二、水平固定管的焊接操作技巧

1.特點

水平固定管對接環(huán)焊縫包括平焊、立焊、仰焊三種空間位置一體的形式，它是焊條電弧焊中進行全位置焊接的基本形式，也是難度最大的操作技術(shù)之一，它有以下工藝特點。

（1）只能單面焊，所以要求單面焊雙面成形，不能超過有關(guān)規(guī)定的焊瘤和未焊透等缺陷。

（2）由于焊接位置的不斷變化，要求不斷改變焊條角度，焊工操作難度較大，所以運條角度和焊工站立的高度必須適應(yīng)變化的需要。

（3）由于在不同位置下熔池形狀也不斷地變化，容易產(chǎn)生根部未焊透、焊瘤等缺陷。

（4）仰焊接頭處容易產(chǎn)生內(nèi)凹（俗稱塌腰）。

（5）水平固定管焊接熱循環(huán)的規(guī)律是下冷上熱，在焊接電流不能隨時調(diào)整的情況下，主要靠焊工擺動焊條來控制熱量，以達到熔化均勻的目的，因此，要求焊工應(yīng)有較高的操作技術(shù)水平。

2.裝配及定位焊

組裝時，管子軸線必須對正，以免形成彎折的接頭。由于先在下面焊接，考慮到焊縫冷卻時會發(fā)生收縮，所以對于較大直徑的管子有必要使平焊部位的對口間隙小于仰焊部位。

點焊前，要將坡口清理干凈，按要求尺寸對口。小直徑管一般點固一點，點固在“平”或“斜平”位置上。中徑管以兩點為宜，點固在“平”或“斜平”位置上。大管也可用點焊鋼筋頭來代替點固，焊完第一層后割掉。

點固長度一般為10～20mm，高度3～5mm之間。太薄時容易開裂，太厚時則給第一層焊接帶來困難。

點焊也是焊縫的一部分，因此要選用正規(guī)焊接相同的焊條和焊接規(guī)范。點固焊時往往因焊接規(guī)范不慎重，會出現(xiàn)黏合、覆蓋以及裂紋等不應(yīng)有的缺陷。為了防止因點焊造成管子焊口缺陷。一般均采用擊穿焊法，在焊第一層時將點固焊縫熔化掉，因此焊前一定要將點焊處修薄一些。對于采用接頭法（即不將點焊處熔化掉）時，要求點焊長一些，厚一些，確保焊第一層時，不致因焊接應(yīng)力而開裂。

3.打底焊

水平固定管的焊接，是空間全位置焊接，根部的施焊方法有兩種，一種是分兩半焊接，此法較常用，另一種是順著管子的圓周焊接。分兩半焊接即是將水平固定管的橫斷面看做鐘表盤，劃分為3、6、9、12點等時鐘位置。定位焊縫一般在時鐘的2、10點位置，定位焊縫長度為10～15mm，厚度為2～3mm，焊接開始時，在時鐘的6點鐘位置起弧，把環(huán)焊縫分為兩個半圈，即時鐘6～3～12點位置和6～9～12點位置。兩半焊接法的特點是沿垂直中心線將管子截面分成相等的兩半，從仰焊處開始，每層焊縫分兩半，先焊的一半為前半部，后焊的為后半部。順次進行仰、立、平三種位置的焊接。在仰焊及平焊處形成兩個接頭。此法能保證鐵水和熔渣很好地分離，熔透度較易控制。

焊接過程中，焊條與焊接方向的管切線夾角在不斷地變化。

（1）連弧焊。連弧焊引弧時，先在始焊處時鐘6點位置的前方10mm處引弧后，把電弧拉至始焊處（時鐘6點位置）進行電弧預(yù)熱，當(dāng)發(fā)現(xiàn)坡口根部有“出汗”現(xiàn)象時，將焊條向坡口間隙內(nèi)頂送，聽到“噗噗”聲后，稍停一下，使鈍邊每側(cè)熔化1～2mm并形成第一個熔孔，完成引弧工作。使用堿性焊條的許用電流比同直徑的酸性焊條要小10％左右，引弧過程容易出現(xiàn)粘焊條的現(xiàn)象，引弧過程要求焊工手要穩(wěn)，技術(shù)要熟練，引弧及回弧動作要快、準。

