管道的手工鎢極氬弧焊操作技巧
手工鎢極氬弧焊在管道焊接中主要應(yīng)用在兩方面;一方面是大直徑管對(duì)接的打底層焊接;另一方面主要是小直徑管的焊接。
1.管道的鎢極氬弧焊打底工藝與操作技巧
鎢極氬弧焊的操作與焊條電弧焊不同,與氣焊有些相似,一般是右手握焊槍,左手握焊絲。管道焊接時(shí),其焊接方法不限,立向上或立向下均可。平焊時(shí)采用左向焊法,即沿焊接方向,焊絲在前,焊槍在后。為了送絲方便,不影響焊工視線和防止噴嘴被燒損,鎢極應(yīng)伸出噴嘴端面6~9mm。鎢極端頭與熔池表面的距離,即電弧長度應(yīng)保持2~4mm。電弧過短,鎢極易與焊絲或熔池相碰,造成焊縫表面污染和夾鎢缺陷,并破壞電弧的穩(wěn)定燃燒;電弧過長,則引起電弧飄浮,易產(chǎn)生未焊透缺陷。為了加強(qiáng)氬氣保護(hù)效果,噴嘴與焊件應(yīng)盡量垂直或保持較大的夾角,一般為70°~85°;而焊絲與焊件的夾角則較小,一般為15°~20°。焊槍與焊絲的相對(duì)位置見圖2-25。
圖2-25 管道鎢極氬弧焊時(shí)焊槍和焊絲的位置
1—焊絲;2—鎢極;3—噴嘴;4—熔池;5—焊縫
打底層焊縫應(yīng)具有一定的厚度,對(duì)于壁厚≤10mm的管道,其厚度不得小于2~3mm;壁厚≤mm的管道,其厚度不得低于4~5mm。
(1)坡口形式及尺寸。坡口形式、尺寸、對(duì)口間隙對(duì)焊縫質(zhì)量和根部裂紋傾向有很大的影響。坡口形式及尺寸的選擇原則是在盡量縮小焊縫截面積、減小熔敷金屬量的前提下,應(yīng)使焊槍噴嘴在坡口中運(yùn)弧不受阻礙,焊工視線不會(huì)被遮擋,便于各種位置打底焊和以后各層的焊接操作。常用的坡口形式有V形、U形、雙V形和上V下U形四種。
①V形坡口。適用于厚度為3~15mm的管道,見圖2-26。
②U形坡口。適用于壁厚為15~25mm的管道,見圖2-27。
③雙V形坡口。適用于壁厚為15~50mm的管道,見圖2-28。
④上V下U形坡口。適用于壁厚大于25mm的管道,見圖2-29。
圖2-26 V形坡口
圖2-27 U形坡口
圖2-28 雙V形坡口
圖2-29 上V下U形坡口
(2)焊接電流、鎢極直徑和焊絲直徑。管道氬弧焊打底一般選用鈰鎢極,規(guī)格為φ2.5mm。直流正接時(shí),允許使用的最大電流不得超過240A;正常情況下,焊接電流不超過130A。
鎢極端部形狀對(duì)電弧穩(wěn)定燃燒和焊縫成形均有很大影響,較為理想的是將端部磨成圓錐形。鎢極的磨制應(yīng)使用專用砂輪,室內(nèi)保持通風(fēng)良好,砂輪磨制的鎢極光潔度不高時(shí),應(yīng)用細(xì)砂輪再精磨一次。
目前常用的手工鎢極氬弧焊焊絲規(guī)格為φ2.5mm,對(duì)于特別薄的小直徑管子也有用φ2.0mm焊絲。典型的焊接工藝規(guī)范可參見表2-5。
表2-5 管道焊口氬弧焊打底工藝規(guī)范
(3)對(duì)口裝配時(shí)的點(diǎn)固焊。由于氬弧焊打底層焊縫比焊條電弧焊薄,如工藝不當(dāng),易產(chǎn)生裂紋缺陷。因此,管道對(duì)口時(shí)要墊穩(wěn),特別是大直徑厚壁管,應(yīng)防止焊縫在焊接時(shí)承受重力。不得實(shí)行強(qiáng)力對(duì)口。根層點(diǎn)固焊是焊縫的一部分,其工藝要求應(yīng)與正式施焊相同。點(diǎn)固焊后應(yīng)仔細(xì)檢查焊點(diǎn)質(zhì)量,如果發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷,應(yīng)將該焊點(diǎn)清除干凈,重新點(diǎn)固焊。焊點(diǎn)兩端應(yīng)加工成斜坡形,以便接頭。
①中、小直徑管的點(diǎn)固焊??稍谄驴趦?nèi)直接點(diǎn)固焊。直徑小于60mm的管子,點(diǎn)固一處即可;直徑為76~159mm的管道,應(yīng)點(diǎn)固2~3處。點(diǎn)固焊焊縫長度為15~20mm,高度為2~3mm。點(diǎn)固焊的位置一般在平焊或立焊處(時(shí)鐘12、3、9點(diǎn)處)。對(duì)于有障礙的困難位置焊口,應(yīng)以該焊點(diǎn)不影響施焊和妨礙視線為原則。
②大直徑管的點(diǎn)固焊。直徑大于159mm的管道,宜用若干塊坡口樣板或圓鋼等其他鐵件均勻地嵌在坡口中進(jìn)行點(diǎn)固焊,如圖2-30。施焊過程中碰到點(diǎn)固焊鐵件的障礙時(shí),將它們逐個(gè)敲去。待打底焊完畢后,應(yīng)仔細(xì)檢查點(diǎn)固焊處及其附近是否有裂紋,并磨去殘存的焊疤。
圖2-30 大直徑管道的定位焊示意圖
1—定位焊縫;2—坡口樣板;3—圓鋼
