三、垂直固定管的焊接操作技巧

1.焊接特點

垂直固定管即管子處于垂直或接近于垂直位置，而焊縫則處于水平位置，其焊接特點如下：

（1）焊縫處于水平位置，下坡口能托住熔化的鐵水，不至于流失。

（2）鐵水因自重下淌，呈淚珠狀，要控制焊波成形比立焊困難。

（3）采用多層焊，焊道不斷重疊，最易引起層間焊不透和夾渣。

（4）接頭最少，若不點固時，橫焊只有一個接頭。

（5）由于焊道之間的“退火”作用，能使焊縫和熱影響區(qū)硬度下降，塑性和韌性得到改善，焊口的綜合性能較好。

2.裝配及定位焊

為了充分發(fā)揮橫焊接頭少的特點，能不定位的盡量不定位。一般小徑管定位一處，中徑或大徑管定位兩處。定位高度和長度與全位置焊要求相同。

為了使焊口對正，管子端面應垂直于管子軸線。焊接之前，坡口及其兩側(cè)10mm范圍內(nèi)應清除銹污，露出金屬光澤。

圖4-4　錯口接頭

當對口兩側(cè)管徑不等，即出現(xiàn)錯口時，可將直徑較小的管子置于下方，并且保證沿圓周方向的錯口大小均等，要絕對避免偏于一側(cè)集中錯口。若錯口值很大時，將不可能熔透，在根部必然產(chǎn)生咬邊缺陷，這種缺陷會引起應力集中，從而導致焊縫根部破裂，如圖4-4所示。但錯口大于2mm時則必須加工，使其內(nèi)徑相同，加工坡度為1∶5，如圖4-5所示。

圖4-5　管子內(nèi)圓加工示意圖

3.打底焊

橫焊比較容易掌握，只要注意焊條角度、焊接電流、焊接速度，不出焊瘤和夾渣就行了。第一層焊波要求在坡口正中偏下，焊縫的上部不要有尖角，下部不得有黏合缺陷。

根據(jù)點焊位置，選定起焊點引弧。先用長弧預熱坡口兩側(cè)，待坡口接近熔化溫度時，壓低電弧，先將鈍邊熔化成一個熔孔，以保證底層熔透和控制熔池溫度，從坡口下側(cè)引入焊道形成熔池，如果從坡口上側(cè)引入時，熔滴會墜落在未熔化的坡口下側(cè)表面上形成黏合缺陷。由于重力的作用，熔池金屬向下淌，此時可將焊條朝上，并做小的擺動。為了避免因操作不當而在底層造成夾渣、氣孔等，焊接時電流可稍增大些，或壓低電弧，運條速度不宜太快。熔池形狀盡可能控制為斜橢圓形。如果熔渣和鐵水混合不清，可將電弧略為拉長向后帶一下，熔渣即被吹向后方與鐵水分離，隨后采用直線運條法施焊。焊條角度基本垂直于坡口，采用頂弧焊接。

如果坡口間隙較大時，可將焊條上下擺動，形成較寬的焊道來完成第一層。有時也可采用兩道焊波完成第一層。當間隙較小時，電弧要短，電流要大，并要使焊條沿焊縫縱向來回挑弧，使焊條在坡口根部多停留時間確保根部焊透。當更換焊條時，動作要快，即保持焊縫紅熱狀態(tài)接上電弧。當焊完一周回到始焊處接頭時，焊條要垂直對準始焊處，并將焊條向根部壓一下，待聽到擊穿聲，即表示接頭處熔透，這時焊條再略加擺動，填滿熔池而收弧。具體可分別采用連弧焊和滅弧焊進行操作。

（1）連弧焊。采用連弧焊技法打底焊時，起弧位置應在坡口的上側(cè)，當上側(cè)鈍邊熔化后，再把電弧引至鈍邊的間隙處，這時焊條應往下壓，焊條與下管壁夾角可適當增大，當聽到電弧擊穿坡口根部，發(fā)出“噗噗”的聲音后并且鈍邊每側(cè)熔化0.5～1mm，形成了第一個熔孔時，引弧工作完成。焊條與下管壁夾角為70°～80°，與焊點處管切線（沿焊接方向）方向夾角為75°～85°，如圖4-6所示。

