埋弧焊方法概論

1、埋弧焊方法概論1. 埋弧焊過(guò)程原理及其特點(diǎn)弧焊是電弧在焊劑層下進(jìn)行焊接的方法，這種方法是利用焊絲與焊件之間在焊劑層下燃燒的電弧產(chǎn)生熱量，熔化焊絲、焊劑和母材金屬而形成焊縫，連接被焊工件。在埋弧焊中，顆粒狀焊劑對(duì)電弧和焊接區(qū)起保護(hù)和合金化作用，而焊絲則用作填充金屬。埋弧過(guò)程原理如圖1所示。焊絲和工件分別與焊接電源的輸出端相接。焊絲由送絲機(jī)構(gòu)連續(xù)向覆蓋焊劑的焊接區(qū)給送，電弧引燃后，焊劑、焊絲和母材在電弧熱的作用下立即熔化并形成熔池，熔化的熔渣覆蓋住熔池金屬及高溫焊接區(qū)，起良好的保護(hù)作用，未熔化的焊劑亦具有隔離空氣屏蔽電弧光和熱的作用，并提高了電弧的熱效率。熔融的焊劑與熔化金屬之間可產(chǎn)生各種冶金反應(yīng)

2、，正確地控制這些冶金反應(yīng)的進(jìn)程，可以獲得化學(xué)成分、力學(xué)性能和純度符合預(yù)定技術(shù)要求的焊縫金屬。同時(shí)焊劑的成分也影響到電弧的穩(wěn)定性，電弧柱的最高溫度以及熱分布。熔渣的特性也對(duì)焊道外表的成形起一定的作用。埋弧焊時(shí)可以采用較短的焊絲伸出長(zhǎng)度并可在焊接過(guò)程中基本保持不變，焊絲可以較高的速度自動(dòng)給送，因此可以采用大電流進(jìn)行焊接，從而可達(dá)到相當(dāng)高的熔敷率。圖2對(duì)比了手工弧焊和各種埋弧焊方法的熔敷率，埋弧焊的熔敷率可比手工電弧焊高1-10倍；其次，埋弧焊是一種高電流密度焊接法，具有深熔的特點(diǎn)，一次熔透深度可達(dá)20mm以上，因此，它是一種高生產(chǎn)率焊接法。手工埋弧焊時(shí)，焊絲由送絲機(jī)構(gòu)通過(guò)軟管給送，焊頭的移動(dòng)由焊工

3、手工操作并控制焊接速度。埋弧焊時(shí)，整個(gè)焊接過(guò)程，如啟動(dòng)、引弧、送絲、焊機(jī)（或工件）移動(dòng)以及焊接結(jié)束時(shí)填滿弧坑等全由焊機(jī)機(jī)械化控制，焊工只需按動(dòng)相應(yīng)的按鈕。綜上所述，埋弧焊接法具有下列主要特點(diǎn)：第一，埋弧焊是一種高效焊接法，不僅熔敷率高，而且具有深熔能力，30mm以下的對(duì)接接頭可以不開(kāi)坡口或開(kāi)淺坡口焊成全焊透的焊縫；第二，埋弧焊時(shí)電弧及焊接區(qū)受到良好的保護(hù)、焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良，致密性好，且焊縫外觀平整光滑，易于控制焊道的成形，能夠滿足對(duì)焊縫各種性能的要求；第三，簡(jiǎn)化坡口準(zhǔn)備，節(jié)省大量的焊接材料；第四，焊接過(guò)程無(wú)弧光刺激，易于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化，改善了焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度。2. 埋弧焊工藝方法及其分

4、類最近10年，埋弧焊作為一種高效、優(yōu)質(zhì)的焊接方法有了很大的發(fā)展，已演變出多種埋弧焊工藝方法并在工業(yè)生產(chǎn)中得到實(shí)際應(yīng)用，埋弧焊按機(jī)械化程度、焊絲數(shù)量及形狀、送絲方式、焊絲受熱條件、附加添加劑種類和方式、坡口形式和焊縫成形條件等分類，詳見(jiàn)圖3。3. 埋弧焊的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍3.1埋弧的優(yōu)缺點(diǎn)埋弧與其他的焊接方法相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：1） 埋弧焊可以相當(dāng)高的焊接速度和高的熔敷率完成厚度實(shí)際上不受限制的對(duì)接、角接和搭接接頭，多絲埋弧焊特別適用于厚板接頭和表面堆焊；2） 單絲或多絲埋弧焊可以單面焊雙面成形工藝完成厚度20mm以下直邊對(duì)接接頭、或以雙面焊完成40mm以下的直邊對(duì)接和單V形坡口對(duì)接接頭，可以取得