(4)對(duì)低碳鋼、低合金耐熱鋼管道氬弧焊打底時(shí),內(nèi)壁可以不充氬氣保護(hù);對(duì)中、高合金鋼及奧氏體不銹鋼管打底時(shí),要求內(nèi)壁充氬氣保護(hù),否則在高溫作用下,內(nèi)壁產(chǎn)生劇烈的氧氣,會(huì)降低焊縫質(zhì)量。
按管徑大小,常用的焊口內(nèi)壁充氬有兩種方式。
①對(duì)于小直徑管子,先將管道一端堵死,從另一端輸入氬氣,使整條管子內(nèi)充氬氣保護(hù)。對(duì)口不留間隙,以免氬氣漏出,如圖2-31所示。
②對(duì)于較大直徑的管道,通常用紙板或可溶紙置于焊口兩側(cè)管道內(nèi),形成一個(gè)長度為300~400mm的氣室。從對(duì)口的平焊位置插入輸氬管,充氬流量隨氣室大小以及對(duì)口漏氣程度而定,即達(dá)到保護(hù)良好,而不致因流量過大引起焊縫內(nèi)凹為準(zhǔn)。
圖2-31 小直徑管焊口內(nèi)壁充氬氣示意圖
圖2-32所示為一種常用的焊口內(nèi)壁充氬裝置。為防止氬氣從對(duì)口間隙中大量漏出,焊前需在間隙中嵌入一圈石棉繩或粘上一圈膠帶。焊接過程中將有礙施焊部分(石棉繩或膠帶等)隨時(shí)扯去。打底焊即將結(jié)束時(shí),迅速拔出輸氬管并立即封口。作為氣室壁的紙板,在隨后的焊口熱處理過程中被燒成灰燼;可溶紙可在水壓試驗(yàn)時(shí),遇水而溶解成糊狀,隨水排出。
圖2-32 大直徑管焊口內(nèi)壁充氬氣示意圖
③除了采取充氬氣保護(hù)外,還可采用焊劑進(jìn)行保護(hù),通常采用丙酮溶解賽珞珞作為黏合劑,將焊劑均勻涂在管內(nèi)表面進(jìn)行保護(hù),如圖2-33所示。
圖2-33 焊劑背面保護(hù)示意圖
(5)預(yù)熱溫度。為了避免焊接接頭產(chǎn)生淬硬組織,加速氫的擴(kuò)散逸出,減少焊接應(yīng)力,防止冷裂紋,對(duì)于厚壁管道尤其是合金鋼管道,在進(jìn)行手工電弧焊前均要求預(yù)熱。其預(yù)熱溫度根據(jù)被焊材料的化學(xué)成分、壁厚、環(huán)境溫度等因素綜合考慮,并經(jīng)過可焊性試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐來確定。
采用氬弧焊打底工藝時(shí),由于焊絲的質(zhì)量高,含氫量低,坡口對(duì)接的打底部位可視為薄壁管,因此對(duì)預(yù)熱的要求可低于電焊。低碳鋼和低合金耐熱鋼焊前一般可不預(yù)熱;但對(duì)于厚壁管(壁厚大于26mm)或在負(fù)溫條件下,焊前應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱50~100℃,以確保焊接質(zhì)量。
(6)焊接。打底焊縫應(yīng)一氣呵成,不允許中途停止;打底層焊縫經(jīng)檢查合格后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行次層焊接。
①焊槍握法和運(yùn)弧動(dòng)作。右手握焊槍,用食指和拇指勾夾住槍身前部,其余三指觸及管壁作為支點(diǎn),視個(gè)人習(xí)慣也可用其中兩指或一指作支點(diǎn)。小直徑管焊接時(shí),手腕沿管壁轉(zhuǎn)動(dòng),指尖始終貼在管壁上,以保持運(yùn)弧平穩(wěn);大直徑管焊接時(shí),作為支點(diǎn)的三個(gè)手指交替沿管壁行走,始終保持電弧穩(wěn)定燃燒。
②起弧。使用簡易直流氬弧焊機(jī)時(shí),采用短路方法引弧。鎢極接觸焊件的動(dòng)作要輕快,防止碰斷鎢極端頭,造成電弧不穩(wěn)及焊縫產(chǎn)生夾鎢缺陷。焊接開始時(shí),先用電弧將母材加熱,待形成熔池后,立即填加焊絲。為了防止起弧處產(chǎn)生裂紋,始焊速度應(yīng)適當(dāng)減慢,并多填些焊絲,使焊縫加厚,對(duì)于大直徑厚壁管打底焊時(shí),尤應(yīng)如此。
③收弧。使用無電流衰減裝置的簡易直流氬弧焊機(jī)焊接時(shí),收弧的焊接速度應(yīng)適當(dāng)減慢,并增加焊絲填充量,將熔池填滿,避免產(chǎn)生弧坑和裂紋。隨后立即將電弧移至坡口邊緣上,快速熄滅。使用帶有電流衰減裝置的氬弧焊機(jī)焊接時(shí),先將熔池填滿,然后按動(dòng)電流衰減,使焊接電流逐漸衰減,最后將電弧熄滅。