焊接時，焊接方向由左向右，采用斜橢圓形運條法，并始終保持短弧施焊。

圖4-6　打底層（連弧焊）的焊條角度

焊接過程中，為了防止熔池金屬產(chǎn)生淚滴形下墜，電弧在上坡口側(cè)停留的時間應略長些，同時要有1/3電弧通過坡口間隙在管內(nèi)燃燒。電弧在下坡口側(cè)只是稍加停留并有2/3的電弧通過坡口間隙在管內(nèi)燃燒。打底層焊道應在坡口正中偏下，焊縫上部不要有尖角，下部不允許熔合不良等缺陷出現(xiàn)。

與定位焊縫接頭時，當焊接到定位焊縫根部，焊條要向根部間隙位置頂一下，當聽到“噗噗”聲后，將焊條快速運條到定位焊縫的另一端根部預熱，看到端部定位焊縫有“出汗”現(xiàn)象時，焊條要往下壓，聽到“噗噗”聲后稍作停頓預熱處理，即可仍以橢圓形運條繼續(xù)焊接。

當焊條接近始焊端起弧點進行收弧時，焊條要在始焊端收口處稍作停頓預熱，看到有“出汗”現(xiàn)象時，將焊條向坡口根部間隙處下壓，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。采用滅弧焊技法打底焊時，起弧位置同樣在坡口的上側(cè)，電弧引燃后，對起弧點處坡口上側(cè)鈍邊進行預熱，上側(cè)鈍邊熔化后，再把電弧引至鈍邊的間隙處，使熔化金屬充滿根部間隙。這時，焊條向坡口根部間隙處下壓，同時焊條與下管壁夾角適當增大，當聽到電弧擊穿根部發(fā)出“噗噗”的聲音后，鈍邊每側(cè)熔化0.5～1mm并形成第一個熔孔時，完成引弧。

焊接時的焊條角度同連弧焊時的焊條角度，見圖4-6所示。

滅弧焊單面焊雙面成形有三種焊接手法，即一點焊法、二點焊法和三點焊法。當管壁厚為2.5～3.5mm，根部間隙小于2.5mm時，由于管壁較薄，焊接多采用一點焊法；根部間隙大于2.5mm時，采用二點焊法；當管壁厚大于3.5mm，根部間隙小于2.5mm時，采用一點焊法；根部間隙大于2.5mm時，可采用二點焊法，根部間隙大于4mm時，要采用三點焊法。

焊接時從左向右進行焊接，逐點將熔化金屬送到坡口根部，然后迅速向側(cè)后方滅弧，滅弧動作要干凈利落，不拉長弧，防止產(chǎn)生咬邊缺陷。滅弧與重新引弧的時間間隔要短，滅弧頻率以70～80次/min為宜。滅弧后重新引弧的位置要準確，新焊點應與前一個焊點搭接2/3左右。

焊接過程中要注意保持焊縫熔池形狀與大小基本一致，熔池中液態(tài)金屬與熔渣要分離并保持清晰明亮，焊接速度要保持均勻。

滅弧焊時，與定位焊縫的接頭、收弧操作與連弧焊時相同。

（3）更換焊條的接頭方法。更換焊條時，接頭方法有熱接法和冷接法兩種，打底層焊縫更換焊條時多用熱接法，這樣可以避免背面焊縫出現(xiàn)冷縮孔或未焊透、未熔合等缺陷。

采用熱接法時，在焊縫收弧處熔池尚保持紅熱狀態(tài)時，迅速更換完焊條并在收弧斜坡前10～15mm處引弧，然后將電弧拉到斜坡上運條預熱，在斜坡終端最低點處壓低電弧，擊穿坡口根部后，稍停一下，使鈍邊每側(cè)熔化0.5～1mm并形成熔孔，即可恢復原來的操作手法繼續(xù)焊接，熱接法換焊條動作應越快越好。

