埋弧焊工艺技术PPT课件

11.1.埋弧埋弧焊原理、特点及原理、特点及应用用2.2.埋弧埋弧焊用用焊接材料接材料3.3.埋弧埋弧焊的冶金特点的冶金特点 4.4.埋弧埋弧焊设备5.5.埋弧埋弧焊焊接工接工艺6.6.埋弧埋弧焊的其它方法的其它方法 2埋弧埋弧焊 31.1.埋弧埋弧焊工作原理工作原理 焊接接电源的两极分源的两极分别接至接至导电嘴和嘴和焊件。件。焊接接时，颗粒状粒状焊剂由由焊剂漏斗漏斗经软管均匀地管均匀地堆敷到堆敷到焊件的待件的待焊处，焊丝由由焊丝盘经送送丝机机构和构和导电嘴送入嘴送入焊接区，接区，电弧在弧在焊剂下面的下面的焊丝与母材之与母材之间燃燃烧。4 生生产效率高效率高 焊接接质量好量好 劳动条件好条件好 节约金属及金属及电能能3.1 埋弧焊原理、特点及应用埋弧焊原理、特点及应用53.3.埋弧埋弧焊的的应用用 埋弧埋弧焊具有生具有生产效率高、效率高、焊缝质量好、量好、焊接熔深大、接熔深大、机械化程度高等特机械化程度高等特点点 可可焊接的接的钢种有：碳素种有：碳素结构构钢、低合金、低合金结构构钢、不、不锈钢、耐、耐热钢以及复合以及复合钢等。此外，等。此外，用埋弧用埋弧焊堆堆焊耐耐热、耐腐、耐腐蚀合金或合金或焊接接镍基合基合金、金、铜基合金等也能基合金等也能获得很好的效果。得很好的效果。广泛广泛应用于用于锅炉、炉、压力容器、力容器、船舶、船舶、桥梁、起重机械、工程梁、起重机械、工程机械、冶金机械以及海洋机械、冶金机械以及海洋结构、构、核核电设备等制造，特等制造，特别是当用是当用于中厚板、于中厚板、长焊缝的的焊接接时具具有明有明显的的优越性。越性。3.1 埋弧焊原理、特点及应用埋弧焊原理、特点及应用63.2 3.2 埋弧埋弧焊用用焊接材料接材料 当被当被焊材料确定以后，材料确定以后，焊缝的化学成分在很大程度的化学成分在很大程度上取决于上取决于焊剂和和焊丝的的选配，因此，正确配，因此，正确选配配焊剂和和焊丝是埋弧是埋弧焊工工艺的一的一项重要内容。重要内容。埋弧埋弧焊用的用的焊接材料是接材料是焊剂和和焊丝。焊剂的作用的作用起着隔离空气、保起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用接金属不受空气侵害的作用对熔化金属熔化金属进行冶金行冶金处理的作用理的作用焊丝的作用的作用焊接接时熔化熔化进入熔池，起到填充和合金化的作用入熔池，起到填充和合金化的作用尚未熔化的尚未熔化的焊丝还起着起着导电的作用的作用71.1.焊剂 1)1)焊剂的分的分类（1 1）按照制造方法分）按照制造方法分类 熔熔炼焊剂非熔非熔炼焊剂 粘粘结焊剂烧结焊剂 熔熔炼焊剂是将一定比例的各是将一定比例的各种配料放在高温炉内熔种配料放在高温炉内熔炼，然后然后经过水冷粒化、烘干、水冷粒化、烘干、筛选而制成的一种而制成的一种焊剂 粘粘结焊剂是将一定比例的各种是将一定比例的各种粉状配料加入适量粘粉状配料加入适量粘结剂（如（如水玻璃），水玻璃），经过混合混合搅拌、粒拌、粒化和低温（一般在化和低温（一般在500500以下）以下）烘干而制成的一种烘干而制成的一种焊剂烧结焊剂是将一定比例的各种粉状是将一定比例的各种粉状配料加入适量粘配料加入适量粘结剂（如水玻璃），（如水玻璃），经混合混合搅拌后，在高温（拌后，在高温（75075010001000）下）下烧结成成块，然后粉碎、，然后粉碎、筛选而成的一种而成的一种焊剂3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料8（2 2）按照化学成分分）按照化学成分分类 根据根据SiO2的含量，分的含量，分为高硅高硅焊剂（SiO230）、中）、中（SiO2=1030）、低（）、低（SiO210）；）；根据根据MnO的含量，分的含量，分为高高锰焊剂（MnO30）、中）、中（MnO=1030）、低（）、低（MnO10）和无）和无锰焊剂（MnO2）；）；根据根据CaF2的含量，可分的含量，可分为高氟高氟焊剂（CaF230）、中氟）、中氟焊剂（CaF2=1030）和低氟）和低氟焊剂（CaF210）。）。此外，根据此外，根据焊剂的碱度的碱度B，可以分，可以分为:酸性酸性焊剂（BI1.5）。）。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料B=CaO+MgO+BaO+SrO+Na2O+K2O+CaF2+0.5(MnO+FeO)/SiO2+0.5(Al2O3+TiO2+ZrO2)9（3 3）按照）按照焊剂的化学性的化学性质分分类 可以分可以分为氧化性氧化性焊剂、弱氧化性、弱氧化性焊剂和惰性和惰性焊剂。（4 4）按照）按照颗粒粒结构分构分类 可以分可以分为：玻璃状：玻璃状焊剂、结晶状晶状焊剂和浮石状和浮石状焊剂等。等。