焊道表面平整。填充層施焊前應將打底層的熔渣、飛濺清理干凈，并將焊縫接頭處的焊瘤等打磨平整。施焊時的焊條角度與打底層相同，采用鋸齒形運條方法，焊條擺動的幅度較打底層寬，電弧要控制短些，兩側稍作停頓穩(wěn)弧，但焊接時應注意不能損壞坡口邊緣的棱邊。

仰焊位置運條速度中間要稍快，形成中間較薄的凹形焊縫，如圖3-97（a）所示。立焊位置運條采用上凸的月牙形擺動，防止焊縫下墜。平焊仍改用鋸齒形運條，使填充焊道表面平整或稍凸起，如圖3-97（b）所示。

填充層焊完后的焊道，應比坡口邊緣稍低1～1.5mm，保持坡口邊緣的原始狀態(tài)，以便在蓋面層施焊時能看清坡口邊緣，以保證蓋面層的焊縫齊、直。

填充層焊縫中間接頭，更換焊條要迅速，在弧坑上方約10mm處引弧，然后把焊條拉至弧坑處，按弧坑的形狀將它填滿，然后正常焊接。進行中間焊縫接頭時，切不可直接在焊縫接頭處直接引弧施焊，這樣易使焊條端部的裸露焊心在引弧時，因無藥皮的保護而產(chǎn)生的密集氣孔留在焊縫中，而影響焊縫的質量。

f.蓋面焊。蓋面焊要求保證焊縫尺寸，外形美觀、熔合好、無缺陷。蓋面層施焊前應將填充層的熔渣和飛濺清除干凈。清除后施焊時的焊條角度與運條方法均同填充焊，但焊條水平橫向擺動的幅度應比填充焊更寬，當擺至坡口兩側時，電弧應進一步縮短，并要稍作停頓以避免咬邊。從一側擺至另一側時應稍快一些，以防止熔池金屬下墜而產(chǎn)生焊瘤。

處理好蓋面層焊縫中間接頭是焊好蓋面層焊縫的重要一環(huán)。當接頭位置偏下時，接頭處過高；偏上時，則造成焊縫脫節(jié)。焊縫接頭方法如填充層。

（3）操作注意事項

①根據(jù)個人習慣，焊鉗采用正握和反握均可。

②無論哪種焊，蓋面平焊（封頭焊）收尾時，要和另一頭至少重疊10～15mm，運條采用連滅弧結合，最后以滅弧焊并逐步降低頻率和焊接時間，有耐心地焊出一個漂亮的鉚釘形接頭。封頭焊的焊條角度有兩種：細管角度可不變，粗管變成與原來相反的方向（圖3-98）。

③焊縫連接處不應出現(xiàn)接頭下陷、過高和脫節(jié)缺陷。由于結構的原因和焊條長度的限制，出現(xiàn)了焊縫的連接問題。焊縫連接不當會產(chǎn)生接頭過高、下陷、脫節(jié)和寬窄不一等缺陷。因此焊縫連接一定要清除焊渣，并根據(jù)焊縫連接的具體情況采取相應措施（圖3-99）。