1.1 多絲埋弧焊
1.1.1 多絲埋弧焊的特點及應用
1.多絲埋弧焊的特點
單絲埋弧焊時，提高焊接電流雖可提高焊接速度，但焊縫成形不良，易出現焊縫兩側凹陷咬邊、中心有尖峰的駝峰形焊縫，使焊接速度提高受到限制。另一方面，對于厚大焊件，提高焊接電流雖可使熔深增大，但易生成氣孔、裂紋等缺陷，使單絲埋弧焊的焊接電流提高也受到限制。因此在工業上采用的多絲埋弧焊，是一種既能保證合理的焊縫成形和良好的焊接質量又可提高焊接速度的有效方法。
多絲埋弧焊是采用兩根或兩根以上焊絲同時焊接，完成同一條焊縫的埋弧焊方法。多絲埋弧焊的焊接原理及焊接過程與單絲埋弧焊基本相同。因為采用了多絲，與單絲埋弧焊相比具有以下特點：
（1）焊接速度大，生產效率高 實現了大厚度焊件的一次性焊接，焊縫熔深大，易于焊透。顯著提高了厚板的焊接效率。例如直縫管五絲埋弧焊，單程可完成40mm厚板材的焊接，焊接速度達2.5m/min，極大地提高了焊接效率。多絲埋弧焊工藝工序簡單、速度快、效率高、周期短、質量可靠、經濟效益好。
（2）熔池存在時間長、冶金反應充分 有充分的時間使氣體逸出和熔渣浮出，減少焊縫氣孔和夾雜等缺陷的產生。
（3）焊接熱輸入調節范圍廣 多絲焊時，可以實現多種參數匹配，調節熱輸入。有利于改善熱影響區的晶粒長大情況，例如四絲埋弧焊焊接速度高達30～50mm/s，而溫度場前沿到溫度場中心只有幾毫米，所以焊縫金屬加熱速度極快，這限制了奧氏體晶粒長大傾向且降低了奧氏體的穩定性，降低了焊縫熱影響區的晶粒粗大傾向。多絲埋弧焊減少了母材的熱循環次數，延長了母材的熱循環時間，降低了焊縫熱裂紋和氣孔的敏感性。
（4）焊縫深而窄，熱影響區窄 多絲焊時，焊絲呈縱向排列，且焊接速度很高，焊縫溫度場呈狹長狀，即焊縫橫向較窄，而焊縫深度方向因熔池底部可能受到多電弧加熱，以及散熱條件影響，溫度易升高。所以多絲埋弧焊的焊縫斷面呈深窄形，且熱影響區窄；例如單絲（焊接電流為600A）雙面焊8mm厚鋼板，保證焊透時，焊縫斷面熱影響區寬度為3～5mm；而四絲焊厚度為16mm的鋼板，焊透時，焊縫斷面熱影響區寬度為1～2mm。
（5）多絲埋弧焊調節參數較多，焊縫斷面形狀調節余地較大 各絲可分別使用獨立的電源，各個電源的焊接電流、電弧電壓均可單獨調節，加上焊接速度等參數，可調節參數多，每個參數對焊縫熔池的深度、寬度和焊縫的余高以及焊根的形狀、形貌都有一定的影響；而且焊縫成形還會因各電弧的相對位置、焊絲傾角的不同而改變。
（6）可實現多種焊接選擇 每個電源配置一個控制箱，能實現雙絲、三絲、四絲等多絲聯動，也能實現單絲焊。
多絲埋弧焊以其高速、高效、性能穩定、質量可靠、適用范圍廣等顯著特點，特別適合于中、厚板的對接和高速焊管等。
2.存在問題
1）為了防止電弧之間的相互干擾，在焊接電源的網絡接入上，采用固定的焊接電源排列順序，使相互的輸入關系固定，以獲得電源輸出的相序差別。但這種方式確定的相序關系不能調整，因而對工藝的拓展寬度有限制。
2）在多絲埋弧焊時，多根焊絲通常是分別起弧，焊絲數量排列越多，尾弧的破渣效果要求就越高，處理不當則會出現起泡現象。
3）大多數多絲埋弧焊焊接系統不能實現集中控制。每個電源都采用單獨控制器去控制，加上機械系統的PLC控制器，使焊接系統出現很多控制器，增加了操作上的復雜性和不確定性。
4）沒有集成自動跟蹤系統或集成度差，焊接過程僅靠機頭前的固定指針或紅外光點來對中焊縫，或用肉眼觀察以及多次來回模擬調整，增加了調整工作量，從而導致效率降低。
5）匹配的焊劑不能很好地滿足使用性能的要求，并存在焊接速度低的問題。高級管線鋼焊接用焊劑應該從改善熔渣系統和焊縫金屬組織等方面著手，以滿足高強度、高韌度、高速度的要求。
3.多絲埋弧焊分類及應用
多絲埋弧焊按焊絲與電源的連接，可分為單電源多絲埋弧焊，即各絲共用同一臺電源，設備簡單，但焊絲焊接參數不可獨立調節；各絲也可分別使用獨立的電源而相互獨立，即多電源多絲埋弧焊，雖然設備復雜，但每個焊絲均可獨立調節焊接參數。
多絲埋弧焊按絲的數量可分為雙絲埋弧焊、三絲、四絲、五絲及以上的多絲埋弧焊；雙絲埋弧焊按焊絲的排列可分為縱列雙絲埋弧焊、橫列雙絲串聯埋弧焊、橫列雙絲并聯埋弧焊等。三絲或三絲以上的多絲埋弧焊多為縱列多絲埋弧焊。
三絲或三絲以上的多絲埋弧焊可以進一步提高單程焊接速度。為增加熔深，前導的焊絲與后隨焊絲常采用近間距以形成一個熔池，其余后隨電弧可采用較大間距以獲得較大熔池。
多絲埋弧焊是同時使用2根或2根以上焊絲完成一條焊縫的焊接方法，是一種既能保證合理的焊縫成形和良好的焊接質量，又可提高焊接速度的高效焊接方法之一。主要用于造船、管道、壓力容器、H形鋼梁等結構的生產中。焊絲可采用細絲也可用粗絲，既可焊接薄板，例如液化石油氣儲罐薄壁（壁厚為3mm）容器，又可焊接厚大焊件，還可實現單面焊雙面一次成形。最多的焊絲可達8～12根，使焊接速度達到120m/h以上。在一些厚板焊接結構生產中，應用3～6臺送絲電動機，可以同時進行3～10根焊絲埋弧焊。我國管線鋼多絲埋弧焊工藝是20世紀90年代隨著大規模油氣管線建設的需要而發展起來的一種新型高效焊接方法。多絲埋弧焊是船舶行業主要采用的高效焊接技術之一，埋弧焊的焊接質量和焊縫外觀較好，主要應用于拼板平直焊縫的焊接，在平面分段裝焊流水線上采用了先進的三絲、四絲等不同型號的埋弧焊機和專用工裝。
多絲埋弧焊還可以與其他方法聯合進行焊接，如前所述，添加金屬粉末的多絲埋弧焊，以及在接縫背面裝夾襯墊實現多絲埋弧焊單面焊雙面成形，更加發揮出多絲埋弧焊的優勢。
1.1.2 多絲埋弧焊用焊絲和焊劑
1.焊絲
埋弧焊常用的焊絲分為鋼焊絲和不銹鋼焊絲兩大類，在造船、壓力容器、H形鋼梁等結構的生產中，多絲埋弧焊使用的焊絲，按國家標準GB/T14957—1994《熔化焊用鋼絲》及YB/T5092—2016《焊接用不銹鋼絲》規定選用。