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料102)2)对焊剂的要求的要求（1 1）应具有良好的具有良好的焊接冶金性能接冶金性能，即与合适的，即与合适的焊丝配合，配合，焊缝能得到所需要的化学成分，足能得到所需要的化学成分，足够低的硫、磷、氧、低的硫、磷、氧、氢等等杂质含量以及良好的含量以及良好的力学性能，并具有力学性能，并具有较强的抗裂性和抗气孔性。的抗裂性和抗气孔性。（2 2）具有良好的）具有良好的焊接工接工艺性能性能，即具有良好的，即具有良好的稳弧性、脱渣性、弧性、脱渣性、焊缝成形性等。成形性等。其它要求，要求其它要求，要求焊剂颗粒粒应具有所要求的尺具有所要求的尺寸，寸，颗粒粒强度要足度要足够高，吸潮性要小，高，吸潮性要小，焊剂中中夹杂物含量要少等。物含量要少等。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料112.2.焊丝 焊丝主要是按照被主要是按照被焊材料的种材料的种类进行分行分类，可以分可以分为碳素碳素结构构钢焊丝、合金、合金结构构钢焊丝、不不锈钢焊丝、有色金属、有色金属焊丝和堆和堆焊用的特殊合用的特殊合金金焊丝等。等。焊丝除要求其化学成分除要求其化学成分符合要求外，符合要求外，还要求其外要求其外观质量量满足要求，即足要求，即焊丝直径直径及其偏差及其偏差应符合相符合相应标准准规定，定，焊丝表面表面应无无锈蚀、氧、氧化皮等。此外，化皮等。此外，为了便于机了便于机械送械送丝，焊丝还应具有足具有足够的挺度。的挺度。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料123.3.焊剂与与焊丝的的选配配 1 1 依据被依据被焊材料的材料的类别及及对焊接接接接头性能性能的要求的要求2 2 依据埋弧依据埋弧焊的工的工艺特点特点3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料131 1 依据被依据被焊材料的材料的类别及及对焊接接接接头性能的要求性能的要求 这是是选配配焊剂和和焊丝的主要根据。当被的主要根据。当被焊材料的种材料的种类不同不同时，或，或对焊接接接接头性能的要求不同性能的要求不同时，应选择不同的不同的焊剂和和焊丝组合。合。（1 1）在）在焊接低碳接低碳钢和和强度等度等级较低的低低的低合金合金钢时，应按等按等强原原则选用与母材相匹用与母材相匹配的配的焊接材料。接材料。（2 2）在）在焊接低合金接低合金高高强钢时，除要使，除要使焊缝与母材等与母材等强度外，度外，还要特要特别注意保注意保证焊缝的塑性和的塑性和韧度。度。高高锰高硅高硅焊剂（如（如HJ431HJ431、HJ433HJ433、HJ430HJ430）+低碳低碳钢焊丝（如（如H08AH08A）或含）或含锰的的焊丝（如（如H08MnAH08MnA）中中锰、低、低锰或无或无锰焊剂+含含锰量量较高的高的焊丝（如（如H08MnAH08MnA、H10Mn2H10Mn2）相配合）相配合 中中锰中硅或低中硅或低锰中硅型中硅型焊剂，配，配合相合相应的合金的合金钢焊丝。当。当焊接接强度度级别比比较高的高的钢时，为了得到了得到高高韧度，一般度，一般选用碱度高的用碱度高的烧结焊剂。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料14（3 3）在）在焊接耐接耐热钢、低温、低温钢和耐和耐蚀钢时，除，除了要使了要使焊缝与母材等与母材等强度外，度外，还要保要保证焊缝具具有与母材相同或相近的耐有与母材相同或相近的耐热性、耐低温性或耐性、耐低温性或耐腐腐蚀性。性。可可选用中硅或低硅型用中硅或低硅型焊剂与相与相应的合金的合金钢焊丝相配合。相配合。（4 4）焊接奥氏体或接奥氏体或铁素体高合金素体高合金钢时，主要，主要是保是保证焊缝与母材有相近的化学成分，使与母材有相近的化学成分，使焊缝具有与母材相匹配的特殊性能（如耐腐具有与母材相匹配的特殊性能（如耐腐蚀性等）性等）。同。同时也要也要满足力学性能和抗裂性能等方面的足力学性能和抗裂性能等方面的要求。要求。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料152 2 依据埋弧依据埋弧焊的工的工艺特点特点 （1 1）稀）稀释率高率高 在在进行不开坡口的行不开坡口的对接接焊缝单道道焊或双面或双面焊，以及开坡口的，以及开坡口的对接接焊缝根部根部焊道道焊接接时，由于埋弧，由于埋弧焊焊缝熔透深度大，母材熔化量大，熔透深度大，母材熔化量大，焊缝的稀的稀释率高达率高达,选用合金元素含量低于母材的用合金元素含量低于母材的焊丝焊接并不降低接并不降低焊接接接接头的的强度。度。例如，焊接不开破口的例如，焊接不开破口的Q345（16Mn）钢的对接）钢的对接接头时，选用含锰量低于母材的接头时，选用含锰量低于母材的H08MnA焊丝和焊丝和HJ431焊剂，能够获得足够的接头强度。焊剂，能够获得足够的接头强度。