④接頭。焊縫接頭處的質(zhì)量往往不容易保證,焊接過程中應(yīng)盡量避免停弧,減少“冷接頭”次數(shù)。首先要計(jì)劃好焊絲長度,不要在焊接過程中更換焊絲。但為了避免焊絲抖動(dòng),握絲處距焊絲末端不宜過長,這就必然會(huì)增加接頭的次數(shù);特別是大直徑管焊接時(shí),接頭的機(jī)會(huì)更多。為解決這一矛盾,有的單位在生產(chǎn)實(shí)踐中,使用不?; 盁峤宇^”的方法,取得了一定效果。這種方法是當(dāng)需要變更握絲位置而出現(xiàn)接頭時(shí),先將焊絲末端和熔池相接觸,同時(shí)將電弧稍作后移,或引向坡口一邊。待熔池凝固與焊絲末端粘在一起的剎那間,迅速變換握絲位置。完成這一動(dòng)作后,將電弧立即恢復(fù)原位,繼續(xù)焊接。采用“熱接頭”法,既能保證質(zhì)量,又可提高工效,但要求操作技術(shù)熟練,動(dòng)作快而準(zhǔn)。
⑤送絲動(dòng)作。以左手拇指、食指、中指捏焊絲,焊絲末端應(yīng)始終處于氬氣保護(hù)區(qū)。填絲動(dòng)作要輕,不得擾動(dòng)氬氣保護(hù)層,以防止空氣侵入。更不能像氣焊那樣,在熔池中攪拌,而應(yīng)一滴一滴地向熔池送給。送絲時(shí),可以采用連續(xù)送絲、斷續(xù)送絲(即在保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)一拉一送的填絲方式),或?qū)⒑附z彎成弧形,緊貼在坡口間隙處,焊接電弧同時(shí)熔化坡口鈍邊和焊絲,這時(shí)要求對(duì)口間隙小于焊絲直徑。此法可避免焊絲遮住焊工的視線,適用于困難位置的焊接。此外,當(dāng)對(duì)口間隙大于焊絲直徑時(shí),焊絲應(yīng)跟隨電弧做同步橫向擺動(dòng)。無論采用哪種填絲動(dòng)作,送絲速度均應(yīng)與焊接速度相適應(yīng)。
(7)操作方法。管道焊口手工鎢極氬弧焊打底,按操作方法有不填絲法和填絲法兩種,后者又有外填絲法和內(nèi)填絲法之分。方法的選擇應(yīng)與管徑大小、焊口所處的空間位置、對(duì)口形式相適應(yīng)。
①不填絲法。不填絲法又稱自熔法。管道對(duì)口不留間隙,留有1.5~2mm鈍邊,見圖2-34。鈍邊太大不易熔透,太小則易被燒穿。焊接時(shí),用電弧熔化母材金屬的鈍邊,形成根層焊縫。基本上不填絲,只在熔池溫度過高,即將焊穿,或者局部對(duì)口不規(guī)劃,出現(xiàn)間隙時(shí),才少量填絲。操作時(shí),鎢極應(yīng)始終保持與熔池相垂直,以保證鈍邊熔透。這種方法焊接速度快,節(jié)省填充材料,但存在以下缺點(diǎn)。
圖2-34 不填絲法的管道接頭形式
a.對(duì)管子對(duì)口的要求嚴(yán)格,稍有錯(cuò)口,容易產(chǎn)生未焊透缺陷。操作時(shí)只能憑經(jīng)驗(yàn),看熔池的溫度來判斷是否焊透,無法直接觀察根部透度情況,因此焊接質(zhì)量不夠穩(wěn)定。
b.由于不加焊絲,根層焊縫很薄,蓋面層焊接時(shí),極容易將根層焊縫燒穿,同時(shí)在應(yīng)力集中的條件下,尤其是大直徑厚壁管打底焊時(shí),易產(chǎn)生焊縫裂紋。
c.對(duì)于合金成分比較復(fù)雜的管材,特別是含鉻較高時(shí),由于鉻元素與氧的親和力較強(qiáng)。如果管內(nèi)不充氬氣保護(hù),在焊接高溫作用下,焊縫背面易產(chǎn)生氧化、過燒等缺陷。
因此,采用不填絲法進(jìn)行根層焊縫打底焊時(shí),應(yīng)注意電流不宜過大,焊速不宜過慢,對(duì)于合金元素較高的管材,還要采取管內(nèi)充氬氣保護(hù)措施。
這種方法一般僅適用于小直徑薄壁管的打底焊接。其操作要點(diǎn)如下。
a.當(dāng)手工鎢極氬弧焊裝置不具備高頻引弧功能時(shí),最好采用劃擦法引弧,即在接縫前方5~10mm的坡口中心處輕輕地擦燃電弧,移至施焊點(diǎn)進(jìn)行施焊。
b.注意控制電流值。焊接電流過小,不能形成連續(xù)焊縫,焊接電流過大,使熔池面積增大,容易燒穿。
c.定位焊縫長3~6mm,間距5~10mm。
d.起弧時(shí)為使上下板熔合需稍稍縮短電弧,輕微擺動(dòng)鎢極,待上下板熔合形成熔池時(shí)停止擺動(dòng),將鎢極對(duì)準(zhǔn)坡口中心連續(xù)直線運(yùn)行施焊。電弧要短,在保證熔合情況下,焊速稍快,要保持均勻速度。
e.熄弧時(shí)應(yīng)填加少許焊絲填滿弧坑,可避免因應(yīng)力集中而使弧坑開裂。在焊接間斷焊縫時(shí),這一點(diǎn)尤為重要。
f.采用合理的焊接順序及合理的焊接工藝,使焊接變形不明顯。如有局部小范圍起包,可采用錘擊矯正的方法,可采用木槌,不銹鋼工件禁止使用碳鋼錘進(jìn)行錘擊矯正。
②填絲焊法。管道對(duì)口時(shí),均需留有一定的間隙。施焊時(shí),從管壁外側(cè)或通過間隙從管壁內(nèi)側(cè)填充焊絲。與自熔法相比,填絲焊法具有以下優(yōu)點(diǎn)。
a.管內(nèi)不充氬保護(hù)時(shí),從對(duì)口間隙中漏入的氬氣,仍有一定的保護(hù)作用,改善了背面被氧化的狀況。