在直縫焊管多絲埋弧焊中，由于焊接速度快、過冷度大，因此完全脫離了平衡狀態。當焊接材料的化學成分與母材相同時，焊縫金屬將表現出高強度、低韌性和低塑性的力學性能。而對于要求較高的輸送油氣的直縫焊管，為確保管道的安全運行，都要求焊縫具有優良的沖擊性能和塑性。為了避免因焊縫金屬強度過高，導致焊縫韌性、塑性及接頭抗裂性降低，焊接高強度低碳低合金直縫焊管時，必須控制焊縫中碳的質量分數和合金元素的質量分數。所以，選擇焊接材料時要綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及接頭的抗裂性。同時，在焊接大口徑直縫鋼管這類剛度大的中厚板結構時，為避免因接頭拘束度大而產生裂紋，在設計允許范圍內還應選用強度稍低于母材的焊接材料，即選用低匹配的接頭形式，這樣不但焊縫的實際強度不會因焊接材料強度的降低而下降很多，而且可以大幅度提高焊縫韌性，降低接頭裂紋傾向，大大地改善接頭焊縫的綜合力學性能。因此，直縫焊管埋弧焊絲一般多選用H08C，H08C埋弧焊絲的化學成分見表1-1。
表1-1 H08C埋弧焊絲的化學成分
2.焊劑
在直縫焊管多絲埋弧焊中，由于焊絲數目多、熱輸入大、焊接速度快等因素，一方面使焊縫含氧量增多，引起焊縫韌性下降；另一方面由于多絲焊的熔池尺寸大，高溫停留時間長，熔化金屬在重力作用下容易流動，使焊縫扁平。因而，從提高焊縫韌性和保證焊縫良好形貌的角度考慮，多絲埋弧焊應選擇熔點較高、具有一定黏度的堿性或高堿性焊劑。同時，多絲埋弧焊電弧燃燒的空間較大，熔化的焊劑量也較多。焊劑顆粒增大將進一步增大電弧燃燒空間，這將使消耗量進一步增加，同時也使焊縫熔寬增大，使熔深和余高減小。另外，由于熔化的焊劑量較大，需要堆積的焊劑也較高，若堆積高度較低，電弧外露，焊縫易產生氣孔，嚴重時導電嘴容易黏渣和燒結。
綜上所述，在直縫焊管多絲埋弧焊中應選用顆粒細、熔點高、黏度適中、穩弧性好的高堿性焊劑。
3.焊絲與焊劑匹配
對于焊縫金屬沖擊韌度要求不高的焊劑，通常采用堿度較小的高硅型渣系，可以獲得良好的焊接工藝性能，具有適用于交流焊接、電弧穩定、脫渣容易、焊縫成形美觀、對鐵銹敏感性小等特點。當對焊縫金屬沖擊韌度要求較高時，一般選擇堿度較高的氟堿型渣系，有利于提高焊縫金屬的沖擊韌度，但其工藝性能不如高硅型渣系。
管線鋼多絲埋弧焊時既要求焊劑具有良好的焊接工藝性能，又要求焊縫金屬具有較高的低溫沖擊韌度，因此必須協調解決這兩者之間的矛盾。材料的韌性作為管線鋼一個重要的力學性能指標，其大小直接反映了管線鋼抗裂紋破壞的能力。在板材一定的條件下，管線鋼焊接接頭的韌性受焊接工藝影響很大，特別是焊絲-焊劑匹配，影響了焊接接頭的組織形態，也影響了焊接接頭的韌性。
例如X80管線鋼，屬于控軋控冷的低碳微合金鋼，具有高強度和良好的抗延性斷裂能力，是國際上輸氣管道的主導鋼材。X80鋼多絲埋弧焊在較高焊接速度下，可采用寶雞H08C焊絲與現代S-900SP焊劑匹配，在較低焊接速度下，采用林肯LNS140TB焊絲與林肯998N焊劑、寶雞H06H1與寶雞SJ101H1焊劑相匹配，其焊縫熱影響區及焊縫區可獲得良好的沖擊韌度。
1.1.3 交流焊機斯考特連接
多絲埋弧焊可以用一個電源或多個獨立電源，前者設備簡單，但每個電弧功率的單獨調節較困難；后者設備復雜，但每個電弧功率可以獨立地調節，并且可以采用不同電流種類和極性，以獲得更理想的焊縫成形。為了獲得理想的焊縫，多絲埋弧焊一般采用多個獨立的電源。同樣的焊縫采用不同的電源接法時，焊縫斷面形貌差別較大，這主要是因為電源的接法不同，電弧間干擾程度不同。一般情況下，焊絲為直流電源時的焊縫熔深比交流電源時的大。在多絲埋弧焊中，一般是前一電弧保證熔深，后續電弧調節熔寬，因而在直縫焊管多絲埋弧焊中，均采用直流-交流混合電源配置法，即前置焊絲為直流電源，直流電源反接，后面的焊絲均為交流焊絲。在多絲埋弧焊中，交流焊絲數目越多，其電弧間的磁干擾消除也越困難。但通過改變交流電源的連接，使電流相位差一定角度，可有效地消除交流電弧間的磁影響，使電弧穩定燃燒。
實際使用中交流焊機之間常采用斯考特連接。
圖1-1為兩臺交流焊機斯考特連接法接線圖。T1、T2分別是兩臺交流焊機的主變壓器，1、7、8、9、10、4是主變壓器的抽頭。為了實現兩絲焊接電流的正交和90°相位角，主變壓器一次繞組的抽頭8連接另一主變壓器一次繞組的抽頭10。這種接線方式為T形耦合接線，稱為斯考特連接。通過這樣的連接，這兩臺交流焊機的主變壓器就變成了一臺三相變二相的斯考特變壓器。一次側三相繞組的匝數關系為
式中 W——二次側繞組匝數。
如斯考特變壓器二次側負荷相同，則它的二次側負載電流值相等，正交、相位相差90°，一次側電流有效值為IA=IB=IC，彼此相位相差120°，三相電流平衡。
交流焊機斯考特連接解決了單臺交流焊機作為單相負荷所帶來的三相負荷不平衡的問題，并且為焊接電流提供90°正交相位角，可減小焊接過程中焊接電弧之間互相干擾，有效提高焊接質量。
圖1-1 交流焊機斯考特連接
1.1.4 多絲埋弧焊焊接參數
多絲埋弧焊時采用多個獨立電源，像單絲埋弧焊一樣，每根焊絲的焊接參數即焊接電流和電弧電壓可以獨立地調節，但是多絲埋弧焊各個焊絲在焊縫成形中各自的作用不同，每根焊絲的焊接參數即焊接電流和電弧電壓也不同。通常第一根焊絲的焊接電流在所有焊絲中最大，它的變化對焊縫熔深影響也最大，中間焊絲作為焊縫填充對焊縫的熔深影響相對小一些，最后一根焊絲對此幾乎沒有影響。因而在制定多絲埋弧焊焊接工藝時，在保證熔深以及選擇合適的焊接熱輸入條件下，焊接電流依次減小，應該是第一根焊絲的焊接電流最大，中間次之，最后一根最小。由于電弧電壓大小基本與焊縫寬度成正比，即電弧電壓大小決定熔池寬度，電弧電壓越大，熔池寬度越大。如果后絲電弧電壓小于前絲電弧電壓，則后絲熔池寬度小于前絲熔池寬度，造成熔池截面呈“葫蘆”形。因而在編制多絲埋弧焊焊接工藝時，電弧電壓依次增大。應該是第一根焊絲的電弧電壓最小，中間次之，最后一根最大。