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料16（2 2）热输入高入高 埋弧埋弧焊是一种高效的是一种高效的焊接方法，接方法，为了了获得高的熔敷率，通常得高的熔敷率，通常选用大用大电流流焊接，接，这导致致焊接接接接头的的焊接接热输入比入比较大，大，焊接接接接头的的冷却速度比冷却速度比较慢。慢。带来的后果是来的后果是焊接接接接头组织易易粗大，粗大，强度和度和韧度降低。度降低。为了提高接了提高接头的的强度和度和韧度，在度，在焊接厚板接厚板坡口的填充坡口的填充焊道道时，应选用合金成分略高于母用合金成分略高于母材的材的焊丝并配用中性并配用中性焊剂焊接。接。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料17（3 3）焊接速度快接速度快 埋弧埋弧焊的的焊接速度一般接速度一般为25m/h25m/h左右，最高左右，最高时可达可达100m/h100m/h。在这种情况下，焊缝良好的成形不仅取决在这种情况下，焊缝良好的成形不仅取决于焊接参数的合理调整，而且取决于焊剂的特于焊接参数的合理调整，而且取决于焊剂的特性，应选择适宜快速焊的焊剂用于焊接，例如性，应选择适宜快速焊的焊剂用于焊接，例如铝钛型的烧结焊剂铝钛型的烧结焊剂SJ501、SJ502等。等。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料183.33.3埋弧埋弧焊的冶金特点的冶金特点 1.冶金特点冶金特点（1）机械保护作用好）机械保护作用好 保保护作用好于作用好于焊条条电弧弧焊时由由焊条条药皮提供的气渣皮提供的气渣联合保合保护，这可以从可以从焊缝中的含氮量得到中的含氮量得到证明。明。（2）冶金反应充分）冶金反应充分 焊接接热输入大，入大，焊接区的金接区的金属属处于液于液态的的时间长（比（比焊条条电弧弧焊长几倍），使几倍），使得液得液态金属、液金属、液态熔渣和气相之熔渣和气相之间的化学冶金反的化学冶金反应更充分，有利于更充分，有利于焊缝得到得到预期的化学成分。熔池中期的化学成分。熔池中的气、的气、夹杂物容易逸出，利于消除气孔、物容易逸出，利于消除气孔、夹杂缺陷。缺陷。19（3）焊缝的化学成分稳定）焊缝的化学成分稳定 在母材一定的情况下，在母材一定的情况下，焊缝的化学的化学成分主要受两方面因素影响：一个是成分主要受两方面因素影响：一个是焊接材料，即接材料，即焊丝和和焊剂，能能够决定决定焊缝的合金系的合金系统；另一个是；另一个是焊接参数。当接参数。当焊接参数接参数变化化时，一方面要影响熔合比，使母材熔入的量，一方面要影响熔合比，使母材熔入的量变化，化，进而影响而影响焊缝的化学成分；另一方面能的化学成分；另一方面能够影响影响焊剂的熔化率，影响化学的熔化率，影响化学冶金反冶金反应进行的程度，从而使行的程度，从而使焊缝的化学成分受到影响。由于的化学成分受到影响。由于埋弧埋弧焊时的的焊接参数接参数稳定，因此当定，因此当焊接材料、母材和接材料、母材和焊接参数接参数确定以后，确定以后，焊缝的化学成分波的化学成分波动较小。小。（4）焊缝的组织易粗化）焊缝的组织易粗化 热输入大，熔池的体入大，熔池的体积大，熔池金属大，熔池金属高温停留高温停留时间长，冷却速度慢，冷却速度慢，这些因素都使得埋弧些因素都使得埋弧焊焊缝晶晶粒容易粒容易长大，因此，在大，因此，在许多情况下需要考多情况下需要考虑通通过焊接材料向接材料向焊缝中渗入微量合金元素（如中渗入微量合金元素（如TiTi、B B等）以抑制等）以抑制组织粗化，粗化，获得得比比较好的好的韧性。性。3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点202.以低碳以低碳钢埋弧埋弧焊为例，主要例，主要发生以下反生以下反应：1).1).锰、硅的、硅的还原反原反应 锰、硅的、硅的还原反原反应 锰和硅均是低碳和硅均是低碳钢埋弧埋弧焊焊缝中的基本成分。中的基本成分。其中，其中，锰可以提高可以提高焊缝金属的金属的强度和度和韧度，并度，并能提高能提高焊缝的抗的抗热裂性裂性能；硅能能；硅能镇静熔池，有静熔池，有利于利于获得致密的得致密的焊缝。Fe+(MnO)Mn+(FeO)2Fe+(SiO2)Si+2(FeO)3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点212)2)碳的氧化碳的氧化烧损 焊剂中一般不含有碳，中一般不含有碳，焊缝中的碳只能来自中的碳只能来自焊丝和母材。由于碳与氧的和母材。由于碳与氧的亲和力大于硅、和力大于硅、锰与氧的与氧的亲和力，因此很容易被氧化和力，因此很容易被氧化烧损，在熔滴和熔池中的，在熔滴和熔池中的碳均能与氧碳均能与氧发生以下反生以下反应：C+OCOC+OCO 由于熔滴的温度高，因此，在熔滴形成和由于熔滴的温度高，因此，在熔滴形成和过渡渡过程中氧化最程中氧化最为剧烈，熔池中氧化弱一些。