5、相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)效益；3） 利用焊劑對(duì)焊縫金屬脫氧還原反應(yīng)以及滲合金作用，可以獲得力學(xué)性能優(yōu)良、致密性高的優(yōu)質(zhì)焊縫金屬。焊縫金屬的性能容易通過(guò)焊劑和焊絲的選配任意調(diào)整。4） 埋弧焊過(guò)程中焊絲的熔化不產(chǎn)生任何飛濺，焊縫表面光潔，焊后無(wú)需修磨焊縫表面，省略輔助工序；5） 埋弧焊過(guò)程無(wú)弧光刺激，焊工可集中注意力操作，焊接質(zhì)量易于保證，同時(shí)勞動(dòng)條件得到改善；6） 埋弧焊易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化操作，焊接過(guò)程穩(wěn)定，焊接參數(shù)調(diào)整范圍廣，可以適應(yīng)各種形狀工件的焊接。7） 埋弧可在風(fēng)力較大的露天場(chǎng)地施焊。埋弧的缺點(diǎn)：1） 焊接設(shè)備占地面積較大，一次投資費(fèi)用較高，并需采用處理焊絲、焊劑的輔助裝置；2） 每層焊道焊接后

6、必須清除焊渣，增加了輔助時(shí)間，如清渣不仔細(xì)，容易使得焊縫產(chǎn)生夾渣之類的缺陷。3） 埋弧焊只能在平焊或橫焊位置下進(jìn)行，對(duì)工件的傾斜度亦有嚴(yán)格的限制，否則焊劑和焊接熔池難以保持。3.2埋弧焊的適用范圍隨著埋弧焊焊劑和焊絲新品種的發(fā)展和埋弧焊工藝的改進(jìn)，目前已可焊接的鋼種有：所有牌號(hào)的低碳鋼，c0.6的中碳鋼，各種低合金高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼、耐候鋼、低溫用鋼、各種鉻鋼和鉻鎳不銹鋼、高合金耐熱鋼和鎳基合金等。淬硬性較高的高碳鋼、馬氏體時(shí)效鋼，銅及其合金也可采用埋弧焊焊接，但必須采取特殊的焊接工藝才能保證接頭的質(zhì)量。埋弧焊還可用于不銹耐蝕、硬質(zhì)耐磨金屬的表面堆焊。鑄鐵、奧氏體錳鋼、高碳工具鋼、鋁和鎂及其合金

7、尚不能采用埋弧焊進(jìn)行焊接。埋弧焊是各工業(yè)部門應(yīng)用最廣泛的機(jī)械化焊接方法之一。特別是在船舶制造、發(fā)電設(shè)備、鍋爐壓力容器、大型管道、機(jī)車車輛、重型機(jī)械、橋梁及煉油化工裝備生產(chǎn)中已成為主導(dǎo)焊接工藝，對(duì)上列焊接結(jié)構(gòu)制造行業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。埋弧焊用焊接材料1. 埋弧焊的冶金特點(diǎn)埋弧焊的冶金過(guò)程是指液態(tài)熔渣與液態(tài)金屬以及電弧氣氛之間的相互作用，其中主要包括氧化、還原反應(yīng)、脫硫、脫磷反應(yīng)以及去氣等過(guò)程。埋弧焊的冶金過(guò)程具有下列特點(diǎn)：1）焊劑層的物理隔絕作用埋弧焊接時(shí)，電弧在一層較厚的焊劑層下燃燒，部分焊劑在電弧熱作用下立即熔化，形成液態(tài)熔渣，包圍了整修焊接區(qū)和液態(tài)熔池，隔絕了周圍的空氣，產(chǎn)生了良

8、好的保護(hù)作用，焊縫金屬的N僅為0.002，（用優(yōu)質(zhì)藥皮焊條焊接的焊縫金屬N為0.02-0.03），故埋弧焊焊縫具有較高的致密性和純度。2）冶金反應(yīng)較完全埋弧焊接時(shí)，由于焊接熔池和凝固的焊縫金屬被較厚的熔渣層覆蓋，焊接區(qū)的冷卻速度較慢，熔池液態(tài)金屬與熔渣的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，故冶金反應(yīng)較充分，去氣較完全，熔渣也易于從液態(tài)金屬中浮出。3）焊縫金屬的合金成分易于控制埋弧焊接過(guò)程中可以通過(guò)焊劑或焊絲對(duì)焊縫金屬進(jìn)行滲合金，焊接低碳鋼時(shí)，可利用焊劑中的SiO2和MnO的還原反應(yīng)，對(duì)焊縫金屬滲硅和滲錳以保證焊縫金屬應(yīng)有的合金成分和力學(xué)性能。4） 焊縫金屬純度較高埋弧焊過(guò)程中，高溫熔渣具有較強(qiáng)的脫硫脫磷作用，焊縫金