b.專用氬弧焊絲均含有一定量的脫氧元素,并且對(duì)雜質(zhì)含量的控制很嚴(yán)格,故焊法質(zhì)量較高。同時(shí),對(duì)口留間隙后,接頭的應(yīng)力狀況也得到改善,接頭的剛度有所降低,所以焊縫裂紋傾向較小。
c.加填充焊絲的焊縫比較厚,不但增加了根層焊縫的強(qiáng)度,而且在進(jìn)行次層電弧焊時(shí),背面不易產(chǎn)生過燒,仰焊部位不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而產(chǎn)生內(nèi)凹(塌腰)等缺陷。
由于填絲焊法能夠可靠地保證根層焊縫質(zhì)量,盡管在操作技術(shù)上比自熔法的難度大,但目前生產(chǎn)中還是得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)質(zhì)量要求較高的承壓管打底焊接,多采用填絲焊法。
(8)外填絲法與內(nèi)填絲法的操作及應(yīng)用。
①外填絲是電弧在管壁外側(cè)燃燒,焊絲從坡口外側(cè)填加的操作方法。外填絲的焊槍的噴嘴與焊絲的相對(duì)位置如圖2-35所示。焊接方向不限,圖中所示為逆時(shí)針方向。管道對(duì)口的間隙大小是隨填絲動(dòng)作、管徑大小、管壁厚薄而定。對(duì)于大直徑厚壁管(如管徑>219mm、壁厚>18mm)的對(duì)口間隙應(yīng)稍大于焊絲直徑;焊接過程中,焊絲連續(xù)送入熔池,稍做橫向擺動(dòng),這樣可適當(dāng)?shù)囟嗵罴右恍┖附z,使焊縫增厚,并保證坡口兩側(cè)熔化良好。對(duì)于小直徑薄壁管,對(duì)口間隙一般要求小于或等于焊絲直徑。焊絲在對(duì)口中心沿管壁送給,不做橫向擺動(dòng)。焊接速度稍快,采用斷續(xù)送絲或連續(xù)送絲均可,焊縫不必太厚。
圖2-35 外填絲焊法
1—焊絲;2—噴嘴
②內(nèi)填絲法是電弧在管壁外側(cè)燃燒,焊絲從對(duì)口間隙伸入管內(nèi)向熔池送給的操作方法。焊槍的噴嘴與焊絲的相對(duì)位置見圖2-36。同外填絲法一樣,施焊方向不限,圖中所示為順時(shí)針方向。要求對(duì)口間隙必須大于焊絲直徑,當(dāng)采用φ2.5mm焊絲時(shí),點(diǎn)焊后的間隙應(yīng)為3~3.5mm。焊接過程中,對(duì)口間隙應(yīng)始終大于焊絲直徑,否則將造成“卡絲”現(xiàn)象,影響焊接過程繼續(xù)進(jìn)行。一些小直徑排管常采用一次對(duì)口組合的方法,為防止收縮變形引起對(duì)口間隙縮小,應(yīng)采取相應(yīng)的措施,如剛性固定、合理的焊接順序,適當(dāng)加大間隙等。
外填絲法與內(nèi)填絲法相比較,由于前者間隙小,所以焊接速度快,填充金屬少,操作技術(shù)較容易掌握;后者適合于困難位置的焊接。只要焊嘴能達(dá)到,無論什么樣的困難位置均能施焊。對(duì)口要求不十分嚴(yán)格,即使在局部間隙不均勻或少量錯(cuò)口的情況下,也能得到較滿意的結(jié)果。由于操作時(shí)焊工從間隙中直接觀察焊道成形,故可保證焊縫具有良好的透度。
圖2-36 內(nèi)填絲焊法
1—焊絲;2—噴嘴
作為一名氬弧焊工應(yīng)同時(shí)掌握這兩種基本填絲操作方法,以便在不同的焊接部位,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。一般選用原則是:凡焊接操作的空間位置開闊,焊絲送給不受障礙,視線不受影響的管道焊口,宜采用外填絲法,反之則宜采用內(nèi)填絲法。
實(shí)際上,所謂內(nèi)填絲法也不是整條焊縫全部采用,通常只在困難位置才采用。內(nèi)外填絲的操作方法應(yīng)相互結(jié)合,視焊接操作方便而選定。
(9)其他要求。打底層焊縫在焊接過程中或焊完后,如發(fā)現(xiàn)焊縫有裂紋和其他超過標(biāo)準(zhǔn)的缺陷時(shí),應(yīng)徹底鏟除修復(fù),不允許用重復(fù)熔化的方法來消除缺陷。
進(jìn)行次層電弧焊時(shí),應(yīng)注意不得將打底層焊縫燒穿,否則會(huì)產(chǎn)生內(nèi)凹或背面劇烈氧化等缺陷。與打底層相鄰的次層電弧焊所使用的焊條直徑不宜過大,一般為φ2.5mm或φ3.2mm。
2.小直徑管水平轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)接的焊接操作技巧
