1 單面焊雙面成型的定義與分類(lèi) 

 

1.1 單面焊雙面成型的定義

 

單面焊雙面成型的焊接方式，是從事壓力容器、重要筒倉類(lèi)、鍋爐焊接的焊工應該必須掌握的操作手法和技能，也使用在某些重要焊接鋼結構制造及安裝過(guò)程中，即要求全焊透而又無(wú)法在構件背面進(jìn)行處理和重新焊接所采用的焊接技術(shù)。在此種實(shí)施焊接的過(guò)程中，不用采取任何其他任何的輔助措施，只需要在坡口根部進(jìn)行定位的焊接時(shí)，按照焊接的不同手法留出不同的間隙，當在坡口的正面進(jìn)行焊接時(shí)，那么會(huì )在坡口的正、背兩個(gè)方面獲得均勻整齊、形狀規則、符合質(zhì)量的焊縫，這種不常規的焊接操作方式就是“單面焊雙面成型”。

 

1.2 單面焊雙面成型的分級

 

1.2.1 弧斷續焊法

 

將試板比較小的間隙端放于左側，在試板左側定位進(jìn)行引弧，并用長(cháng)弧作一定的停留時(shí)間，以期對焊接構件進(jìn)行預熱，然后壓低電弧在兩個(gè)鈍邊中間橫向擺動(dòng)焊條焊接。當鈍邊熔化的金屬液與焊條金屬液連接在一起時(shí)，并且聽(tīng)到“卟卟”聲，這個(gè)時(shí)候滅掉弧光。這個(gè)操作運條特點(diǎn)就是，當每一次連弧時(shí)，焊接焊條的中心應對準焊接熔池的2/3位置，電弧在同一時(shí)間內熔化鈍邊兩側。當聽(tīng)到“卟卟”聲音后，迅速滅掉電弧，使得每一個(gè)新形成的熔池蓋到前面已經(jīng)生成的熔池的2/3前后。

 

1.2.2 連弧焊法

 

連續弧焊法是在焊接過(guò)程中電弧持續燃燒，不熄滅弧光，采取小的坡口間隙，開(kāi)始時(shí)，使用較小的焊接電流，總是保持短弧連續焊接的一種技術(shù)。

 

這種技術(shù)的基本要素：焊條引弧后，先把電弧壓到最小程度，并在還始焊接處，采用小齒距的鋸齒形運條法，橫向擺動(dòng)焊條，這時(shí)的目的是對焊接構件進(jìn)行預熱。并且盡力把焊條送往根部，做焊條的擊穿動(dòng)作，待聽(tīng)到“卟”的一聲時(shí)，焊件形成溶孔，此時(shí)馬上將電弧轉移到任意一個(gè)坡口面位置，然后在坡口面之間用一定的焊條角度，操作似停非停的小動(dòng)作，時(shí)間大概為2s左右，使電弧將兩邊坡口根部融化1.5mm左右時(shí)，將焊條提高1～2mm，用小齒距的鋸齒形方式擺動(dòng)焊條，使電弧一邊在溶化孔前邊，一邊往前實(shí)施焊接。實(shí)施焊接時(shí)，保證把焊條中心對準熔池的前邊與母材結合處，使每一個(gè)新熔池與前面生成的熔池部分重疊。在滅弧時(shí)，慢慢地將焊條往熔池后方的右側或者左側稍帶一下，并將焊條提高、滅弧。在做接頭焊接時(shí)，開(kāi)始是在距離弧坑10～15mm處引燃電弧，用常規的運條速度行進(jìn)到弧坑的1/2處，將焊條向下壓，等聽(tīng)到“卟”的一個(gè)聲音時(shí)，稍微作一個(gè)1～2s地微小擺動(dòng)，再把焊條提高1～2mm，讓它在熔化熔孔前邊的同時(shí)，往前運條實(shí)施焊接。

 2 板、板對接單面焊雙面成型工藝分析 

 

2.1 焊前準備

 

（1）選用板厚：12mm規格為300×200mm。用氧氣乙炔氣切割或剪板機、切割機下料，然后要采用機械方法加工V形坡口，比如刨床或角向磨光機，坡口背面不允許留有倒角，一定要保證坡口正的角度、筆直、光滑，不留有毛刺、凸起等。

 

（2）試板的清理，用銼刀把坡口的尖角銼去，使鈍邊尺寸保持在0.5～1.0mm，并將坡口及兩側20mm范圍內清除鐵銹，油污，氧化物等污佶，使其呈現出金屬的光澤。

 