除此之外，多絲埋弧焊的焊絲排列、焊絲間距、焊絲傾角、焊絲伸出長度也是影響焊接質量的重要焊接參數。
焊絲的排列有縱列式、橫列式兩種。從焊縫成形效果看，縱向排列的焊縫深而窄；橫向排列的焊縫寬度大。一般選用縱列式即焊絲成縱向直線排列，焊絲中心在焊縫中心線上，否則會因焊絲排列不在一條線上形成擺動電弧，造成正反面焊縫中心錯位缺陷。
在多絲埋弧焊中，根據焊絲間的距離不同可分成單熔池和多熔池（分列電弧）兩種。單熔池中每個焊絲間距離為10～30mm，幾個電弧形成一個共同的熔池和氣泡，前導電弧保證熔深，后續電弧調節熔寬，使焊縫具有適當的熔池形狀及焊縫成形系數，為此可大大提高焊接速度。同時，這種方法還因熔池體積大、存在時間長、冶金反應充分，因而對氣孔敏感性小。分列電弧之間距離大于100mm，每個電弧具有各自的熔化空間，后續電弧作用在前導電弧已熔化而凝固的焊道上，多適用于水平位置平板對接的單面焊雙面成形工藝。在直縫焊管多絲埋弧焊中一般采用單熔池。
同時，在保證熔深以及選擇合適的焊接熱輸入條件下，焊絲間距應設置相等或依次增大。在埋弧焊中，焊絲向后傾斜時的熔深大，而向前傾斜比向后傾斜時的焊縫寬。因而在調整焊絲傾角時，第一根焊絲后傾，后面的焊絲設置為依次過渡到前傾，并依次增大前傾角。但需要特別指出的是，第一根焊絲的后傾角和最后一根焊絲的前傾角都不宜過大。因為第一根焊絲后傾角過大對焊縫熔深有一定的影響；最后一根焊絲的前傾角過大，導電嘴底部易與液態熔渣形成“電弧”，影響焊接過程的穩定性。
焊絲的伸出長度主要影響焊縫的余高和熔合比。焊絲的伸出長度增加，焊縫余高增大，熔深減小；若焊絲的伸出長度過短，導電嘴容易黏渣，進而導電嘴與導電嘴之間易產生“電弧”而影響正常電弧的穩定燃燒。對于多絲埋弧焊，一般情況下，取焊絲伸出長度為35～40mm。
在直縫焊管多絲埋弧焊中，焊接速度對焊縫熔深和熔寬影響較大，余高影響相對來說小些。焊接速度越快，則熔深和熔寬越小，反之越大。一般在保證焊接質量的前提下適當提高焊接速度，以提高直縫焊管的生產效率。
1.1.5 雙絲埋弧焊工藝
雙絲埋弧焊焊絲的排列和與電源的連接通常采用以下三種形式（見圖1-2）：
1）各焊絲沿接縫前后排列的縱列式，各焊絲分別使用獨立電源，各自獨立形成電弧進行焊接。縱列式多絲埋弧焊的焊縫熔深大，而熔寬較窄；各個電弧都可獨立地調節焊接參數，而且可以使用不同的電流種類和極性（見圖1-2a）。根據兩焊絲間距的不同，其方法有共熔池和雙熔池兩種，二者的區別在于兩焊絲間距大小，是否具有共同的電弧空間。
2）橫列雙絲串聯式，即各焊絲分別接于同一焊接電源兩極，橫跨接縫兩側，利用焊絲間的間接電弧進行焊接，母材熔化量小，使得焊縫熔合比小（見圖1-2b）。
3）橫列雙絲并聯式（見圖1-2c），即焊絲并聯于同一電源，橫跨接縫兩側并列前進，使得焊縫的熔寬增大。由于橫列雙絲串聯和并聯式的焊絲都是合用一個電源，雖然設備簡單，但每個電弧功率很難單獨調節。
圖1-2 雙絲埋弧焊焊絲的排列和與電源的連接形式
a）縱列式 b）橫列雙絲串聯式 c）橫列雙絲并聯式
雙絲埋弧焊具有以下優點：可提高焊接速度30%～40%，生產率提高；減少局部夾雜和焊縫氣孔缺陷；提高焊縫中心區的沖擊韌度；可適應較大厚度焊件的焊接。
1.多電源縱列雙絲雙熔池埋弧焊工藝
多電源串列雙絲埋弧焊中每一根焊絲由一個電源獨立供電，根據兩根焊絲間距的不同，其方法有共熔池法和分離電弧法兩種，如圖1-3所示。前者特別適合焊絲滲合金堆焊或焊接合金鋼；后者能起到前弧預熱，后弧填絲及后熱作用，以達到堆焊或焊接合金鋼時不產生裂紋和改善接頭性能的目的。在雙絲埋弧焊中多用后一種方法。雙絲埋弧焊時每根焊絲接入電流的種類都有幾種選擇的可能：或一根是直流，一根是交流；或兩根都是直流；或兩根都是交流。若兩根焊絲都是直流，采用直流反極性，即兩根焊絲都接正極，就能得到最大的熔深，并可獲得最大的焊接速度。然而，由于電弧間的電磁干擾和電弧偏吹的緣故，這種配置存在某些缺點。若兩根焊絲都為交流，由于電弧之間的相位差會引起電弧偏轉，為控制電弧之間的相位差，交流電源常采用斯考特連接。最常采用的配置是前導焊絲接直流（反極性）和后絲為交流，可避免電弧間的電磁干擾和電弧偏吹，直流/交流配置可利用前導絲的直流電弧獲得較大的熔深，并實現較高的焊接速度，而后絲的交流電弧將改善焊縫的成形。
現以縱列雙絲雙熔池埋弧焊為例（見圖1-3b），焊接時兩電弧之間的距離為50～80mm，分別具有各自的熔化空間。后續電弧不是作用在基本金屬上，而是作用在前導電弧熔化后又凝固的焊道上，為此后續電弧必須沖開已被前導電弧熔化而尚未凝固的熔渣層。采用分列電弧是提高焊接速度及熔深的有效方法。前導電弧一般采用直流（也可交流）以保證熔深，后續電弧通常采用交流，調節熔寬使焊縫具有適當的成形系數，所以前絲的焊接電流大，后絲焊接電流小一些，而電弧電壓恰好相反。雖然焊縫熔深大，但是焊接速度可以顯著提高，焊縫不易產生熱裂紋。縱列雙絲雙熔池埋弧焊單面焊雙面成形焊接參數見表1-2，縱列雙絲雙熔池埋弧焊焊接厚板的焊接參數見表1-3。
圖1-3 縱向排列雙絲雙熔池埋弧焊
a）單熔池 b）雙熔池（分列電弧）
2.多電源縱列雙絲共熔池埋弧焊工藝
單絲埋弧焊在保證熔深不變的條件下，提高焊接電流可以提高焊接速度，但同時電弧對熔池中熔化金屬的后排斥作用加劇，焊縫成形惡化，使單絲埋弧焊的焊接速度提高受到制約。采用沿焊接方向前后縱列的雙絲或多絲埋弧焊，就可以使每根焊絲承擔一個較單純、特定的工藝要求，并根據各自特定的工藝要求，選擇合理的焊接參數，克服上述障礙，達到高效率、高質量的目的。縱列雙絲共熔池埋弧焊一般是兩根獨立的焊絲（也可稱電弧），焊接電流分別通過兩根焊絲形成一個共熔池，較長的熔池長度使冶金反應更為充分。前絲采用大電流、低電壓，后絲采用小電流、高電壓，以期達到提高焊接速度和改善焊縫成形的目的（見圖1-4）。