水平轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)接管的焊接是借助滾輪架使管子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行的。通常,為了使電弧燃燒穩(wěn)定,鎢極一般磨成圓錐形。坡口一般采用V形坡口,裝配時(shí),要清除管子坡口及其端部內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)的水銹、油污等污物,該范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤并用丙酮清洗,焊絲同樣用丙酮清洗。
①定位焊在組對(duì)合格后進(jìn)行,一般定位焊接1~2點(diǎn)即可,焊縫長度為10~15mm,要保證定位焊焊透且無任何缺陷。
②焊接時(shí),將裝配好的焊件裝夾在滾輪架上,使定位焊縫處于6點(diǎn)鐘的位置。在12點(diǎn)鐘處引弧,管子不轉(zhuǎn)動(dòng)也不填加焊絲,待管子坡口處開始熔化并形成熔池和熔孔后開始轉(zhuǎn)動(dòng)管子,并填加焊絲,焊槍、焊絲與管子的角度如圖2-37所示。
③焊接時(shí),電弧始終保持在12點(diǎn)鐘位置,并對(duì)準(zhǔn)坡口間隙,可稍做橫向擺動(dòng)。焊接過程中應(yīng)保證管子的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)。填充焊絲以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式間斷送入電弧內(nèi)的熔池前方,成滴狀加入,送絲要有規(guī)律,同時(shí),管子、焊絲和噴嘴之間要保持一定的距離,避免焊絲接觸到鎢極或擾亂氣流,注意焊絲末端不要離開保護(hù)區(qū)。
圖2-37 小直徑管子鎢極氬弧焊時(shí)的操作位置
④當(dāng)焊至定位焊縫處時(shí),應(yīng)松開焊槍上的按鈕開關(guān),停止送絲,借助焊機(jī)的焊接電流衰減裝置熄弧,但焊槍仍須對(duì)準(zhǔn)熔池進(jìn)行保護(hù),待其冷卻后才能移開焊槍。然后檢查接頭處弧坑質(zhì)量,若有缺陷時(shí),則須將缺陷磨掉,并使其前端成斜面,然后在斜面處引弧,管子暫時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)并先不加填充焊絲,待焊縫開始熔化并形成熔池后,開始送進(jìn)焊絲進(jìn)行接頭正常焊接。
⑤當(dāng)焊完一圈,打底焊快結(jié)束時(shí),先停止送絲和管子轉(zhuǎn)動(dòng),待起弧處焊縫頭部開始熔化時(shí),再填加焊絲,填滿接頭處再熄弧,并將打底層清理干凈。
⑥蓋面焊的操作與打底焊基本相同,焊槍擺動(dòng)幅度略大,使熔池超過坡口棱邊0.5~1.5mm,以保證坡口兩側(cè)熔合良好。焊后清理焊縫表面,并觀察焊縫表面,不能有裂紋、氣孔、咬邊等缺陷,如有的要打磨修理或修補(bǔ)。
3.水平固定對(duì)接管的焊接操作技巧
(1)外填絲焊法。采用外填絲法焊接時(shí),焊絲在管外送進(jìn),將水平固定管分為左右兩個(gè)部分。在大多數(shù)情況下,通常都采用傳統(tǒng)的焊接技術(shù),即從下向上焊接。但也可以采用向下焊技術(shù),即從平焊位置向仰焊位置焊接,如圖2-38所示,氬弧焊向下焊技術(shù)已在生產(chǎn)實(shí)踐中被成功應(yīng)用。
①向上焊操作。向上焊的焊接順序如圖2-39所示。焊絲始終由管子外壁送入電弧中,因此,焊縫根部間隙小于焊絲直徑,一般為1.5~2.5mm,鈍邊為0.5~1mm。焊接電流為65~75A,電弧呈月牙形擺動(dòng)。
圖2-38 外填絲法的兩種焊接方式
焊工位于焊管下方,仰視管接頭,焊接左半部分時(shí),左手握焊槍,右手握焊絲,自管子仰焊位置(時(shí)鐘6點(diǎn)鐘位置)引弧,逆時(shí)針焊至?xí)r鐘3點(diǎn)鐘位置收弧。然后改用右手握焊槍,左手握焊絲,自仰焊位的A處焊縫上引弧,在電弧燃燒穩(wěn)定后,將電弧向左移至B處開始送絲焊接,順時(shí)針由時(shí)鐘6點(diǎn)位置仰爬焊至?xí)r鐘9點(diǎn)位置變立焊,立焊爬坡焊至?xí)r鐘12點(diǎn)位收弧,收弧時(shí)注意填滿弧坑。在左半部(Ⅱ段)焊接過程中,焊槍與焊絲、管子之間的夾角見圖2-40。
圖2-39 向上焊的焊接順序
圖2-40?、蚨魏附訒r(shí)的焊槍、焊絲角度
焊接Ⅲ段焊縫(3點(diǎn)至12點(diǎn)位置)時(shí),焊工右手握焊槍,左手握焊絲,在時(shí)鐘3點(diǎn)鐘位置焊縫A處引弧,電弧燃燒穩(wěn)定后,迅速將電弧移至B處開始送絲焊接,逆時(shí)針由時(shí)鐘3點(diǎn)位向上立焊爬坡焊至12點(diǎn)位置平焊,在收口處熄弧,收弧時(shí)注意填滿弧坑。Ⅲ段焊接時(shí)的焊槍與焊絲、管子之間夾角見圖2-41。