（3）試板的裝配與定位焊。在試板背面的兩端進(jìn)行定位焊，要留有收縮余量。使焊端縫間隙為3.0～3.5mm，終焊端為3.5～4.0mm，定位的焊縫長(cháng)度約為10～15mm，該定位焊縫要結實(shí)牢固，特別是終焊端，為了避免因為焊縫收縮造成未焊段坡口間隙變小而影響繼續焊接或防止施焊的過(guò)程中出現斷裂，在進(jìn)行定位焊接時(shí)，一定要預留反變形余量，該余量為角度3°～4°的反變形。

 

（4）焊接設備：ZXG系列直流弧焊機。電源種類(lèi)及極性：直流焊條不得受潮變質(zhì)，焊心無(wú)銹，藥皮不得開(kāi)裂脫落。用前烘至350～400°c，恒溫2h，焊縫層次采用四層焊接成行。

 

（5）固定試板：將反變形好的試板水平放在焊接架上，高低要合適。施焊時(shí)的焊工不得坐下，要求按照蹲式姿勢進(jìn)行操作，試板的坡口角度為60°。

 

2.2 焊接操作

 

2.2.1 打底層的焊接

 

打底層的焊接，可以采用一般焊接手法焊接，也可以采用端弧焊手法焊接。連弧焊手法施焊。引燃電?。涸诤附訒r(shí)，應在試板的坡口內側起弧，壓底電弧，焊條應該在坡口兩鈍邊之間來(lái)回的輕微擺動(dòng)，當飩邊熔化的鐵液與焊條溶滴結合在一起，并聽(tīng)到“卟卟”聲音，其變形成第一個(gè)溶池。這個(gè)時(shí)候的溶池前方應該有溶孔，該溶孔向試板坡口兩側各深入0.5～1.0mm。焊條運行方法：采用鋸齒形或月牙形的橫向擺動(dòng)焊接法，擺弧的長(cháng)度小于或等于焊條直徑，用較短的弧把鐵液通過(guò)坡口根部送到焊件的背面，當焊條運至坡口兩側時(shí)，要稍微做1-2s的停頓，這樣才有利于填充金屬與母材很好的溶合，并防止在焊縫與坡口交界處形成尖角，有利于清渣。

 

2.2.2 焊條角度

 

焊接前進(jìn)方向的夾角為70°～80°，合適的焊條角度有利于使熔渣與鐵水分離，使熔池始終保持清晰明亮，避免夾道。焊條要領(lǐng)：一看，二聽(tīng)，三準，四短。

 

“看”就是要注意觀(guān)察熔池的形狀和溶孔的大小，溶孔的大小決定背面焊縫的高度和余高。熔池的形狀應該為圓形或橢圓形，并始終保持明亮清晰，使熔渣與鐵水分開(kāi)。熔孔的尺寸應該為電弧將兩側鈍邊全部熔化，并且深入到每邊母材0.5～1.0mm。當熔孔的尺寸過(guò)大時(shí)，背面的焊縫過(guò)高，嚴重時(shí)會(huì )產(chǎn)生焊瘤甚至燒穿等缺陷。此時(shí)應該適當提高焊接速度，增大焊條向坡口兩側的擺動(dòng)幅度，減小焊條與焊接前進(jìn)方向的夾角等。當熔孔過(guò)小時(shí)，坡口根部未焊透，焊根部融合不好，此時(shí)應壓底電弧，增大焊條焊接前進(jìn)方向的角度，減慢焊接速度和擺動(dòng)幅度，減小焊條與焊接前進(jìn)方向的夾角等，保持熔池的形狀和溶孔的大小是操作的關(guān)鍵。

 

焊接過(guò)程中，要掌控鐵液和溶液的流動(dòng)方向，電弧應該一直在鐵液的前面燃燒，利用電弧和藥皮熔化時(shí)產(chǎn)生的氣體的反向吹力，將鐵水吹到熔池的后方，這樣才能保證焊縫的熔深，且能保證溶渣與鐵水的分離，減少產(chǎn)生夾渣和氣孔的可能性缺陷，另外，要隨時(shí)觀(guān)察焊接過(guò)后的坡口的熔合情況，熔池的后邊緣要與兩面坡口要完整熔合在一起。

 