采用冷接法時，焊縫熔池已經(jīng)凝固冷卻。焊接引弧前，在收弧處用角向磨光機或銼刀等修磨出斜坡，然后在斜坡前10～15mm處引弧并運條預熱斜坡，在斜坡終端最低點處有“出汗”現(xiàn)象時，壓低電弧擊穿坡口根部，同時稍作停頓，使鈍邊每側(cè)熔化0.5～1mm并形成熔孔，這時可恢復原來操作手法繼續(xù)焊接。

4.填充層焊接

中間焊縫對中、小徑薄壁的管子，可采用一道焊波為一層的施焊方法，不采用多道焊法，這樣焊道少，出現(xiàn)缺陷的機會少，效率又高，但此焊法操作工藝較難掌握。對于大、中徑的厚壁管子，可采用多層多道焊法，此方法容易掌握，但要注意焊道平整，不應出現(xiàn)深槽，努力做到工藝美觀。

多層多道焊時選擇電流要稍大些，采用直線運條，焊道間要充分熔化。焊接速度要適當，運條過程中在凸處要快，凹處要慢，焊道自下而上應排列緊湊，焊條的傾角隨焊道部位而變，即下部傾角要大，上部傾角要小。在焊接過程中要保持熔池清晰，當熔渣與鐵水分不清時，可拉長電弧往后帶一下，將熔渣和鐵水分離。

5.蓋面焊

蓋面焊的尺寸和全位置要求相同，但外表成形方法如果掌握不好，往往會焊道太多，顧此失彼；焊道間溫差較大，出現(xiàn)明顯的溝槽，中間部分凸不出來，最后一道焊縫又低不下去。針對這些問題，工藝和操作上可采用如下措施。

（1）在焊接中間層的最后一層時，坡口兩邊要留出少許，中間部位稍微凸出，為得到凸起的加強面作好準備。

（2）蓋面焊時，上下焊道要快，中間要慢，使加強面成為凸焊縫。

（3）焊道間可不清理渣殼，并要連續(xù)一次焊完，這樣會減少溫度下降，改善焊縫的成形。

（4）最后的上部焊道，焊條傾角要變小，防止出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象。

焊前要仔細清理打底層焊縫與管子坡口兩側(cè)母材夾角處及焊點與焊點疊加處的焊渣。采用直線形運條法，不做橫向擺動，自左向右，根據(jù)管壁厚度確定的蓋面層焊道數(shù)，一道道地從最下層焊縫開始焊接，直至最上層蓋面焊縫焊完并熔進上側(cè)坡口邊緣1～2mm為止，每道焊縫與前一道焊縫搭接1/3左右，蓋面層焊縫與管應有2～3道焊縫，如圖4-7所示。

圖4-7　蓋面焊的焊接順序

當蓋面焊縫為兩道焊縫時，第一道焊縫的焊條與下管壁夾角為75°～80°，第二道焊縫的焊條與下管壁夾角為80°～90°，如圖4-8（a）所示；當蓋面焊縫有三道焊縫時，第一道焊縫的焊條與下管壁夾角為75°～80°，第二道焊縫的焊條與下管壁夾角為95°～100°，第三道焊縫的焊條與下管壁夾角為80°～90°，如圖4-8（b）所示。

圖4-8　蓋面層的焊接角度

所有蓋面焊道，焊條與焊點處管切線焊接方向夾角均為80°～85°，如圖4-9所示。

蓋面焊道為三道焊縫時，每道焊縫應與前一道焊縫搭接1/2左右，與管件下坡口相接的第一道焊縫應熔化坡口邊緣1～2mm為宜，第二道焊縫要比第1道焊縫速度稍慢些，使焊縫中部熔池凝固后形成凸起，第三道焊縫焊接速度應比第二道焊縫稍快，便于形成與上坡口邊緣相接的圓滑過渡焊縫，并熔入上坡口邊緣1～2mm。

接頭方法通常采用熱接法，其操作技巧見打底焊。另外，當單人焊接較大直徑管道時，如果沿圓周連續(xù)施焊，則變形較大，必須采用反方向分段跳焊法來焊接，如圖4-10所示。

圖4-9　焊條與焊接方向（管切線）夾角

圖4-10　反向分段跳焊法