9、屬中有的硫、磷含量可控制在很低的范圍內(nèi)。同時(shí)，熔渣亦具有去氣作用而大大降低了焊縫金屬中氫和氧的含量。2. 埋弧焊的主要冶金反應(yīng)埋弧焊時(shí)的冶金反應(yīng)主要有：硅錳還原反應(yīng)，脫硫、脫磷、碳的氧化反應(yīng)和去氣反應(yīng)。2.1硅、錳還原反應(yīng) 硅和錳是低碳鋼焊縫金屬中的主要合金元素，錳可提高焊縫的抗熱裂性和力學(xué)強(qiáng)度，改善常溫和低溫韌性；硅使焊縫金屬鎮(zhèn)靜，加快熔池金屬的脫氫過(guò)程，保證焊縫的致密性。低碳鋼埋弧焊用焊劑通常含有較的高的氧化錳MnO和氧化硅（SiO2）。 從焊劑中向焊縫金屬過(guò)渡硅、錳的數(shù)據(jù)取決于下列四點(diǎn)：1、 焊劑成份的影響；2、焊絲和母材金屬中Si和Mn原始含量的影響；3、焊劑堿度的影響；4、焊接參數(shù)的

10、影響。3. 埋弧焊用焊劑3.1埋弧焊焊劑的分類埋弧焊劑可按用途、化學(xué)成分、制造方法、物理特性和外表構(gòu)進(jìn)行分類。1） 用途分類焊劑按適于焊接的鋼種可分為碳鋼埋弧焊焊劑、合金鋼埋弧焊焊劑、不銹鋼埋弧焊焊劑，銅及銅合金埋弧焊焊劑和不銹鋼及鎳基合金埋弧堆焊用焊劑，焊劑按適用的焊絲直徑分細(xì)焊絲（1.6-2.5mm）埋弧焊焊劑和粗焊絲埋弧焊焊劑，按焊接位置可分平焊位置埋弧焊焊劑和強(qiáng)迫成形焊劑，按特殊的用途可分高速埋弧焊焊劑，窄間隙埋弧焊焊劑，多絲埋弧焊焊劑和帶極堆焊埋弧焊焊劑等。2） 按化學(xué)組分分類埋弧焊焊劑按其組分中酸性氧化物和堿性氧化物的比例可分成酸性焊劑和堿性焊劑。即：K = SiO2+TiO2 C

11、aO+FeO+MnO+Na2O+Al2O3K>1為酸性焊劑，K<1則為堿性焊劑。焊劑的堿度可按下式求得:堿度= W堿性氧化物（）W酸性氧化物（）焊劑的堿度愈高，合金元素的滲合率愈高，焊縫金屬的純度亦愈高，缺口沖擊韌度也隨之提高。按焊劑中SiO2的含量可將其分成低硅焊劑和高硅焊劑。sio2在35以下者稱低硅焊劑；sio2大于40者稱高硅焊劑。按焊劑中的錳含量可分無(wú)錳焊劑和有錳焊劑，焊劑中Mn小于1者為無(wú)錳焊劑，含錳量超過(guò)此值者為有錳焊劑。3） 按焊劑的制造方法分類按制造方法焊劑可分為熔煉焊劑和燒結(jié)焊二種。熔煉焊劑時(shí)將爐料組成物按一定的配比在電爐或火焰爐內(nèi)熔煉后制成的。而燒結(jié)焊劑是配料