“聽(tīng)'就是焊工在焊接時(shí)不要有雜念，就是要聽(tīng)電弧在擊穿試板時(shí)發(fā)出的“卟卟"的聲音，假如沒(méi)有聽(tīng)到這種聲音的出現，那么就是坡口根部沒(méi)有被電弧擊穿，如果繼續向前施焊時(shí)，就會(huì )焊不透。一般保持焊條端部距離坡口根部2、3mm。

 

“準"就是接弧位置要把握精準，即每個(gè)新的熔池與前面形成的熔池基本重疊2/3，保證電弧的1/3部分在熔池正前方。當焊工聽(tīng)到“卟卟"聲音的時(shí)候，應該往熔池后方迅速熄滅電弧，滅弧要迅速。這樣就能充分發(fā)揮電弧對熔池的保護作用，避免氣孔的產(chǎn)生。

 

“短'就是滅弧對接弧的時(shí)間，要在盡可能短的時(shí)間內完成，否則容易產(chǎn)生冷縮孔的缺陷，并且由于熔池之間未充分熔合，比較容易造成金屬開(kāi)裂。而增加滅弧頻率，減少接弧時(shí)間，那么在前一個(gè)熔池尚還沒(méi)有凝固的時(shí)候，后面一個(gè)熔池已形成，這樣熔池總是處在高溫的狀態(tài)，也就避免了冷縮孔出現的機會(huì )。因此，對于兩點(diǎn)擊穿法，滅弧頻率以每分鐘50～60次為宜，單點(diǎn)擊穿法，滅弧頻率以每分鐘80次左右為宜。

2.2.3 接頭

 

接頭分熱接和冷接，下面分別敘述。

 

熱接：當電弧弧坑處于熱態(tài)的時(shí)候，在熔坑后面10～15s的斜坡上引燃電弧并且焊接到前面的收弧處，讓弧坑底部溫度漸漸升溫，然后把焊條沿著(zhù)預先的熔孔往下壓，待聽(tīng)到“卟卟”的聲音后，稍停并提起焊條進(jìn)行正常焊接。換焊條的動(dòng)作越快越好。

 

冷接：當弧坑已經(jīng)冷卻后，對碳鋼將弧坑及前10mm的溶渣敲掉，并清理干凈，然后更換焊條，在斜坡最低處，把焊條沿預先的熔孔迅速向下壓下，聽(tīng)到“卟卟"的聲音后，稍微作下停頓1s左右，然后提高焊條開(kāi)始正常施焊。

 

斷弧焊手法施焊：斷弧焊手法有一點(diǎn)擊穿墨盒兩點(diǎn)擊穿兩中手法。二點(diǎn)擊穿手法是電弧分別在坡口兩側交替引燃，在左側鈍邊先滴一滴鐵液，然后往右側鈍邊滴一滴鐵液，漸次往復。這種焊接操作方式適用于焊接裝配間隙比較大的工作。一點(diǎn)擊穿法是電弧同時(shí)在坡口兩側引燃兩側鈍邊同時(shí)熔化。該操作的基本方式如下：引燃電弧。在焊接時(shí)，先在試板始焊端坡口內側起弧，用長(cháng)弧對始焊部位進(jìn)行預加熱，然后往下壓下電弧，把焊條在兩鈍邊之間來(lái)回往復擺動(dòng)。當坡口的鈍邊熔化的鐵液和焊條金屬熔滴結合在一起，并聽(tīng)到“卟卟"的聲音時(shí)，就會(huì )形成第一個(gè)熔池，熄滅電弧。這時(shí)就在第一個(gè)熔池前端成了熔孔，應該使這個(gè)熔孔向試板兩側各自深入0.5～1.0mm為宜。

 

更換焊條的接頭。斷弧焊中間換焊條的接頭方法與連弧時(shí)基本相同，在更換焊條之前，為防止因滅弧出現冷縮孔，滅弧不能過(guò)急，應預先迅速向熔池邊緣或北側連續送進(jìn)二三滴鐵水，將背面熔池填滿(mǎn)，同時(shí)控制熔池的溫度，使之緩慢冷卻，在熔池前方形成一個(gè)熔孔，將電弧向坡口一側壓低，并往回焊接10mm左右，再滅弧，這樣確保后面的熔池鐵液飽滿(mǎn)充實(shí)，用來(lái)防止產(chǎn)生冷縮孔的缺陷。在快速換焊條以后，要在弧坑的前部10～15mm之內處起弧，電弧引燃后往后拉長(cháng)，用長(cháng)弧對需要焊接的金屬預加熱，然后在弧坑后面10mm前后，向下壓低電弧，用連弧焊的手法，運行焊條到達弧坑根部，待聽(tīng)到“卟卟" 的聲音以后，稍微停頓2s左右熄滅電弧，然后使用原來(lái)的斷續弧焊法繼續焊接。