碳的氧烈，熔池中氧化弱一些。碳的氧化化结果使果使焊缝中的含碳量降低。熔化金属中的合金中的含碳量降低。熔化金属中的合金成分成分对碳的氧化有一定影响，碳的氧化有一定影响，硅的含量增加，能抑硅的含量增加，能抑制碳的氧化制碳的氧化；锰的含量增加，的含量增加，对碳的氧化无明碳的氧化无明显影影响；当碳的含量增加响；当碳的含量增加时，碳的氧化，碳的氧化烧损会增大。会增大。3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点223)3)去去氢反反应 氢是是导致致焊接接接接头产生冷裂生冷裂纹的因素之一，的因素之一，同同时也是埋弧也是埋弧焊焊缝产生气孔的主要原因（生气孔的主要原因（COCO气孔被气孔被认为不是主要的），因此不是主要的），因此必必须减少减少焊缝中的中的氢。减少的措施主要有两方面：。减少的措施主要有两方面：一是一是焊前清除前清除铁锈、水分和有机物等，以杜、水分和有机物等，以杜绝氢的来源；的来源；二是通二是通过冶金反冶金反应将将氢结合成不溶于熔池的化合成不溶于熔池的化合物，并排出熔池。合物，并排出熔池。3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点234).4).脱硫和脱磷反脱硫和脱磷反应 硫和磷都是促使硫和磷都是促使焊缝产生生热裂裂纹的有害的有害杂质，此外，此外，硫硫还会降低会降低焊缝金属的冲金属的冲击韧度和抗度和抗蚀性，磷性，磷还会会增加增加焊缝金属的冷脆性。金属的冷脆性。两个途径两个途径减少硫、磷的含减少硫、磷的含量：一是量：一是严格限制格限制焊接材接材料和被料和被焊材料中硫、磷的材料中硫、磷的含量，含量，这是最根本的途径；是最根本的途径；二是通二是通过以下冶金反以下冶金反应减减少硫、磷的含量少硫、磷的含量增加增加焊丝中的含中的含锰量，或增加量，或增加焊剂中的中的CaOCaO、MnOMnO等碱性氧化物含量，可以减少等碱性氧化物含量，可以减少焊缝中的中的含硫量含硫量:FeS+Mn(MnS)+FeFeS+(CaO)(CaS)+(FeO)FeS+(MnO)(MnS)+(FeO)增加增加焊剂中的中的CaOCaO等碱性氧化物的含量也可等碱性氧化物的含量也可以减少以减少焊缝中磷的含量，反中磷的含量，反应如下：如下：2Fe3P+5(FeO)+3(CaO)(CaO)3P2O5)+11Fe2Fe3P+5(FeO)+4(CaO)(CaO)4P2O5)+11Fe 3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点243.4 3.4 埋弧埋弧焊设备 1.1.埋弧埋弧焊设备的分的分类与与组成成 埋弧埋弧焊设备的分的分类（1 1）按照用途）按照用途 通用通用焊接接设备和和专用用焊接接设备。（2 2）按）按电源源类型型 交流和直流。交流和直流。（3 3）按行走机构形式）按行走机构形式 焊车式、式、悬挂式、机床式、挂式、机床式、悬臂臂式以及式以及门架式等架式等 。（4 4）按送）按送丝方式方式 等速送等速送丝式和式和变速送速送丝式。式。（5 5）按）按焊丝数量和截面形状数量和截面形状 单丝、双、双丝、多、多丝和和带状状电极等极等设备。25常常见埋弧埋弧焊设备的形式的形式 a)a)焊车式式 b)b)悬挂式挂式 c)c)车床式床式 d)d)门架式架式 e)e)悬臂式臂式26 埋弧埋弧焊设备的的组成成埋埋弧弧焊设备各种各种辅助助设备埋弧埋弧焊机机机械系机械系统焊接接电源源控制系控制系统27典型的典型的焊车式埋弧式埋弧焊设备构成构成 3.4 3.4 埋弧埋弧焊设备 285.MZ-10005.MZ-1000型埋弧型埋弧焊机机 MZ-1000MZ-1000型埋弧型埋弧焊机是国内机是国内拥有量最多、使有量最多、使用最广泛的埋弧用最广泛的埋弧焊机。它是根据机。它是根据电弧弧电压反反馈调节原理原理设计的的变速送速送丝式式焊机，有交流和直机，有交流和直流两种，适合于流两种，适合于焊接水平位置或与水平面接水平位置或与水平面倾斜斜不大于不大于1515的开坡口和不开坡口的平板的开坡口和不开坡口的平板对接、接、角接和搭接的角接和搭接的焊缝，借助于，借助于转胎或胎或滚轮架等架等辅助助设备也可以也可以焊接接圆筒件的内、外筒件的内、外环缝。适用。适用的的焊丝直径直径为3 36mm6mm。3.4 埋弧焊设备埋弧焊设备29焊机机结构构 MZ-1000MZ-1000型埋弧型埋弧焊机主要由机主要由焊车、焊接接电源源和控制箱三部分和控制箱三部分组成，相互之成，相互之间由由焊接接电缆和和控制控制电缆连接在一起。接在一起。（1 1）焊车 焊机配用的是机配用的是MZT-1000MZT-1000型型焊车。