表1-2 縱列雙絲雙熔池埋弧焊單面焊雙面成形焊接參數
注：L—前絲，T—后絲。
表1-3 縱列雙絲雙熔池埋弧焊焊接厚板的焊接參數
注：L—前絲，T—后絲。
雙絲埋弧焊時，其主要焊接參數包括電流種類及極性、焊接電流、電弧電壓、焊接速度以及焊絲直徑、焊絲之間的間距和傾斜角等。縱列雙絲共熔池埋弧焊焊接參數的選擇如下。
（1）電流種類及極性 雙絲焊時，前絲采用直流反極性接法，以得到足夠的熔深；后絲采用交流，以得到足夠的熔寬和填充金屬，減少電弧間的相互影響和電弧偏吹。
圖1-4 多電源縱列雙絲共熔池埋弧焊
（2）焊接電流 在雙絲焊時，焊縫的熔深幾乎全由前絲完成，所以，對所要求得到的熔深基本上由前絲的焊接電流大小所決定。后絲的焊接電流大小應使之足以將焊縫填充適當，并防止生成過燒為宜。一般情況下，后絲的焊接電流值應比前絲減少20%，如果后絲的焊接電流值過大，則會產生不規則的焊縫側邊。
（3）電弧電壓 正常情況下，前絲應盡可能采用較低的電弧電壓，以保持穩定的電弧，并得到較大的熔深。如果提高前絲的電弧電壓，則意味著焊縫加寬，但在一定范圍內，可減少焊縫凹陷現象。電弧電壓太高時，會導致焊縫不規則，同時會使焊縫凹陷現象增大。后絲電弧電壓將直接影響焊縫的形狀和寬度，一般后絲電弧電壓值應比前絲高3～5V為宜。
（4）焊接速度 焊接速度的變化，導致焊縫熱輸入、焊絲熔化量和熔深的變化，選擇合理的焊接速度可得到優質的焊縫。過快的焊接速度會出現熔深減小，熔寬變窄，甚至會產生外焊焊縫中間凸起現象，使焊縫質量降低。若焊接速度太慢時，則熔化金屬和熔融的焊劑流向前絲下面，造成電弧不穩定，并產生焊縫夾渣等缺陷。同等條件下，雙絲焊焊接速度比單絲焊焊接速度可提高30%～40%。
（5）焊絲直徑 在一般情況下，推薦前絲采用直徑4mm的焊絲，而后絲采用直徑3mm的焊絲。如果焊接薄壁焊管時，前絲采用直徑3mm的焊絲，后絲采用直徑2.5mm的焊絲。總之，雙絲焊時，前絲比后絲直徑大0.5～1mm。
（6）焊接材料配合 焊絲與焊劑的配合原則基本上與單絲焊時相同，但應注意的是選用焊劑也應適用于交流焊接，并適用于較快的焊接速度為宜。
（7）焊劑堆高 焊劑堆高的調節以在后絲后方尚能見到電弧微弱地閃爍為佳，如果堆高過大電弧受到焊劑層的壓迫，則會使焊縫表面變得不光滑、不平整，焊縫邊緣不整齊，并由于焊接時產生的氣體不易穿過焊劑層逸出，易形成焊縫氣孔和焊縫表面“麻點”。同時，還應注意焊劑應在靠近焊點之前加入，不得直接加到電弧上，否則，焊劑的流動及沖擊力會直接影響電弧穩定性及焊縫成形。
（8）前絲與后絲的間距 前絲與后絲的間距一般在12～25mm范圍內調整為宜，但應注意以下影響：兩個焊絲間距過小時，會導致焊縫變窄、熔深加大，焊縫顯著增高，并使兩絲電弧相互影響增加，易產生“黏渣”現象，脫渣性下降。若兩個焊絲間距過大時，則會產生熔池增長，熔深減少，焊縫加寬，焊縫高度減小，而兩絲電弧間的相互影響減小，同樣易產生“黏渣”現象，脫渣性下降。從而要求使用具有較好電離性能和適用于交流焊接的焊劑，并須提高后絲的單位電流負載。
（9）焊絲的傾斜角 雙絲焊時，前絲垂直于焊件，即為0°，后絲與前絲的交角為15°。前絲的傾斜角調整首先會影響熔深和焊縫的幾何形狀。垂直的焊絲，焊縫熔深大，且熔寬窄。若前絲傾斜一定角度，則會減小熔深，并加大熔寬。后絲的傾斜角調整直接影響焊縫寬度和高度，如果加大其角度，就會使焊縫加寬，高度減小。
（10）焊絲伸出長度 焊絲伸出長度根據所用焊絲直徑而定。正常情況下，伸出長度一般為焊絲直徑的8～10倍。若采用較小的伸出長度，熔深會加大，但熔化率則相應降低；反之，若采用較大的伸出長度，則熔深會減小而熔化率增大。
（11）前后絲的調整 前后絲應盡可能調在同一條直線上，其最大偏差不得大于焊絲直徑的1/4。如偏差過大時，則會產生焊偏。
表1-4列出了某公司雙絲共熔池埋弧焊焊接參數，供參考。
表1-4 雙絲共熔池埋弧焊焊接參數
3.應用實例
（1）在海洋鋼結構深水導管架制作中的應用 海洋鋼結構深水導管架在服役的過程中，經常受到海浪、臺風以及靠船等對其產生的各種沖擊力，有些環境溫度很低，對其所采用的材料在強度和低溫沖擊性能方面都有很高的要求，要求焊縫在-20℃下沖擊吸收能量大于34J。在海洋鋼結構深水導管架制作中采用雙絲埋弧焊，焊接了直徑為1.8m的導管的環縫。
1）母材為DH36，低合金高強度結構鋼，其屈服強度為355MPa。
2）板厚有50mm、38mm、25mm三種規格。
3）焊絲：JW-1，其焊絲的化學成分和力學性能見表1-5。
表1-5 JW-1焊絲的化學成分和力學性能
4）焊劑：SJ101。
5）坡口形式：板厚δ＞25.4mm時，為雙V形，板厚δ＜25.4mm時，為V形。
6）在焊接時采用兩種工藝：一種是采用雙絲雙熔池，焊絲直徑為4.0mm，兩絲間距為25mm，前絲為直流反接，焊絲垂直于焊道，后絲采用交流并前傾12°；另一種是采用雙絲單熔池，焊絲直徑為2.0mm，焊絲間距為6～7mm，焊絲均垂直于焊道。
7）焊接工藝
①當板厚大于25.4mm時，管內坡口采用熔化極氣體保護焊/藥芯焊絲電弧焊（GMAW/FCAW）焊接，然后背面清根，外環縫采用雙絲雙熔池埋弧焊。
②當板厚小于25.4mm時，采用GMAW封底，再用焊條電弧焊焊接一道焊縫，然后采用雙絲單熔池埋弧焊。
8）制作深水導管架的焊接參數見表1-6。
表1-6 制作深水導管架的焊接參數
（2）在直縫焊管中的應用 直縫焊管的直徑為750mm，壁厚為20mm，材質為Q345，化學成分見表1-7。
表1-7 Q345的化學成分