 

注意事項：

 

（1)打底層焊縫厚度以坡口正背面為1.5～2.0mm為宜。

 

（2）焊工要靠手腕靈活轉動(dòng)運條。

 

（3）300mm長(cháng)的焊縫用4根焊完為好。

 

2.2.4 填充層的焊接

 

待前一層焊縫熔渣冷卻后，將熔渣及飛濺物清除，清渣要徹底，特別是邊角出的熔渣更要清理于凈。熔渣清除后，用鋼絲刷，刷干凈，直至露出金屬光澤。在距焊縫開(kāi)頭10mm處引弧，然后將電弧回到開(kāi)頭處施焊。采用月牙形或鋸齒形運條，焊條擺動(dòng)到坡口兩側時(shí)要稍做停頓，作一穩弧作用，中間運動(dòng)要快，電弧要盡量壓低，以利于深溝尖角部位的雜質(zhì)浮出，防止夾渣，同時(shí)使熔池和坡口兩側均衡，防止填充金屬與母材交界處形成夾渣不易清渣。焊條與焊接前進(jìn)的夾角為 75°～85°。焊接過(guò)程中要采用短弧，焊接熔池為圓形或橢圓形，熔池的形狀和大小保持一致。焊接速度要均勻，是焊肉厚薄一致。焊接頭時(shí)，采用熱法，換焊條收弧前，應該對形成的熔池稍微多填加鐵水液，在快速換焊條后，在弧坑前面10mm處左右引燃電弧。其次把電弧拉到弧坑位置的2/3處，先填滿(mǎn)弧坑，然后再進(jìn)行正常焊接。每一層焊縫的連接接頭要注意錯開(kāi)位置。最后一層填充高度，應比母材表面低0.5～2.0mm，且形狀以?xún)蛇吀?，中間凹為好，焊縫在坡口內應圓滑過(guò)度，以保證在蓋面焊時(shí)能看清坡口，使蓋面焊縫邊緣保證平直。

 

2.2.5 蓋面層的焊接

 

蓋面層的引弧方法和填充層一樣。采用月牙形或橫向鋸齒形運條，焊條的擺動(dòng)幅度要比填充層略大，擺動(dòng)時(shí)要注意擺動(dòng)幅度一致，運條速度均勻。焊接熔池的形狀為橢圓形，應盡力使熔池的形狀和大小保持大致相同，并使用短弧焊接的方式。焊條擺動(dòng)到坡口邊緣時(shí)，要穩住電弧并梢作停頓，以坡口邊緣熔化1.0-2.0mm左右為準，使焊縫兩側邊緣熔合良好，以防止咬邊。焊接前進(jìn)速度要均勻一致，使焊縫表面平整、美觀(guān)。焊條接頭時(shí)，采用熱接法。換焊條滅弧以前，應該對熔池稍微填加鐵水。在更換焊條后在弧坑前面10mm處左右引燃電弧，然后把電弧向后拉到弧坑的2/3位置處，把弧坑填滿(mǎn)以后，再進(jìn)行常規的焊接。如果接頭部位偏，那么就會(huì )出現接頭部位偏高；若接頭部位偏向前，就會(huì )產(chǎn)生焊縫脫節的缺陷。

 

 3 單面焊雙面成型的常見(jiàn)缺陷 

 

綜上所述在板與板對接，單面焊接雙面成型過(guò)程中容易出現的缺陷有：氣孔、未焊透、未熔合、焊瘤等，下面分別就容易產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行分析解剖。

3.1 氣孔

 

氣孔的形成，是指在焊接過(guò)程中，焊接熔池內部的氣體未在焊接金屬冷固前逃出金屬，使之殘存在焊縫金屬當中所形成的孔。這個(gè)氣體一個(gè)可能是熔池從外界環(huán)境中吸收的，這個(gè)氣體大多是氫氣和一氧化碳氣體，也可能是因為焊接過(guò)程中金屬的反應生成的，比如母材中含有過(guò)多的硫，在和焊條金屬的溶合過(guò)程中就會(huì )產(chǎn)出氣體

 

(1)焊接產(chǎn)生氣孔的主要原因分析如下：

 