焊机机械系机机械系统的各个的各个组成部分都集中在成部分都集中在焊车上，其上，其中，送中，送丝机构采用直流机构采用直流电动机拖机拖动，其，其传动系系统如如图3-83-8所示所示，焊车行走机构行走机构传动系系统如如图3-103-10所示所示，机，机头调节机构机构如如图3-113-11所示所示。此外，。此外，还装装有有焊丝盘、控制盒、控制盒、焊剂漏斗等。漏斗等。3.4 埋弧焊设备埋弧焊设备30（2 2）焊接接电源源 MZ-1000MZ-1000型埋弧型埋弧焊机可配用交流机可配用交流电源，也可配用直流源，也可配用直流电源。配用交流源。配用交流电源源时，一，一般用般用BX2-1000BX2-1000型弧型弧焊变压器，空器，空载电压分分为69V69V和和78V78V两档，可根据网两档，可根据网压的的实际情况和情况和焊接参数的要接参数的要求求选用，工作用，工作电流流调节范范围为4004001200A1200A，额定定负载持持续率率为6060；配用直流；配用直流电源源时，常用，常用ZXG-ZXG-10001000型弧型弧焊整流器，空整流器，空载电压为95V95V，工作，工作电流流调节范范围为2502501200A1200A，额定定负载持持续率率为6060。上述上述电源的源的输出特性均出特性均为陡降外特性。陡降外特性。（3 3）控制系控制系统 配用配用BX2-1000BX2-1000型弧型弧焊变压器作器作为电源的源的MZ-1000MZ-1000型交流埋弧型交流埋弧焊机的机的电气原理气原理图如如图3-133-13所示所示。3.4 埋弧焊设备埋弧焊设备313.5 3.5 埋弧埋弧焊焊接工接工艺 1.1.埋弧焊焊接工艺的内容埋弧焊焊接工艺的内容 埋弧埋弧焊焊接工接工艺应包括以下内容：包括以下内容：（1 1）焊接准接准备 包括包括选择与加工与加工焊件坡口、件坡口、焊前前清理清理焊丝和和焊件、件、对焊件件进行装配等。行装配等。（2 2）选择焊接工接工艺方法方法 包括包括选择单丝焊或多或多丝焊，加，加焊剂衬垫或或悬空空焊，单面面焊或双面或双面焊，单层焊或多或多层多道多道焊等。等。什么是焊接工艺？包括哪些内容？什么是焊接工艺？包括哪些内容？焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。32（3）选择焊接材料接材料 包括包括选择焊剂和和焊丝。（4）选择焊接参数接参数 包括包括选择焊接接电流、流、电弧弧电压、焊接速度等，接速度等，还包括是否采用包括是否采用焊前前预热、焊后后缓冷或后冷或后热、焊后后热处理等工理等工艺措施，并确定措施，并确定相关的工相关的工艺参数。参数。（5）明确操作要求明确操作要求 包括确定所需的工包括确定所需的工艺装装备、焊缝层间清理的方法等。清理的方法等。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺33生生产方法方法（1 1）焊剂铜衬垫法法（2 2）水冷滑）水冷滑块式式铜垫法法（3 3）热固化固化焊剂衬垫法法 水冷滑水冷滑块式式铜垫法法 该法是用一个短的水冷法是用一个短的水冷铜滑滑块紧贴在在焊缝背面，背面，焊接接时随同随同电弧一起移弧一起移动，强制制焊缝背面成形背面成形的方法。的方法。图3-223-22为其典其典型型结构。构。焊剂铜衬垫法法 该法法通常采用通常采用龙门压力架力架进行行焊接。接。龙门压力架上有多力架上有多个气缸，通入个气缸，通入压缩空气后，空气后，气缸气缸带动压紧装置将装置将焊件件压紧在在焊剂铜衬垫上，利上，利用用铜衬垫上的成形槽使上的成形槽使焊缝强制成形。制成形。热固化固化焊剂衬垫法法 该法法是将是将热固化固化焊剂衬垫贴紧在在焊缝背面，承托熔池，背面，承托熔池，帮助帮助焊缝背面成形的方法。背面成形的方法。它可以解决上述方法不能它可以解决上述方法不能解决的曲面解决的曲面焊缝单面面焊双双面成形的面成形的问题。热固化固化焊剂垫的典型的典型结构构如如图3-23a3-23a所示所示，可使用磁，可使用磁铁夹具将具将其固定在其固定在焊件上件上（见图3-3-23b23b）。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺34对接接接接头双面双面焊 对接接接接头双面双面焊是是对接接接接头埋弧埋弧焊用的最多用的最多的工的工艺方法。其特点是方法。其特点是焊完一面后，翻完一面后，翻转焊件再件再焊另一面，另一面，焊接接过程全部在平程全部在平焊位置完成，因此位置完成，因此焊接接质量比量比较容易控制，容易控制，对焊接装配的要求不是接装配的要求不是太高，太高，对焊接参数的波接参数的波动敏感性不大。需要注意敏感性不大。需要注意的的问题是在第一面是在第一面焊接接时既要保既要保证足足够的熔深，的熔深，又要防止熔化金属的流溢和又要防止熔化金属的流溢和烧穿。因此有必要穿。因此有必要焊接接时采取一些有效的工采取一些有效的工艺措施。措施。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺35 (1)(1)悬空双面空双面焊法法 焊接第一面接第一面时，焊件背件背面不用任何面不用任何衬垫或其他或其他辅助装置。