焊縫及熱影響區-40℃的低溫沖擊吸收能量要求KV≥27J。直縫焊管的焊接工藝采用雙絲雙面埋弧焊。
1）坡口形式：V形，坡口角度為16°±2°
2）焊接材料：焊絲為H10Mn2；焊劑為SJ101。
3）制造工藝：鋼板下料后先卷制成鋼管，在鋼管外側進行預焊成形，再采用雙絲埋弧焊焊內側直縫；在焊接鋼管外側直縫時，要先將外側的預焊焊縫用碳弧氣刨清除，并刨出一個寬為10～20mm的槽，再采用雙絲埋弧焊進行焊接。直縫焊管雙絲埋弧焊的焊接參數見表1-8。
表1-8 直縫焊管雙絲埋弧焊的焊接參數
（3）在箱形柱制造上的應用 在超高層建筑鋼結構中采用了較多箱形柱結構，其結構如圖1-5所示。本例中箱形柱所用材料為日本產SM50A鋼（相當于國產Q345鋼），壁厚為32mm，箱形柱長為10m。
圖1-5 箱形柱結構示意圖
1）焊接材料采用的是日本焊絲，其化學成分見表1-9。
表1-9 焊絲化學成分（質量分數，%）
2）焊劑為燒結焊劑NSH-52。
3）接頭的坡口形式如圖1-6所示。
圖1-6 接頭的坡口形式
4）焊接工藝采用雙絲埋弧焊，前絲采用直流反接，后絲采用交流。后絲的電弧是在前絲焊接過程中形成的熔渣下進行，在前絲電弧形成的熔渣還處于熔融狀態時，后絲的電弧沖破熔渣進行焊接。兩絲的間距為70mm。為保證前絲電弧能獲得一定的熔深，故前絲垂直于焊件，后絲主要起填充作用，一般使焊絲前傾一定的角度，后絲傾角以15°為宜。
5）焊絲的間距和在坡口中的排列如圖1-7所示。
6）焊接箱形柱結構的焊接參數及接頭力學性能見表1-10。
（4）在螺旋焊管制造中的應用 在螺旋焊管生產中，為了提高生產效率和保證焊接質量，采用雙絲埋弧焊是一個重要途徑。雙絲埋弧焊時，前絲采用直流反極性，以得到足夠的熔深；后絲采用交流，以得到足夠的熔寬和填充金屬。為了減少電弧間相互影響，前、后絲的間距一般在12～25mm范圍為宜。兩絲電弧形成一個熔池，前、后絲在同一直線上，最大偏差不得大于焊絲直徑的1/4。前絲采用大電流、低電壓，后絲采用小電流、高電壓。螺旋焊管雙絲埋弧焊的應用如圖1-8所示。其焊接參數如下：
圖1-7 焊絲的間距和在坡口中的排列
a）兩絲間距 b）兩絲在坡口中的排列
表1-10 焊接箱形柱結構的焊接參數及接頭力學性能
1）焊絲直徑：前絲為?4.0mm，后絲為?3.0mm。在焊接較薄壁焊管時，前絲采用?3.0mm，后絲采用?2.5mm。
2）焊絲傾角：前絲垂直于焊件，即為0°，后絲與前絲的夾角前傾15°。
3）焊絲伸出長度：一般為焊絲直徑的8～10倍。
4）螺旋焊管雙絲埋弧焊焊接參數見表1-11。
（5）雙絲埋弧焊工藝在高層建筑鋼結構上的應用
1）問題的提出。香港某廣場項目，樓高174m，主體設計采用鋼結構框架，共有10條主支撐柱。基礎柱腳每個重達20t，因該柱腳焊接結構復雜，決定采用雙絲埋弧焊方法，先分開兩部分制作，然后通過厚度為100mm的底板將其拼焊為整體（見圖1-9）。
2）焊接工藝
①焊接設備。焊接設備選用美國LINCOLN公司的交流電源AC-1200（送絲及控制機構為NA-4）和直流電源DC-1500（送絲及控制機構為NA-3N）。焊接時，直流焊槍在前面，交流焊槍在后面。其目的是通過控制在前的DC電弧的極性、焊接電流、電弧電壓和焊接速度來保證焊縫的熔深；在后面的AC電弧可保證熔池的寬度和焊縫的形狀。
②坡口形式和尺寸。根據柱腳底板的結構特點，只能從該板的背面施焊。為了保證根部焊道的焊接質量，采用單V形坡口，背面加墊板，其尺寸如圖1-10所示。
③預熱溫度及層間溫度。焊前采用PLG焊槍預熱，最低預熱溫度為66℃。當用測溫色筆或紅外測溫計檢查溫度時，因為鋼板厚度的緣故，不應僅看焊縫的位置，而應在距焊縫75mm的地方，且在加熱面的背面檢查。焊接層間溫度應小于250℃。
圖1-8 螺旋焊管雙絲埋弧焊的應用
1—電網線路 2—焊接整流器 3—焊接變壓器（交流） 4—前絲 5—后絲 6—焊劑
④焊接材料。根據母材材質50C（英國產）的特性，定位焊的焊條選用KOBELCO LB52，其規格為?4.0mm。埋弧焊焊絲選用COLNL-61，其規格為?4.0mm。焊劑選用LINCOLNF960，使用前，焊劑應在300℃下烘干1～2h。
表1-11 螺旋焊管雙絲埋弧焊焊接參數
圖1-9 柱腳底板
圖1-10 坡口尺寸
⑤焊接參數。通過多次焊接試驗并對結果進行檢測，確定了表1-12所示的焊接參數。
表1-12 焊接參數
3）焊接操作過程。焊接采用多層多道焊，施焊時應注意控制層間溫度。焊接打底層及第二道時，僅用直流埋弧焊機進行單機操作，以保證焊根的質量。以后的焊道用直、交流雙絲同時施焊。每焊一道，用風鏟將渣殼清理干凈，焊接時的引弧、收弧分別在引弧板和引出板上進行。
①將兩個柱腳按圖1-9組對，并將墊板墊在焊縫位置，局部預熱后進行定位焊，然后將焊件倒置，以便在水平位置施焊。
②徹底清理焊接區的鐵銹、油污等雜物。
③焊前均勻加熱焊接區的正、反面至工藝要求的溫度。
④按表1-12的焊接參數施焊，施焊過程中，應注意檢查每一焊道的焊接質量。
⑤焊后經100%超聲波檢測，焊縫全部合格。
1.1.6 三絲埋弧焊工藝
三絲埋弧焊采用三個電源，每根焊絲單獨供電，三根焊絲分別沿焊接縱向排列，焊絲在焊劑層下的一個共有熔池內燃燒，從而實現對厚大焊件的焊接。由于三絲埋弧焊焊接電弧多、電流較大、熔池較長，因此具有熱輸入較大、熔敷效率高、冶金反應充分、焊接速度快等優點。
