钢结构埋弧焊接工艺研究

徐忠泽

摘 要：随着科技的发展，钢结构埋弧焊工艺中使用的钢材必须具有较高的抗拉强度和屈服点、塑性和韧性、良好的工艺性能等特征，甚至在某些情况下，要求此钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。本文首先从埋弧焊优、缺点以及应用范围两个方面简要介绍了埋弧焊，然后从3个方面对钢结构埋弧焊接工艺进行了粗略的研究，最后为了确保对钢结构埋弧焊接质量的有效控制，列出了应注意的问题。

关键词：钢结构；埋弧焊接；控制措施

中图分类号：TU758 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）09-0026-01

我们已经认识到焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径与伸出长度、焊丝倾角甚至钢结构焊件的根部间隙、焊件坡口形状等工艺参数都会影响到钢结构工程埋弧焊接的质量与施工进度。并且，埋弧焊焊接应力还可能造成钢板焊后变形，其结果是：误差超出了可控制的范围，严重时可造成钢结构的报废。所以，为了提高钢结构的利用率、焊接生产率、焊接的质量，我们有必要对钢结构埋弧焊接工艺进行研究。

1 埋弧焊接的概述

焊接工艺有焊丝和焊剂两个基本要素，前者直接影响焊缝金属的力学性能、抗裂性能、焊接缺陷发生率及焊接生产率等；后者的质量决定着材料的消费耗用，即质量越好使用的越少就能达到预计的效果。近年来，埋弧焊工艺不断地推陈出新，先后出现了许多种高效以及优质的焊接方法。但是，埋弧焊，全称叫埋弧自动焊，又被称作焊剂层下自动电弧焊的埋弧焊，其应用领域依然未受任何影响，比如：从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看，埋弧焊量约占10%。

1.1 埋弧焊的优、缺点

具有生产效率高、焊缝质量高、低劳动强度、无弧光以及烟尘很少等独特优点，但也存在灵活性不高、热裂纹、气孔、以及夹渣等缺点。

1.2 埋弧焊的应用范围

目前埋弧焊主要用于焊接各种钢板结构，如：碳素结构钢以及复合钢材等。由于埋弧焊适于批量较大、较厚较长的直线及较大直径的环形焊缝的焊接，所以在造船、锅炉、压力容器、桥梁、起重机械、厂房钢结构制作等领域都取得了广泛的应用。

2 钢结构埋弧焊接工艺的研究

钢结构在采用埋弧焊接的过程中，钢板内部会产生极大的应力，轻则产生微裂纹，重则钢板在释放应力时发出轻微响声或导致埋弧焊焊缝撕裂。为了最大化避免上述问题，以及完善埋弧焊接工艺，对此进行了如下的研究：

2.1 焊接材料

焊接材料必须具有较高的抗拉强度和屈服点、塑性和韧性、良好的工艺性能等特征。宜选择中锰、低锰型号的焊剂。必须按现行标准、规范要求等对焊接材料进行现场验收合格。

2.2 焊前准备

2.2.1 坡口设计及加工

同其他焊接方法相比，埋弧焊接母材稀释率较大，母材成分对焊缝性能影响较大，埋弧焊坡口设计必须考虑到这一点。依据单丝埋弧焊使用电流范围，当板厚小于14mm，可以不开坡口，装配时留有一定间隙；板厚为14～22mm，一般开V形坡口；板厚22～50mm时开X形坡口。对于锅炉汽包等压力容器通常采用U形或双U形坡口，以确保底层熔透和消除夹渣。

2.2.2 装配点固

埋弧焊要求接头间隙均匀无错边，装配时需根据不同板厚进行定间距、定位焊，如表1所示。

2.2.3 焊前清理

坡口内水锈、夹杂铁末，点焊后放置时间较长而受潮氧化等焊接时容易产生气孔，焊前需用喷砂等方法进行处理。

2.3 焊接的工艺过程

2.3.1 埋弧焊接的工艺参数

埋弧焊接的工艺参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝的倾角等。

焊接电流必须控制在一定范围内，当电流过大时，容易产生咬边和成形不良，使热影响区增大，甚至造成烧穿；当电流过小时，热度不够，电弧稳定性变差。不同的电流导致不同的焊接效果；把电弧电压调整到焊接电弧稳定的状态；一般而言，熔深和熔宽与焊接速度成反比。当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。焊接速度太大会造成未焊透等缺陷；焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。

2.3.2 焊接顺序

在做好充分的焊前准备的情况下，可以按照打底焊、填充焊、盖面层的焊接的顺序开始焊接，但是，在焊接过程中要注意必要时采取预热及后热措施，各焊道的接头要尽量错开，焊接工艺参数要适当，最大化的避免压缩塑性变形、焊缝过厚、焊穿、夾渣、热裂纹、气孔以及未焊透等问题的出现。

3 钢结构埋弧焊接应注意的问题

很好地控制焊接工艺参数，确保焊接质量，降低焊接内应力，并使用留余量法去除焊缝的横、纵向收缩变形。另外，注意以下几点：焊接材料与母材的匹配。选择焊接材料应遵循等强度原则、等条件原则（使用条件，如高温、腐蚀等）、同质性原则（焊材与母材成分相同或相似）。这里说的强度是指抗拉强度，等强度原则是说焊接过程中如果是同种材料（或强度相近）焊接，则选用与其强度相同（或略高）的焊接材料，如果是异种金属，则按强度低的母材选择焊接材料并符合设计要求；药芯焊丝、焊剂和熔嘴在使用前，必须按产品说明书及工艺文件的规定进行烘干；焊接环境出现风速大于10m/s、相对湿度大于90%、雨雪环境、焊件温度低于0℃等任一情况时，须采取有效防护措施，否则禁止施焊；要重视焊接工艺评定，安排具有相应资格的合格焊工进行施焊。焊接工艺的评定可以根据JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》进行，然后根据焊接工艺评定的结果制定相应的焊接工艺规程，为埋弧焊接工艺的实施奠定基础。

4 结语

在钢结构埋弧焊接的过程中，我们知道埋弧焊接经常存在缝宽不均、咬边、满溢、焊穿及背面焊缝较高以及焊接应力与变形等问题，针对这些问题，提出了相应的策略，如适当降低焊速、减小焊接电流、采用合理的焊接顺序以及矫正焊丝位置等措施来解决埋弧焊接存在的问题，为以后的埋弧焊接工作总结经验。

参考文献

[1] 王丽雪.浅析埋弧焊工艺的特点及研究动态[J].装备制造，2009.

[2] 孙勇.钢结构桥梁埋弧焊焊接技术[A].2009全国钢结构学术年会论文集[C].2009.

[3] 宓岚.埋弧焊技术在钢结构加工厂的运用[J].金属加工，2008.