12、分碎成粉末再用粘接劑粘合成顆料熔燒制成，這二種焊劑在工業(yè)生產(chǎn)中已普遍采用。4） 的物理特性分類 焊劑在熔化狀態(tài)的粘度隨溫度變化的特性可分長(zhǎng)渣焊劑和短渣焊劑。圖3所示為熔渣在高溫下粘度變化的曲線。熔渣的粘度隨著溫度的降低而急劇增加的熔渣稱為短渣，粘度隨溫度緩慢變化的熔渣稱為長(zhǎng)渣，短渣焊劑焊接工藝性較好，利于脫渣和焊縫成形，長(zhǎng)渣焊劑則相反。5） 按焊劑顆粒構(gòu)造分類按焊劑顆粒構(gòu)造可分為玻璃狀焊劑和浮石狀焊劑。玻璃狀焊劑顆粒呈透明的彩色，而浮石狀焊劑顆粒為不透明的多孔體。玻璃狀焊劑的堆散重量高于1.4g/cm3，而浮石狀焊劑則不到1g/cm3，因此，玻璃狀焊劑能更好地隔離焊接區(qū)不受空氣的侵入。3.2對(duì)

13、焊劑性能的基本要求在埋弧焊中，焊劑對(duì)焊縫的質(zhì)量和力學(xué)性能起著決定的作用，故對(duì)焊劑的性能提出了下列多方面的要求：1）保證焊縫金屬具有符合要求的化學(xué)成分和力學(xué)性能；2）保證電弧穩(wěn)定燃燒，焊接冶金反應(yīng)充分；3）保證焊縫金屬內(nèi)不產(chǎn)生裂紋和氣孔；4）保證焊縫成形良好；5）保證熔渣的脫渣性良好；6）保證焊接過(guò)程有害氣體析出最少。 為達(dá)到上述要求，焊劑應(yīng)具有合適的組分和堿度，使合金元素有效地過(guò)渡、脫硫、脫磷和去氣完全。在焊劑中可加適量的堿土金屬（鈉、鉀和鈣）以提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。但焊劑中氟的存在對(duì)電弧穩(wěn)定性不利，氟還可能以氟化氫、氟化硅等有害氣體析出。但焊劑中氟化鈣對(duì)防止氣孔的形成起主要作用，如圖4所示，

14、故焊劑中的含量應(yīng)恰當(dāng)控制。焊劑中的含量增加，加強(qiáng)了脫硫作用，提高了焊縫的抗裂性。焊劑的脫渣性主要取決于熔渣與金屬之間熱膨脹系數(shù)的差異以及熔渣殼與焊縫表面的化學(xué)結(jié)合力。因此，焊劑的組分應(yīng)使熔渣與金屬的膨脹系數(shù)有較大的差異，并盡量減小其化學(xué)結(jié)合力。另外,焊劑的干燥可在烘干爐內(nèi)進(jìn)行，烘干溫度為350400，某些低氫堿性焊劑要求更高的溫度烘干，使焊劑的水分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）降到0.1%以下。焊劑烘干時(shí)堆散層的高度不應(yīng)超過(guò)40mm。3.3埋弧焊焊劑型號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)成分3.3.1埋弧焊劑型號(hào)表示方法按照GB5293-85碳素鋼埋弧用焊劑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，焊劑型號(hào)的表示方法如下：HJx1x2x3HxxxHJ表示埋弧用焊劑，其分

15、別為“焊劑”兩字拼音的第一個(gè)字母。第一位數(shù)字x1為3、4、5。表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度的等級(jí)，如表1所示。表1 焊縫金屬拉伸力學(xué)性能要求（GB5293-85）焊劑型號(hào)抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa伸長(zhǎng)率（%）HJ3××-H××HJ4××-H××HJ5××-H××41255048064730433039822.0第二位數(shù)字x2為0或1，表示力學(xué)性能試樣的狀態(tài)，“0”表示焊后狀態(tài)，“1”表示焊后熱處理狀態(tài)。第三位數(shù)字x3表示焊縫金屬缺口沖擊韌度值小于34J/cm2的最低試驗(yàn)溫度，分

16、級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。表2 焊縫金屬缺口沖韌度要求(GB5293-85)焊劑型號(hào)試驗(yàn)溫度 / 沖擊韌度/J·cm-2焊劑型號(hào)試驗(yàn)溫度 / 沖擊韌度/J·cm-2HJ××0-H××HJ××1-H××HJ××2-H××HJ××3-H×× 0-20-30 無(wú)要求 34HJ××4-H××HJ××5-H××HJ××6-H×&#