出現(xiàn)熔孔后，焊條稍微左右擺動并向后上方稍推，觀察到熔滴金屬已經(jīng)與鈍邊金屬連成金屬小橋后，焊條稍拉開，恢復(fù)正常焊接。焊接過程中必須采用短弧把熔滴送到坡口根部。

爬坡仰焊位置焊接時，電弧以月牙形運動并在兩側(cè)鈍邊處稍作停頓，看到熔化的金屬已掛在坡口根部間隙并熔入坡口兩側(cè)各1～2mm時再移弧。時鐘9～12點、3～12點位置（即水平管立焊爬坡）的焊接手法與時鐘6～9點、6～3點位置大體相同，所不同的是管子溫度開始升高，加上焊接熔滴、熔池的重力和電弧吹力等作用，在爬坡焊時極容易出現(xiàn)焊瘤。所以要保持短弧快速運條。在管平焊位置（時鐘12點）焊接時，前半圈焊縫的收弧點在B點，后半圈的起弧點在A點，如圖4-1（a）所示。

圖4-1　打底層（連弧焊）的焊接位置與焊條角度

焊接過程中的焊條角度如圖4-2（b）所示。其中起弧點（時鐘5～6點）的焊條與管切線（焊接方向）夾角為80°～85°；時鐘7～8點位置是仰焊爬坡焊，焊條與管切線（焊接方向）夾角為100°～105°；在時鐘9點位置，焊條與管切線（焊接方向）夾角為90°；時鐘10～11點位置為立位爬坡焊，焊條與管切線（焊接方向）夾角為85°～90°；時鐘12點位置為平焊，焊條與管切線（焊接方向）夾角為70°～75°。后半圈與前半圈相對應(yīng)的焊接位置，焊條角度相同。

當(dāng)焊縫要與定位焊縫相接時，焊條要向根部間隙位置頂一下，當(dāng)聽到“噗噗”聲后，將焊條快速運條到定位焊縫的另一端根部預(yù)熱，看到端部定位焊縫有“出汗”現(xiàn)象時，焊條要往根部間隙處壓弧，聽到“噗噗”聲后，稍作停頓，仍用原先的焊接手法繼續(xù)焊接。

收弧時，焊條在接近收弧處后，先在收弧處稍停一下進行預(yù)熱，然后將焊條向坡口根部間隙處壓弧，讓電弧擊穿坡口根部，聽到“噗噗”聲后稍作停頓，然后繼續(xù)向前施焊10～15mm，填滿弧坑即可。

（2）滅弧焊。滅弧焊時，在時鐘6～5點位置（仰焊位）引弧，先以稍長的電弧加熱該處2～3s，當(dāng)焊條端部出現(xiàn)熔化狀態(tài)時，用腕力將焊條端部的第一、二滴熔滴甩掉，與此同時，觀察預(yù)熱處有“出汗”現(xiàn)象時，迅速而準確地將焊條熔滴送入始焊端的坡口間隙，通過護目鏡看到有熔滴過渡并出現(xiàn)熔孔時，焊條稍微左右擺動并向后上方稍推一下，觀察到熔滴金屬已與鈍邊金屬連成金屬小橋后，焊條迅速向斜下方帶弧、滅弧，這樣一個熔池便形成。然后，依次進行斷弧操作。

滅弧焊每次接弧時，焊條要對準熔池前部的1/3左右處，接觸位置要準確，使每個熔池覆蓋前一個熔池的2/3左右。

滅弧動作要干凈利落，不要拖泥帶水，更不要拉長電弧，滅弧與接弧的時間間隔要適當(dāng)，其中燃弧時間約為1s/次，斷弧時間約為0.8s/次，仰焊和平焊區(qū)間的滅弧頻率為35～40次/min，立焊區(qū)間為40～45次/min。