助装置。为防止液防止液态金金属从属从间隙中流失或引起隙中流失或引起烧穿，要求穿，要求焊件在装配件在装配时不留不留间隙或隙或间隙小于隙小于1mm1mm。焊接第一面接第一面时所用的所用的焊接参数稍小，通常使接参数稍小，通常使焊缝的熔深达到或略小于的熔深达到或略小于焊件厚度的一半即可件厚度的一半即可,然后翻然后翻转工件，采用比工件，采用比较大的大的参数参数焊接，使接，使焊缝的熔深达到的熔深达到焊件厚度的件厚度的60607070，以保，以保证焊件件焊透。透。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺36 (2)(2)焊剂垫双面双面焊法法 在在焊件装配件装配时，根据，根据焊件的厚度件的厚度预留一定的装配留一定的装配间隙。隙。为防止熔化金防止熔化金属流溢，在属流溢，在焊接第一面接第一面时在接在接缝的背面的背面衬以以焊剂垫（见图3-243-24）。要求下面的。要求下面的焊剂在在焊缝全全长上上都与都与焊件件贴合，并且合，并且压力均匀。第一面力均匀。第一面焊缝的的焊接参数接参数应保保证熔深超熔深超过焊件厚度的件厚度的60607070，焊完第一面后翻完第一面后翻转工件工件进行反面行反面焊接，其接，其焊接参数接参数可以与正面相同，以保可以与正面相同，以保证焊件完全件完全焊透。透。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺37 （3 3）临时工工艺衬垫双面双面焊法法 如如图3-253-25所示所示，焊接第一面接第一面焊缝之前，用薄之前，用薄钢带、石棉、石棉绳、石棉板等作、石棉板等作为工工艺衬垫，从背面将，从背面将带有有间隙的坡口封住。其作用是托住坡口隙的坡口封住。其作用是托住坡口间隙中的隙中的焊剂及熔化金属。用此法及熔化金属。用此法焊接接时，一般都要求接，一般都要求接头处留有一定的留有一定的间隙，以保隙，以保证焊剂能填能填满其中。其中。焊完第一面后，翻完第一面后，翻转焊件，清除件，清除临时衬垫以及以及间隙中的隙中的焊剂和和焊缝底底层的熔渣，用相同的的熔渣，用相同的焊接参数接参数焊接第二面，要求每面的熔深均要达到接第二面，要求每面的熔深均要达到板厚的板厚的60607070。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺38 （4 4）焊条条电弧弧焊封底双面封底双面焊法法 对于不便翻于不便翻转且无法使用且无法使用衬垫的的焊件可以采用此方法。件可以采用此方法。这类焊缝可根据板厚情况开或不开坡口。一般厚板可根据板厚情况开或不开坡口。一般厚板焊件背面封底的坡口形式件背面封底的坡口形式为V V形，并保形，并保证封底厚度大封底厚度大于于8mm8mm，以免正面埋弧，以免正面埋弧焊时被被烧穿。先用穿。先用焊条条电弧弧焊从背面仰从背面仰焊封底，再用埋弧封底，再用埋弧焊焊接正面的接正面的焊缝，当板厚大于当板厚大于40 mm40 mm时宜采用多宜采用多层多道多道焊。图3-263-26是是厚板厚板焊条条电弧弧焊封底的多封底的多层埋弧埋弧焊典型的坡口形典型的坡口形式。式。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺39 （5 5）多）多层双面双面焊法法 当板厚超当板厚超过40mm40mm时，宜采用多宜采用多层焊。多。多层焊时的坡口一般多采用的坡口一般多采用V V形和形和形，但都必形，但都必须留有留有4mm4mm的的钝边和适当的和适当的坡口角度，如果角度太小，易坡口角度，如果角度太小，易产生梨形生梨形焊道，道，增加增加产生中心生中心线裂裂纹的的倾向向 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺404.T4.T形接形接头和搭接接和搭接接头埋弧埋弧焊焊接工接工艺 T T形接形接头和搭接接和搭接接头的的焊缝均是角均是角焊缝，埋弧自埋弧自动焊时，一般采用平角，一般采用平角焊和船形和船形焊两种两种方法。方法。（1 1）平角）平角焊法法-当当焊件不易于翻件不易于翻转或或焊件尺寸很大件尺寸很大时，可采用平角，可采用平角焊法法（见图3-283-28）。这种方法的种方法的优点是点是对装配装配间隙的敏感性小，即使隙的敏感性小，即使间隙达隙达到到2-3mm2-3mm，一般也不致，一般也不致产生金属和熔渣的生金属和熔渣的满溢溢现象。缺点是象。缺点是这种方种方法不利于立板法不利于立板侧的的焊缝成形，成形，单道道焊的的焊脚尺寸很脚尺寸很难超超过8mm8mm，因，因为焊脚脚过大，将引起咬大，将引起咬边和和满溢。溢。如果需要更大的如果需要更大的焊脚尺寸，只能采用多道脚尺寸，只能采用多道焊。另外，。