 

焊接的母材或填充金屬的表面不清潔，有油污、銹蝕等雜物為清理干凈。

 

焊接用焊劑或焊條沒(méi)有烘干，造成焊接過(guò)程中，其中的水分分解為氣體，來(lái)不及逃出，從而增加氣孔數量。

 

焊接時(shí)的線(xiàn)能量小，使得熔池冷卻速度很快，導致氣體來(lái)不及從焊縫金屬中逃出。

 

焊縫金屬脫氧不足，也會(huì )增加氧氣孔的產(chǎn)生。

 

施焊的環(huán)境影響，濕度過(guò)大，比如雨天、霧天，都會(huì )造成在焊接過(guò)程中，焊縫吸收外面的潮濕的空氣，增加氣孔這個(gè)缺陷的產(chǎn)生。

 

（2）氣孔的危害。氣孔在不同的規范要求中，對于氣孔的數量有不同的規定。但是氣孔的產(chǎn)生，一定是減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，降低了接頭的強度，還會(huì )引起泄漏等生產(chǎn)事故。氣孔也會(huì )產(chǎn)生應力集中的結構的缺陷，造成對構件的危害。降低強度，進(jìn)而影響構件的使用壽命。

 

因此針對氣孔產(chǎn)生的原因，逐一分析，逐一避免產(chǎn)生氣孔的外界因素，就會(huì )達到減少氣孔缺陷的出現。

 

3.2 未焊透、未溶合

 

3.2.1 未焊透產(chǎn)生的原因

 

（1）試板的坡口角度縮小，鈍邊過(guò)大或裝配間隙過(guò)小，點(diǎn)焊長(cháng)度不夠且太薄，在焊接過(guò)程中由于拉伸和收縮應力的作用，使點(diǎn)焊處的使點(diǎn)焊處的焊點(diǎn)暴烈造成間隙變小，或是選用的焊條直徑太大，使得焊接熔敷金屬送不到坡口根部而產(chǎn)生。

 

（2）焊速過(guò)快或焊接電流太小，導致電弧穿透力下降，使熔池變淺，焊件邊緣得不到充分的熔化；或坡口兩側擊穿焊接燃弧時(shí)間過(guò)短，未形成一定尺寸的熔孔。

 

（3）焊條角度不當或由于電弧的磁偏吹，使電弧的熱量散失或偏一側，在電弧作用不到之處產(chǎn)生未焊透。

 

（4）打底層焊接時(shí)，接頭處產(chǎn)生未焊透這種情況在板狀焊件中出現的最多其產(chǎn)生過(guò)程是：換焊條后，引電弧的溫度降低，已焊部分與未焊部分溫差大，試板間隙大小，換焊條引弧后未達到要求的預熱溫度就施焊，造成接頭時(shí)的電弧不能快速把試件的鈍邊擊穿，使接頭處有一段未焊透，造成缺陷。

3.2.2 防止出現未焊透缺陷的措施

 

（1）選擇合適的焊條角度，打底焊時(shí)，焊接速度要控制得當，使電弧能充分熔化焊根。

 

（2）仔細清理坡口焊縫上的油銹等臟物。

 

（3）焊接過(guò)程中，發(fā)現焊條偏心引起偏弧時(shí)，應及時(shí)調整焊條的角度，將焊條向偏弧反方向擺動(dòng)，使電弧對準熔池或更換焊條。

 

（4）焊接過(guò)程中，應注意觀(guān)察熔化情況，使之熔合良好。

 

3.3 焊瘤

 

（1）坡口鈍邊過(guò)大，裝配間隙過(guò)大；

 

（2）在平焊打底時(shí)，焊接電流過(guò)大，焊接過(guò)慢，若造成熔邊溫度高，體積大，液態(tài)金屬因自身重力作用下墜而形成；

 

（3）焊接過(guò)程中，焊工運條角度不當等。

 

焊瘤防止措施：

 

（1）選擇適宜的鈍邊尺寸和裝配間隙，焊接過(guò)程中，控制熔孔的尺寸；

 

（2）嚴格控制電流和層間溫度；

 

（3）選擇合適的焊條角度、焊條擺動(dòng)時(shí)，中間宜快些，兩側稍慢些；

 

（4）注意觀(guān)察熔池狀態(tài)；

 

（5）當發(fā)現熔池向外噴射小火星較多時(shí)，應立即滅弧，使熔池溫度稍下降后再焊接。