在三絲埋弧焊焊接中，三絲埋弧焊機頭與焊絲的空間位置如圖1-11所示。串列三絲埋弧焊通常采用“直流/交流/交流”和“交流/交流/交流”兩種配置。在三絲埋弧焊中，前導焊絲為DC電源時的焊縫熔深比AC電源時的大，前導焊絲采用大電流、低電壓以保證良好的熔深，跟蹤焊絲采用小電流、大電壓以得到光潔的焊縫表面，中間焊絲的焊接參數在上述兩者之間，因而三絲埋弧焊一般均采用DC-AC-AC混合電源配置。這就避免了直流+直流組合引起的電弧偏吹現象，減少了氣孔、夾渣、焊偏等缺陷出現的概率；同時，也克服了交流組合時交流AC電弧間存在的電磁干擾，以及對焊接材料堿度的限制，有利于電弧穩定焊接，提高接頭的抗裂性，達到要求的熔深，提高焊接速度與焊接質量。后兩根焊絲配置的交流電源，可通過改變AC電源的連接，使電源相位為50°或90°，這樣可有效消除AC電弧間的電磁干擾，使電弧穩定燃燒。
這種工藝具有熔深大、熔敷速度較高、焊縫金屬稀釋率接近單絲埋弧焊的特點，因而提高了焊接速度與焊接質量，故在國外的造船廠、高壓容器廠和制管廠得到了廣泛的應用，這種工藝在我國的制管廠也得到了一定應用。
三絲埋弧焊可調焊接參數多，工藝控制要求嚴格，包括焊接電源的配置與連接、焊絲間距的設置、焊接電流和電弧電壓的選擇、焊絲直徑的選擇、焊絲直徑的組合及焊劑的選用等。
1.焊絲傾斜
焊絲傾斜方向和傾斜角度對焊縫熔深和焊縫成形、是否產生缺陷有較大影響。焊絲向后傾斜比向前傾斜時的熔深大，而向前傾斜比向后傾斜時的焊縫熔寬大。根據這些規律可確定焊頭的空間位置，即三絲埋弧焊的1絲后傾10°～15°、2絲與焊件表面垂直、3絲前傾15°～18°，并匹配適宜的焊接參數，即可獲得良好的焊縫成形。
2.焊絲間距
焊絲間距在焊接電流不變的情況下，間距越小，熔深越深，形成的焊縫窄而高，焊縫易燒穿。間距過大會影響電弧穩定性，使焊縫成形和缺陷率上升，為此1絲、2絲間距為10～12mm，2絲、3絲間距為10～13mm，匹配適宜的焊接參數，可獲得外觀滿足需要的焊縫形狀。
圖1-11 三絲直縫埋弧焊焊絲空間位置
3.焊絲伸出長度
焊絲伸出長度主要影響焊縫余高，焊絲伸出長度增加導致焊絲電阻熱增加，焊絲熔化速度增加，從而增大焊縫余高。若焊絲伸出長度短，導電嘴容易黏渣，導電嘴與導電嘴之間易產生電弧而影響正常電弧的穩定燃燒。一般1絲長度為28～33mm，2絲長度為30～35mm，3絲長度為28～33mm。
4.焊絲直徑
根據焊件的厚度來選取焊絲直徑，焊絲直徑不同，允許使用的焊接電流范圍不同，從而影響焊縫熔深和焊縫成形，同時也會影響電弧自動調節作用，從而影響電弧的穩定性。一般1絲選用直徑為4mm的焊絲，2絲、3絲選用直徑為3mm的焊絲。
5.焊接電流和電弧電壓
焊接電流和電弧電壓對焊縫成形及焊接質量都有很大的影響，在三絲埋弧焊時，按照1絲大電流低電壓逐步過渡到3絲小電流大電壓的方式進行設置。1絲在避免燒穿的情況下，盡可能選擇大電流低電壓，以保證獲得足夠的熔深及有利于熔渣上浮。2絲主要作用是填充焊縫金屬，在選擇電流時要比1絲小，電壓要比1絲大。3絲的主要作用是蓋面，需采用小電流大電壓。
6.焊接速度
在焊接開坡口的焊件時，其焊接速度主要取決于鋼板的厚度、熔深和坡口尺寸等綜合因素。焊接速度隨著壁厚的增加而減小，在生產薄壁厚鋼管時適于采用較高的焊接速度。
7.焊劑
為提高焊縫韌性和保證焊縫良好的形貌，在焊接前，焊劑必須烘干，選用顆粒適中、黏度適中、穩定性好的堿性燒結焊劑。
直縫鋼管的三絲埋弧焊，鋼板經JCOE工藝成形后，先進行預焊，預焊采用Ar80%+CO220%（體積分數）混合氣體保護焊，在外坡口上連續焊接，形成管坯，然后采用三絲埋弧焊進行鋼管內焊，再采用三絲埋弧焊進行鋼管外焊。
三絲埋弧焊焊接鋼管（?406mm×7.1mm）的焊接參數見表1-13，在焊接過程中使用H08C埋弧焊絲和SJ101G燒結焊劑。
表1-13 三絲埋弧焊焊接鋼管的焊接參數
1.1.7 四絲埋弧焊工藝
1.焊接工藝
四絲埋弧焊采用4個電源、4根焊絲分別單獨供電，4根焊絲分別沿焊縫中心縱向排列，焊絲在焊劑層下的一個共有熔池內燃燒，從而實現焊接。四絲埋弧焊電源采用一直三交匹配，三交流電源接線時采用特定的接法（柯斯特接法），注意保證1絲與3絲同相位，2絲的相位比1絲相位滯后120°，以保證電弧間干擾最小。在四絲埋弧焊焊接中，四絲埋弧焊機機頭與焊絲的空間位置如圖1-12所示。
圖1-12 四絲埋弧焊機機頭的空間位置
4根焊絲沿焊縫中心縱向排列，焊絲中心一定要排列在焊縫中心線上，否則會因焊絲排列不在一條線上形成擺動電弧，造成正反面焊縫中心錯位缺陷。焊絲傾角和間距對焊縫的余高和電弧的穩定影響較大。焊絲傾斜方向和傾斜角度對焊縫熔深和焊縫成形、是否產生缺陷有較大影響。焊絲后傾時熔深大，而前傾時焊縫熔寬大。四絲埋弧焊時由于熔池體積大，為了保證熔深，利用電弧力將熔池金屬推向后方，以保持熔池后部液態金屬的平衡，不至于使熔池后部的液態金屬流入熔池底部，以獲得良好的焊縫成形，所以1絲、2絲后傾，只是后傾角度不同，1絲后傾14°～15°、2絲后傾2°～4°、3絲前傾4°～7°，4絲前傾13°～14°，并匹配適宜的焊接參數，即可獲得良好的焊縫成形。絲與絲之間的間距一般控制在20mm之內。1絲的焊接電流對焊縫熔深影響最大；2絲、3絲作為焊縫填充對焊縫的熔深影響相對小一些；而4絲幾乎沒有影響。隨著焊接電流的增加，焊縫的余高將增加，但不同的焊絲增加程度不同：通常1絲的焊接電流最大，它的變化相對于其他3絲將引起較大的余高變化。而其他3絲中2絲、3絲相對于第4絲變化大。所有絲的電弧電壓對焊縫熔寬和余高都有一定的影響，特別是交流焊絲的電弧電壓對焊縫與母材的過渡狀況影響較大。電弧電壓過低，將使之不能形成平滑過渡。焊接速度對焊縫的熔深和熔寬影響較大，對余高影響相對來說較小。焊接速度越快，熔深和熔寬越小，反之越大。四絲埋弧焊焊接速度是單絲焊的3～4倍。
2.應用實例
應用四絲埋弧焊焊接直縫管時，直縫焊管端部加上300～400mm的引弧板和引出板。四絲呈直線排列，對準焊縫中心，防止焊偏而造成咬邊或未焊透等缺陷。焊劑層堆高30～35mm，焊接過程中嚴防產生明弧，在調節焊接參數時，焊接電流和電弧電壓要同時調節。內、外焊縫均采用四絲埋弧焊焊接，預焊焊縫采用CO2氣體保護焊焊接。