另外，焊丝与与焊件的相件的相对位置位置对焊缝成形的影响很大，成形的影响很大，焊丝与立板的与立板的夹角角一般一般为20203030，否，否则易易产生不良影响。同生不良影响。同时，电弧弧电压也不宜太高，也不宜太高，这样可以减少熔渣量和防止熔渣可以减少熔渣量和防止熔渣满溢。溢。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺41（2）船形）船形焊法法-船形船形焊法主要用于法主要用于焊件易于翻件易于翻转的的场合。它合。它是将角是将角焊缝的两的两边置于与垂直置于与垂直线成成4545的位置，的位置，如如图3-293-29所示所示。这是是焊缝成形最有利的位置，因成形最有利的位置，因此容易保此容易保证焊缝质量。船形量。船形焊时对装配装配质量要求量要求较高，装配高，装配间隙不得超隙不得超过1-1.5mm1-1.5mm，否，否则，易，易焊穿穿和和产生液体金属溢漏。船形生液体金属溢漏。船形焊时单道道焊可以增大可以增大电流，得到流，得到较大的大的焊脚尺寸，不会脚尺寸，不会产生咬生咬边和溢和溢漏缺陷。漏缺陷。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺425.20g钢制蒸汽制蒸汽锅炉上炉上锅筒埋弧筒埋弧焊焊接工接工艺实例例 某某锅炉厂生炉厂生产的蒸汽的蒸汽锅炉上炉上锅筒的工作条件是：筒的工作条件是：工作工作压力力为2.5MPa，额定蒸定蒸发量量为20t/h，饱和和蒸汽温度蒸汽温度为225。采用。采用20g镇静静钢制造，板厚制造，板厚为30mm。为了保了保证焊接接质量和提高生量和提高生产率，率，纵缝和和环缝均采用直流埋弧均采用直流埋弧焊方法方法焊接，定位接，定位焊采用采用焊条条电弧弧焊。其。其结构和构和纵缝、环缝对接接接接头的坡口形式和尺寸的坡口形式和尺寸如如图3-30所示所示。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺43 （1）焊前准前准备 采用刨采用刨边机制作接机制作接头坡口，坡口，并并对坡口及其两坡口及其两侧各各2030 mm范范围的的铁锈、油、油污等等杂质进行清理，使其露出金属光行清理，使其露出金属光泽。在。在焊剂垫上上进行定位行定位焊，与此同，与此同时，在筒体，在筒体纵缝两两侧装配引弧板和熄弧板，尺寸均装配引弧板和熄弧板，尺寸均为150 mm100 mm30mm，坡口与，坡口与产品相同。品相同。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺44 （2）焊接材料接材料 焊剂采用采用HJ431，焊丝采用采用5 mm的的H08MnA；定位；定位焊的的焊条采用条采用4mm的的E4303（牌号（牌号为J422）。）。焊前，前，焊剂在在250烘烘干干2h；焊条在条在150烘干烘干2h。经过烘干的烘干的焊剂、焊条放在条放在100左右的封左右的封闭保温筒里，随用随取。保温筒里，随用随取。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺 （3）焊接参数接参数 由于由于锅筒的筒的纵缝和和环缝的的钢板厚度一致，材板厚度一致，材质相同，坡口尺寸一致，因此相同，坡口尺寸一致，因此焊接接时选用相同的用相同的焊接参数。均采用接参数。均采用较小的小的热输入入进行多行多层焊，以提高，以提高焊接接接接头的塑性和的塑性和韧性。性。45（4）操作技）操作技术 采用采用悬臂式臂式焊接操作机、接操作机、滚轮架、架、焊剂垫等等辅助助设备进行行焊接接（见图3-31）。施。施焊内内纵缝、内、内环缝的第一道的第一道焊缝时，在背面（指，在背面（指锅筒的外面）加平筒的外面）加平带张紧式式焊剂垫。要求。要求纵缝的的焊剂垫在在焊缝整个整个长度上与度上与焊件件紧密密贴合，且合，且压力力均匀，以防止液均匀，以防止液态金属下淌金属下淌（见3-24c）。焊完内完内环缝以后，以后，焊接外接外环缝。层间温度均控制低于温度均控制低于250。环缝焊接接时，无，无论是内是内环缝，还是外是外环缝，焊丝均与筒体中心均与筒体中心线偏离偏离3545mm的距离的距离（见图3-32）。其中，内。其中，内环缝为上坡上坡焊，外，外环缝为下下坡坡焊。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺 （5）检验 对锅筒的筒的纵缝、环缝，按照有关技，按照有关技术标准准进行行检验，结果果为合格。合格。463.6 3.6 埋弧埋弧焊的其它方法的其它方法 1.多多丝埋弧埋弧焊 多多丝埋弧埋弧焊机机.jpg（Multile Wire Submerged Arc Welding）是同）是同时使用两根或两根以上使用两根或两根以上焊丝，完成同一条，完成同一条焊缝的埋弧的埋弧焊方法。其特点是在保方法。其特点是在保证良好的良好的焊缝成形和成形和焊接接质量的同量的同时，能，能够提高熔敷率和提高熔敷率和焊接速度。多接速度。