焊接過程中采用短弧焊接，使電弧具有較強的穿透力，同時還要控制熔滴的過渡應(yīng)盡量細小均勻，每一個焊點填充金屬不宜過多，防止熔池金屬外溢和下墜。熔池的形狀和大小要保持基本一致，熔池液態(tài)金屬清晰明亮，熔孔始終深入每側(cè)母材1～2mm。

滅弧焊時，與定位焊縫接頭、更換焊條時的接頭及收弧操作與連弧焊的操作基本一致，但收尾處焊接時，由于接頭處管壁溫度已經(jīng)升高，滅弧時間應(yīng)稍長一些。焊條熔滴送入要少一些、薄一些、嚴格控制熔池的溫度，防止根部出現(xiàn)焊瘤或焊漏。

各位置的焊條角度同連弧焊時的焊條角度，如圖4-1所示。

為了便于焊接仰焊及平焊接頭，焊接前一半時，在仰焊位置的起焊點及平焊位置的終焊點都必須超過管子的半周（超越中心線5～10mm），如圖4-1所示。

為了使根部焊透均勻，焊條在仰焊及斜仰焊位置時盡可能不做或少做橫向擺動；在立焊及平焊位置時，可做幅度不大的反半月牙形橫向擺動。

當(dāng)運條至點焊接頭處時，應(yīng)減慢焊條前移速度，以便熔穿接頭處根部的間隙，保證接頭部分充分熔透。當(dāng)運條至平焊部位時，必須填滿熔池后再熄弧。

后半圈焊接的運條方法與前半圈相同，當(dāng)運條至仰焊及平焊接頭處應(yīng)多加注意：與前半圈仰焊縫接頭時，仰焊的起頭掌握不好，容易產(chǎn)生氣孔和未焊透等缺陷，所以在接頭前要將起焊處的原焊縫用電弧割去一部分（約10mm長），這既割除了可能的缺陷，而且形成緩坡形割槽，便于接頭。先從超越接頭中心約10mm的焊縫上引弧，用長弧加熱接頭部分，如圖4-2（a）所示，當(dāng)其熔化時，迅速將焊條轉(zhuǎn)成水平位置，對準鐵水熔化方向向前推，必要時可重復(fù)2～3次，依靠電弧吹力把液體金屬推走而形成一緩坡形割槽，如圖4-2（b）、（c）、（d）所示。焊條至接頭中心時切勿滅弧，必須將焊條向上頂一下以打穿未熔化或有夾渣的根部，使接頭完全熔合。對于重要管道或使用低氫型焊條焊接時，可用鑿、銼等工具把仰焊接頭處修成緩坡，然后再施焊。

圖4-2　仰焊接頭操作示意圖

對于平焊接頭，也要先修成緩坡，選用適中的電流值，當(dāng)運條至斜立焊（相當(dāng)于2點鐘）位置時，為了讓焊縫填滿鐵水，可以使焊條向上立，加大焊縫與焊條的夾角，保持頂弧焊接并稍作橫向擺動。當(dāng)距離接頭處3～5mm而將要封閉時，絕不可滅弧。接頭封閉時，應(yīng)把焊條向里壓一下，此時可聽到電弧打穿根部的“啪啦”聲。焊條要在接頭處來回擺動，以延長停留時間，保證接頭金屬充分熔合，填滿弧坑，然后把電弧引弧到坡口一側(cè)熄弧。與點焊焊縫相接時的接頭也采取同樣原則。

總之，從工藝上看，平焊部位容易出現(xiàn)焊瘤，仰焊部位容易塌腰，因此，要掌握“頂”、“抬”、“滅”的操作要領(lǐng)。在仰焊部位一定要“頂”進去，溫度高了則要把電弧“抬”高一點，甚至“滅”弧，對平焊部位的滅弧、抬弧，時間要掌握，必要時還需擺動配合。