直縫焊管材質為X70管線鋼，其化學成分見表1-14。內、外四絲埋弧焊電源采用一直三交匹配，第一絲直流，后三絲交流，交流電源采用特定的接法（柯斯特接法），避免電弧之間的干擾。預焊參數：焊絲（CHW-50C8）直徑為1.6mm，焊接電流為250～300A，電弧電壓為25V，焊接速度為0.9m/min，CO2氣體流量為20～25L/min。
直縫焊管四絲埋弧焊坡口形式及尺寸如圖1-13所示。組對時要求間隙小于1mm，錯邊量小于1mm。坡口兩側50mm范圍內應嚴格清除水、油、銹及污物等。
表1-14 X70鋼的化學成分（質量分數，%）
三種不同厚度的直縫管內、外焊焊接參數見表1-15～表1-17。
1.1.8 五絲埋弧焊工藝
在厚壁直縫埋弧焊管生產過程中，為了提高厚壁直縫焊管生產的焊接效率，滿足市場對大直徑、大壁厚、高強度、高韌性焊管在油氣輸送管線中的需求，五絲埋弧焊焊接工藝得到應用。
在世界上五絲埋弧焊只有少數國家掌握了這種先進的生產技術。五絲埋弧焊采用5個電源分別對沿焊接縱向排列的5根焊絲單獨供電，焊絲在焊劑層下的一個共有熔池內燃燒，從而實現對鋼管的焊接。由于五絲埋弧焊電弧多，焊接電流大，熔池長，因此具有熱輸入大、熔敷效率高、冶金反應充分、焊接速度快等優點。五絲埋弧自動焊機頭如圖1-14所示。
圖1-13 直縫焊管四絲埋弧焊坡口形式及尺寸
表1-15 17.5mm的X70管線鋼焊接參數
表1-16 21mm的X70管線鋼焊接參數
表1-17 26.2mm的X70管線鋼焊接參數
1.五絲埋弧焊的焊接參數
在五絲埋弧焊焊接過程中，存在交流AC電弧間電磁干擾明顯、可調參數多、工藝控制要求嚴格等難點。其焊接參數有焊接電源的配置與連接、焊絲空間位置的設置、焊接參數的選擇、焊絲直徑的組合及焊劑的選用等。其中焊接電源配置，選擇合理的電源連接方式，焊絲空間位置的設計、焊接參數的選擇及合理組合是保證焊接過程穩定的關鍵。
圖1-14 五絲埋弧焊機頭空間位置
五絲埋弧焊焊接參數的選擇如下：
（1）電源配置及連接方式 在多絲焊中，一般均采用DC-AC混合電源配置。五絲埋弧焊是在四絲埋弧焊的基礎上添加了1個AC電源焊絲而構成，即DC-AC-AC-AC-AC混合電源配置。但AC焊絲數目越多，其電弧間的磁干擾消除也越困難。通過改變AC電源的連接，使電流相位差90°，可有效地消除交流AC電弧間的磁影響，使電弧穩定燃燒。
（2）焊絲空間位置的設置
1）焊絲傾斜。焊絲傾斜方向和傾斜角度的大小，對焊縫熔深和焊縫成形有較大影響。焊絲后傾比前傾時的熔深大，而焊絲前傾比后傾時的焊縫寬。為了進一步增加焊縫熔深和改善焊縫成形，將五絲埋弧焊的1絲（DC）設置為后傾，后隨的4個絲（AC）設置為依次過渡到前傾，并依次增大傾角。各絲的傾角如圖1-15所示：1絲后傾10°～20°，2絲后傾0°～10°，3絲前傾5°～15°，4絲前傾18°～28°，5絲前傾30°～40°，并匹配適宜的焊接參數，可獲得良好的焊縫成形。需要指出的是，1絲后傾角度和5絲前傾角度不宜過大。1絲后傾角度過大對焊縫熔深有一定的影響；5絲前傾角度過大，導電嘴底部易與液態熔渣形成電弧，影響焊接過程的穩定性。
2）焊絲間距。焊絲間距對焊接過程有較大的影響，在焊接電流不變的情況下，焊絲間距越小，熔深越大，形成的焊縫窄而高，但焊絲間距過小易造成焊縫燒穿。焊絲間距過大會影響電弧的穩定性及焊縫成形。為了避免上述的不利因素，五絲埋弧焊的焊絲間距設置為1～4絲間距相等，4～5絲間距增大，也可按依次增大的方式設置，一般焊絲間距在15～30mm范圍內，匹配適宜的焊接參數，即可獲得穩定的焊接過程，焊縫成形好。
圖1-15 五絲埋弧焊焊絲空間位置示意圖
（3）焊絲伸出長度 焊絲伸出長度主要影響焊縫余高和熔合比。焊絲伸出長度增加，焊縫余高增大，熔深減小；反之亦然。若焊絲伸出長度過短，導電嘴容易黏渣，進而導致導電嘴與導電嘴之間易產生“電弧”而影響正常電弧的穩定燃燒。五絲埋弧焊時，焊絲伸出長度一般取（9～11）d（d為焊絲直徑）較為適宜。
（4）焊絲直徑的選擇 五絲埋弧焊焊絲直徑主要根據焊接電流來選擇，見表1-18。五絲埋弧焊1絲（前絲）的焊接電流最大，一般超過1000A，最大可達1200A以上；而5絲（最后絲）的焊接電流最小，一般在700A以下；其最大焊接電流與最小焊接電流之差在400A以上。若5根焊絲的焊接電流均在同一焊絲直徑的焊接電流范圍內，可選用一種直徑的焊絲進行焊接，反之則選擇不同直徑的焊絲組合較好。
表1-18 焊絲直徑適用的焊接電流參考范圍
（5）焊接電流和電弧電壓 焊接電流和電弧電壓對焊縫形狀和焊接質量有著重要的影響，是五絲埋弧焊重要的焊接參數。五絲埋弧焊的焊接電流和電弧電壓是按照1絲大電流、小電壓逐步過渡到5絲小電流、大電壓的方式進行設置的。1絲在焊接電源容量許可的情況下，盡可能選擇大電流，以保證在獲得足夠熔深的情況下有較快的焊接速度。隨后4根焊絲的焊接電流按前一焊絲焊接電流的70%～90%進行選擇。坡口較大時需要較多的焊絲熔敷金屬，焊接電流選擇上限；若需降低焊縫余高減少熔敷金屬量時，選擇下限。在保證電弧穩定燃燒的情況下，1絲應盡可能選擇較小電壓，以增加1絲電弧的熔深，1絲的電弧電壓一般選定在31～34V范圍內，焊接電流較大或焊絲較粗時可選擇上限，反之選擇下限；后隨的4根焊絲的電弧電壓依次增大1～3V，5絲的電弧電壓一般在39～43V范圍內。
（6）焊接速度 五絲埋弧焊適合于厚壁開坡口焊件的焊接，其焊接速度主要取決于熔深和坡口內填充的熔化金屬量，熔深和坡口內金屬填充量又取決于焊接電流和坡口形式與尺寸。因此選擇五絲埋弧焊焊接速度時，應根據板厚、焊接電流和坡口形式與尺寸等綜合因素來確定。
2.焊劑的選擇