多丝埋埋弧弧焊多用于厚板多用于厚板焊接，如厚壁接，如厚壁压力容器、大型船体、力容器、大型船体、H型型钢梁等。梁等。焊接接时，一般采用，一般采用焊件背面加件背面加衬垫的的单面面焊双面成形双面成形焊接工接工艺，最多，最多焊丝可达可达812根，根，焊接速度可接速度可达达120m/h以上，因此，具有比以上，因此，具有比较高的高的焊接生接生产率率。47 双双丝埋弧埋弧焊可以分用两个可以分用两个焊接接电源，也可源，也可合用一个合用一个焊接接电源。前者源。前者设备较复复杂，但两个，但两个电弧都可独立地弧都可独立地调节功率，而且可以采用不同功率，而且可以采用不同的的电流种流种类和极性，可以和极性，可以获得理想的得理想的焊缝成形；成形；后者后者设备简单，但每一个，但每一个电弧功率弧功率难于于单独独调节。依据。依据焊丝排列方式和排列方式和电源接法，可以分源接法，可以分为纵列双列双丝埋弧埋弧焊、横列双、横列双丝并并联埋弧埋弧焊和横列和横列双双丝串串联埋弧埋弧焊，如如图3-333-33所示。所示。48 根据根据焊丝间距离的不同，又可分距离的不同，又可分为单熔池式和双熔熔池式和双熔池式两种池式两种（见图3-343-34）。单熔池熔池时，两根，两根焊丝间距距为101030mm30mm。两个。两个电弧形弧形成一个熔池和空腔。前成一个熔池和空腔。前导电弧通常垂直于弧通常垂直于钢板或稍作后板或稍作后拖，并采用比拖，并采用比较大的大的电流以保流以保证熔深；后熔深；后续电弧一般向弧一般向前前倾斜，并采用斜，并采用较小的小的电流和稍高的流和稍高的电压，以，以调节熔熔宽，形成平整光滑的形成平整光滑的焊道外形。道外形。双熔池双熔池时，两根，两根焊丝间距大于距大于100mm100mm。每个。每个电弧都弧都形成各自的熔池。形成各自的熔池。焊接接时，后，后续电弧首先冲开已被前一弧首先冲开已被前一电弧熔化而尚未凝固的熔渣弧熔化而尚未凝固的熔渣层，然后作用在被前，然后作用在被前导电弧弧熔化并已凝固的熔化并已凝固的焊道上，使其重新熔化。道上，使其重新熔化。该方法适合于方法适合于水平位置平板拼接的水平位置平板拼接的单面面焊双面成形工双面成形工艺。492.2.窄窄间隙埋弧隙埋弧焊 窄窄间隙埋弧隙埋弧焊(Nerrow-Gap Submerged Arc Welding)是一种用于厚板是一种用于厚板对接接接接头焊接，接，焊前前焊件不开件不开坡口或只开小角度坡口而留有窄而深的坡口或只开小角度坡口而留有窄而深的间隙，采用多隙，采用多层埋弧埋弧焊进行行焊接的高效率接的高效率焊接方法。它特接方法。它特别适用于厚壁适用于厚壁压力容器、力容器、涡轮机机转子、原子能反子、原子能反应堆外壳等厚板堆外壳等厚板结构构的的焊接。接。成功地成功地进行窄行窄间隙埋弧自隙埋弧自动焊必必须具具备两个条件：两个条件：第一必第一必须有在窄有在窄缝内容易脱渣的内容易脱渣的焊剂（常用高碱度（常用高碱度烧结焊剂）；第二必）；第二必须采用机采用机头能自能自动跟踪跟踪焊缝的的焊接接设备。50 窄窄间隙埋弧隙埋弧焊设备中的送中的送丝机构和机构和焊接接电源可以采源可以采用用标准的埋弧自准的埋弧自动焊设备，而机，而机头和和导电嘴嘴则必必须专门地地设计制造成扁平形，制造成扁平形，导电嘴表面嘴表面须涂以涂以绝缘层，以防，以防止止导电嘴与工件短路而被嘴与工件短路而被烧毁。窄。窄间隙埋弧自隙埋弧自动焊机机头工作示意工作示意图如如图3-35所示所示。机。机头应具有随具有随焊道厚度增加道厚度增加而自而自动提升的功能，提升的功能，导电嘴嘴应具有随具有随焊道的切道的切换而自己而自己偏偏转的功能。在的功能。在焊接厚壁接厚壁环缝时，焊件下面的件下面的滚轮架架还应装装设防止工件防止工件轴向串向串动的自的自动防偏移装置。窄防偏移装置。窄间隙内隙内容易容易产生生电弧磁偏吹，因此通常采用交流弧磁偏吹，因此通常采用交流电源，晶源，晶闸管管控制的矩形波交流控制的矩形波交流焊接接电源是一种比源是一种比较理想的理想的电源。源。51 焊件件间隙的大小取决于隙的大小取决于焊件的厚度。件的厚度。对于于单丝窄窄间隙隙埋弧自埋弧自动焊，当厚度，当厚度为50200mm时，间隙隙宽为1420mm；当厚度；当厚度为200350mm时，间隙隙宽为2030mm。焊接有三种工接有三种工艺方案，即每方案，即每层单道、每道、每层双道和每双道和每层三三道，道，如如图3-36所示所示。其中，每。其中，每层单道方案适宜在道方案适宜在宽度度为1417mm的的间隙内隙内实施，施，这种方案种方案焊接接时间最短，但最短，但对坡口坡口间隙的隙的误差要求差要求较高，而且高，而且焊丝必必须始始终对准准间隙隙的中心；每的中心；每层双道方案通常在双道方案通常在1824mm宽的的间隙内隙内实施，施，这种方案便于操作，容易种方案便于操作，容易获得无缺陷的得无缺陷的焊缝，目前，目前用的最多；每用的最多；每层三道的方案只用于三道的方案只用于间隙隙宽度大于度大于24mm的情况下。的情况下。