4.填充層焊接

對于大管來說，填充層是焊縫強度的主體，小管則沒有填充層。一般情況下，填充層缺陷較少，但焊波較寬，散熱快，故一般采用鋸齒形和月牙形運條法進行連弧焊接。

為了給蓋面層焊接創(chuàng)造條件，坡口要留出少許，顯示出坡口和焊縫的界線，便于焊接蓋面層及退火焊道。

5.蓋面層的焊接

蓋面焊縫不單是為了工藝美觀，也反映質(zhì)量的好壞。在通常情況下，均應(yīng)按技術(shù)條件規(guī)定控制咬邊、焊縫過高或不足等缺陷。焊接蓋面層時，為了使中間焊縫高一些，可采用月牙形運條方法，使兩邊敷焊2～3mm，并注意不要出現(xiàn)咬邊。加強面焊接時，要注意接頭與前一層的接頭要錯開。對于合金鋼管還要求進行退火焊道。事先就應(yīng)使表面不至過高，以便退火焊道高度適宜。

焊接時，首先要仔細清理打底層焊縫與坡口兩側(cè)母材夾角處的焊渣、焊點與焊點疊加處的焊渣，然后在5～6點位置（仰焊）引弧后，長弧預(yù)熱仰焊部位，將熔化的第一、二滴熔滴甩掉（溫度低，熔滴流動性不好），以短弧的方式向上送熔滴，采用月牙形運條或橫向鋸齒形運條法施焊。焊接過程中始終保持短弧，焊條擺至兩側(cè)時要稍作停頓，將坡口兩側(cè)邊緣熔化1～2mm，使焊縫金屬與母材圓滑過渡，防止咬邊缺陷。

焊接過程中，熔池始終保持橢球形狀且大小一致，熔池明亮清晰。前半圈收弧時，要對弧坑稍填些熔化金屬，使弧坑成斜坡狀，為后半圈焊縫收尾創(chuàng)造條件。用堿性焊條焊接蓋面層時，始終用短弧預(yù)熱、焊接，引弧時采用劃擦法。

由于根部打底層焊縫已經(jīng)焊完，蓋面層焊縫與根部是否焊透無關(guān)，主要技術(shù)問題是蓋面層焊縫應(yīng)成形良好，余高應(yīng)符合技術(shù)規(guī)定，焊縫與母材圓滑過渡，無咬邊等缺陷。為此，焊條與管子切線（焊接方向）夾角應(yīng)比打底層焊接稍大于5°左右，具體焊接位置的焊條角度如圖4-3所示。

圖4-3　蓋面焊的焊條角度與焊接位置

其中，時鐘6～7點位置（仰焊位）的焊條與管切線（焊接方向）夾角為85°～90°，時鐘7～8點位置（仰位爬坡焊）的焊條與管切線（焊接方向）夾角為105°～110°，立焊位置焊條與管切線（焊接方向）夾角為95°，時鐘10～11點位置（立位爬坡焊）的焊條與管切線（焊接方向）夾角為90°～95°，平焊位置焊條與管切線（焊接方向）夾角為75°～80°。前半圈焊接收弧時，對弧坑稍填些熔化金屬，使弧坑形成斜坡狀，為后半圈焊縫收尾創(chuàng)造條件。焊接后半圈之前，應(yīng)把前半圈起頭部位焊縫焊渣敲掉10～15mm，焊縫收尾時注意填滿弧坑。

蓋面層焊接的接頭方法多采用熱接法，在熔池前10mm處引弧，將電弧引至熄弧處預(yù)熱，當(dāng)預(yù)熱處開始熔化時，焊條以月牙形運條或橫向鋸齒形運條法施焊，始終保持短弧焊接，使焊縫金屬與母材達到圓滑過渡，避免產(chǎn)生咬邊缺陷。