圖2-41 Ⅲ段焊接時(shí)的焊槍、焊絲位置
圖2-42 向下焊的焊接順序
②向下焊操作。采用向下焊操作時(shí),焊接電弧一直指向已焊接部位,熔池冷卻緩慢,有利于改善焊縫金屬組織,提高焊接質(zhì)量。而且向下焊時(shí)焊槍在熔池的前方,便于觀察熔池,熔深大,焊縫背面成形好,減少了內(nèi)凹、熔合不良等缺陷的產(chǎn)生,由于重力作用,鐵液自然下淌,焊縫兩邊熔合良好,成形美觀。向下焊的焊接速度比傳統(tǒng)焊(向上焊)的焊接速度稍微快些,有利于提高工作效率。
外填絲法向下焊接時(shí),要求焊工左右手都能操縱焊槍和焊絲,能準(zhǔn)確穩(wěn)定地進(jìn)行填絲,操作時(shí)要注意,焊絲不要與鎢極接觸,以免焊縫出現(xiàn)夾鎢現(xiàn)象。向下焊的焊接順序如圖2-42所示。
引弧在時(shí)鐘的3點(diǎn)位置,焊工右手握焊槍,左手握焊絲,焊絲沿焊管的切線位置送入電弧下面的氣體保護(hù)區(qū),當(dāng)焊接坡口根部有“出汗”現(xiàn)象時(shí),即送入焊絲熔化。送絲動(dòng)作要穩(wěn),熔化一滴后立即將焊絲退出電弧區(qū),但不要離開氣體保護(hù)區(qū),等待第二次送焊絲,如此周而復(fù)始,焊縫由3點(diǎn)鐘位置起,至6點(diǎn)鐘位置A處熄弧。熄弧時(shí)應(yīng)注意填滿弧坑,在由時(shí)鐘3點(diǎn)至6點(diǎn)鐘位置焊接時(shí),焊槍、焊絲和管件之間的角度見圖2-43。實(shí)際操作見圖2-44。
圖2-43?、穸魏附訒r(shí)焊槍、焊絲的角度
圖2-44 向下焊實(shí)際操作
圖2-45?、蚨魏附訒r(shí)焊槍、焊絲的角度
Ⅱ段(時(shí)鐘9點(diǎn)至6點(diǎn)位置)焊接時(shí),右手握焊槍,左手握焊絲,在時(shí)鐘9點(diǎn)位置引弧,沿逆時(shí)針方向焊接至?xí)r鐘6點(diǎn)位置熄弧,焊槍、焊絲和管件之間的角度見圖2-45。
Ⅲ段(時(shí)鐘12點(diǎn)至3點(diǎn)位置)焊接時(shí),右手握焊絲,左手握焊槍,在時(shí)鐘12點(diǎn)A位置引弧,順時(shí)針方向焊接,在時(shí)鐘3點(diǎn)位置熄弧。焊槍、焊絲和管件之間的角度見圖2-46。
Ⅳ段(時(shí)鐘12點(diǎn)至9點(diǎn)位置)焊接時(shí),左手握焊絲,右手握焊槍,在時(shí)鐘12點(diǎn)位置引弧,逆時(shí)針方向焊接,焊至?xí)r鐘9點(diǎn)位置熄弧。焊槍、焊絲和管件之間的角度見圖2-47。
(2)內(nèi)填絲焊法。采用內(nèi)填絲法焊接時(shí),焊絲直徑通常在φ2.5~φ3.5mm之間,鈍邊為1~1.5mm,焊接電流為70~75A,焊接電弧呈鋸齒形擺動(dòng)。焊接時(shí),同樣把管焊縫按時(shí)鐘位置分為四個(gè)部位。即時(shí)鐘的12點(diǎn)位置至3點(diǎn)位置、時(shí)鐘3點(diǎn)位置至6點(diǎn)位置、時(shí)鐘6點(diǎn)位置至9點(diǎn)位置以及時(shí)鐘9點(diǎn)位置至12點(diǎn)位置焊縫,其焊接順序如圖2-48所示。
圖2-46?、蠖魏附訒r(shí)焊槍、焊絲的角度
圖2-47?、舳魏附訒r(shí)焊槍、焊絲的角度
圖2-48 內(nèi)填絲焊法的焊接順序
圖2-49 Ⅰ段焊接時(shí)的焊槍與焊絲角度
①Ⅰ段的焊接。由3點(diǎn)鐘位置引弧,右手握焊槍,左手握焊絲。焊絲由6點(diǎn)至9點(diǎn)區(qū)域伸進(jìn)管內(nèi)向3點(diǎn)位置的電弧區(qū)送入,焊槍與管切線呈75°~85°夾角,與焊絲呈90°角。引弧前,先按選定的氬氣流量對(duì)準(zhǔn)引弧點(diǎn)放氣5~10s,以排除焊接處的有害氣體及檢查供氣是否穩(wěn)定,然后開始引弧。引弧后,觀察電弧下面的坡口根部,有“出汗”現(xiàn)象時(shí),立即填加焊絲,形成熔池后,由此順時(shí)針向下焊接。焊絲總是由6點(diǎn)至9點(diǎn)區(qū)域送至焊接電弧下面,直至接近時(shí)鐘5點(diǎn)位置熄弧(過時(shí)鐘4點(diǎn)位置8~10mm即可),如圖2-49所示。
②Ⅱ段的焊接。焊槍在9點(diǎn)鐘位置引弧,焊絲由12點(diǎn)至3點(diǎn)區(qū)域送進(jìn)管內(nèi)到時(shí)鐘9點(diǎn)位置電弧下。焊工左手握焊槍,右手握焊絲。焊槍與管切線呈75°~85°角,與焊絲呈120°角向下焊接。其他操作同Ⅰ段焊縫的焊接。當(dāng)焊接接近時(shí)鐘5點(diǎn)位置時(shí),間隙變小,不利于焊工觀察熔池和送絲,這時(shí),可以由內(nèi)填絲改為外填絲法焊接。焊槍、焊絲、管子之間角度及填絲見圖2-50。