（1）焊劑的類型 由于五絲埋弧焊的焊絲數目多、熱輸入大、焊接速度快等因素，一方面會使焊縫氧含量增多，引起焊縫韌性下降；另一方面由于五絲埋弧焊的熔池尺寸大，高溫停留時間長，熔化金屬在重力作用下容易流動，使焊縫扁平。因而從提高焊縫韌性和保證焊縫成形良好的角度考慮，五絲埋弧焊應選擇熔點較高、具有一定黏度的高堿性焊劑。
（2）焊劑顆粒度及焊劑堆積高度 五絲埋弧焊電弧燃燒的空間較大，熔化的焊劑量也較多，比三絲埋弧焊多消耗焊劑10%～40%，為三絲埋弧焊的1.1～1.4倍。由于熔化的焊劑量較大，需要堆積的焊劑也較高，一般為45～55mm。若堆積高度較低，電弧外露，焊縫易產生氣孔，嚴重時導電嘴容易黏渣和燒結。如果焊劑顆粒較大，將會增大電弧燃燒空間，使焊劑消耗量增加，同時也使焊縫熔寬增大，熔深和余高減小。
因而五絲埋弧焊應選用顆粒細、熔點高、黏度適中、穩弧性好的高堿性焊劑。
3.五絲埋弧焊的應用
五絲埋弧焊工藝已在大直徑、厚壁直縫埋弧焊鋼管生產中成功應用。以焊接材質為X52鋼級、直徑為1219mm、壁厚為22.2mm的海底輸氣管線用直縫鋼管為例，應用內焊四絲、外焊五絲埋弧焊工藝。坡口形式為X形，其尺寸如圖1-16所示。鋼板經成形管坯后，采用預焊、內焊和外焊三道焊接工序焊接。預焊采用CO2+Ar混合氣體保護焊，在外坡口內連續焊接，內焊采用四絲埋弧焊，外焊采用五絲埋弧焊，外焊縫熔深為15.6mm，達到板厚的70%。其焊接參數見表1-19。焊劑采用燒結焊劑SJ101。焊縫金屬的拉伸性能和沖擊性能均滿足標準要求。
厚壁管五絲埋弧焊焊接速度比三絲埋弧焊可提高70%以上。
圖1-16 焊縫坡口形式及尺寸
1.1.9 單電源多絲埋弧焊
單電源多絲埋弧焊是在同一個導電嘴中送入兩根或兩根以上焊絲采用1個電源的埋弧焊工藝。單電源多絲埋弧焊裝置與典型的單絲埋弧焊裝置之間的差別很小。圖1-17為單電源雙絲埋弧焊的典型系統結構。它包括送絲及校直機構、共用的導電嘴、焊接電源和調節系統，所以單絲埋弧焊裝置可非常方便地用于多絲埋弧焊。單電源多絲埋弧焊是用多根較細的焊絲代替一根較粗的焊絲，以同一速度且同時通過共用的導電嘴向外送出，在焊劑覆蓋的熔池中熔化。這些焊絲的直徑和化學成分可以相同也可以不相同。使用不同材質的焊絲進行焊接時，可有效調節焊縫金屬的合金化。焊絲在導電嘴中可有選擇地進行排列，焊絲在導電嘴中的幾種排列方式如圖1-18所示。導電嘴中焊絲的排列方式可以影響焊縫的形狀。根據焊絲數目既可橫向排列也可縱向排列或成任意角度，其焊絲之間的距離影響著焊縫成形和金屬熔化效率等。這種方法焊接時電流和電流密度都很大，不僅焊絲熔敷速率高，而且也可提高焊接速度，單位功率所達到的熔敷率在各種埋弧焊方法中較高。當焊絲沿焊縫軸線縱向排列時，所有焊絲的電弧能形成一個共同的電弧空間。在焊接過程中，該電弧空間是沿焊接方向形成的。由于焊接速度較快，所形成的熔深較深，由第一根焊絲所形成的熔池大部分位于第一根焊絲的后方，因此，第一根焊絲的電弧在焊絲和未熔化的母材間燃燒，可保證得到較深的熔深，從而形成窄而深的焊縫。表面堆焊時，焊絲橫向排列，形成寬而淺的焊縫，焊接速度變低，盡管如此，焊接速度仍是帶極堆焊焊接速度的兩倍。焊絲之間的距離越大，則焊縫的形狀和尺寸變化越顯著。當焊絲之間的距離加大到一定程度后，可形成“馬鞍狀”焊縫。多絲埋弧堆焊時，可使用4根或4根以上的細絲（直徑為0.8～1.2mm），這種堆焊方法可非常容易地得到寬度很寬但熔深很淺、厚度很小且稀釋率也很低的焊道，這對堆焊是十分有利的。
表1-19 內焊四絲、外焊五絲埋弧焊焊接參數
圖1-17 單電源雙絲埋弧焊的典型系統結構
圖1-18 焊絲在導電嘴中的排列方式
a）雙絲導電嘴 b）三絲導電嘴 c）六絲導電嘴 d）、e）、f）四絲導電嘴
根據需要將焊絲沿焊接方向以不同角度排列時，則形成不同熔深、熔寬的焊縫。其交/直流電源均可使用，但直流反接能得到最好的效果。
多絲埋弧焊的熔敷速率隨焊絲數目的增加而增大。在焊絲直徑3.2mm、三絲焊接、焊接電流700A、焊絲接負的情況下，最高熔敷速率可達35kg/h，此時最佳的焊絲間距為8mm。這比同樣焊接參數條件下單絲埋弧焊熔敷速率的3倍還高30%。
單電源多絲埋弧焊既適用于稀釋率要求較低的耐磨或耐腐蝕表面的埋弧堆焊，也適用于各種對接、角接焊縫的單道或多道埋弧焊。
1.單電源并列雙絲埋弧焊
該方法實際上是用兩根較細的焊絲代替一根較粗的焊絲，兩根焊絲共用一個導電嘴，以同樣的速度且同時通過導電嘴向外送出，在焊劑覆蓋的熔池中熔化，如圖1-19所示。兩焊絲平行且垂直于母材，由于兩絲間的間距比較小，兩焊絲形成的電弧共熔池，并且兩電弧互相影響，這也是并列雙絲埋弧焊優于單絲埋弧焊的原因。交直流電源均可使用，但直流反接能得到最好的效果。并列雙絲焊的優點：能獲得更高質量的焊縫，這是因為兩電弧對母材的加熱區變寬，焊縫金屬的過熱傾向減弱；焊接速度比單絲焊提高；焊接設備簡單。單電源并列雙絲埋弧焊方法在實際生產中得到了一些應用，但應用不廣。
2.單電源串聯雙絲埋弧焊
單電源串聯雙絲埋弧焊方法是兩絲通過導電嘴分接電源正負兩極，母材不通電，電弧在兩焊絲之間產生，即兩焊絲是串聯的。兩焊絲既可橫向排列也可縱向排列，兩絲之間夾角最好為45°。焊接電流和兩焊絲與焊件之間的距離是控制焊縫成形和熔敷金屬質量最重要的因素，焊接電流越大，則熔深越大；增大兩絲與焊件之間的距離，可獲得最小的熔深和熱輸入。另外，電弧周圍的磁場和電弧電壓也影響焊縫成形，因為兩焊絲中的電流方向是相反的，電弧自身磁場產生的力使電弧鋪展；電弧電壓在20～25V時，電弧穩定性和焊縫成形均較好。根據實際應用，既可用直流電源也可用交流電源。這種焊接工藝熔敷速度是普通單絲埋弧焊的兩倍，對母材熱輸入少，熔深淺，熔敷金屬的稀釋率低于10%，最小可達1.5%（普通單絲埋弧焊最小稀釋率為20%）。因此特別適合于在需要耐磨、耐蝕的表面堆焊不銹鋼、硬質合金或有色金屬等材料。
圖1-19 單電源并列雙絲埋弧焊