圖2-50?、蚨魏附訒r(shí)的焊槍與焊絲角度
③Ⅲ段的焊接。內(nèi)填絲法為焊工右手握焊槍,左手握焊絲,焊絲由9點(diǎn)至12點(diǎn)區(qū)域送進(jìn)管內(nèi),向時(shí)鐘3點(diǎn)位置送入,焊接方向是由時(shí)鐘3點(diǎn)位置向12點(diǎn)位置逆時(shí)針焊接。如圖2-51所示,當(dāng)焊至12點(diǎn)位置時(shí)收弧,收弧時(shí)注意填滿弧坑,滅弧后觀察熔池顏色完全變暗,3~5s后再關(guān)保護(hù)氣閥,停止送氣。
該區(qū)域?yàn)榱⑾蛏吓榔潞福捎猛馓罱z法要比內(nèi)填絲法方便。
④Ⅳ段的焊接。焊工右手握焊槍,左手握焊絲,焊絲由9點(diǎn)至12點(diǎn)區(qū)域緊貼著12點(diǎn)位置送入9點(diǎn)位置電弧區(qū)。焊接方向是從9點(diǎn)焊至12點(diǎn)收弧。焊槍與焊絲、管件角度見圖2-52。但隨著焊接過程逐漸接近時(shí)鐘12點(diǎn)位置,焊縫越來越短,焊絲由內(nèi)填絲法也逐漸過渡為外填絲法。收口時(shí)要注意填滿弧坑。電弧熄弧后,待焊縫顏色變暗再關(guān)閉氣閥,停止送入氬氣。
(3)操作實(shí)例。某工程鍋爐膜式水冷壁管采用手工鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接。該水冷壁由軋制鰭片管構(gòu)成,管子規(guī)格為φ63.5mm×6.4mm,管壁間距僅12mm,整排管焊口均為吊焊位置,見圖2-53。對(duì)口附近的鰭片斷開,留有一定空隙,具有管徑小、管壁較薄、管間距離小、管與管之間有鐵件相互制約等特點(diǎn)。整排管子一次對(duì)口,逐根管子對(duì)口點(diǎn)固焊,按順序一次完成整排管子的焊接。由于管排密集,空間較窄,施焊比較困難。
圖2-51?、蠖魏附訒r(shí)的焊槍與焊絲角度
圖2-52 IV段焊接時(shí)的焊槍與焊絲角度
圖2-53 膜式水冷壁排管示意圖
1—水冷壁排管;2—鰭片
圖2-54 雙人對(duì)稱焊接示意圖
將每個(gè)焊口分為四段(一~四),用時(shí)鐘的鐘點(diǎn)來表示焊接位置。在12點(diǎn)處點(diǎn)固,見圖2-54。由兩名焊工對(duì)焊,焊工a在仰焊位置,負(fù)責(zé)完成一、二段焊接;焊工b在俯焊位置,負(fù)責(zé)完成三、四段的焊接。
①采用內(nèi)填絲法操作:排管一次點(diǎn)焊好,點(diǎn)焊后的對(duì)口間隙應(yīng)大于焊絲直徑。因?yàn)槭钦麄€(gè)排管對(duì)接,所以很難確保每根管的對(duì)口間隔完全一致,在允許的范圍內(nèi),仍會(huì)出現(xiàn)間隙或大或小。這時(shí),應(yīng)選擇幾個(gè)間隙較小的對(duì)口先焊,則可對(duì)其余的焊口起到剛性固定的作用,防止收縮變形。這幾道焊口在排管中最好是均勻分布。其余焊口可按順序施焊。
焊工a面對(duì)間隙,仰視焊口,右手握焊槍,左手握焊絲,從左邊間隙內(nèi)填入。第一段焊縫從3點(diǎn)位置始焊,盡可能將起弧處提至3點(diǎn)以前,為焊工b接頭創(chuàng)造有利條件,避開障礙接頭,更容易保證質(zhì)量。焊接過程中,可透過間隙觀察焊縫根部成形情況。施焊方向?yàn)轫槙r(shí)針,用內(nèi)填絲法,焊至5點(diǎn)位置收弧。不要延續(xù)到6點(diǎn)位置,以免妨礙第二段焊接時(shí)的視線和焊絲插入的角度。緊接著焊接第二段,這時(shí)焊工原地不動(dòng),保持原來的姿勢,只是改變左手握焊槍,右手握焊絲,從右邊間隙內(nèi)填入(在5~6點(diǎn)之間尚有間隙)。從9點(diǎn)最好稍過9點(diǎn)位置起弧,逆時(shí)針方向施焊。先用內(nèi)填絲法焊至7點(diǎn)左右,這時(shí)視孔越來越?。?~7點(diǎn)間隙為視孔),從間隙孔觀察焊縫成形已經(jīng)很困難,同時(shí)焊絲角度也不能適應(yīng)要求,應(yīng)逐漸由內(nèi)填絲法過渡為外填絲法,直至與第一段焊縫在5點(diǎn)位置處接頭封口。
第三、第四段的操作要領(lǐng)與第一、第二段大致相同,焊工b位于管子上方,俯視焊口。由于12點(diǎn)處有一個(gè)點(diǎn)固焊縫,對(duì)于焊絲放置角度和視線都有妨礙。因此,焊工b從3點(diǎn)用內(nèi)填絲法引弧并與前焊縫接好頭,然后開始焊接。始焊后不久,待困難位置一過,立即提前過渡為外填絲。圖2-55為第四段焊接時(shí)焊絲放置的位置。最后以同樣辦法焊接第三段。第三、第四焊縫分別在點(diǎn)固焊縫兩端收弧封口。
圖2-55 第四段焊接時(shí)焊絲放置的位置
1—定位焊縫;2—焊絲;3—噴嘴
②采用外填絲法操作:焊接順序、點(diǎn)焊位置、施焊方向等均與內(nèi)填絲法相同。焊工位于所焊部位的側(cè)面。對(duì)口間隙比內(nèi)填絲時(shí)小,一般等于或小于焊絲直徑即可。操作時(shí)最困難的位置在兩管壁相對(duì)處,即3點(diǎn)和9點(diǎn)的位置。為了不影響視線,預(yù)先將焊絲彎成弧形,緊貼坡口間隙,末端置于始焊位置,見圖2-56。
在操作時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
a.從最困難的部位起弧,在障礙最少的地方收弧封口,以免焊接時(shí)影響操作和焊工視線,降低焊接接頭質(zhì)量。
b.采取兩人對(duì)焊的方式進(jìn)行焊接,要合理地進(jìn)行組織安排,避免焊接接頭溫度過低。
c.在有障礙的部位,很難做到噴嘴、焊絲與焊件保持規(guī)定的夾角,可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,待困難位置過后,即恢復(fù)正常角度的焊接。
圖2-56 困難位置(3點(diǎn)和9點(diǎn))的外填絲方法
1—噴嘴;2—前端彎成弧形的焊絲
4.垂直固定對(duì)接管的焊接操作技巧
(1)打底焊。打底焊時(shí)的焊槍角度如圖2-57所示,實(shí)際操作見圖2-58。首先在右側(cè)間隙較小處引弧,待坡口根部熔化,形成熔池和熔孔后開始填加焊絲,當(dāng)焊絲端部熔化形成熔滴后,將焊絲輕輕向熔池里推一下,并向管內(nèi)擺動(dòng),將液體金屬送到坡口根部,保證背面焊縫的高度。填充焊絲的同時(shí),焊槍小幅度做橫向擺動(dòng)并向左均勻移動(dòng)。在焊接過程中,填充焊絲以往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式間斷地送入電弧內(nèi)的熔池前方,在熔池前成滴狀加入。送絲要有規(guī)律,不能時(shí)快時(shí)慢,以保證焊縫成形美觀。當(dāng)焊工要移動(dòng)位置暫停焊接時(shí),應(yīng)按收弧要點(diǎn)操作。
打底焊時(shí),熔池的熱量要集中在坡口的下部,防止上部坡口過熱,母材熔化過多,產(chǎn)生咬邊等缺陷。
圖2-57 打底焊焊槍與焊絲角度
圖2-58 垂直固定對(duì)接管的實(shí)際操作
圖2-59 蓋面焊的焊槍角度
(2)蓋面焊。蓋面焊根據(jù)具體情況,可以采用單道焊,也可采用多道焊,但都要掌握好焊槍角度和擺動(dòng)幅度,以使熔池超過坡口棱邊,保證坡口兩側(cè)熔合良好。
以蓋面層由兩道焊縫組成為例,要先焊下面的焊道,后焊上面的焊道,焊槍角度如圖2-59所示。焊下面的蓋面焊道時(shí),電弧對(duì)準(zhǔn)打底焊道下沿,使熔池下沿超出管子坡口棱邊0.5~1.5mm,熔池上沿在打底焊道1/2~2/3處。焊上面的焊道時(shí),電弧對(duì)準(zhǔn)打底焊道上沿,使熔池上沿超出管子坡口0.5~1.5mm,下沿與下面的焊道圓滑過渡,焊接速度要適當(dāng)加快,送絲頻率加快,適當(dāng)減小送絲量,防止焊縫下墜。采用單道焊的蓋面焊道形狀如圖2-60所示。
圖2-60 單道蓋面焊的外觀
5.操作技巧小結(jié)
(1)手握焊絲往焊接電弧中送入時(shí),焊絲要平穩(wěn),無抖動(dòng)現(xiàn)象,焊接過程中使用的焊絲長短要適中,太長會(huì)引起焊絲抖動(dòng)甚至粘連,太短會(huì)使焊縫接頭過多,使產(chǎn)生焊接缺陷的幾率增大。
(2)在送絲過程中,一定要把焊絲送到眼睛看到的預(yù)定位置上。即每個(gè)焊點(diǎn)都與前一個(gè)焊點(diǎn)重疊2/3。要做到這點(diǎn),需要焊工在焊接時(shí)找好焊接位置。焊接時(shí),焊工左、右手臂都要有一定的活動(dòng)空間。
(3)施焊姿勢要正確,采用站位時(shí),要雙腿叉開站立焊接;采用蹲位時(shí),要全蹲下。如果高度不合適,可采用墊輔助物的辦法,以保證站位或蹲位的施焊高度。切忌以半站或半蹲式的姿勢焊接,因?yàn)闀r(shí)間一長,焊工容易疲勞,焊接質(zhì)量也不穩(wěn)定。
(4)焊工在施焊時(shí),要有效地控制自己的呼吸。既不要深呼吸,造成身體的浮動(dòng),影響握焊絲和焊槍的手,使焊縫成形不好,甚至因焊點(diǎn)與焊點(diǎn)之間搭接不均而出現(xiàn)缺陷。也不要大憋氣,使焊工因缺氧而心率加快,心情煩躁,從而影響焊接質(zhì)量。
(5)在實(shí)際焊接過程中,很難保證坡口間隙均勻一致,所以,焊工應(yīng)熟練掌握內(nèi)、外填絲技術(shù),焊接時(shí)采取內(nèi)外結(jié)合的填絲方法和左右手都能操縱焊槍的焊接技術(shù),才能獲得良好的焊縫。