17、215; -40 -50 -60 34尾部Hxxx表示焊接試板用焊絲牌號(hào)。舉例：HJ403-H08MnA即表示采用H08MnA焊絲，試樣在焊后狀態(tài)的抗拉強(qiáng)度為412-549MPa，屈服強(qiáng)度329MPa，伸長(zhǎng)度不小于22，-30ºC的缺口沖擊韌度不小于34J/cm2。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，習(xí)慣采用焊劑的商品牌號(hào)。其編制方法與焊劑型號(hào)不同，所列牌號(hào)主要表征焊劑的主要化學(xué)成分。熔煉焊劑牌號(hào)的表示方法如下:HJx1x2x3其中HJ表示焊劑兩字漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，第一位數(shù)字x1，以數(shù)碼1到4表示，代表焊劑的類型及MnO的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，詳見(jiàn)表3。表3 熔煉焊劑牌號(hào)中x1的含義焊 劑 牌 號(hào)焊 劑

18、類 型焊劑中wMnO的平均分?jǐn)?shù)（）HJ1x2x3無(wú)錳<2HJ2x2x3低錳2-15HJ3x2x3中錳15-30HJ4x2x3高錳>30第二位數(shù)字x2以數(shù)碼1-9表示，表征熔煉焊劑中SiO2和CaF2的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，詳見(jiàn)表4。 表4 熔煉焊劑牌號(hào)中x2的含義焊 劑 牌 號(hào)焊 劑 類 型平 均 含 量 （）sio2caF2HJx11×3低硅低氟1010HJx12×3中硅低氟10-3010HJx13×3高硅低氟3010HJx14×3低硅中氟1010-30HJx15×3中硅中氟10-3010-30HJx16×3高硅中氟3010-3

19、0HJx17×3低硅高氟1030HJx18×3HJx19×3中硅高氟其它類型10-3030舉例：低碳鋼焊接常用的高錳高硅低氟焊劑：焊劑牌號(hào)為HJ431X，其含義如下：HJ 埋弧焊用熔煉焊劑第一位數(shù)字4表示高錳第二位數(shù)字3表示高硅低氟第三位數(shù)字1表示高錳高硅低氟焊劑一類中的序號(hào)X 表示細(xì)顆粒度燒結(jié)焊劑牌號(hào)表示方法如下：SJ x1x2x3其中，SJ為“繞結(jié)”二字漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，表示埋弧焊用燒結(jié)焊劑。第一位數(shù)字x1以數(shù)碼1-6表示，代表焊劑熔渣渣系，如表5所示，表5 燒結(jié)焊劑牌號(hào)中x1的含義焊劑牌號(hào)熔渣渣系類型主要組分SJ1xx氟堿型CaF2>15%,CaO

20、+MgO+CaF2>50%，SiO<20%SJ2xx高鋁型Al2O320，Al2O3CaO+MgO>45%SJ3xx硅鈣型CaO+MgO+SiO2>60%SJ4xx硅錳型MnO+SiO2>50%SJ5xx鋁鈦型Al2O3+TiO2>45%SJ6xx其它型第二、第三位數(shù)字x2x3表示同一渣系類型中的幾種不同的牌號(hào)，依自然順序排列。舉例：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼埋弧焊用硅鈣型燒結(jié)焊劑SJ301，其含義如下：SJ埋弧焊用燒結(jié)焊劑第一數(shù)字3表示硅鈣型渣系第二、三位數(shù)字01表示該渣系的第1種燒結(jié)型焊劑352常用埋弧焊焊劑的標(biāo)準(zhǔn)成分目前，我國(guó)各工業(yè)部門常用的碳鋼、低合金

21、鋼和不銹鋼埋弧焊熔煉焊劑和燒結(jié)焊劑的標(biāo)準(zhǔn)成分分別綜列于表6和表7。表6 常用埋弧焊空煉焊劑成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）牌號(hào)焊劑類型可焊鋼種組成成分（）HJ130無(wú)錳高硅低氟型低碳鋼低合金鋼SiO23540,CaF247,MgO1419,CaO1018,Al2O31216，TiO2711,FeO2.0,S<0.05%,P<0.05HJ131無(wú)錳高硅低氟型鎳基合金SiO23438,CaF225,CaO4855.,Al2O369,R2O3FeO1.0,S<0.05,P<0.05HJ150無(wú)錳中硅中氟型鉻不銹鋼軋輥堆焊SiO22123，CaF22533，Al2O32832，MgO913，C

22、aO37，S<0.08,P<0.08HJ151無(wú)錳中硅中氟型鉻不銹鋼鉻鎳不銹鋼SiO22430，CaF21824，Al2O32230，MgO1320，CaO6, FeO1.0,S<0.07,P<0.08HJ172無(wú)錳低硅高氟型高鉻馬氏體熱強(qiáng)鋼鉻鎳不銹鋼MnO12,SiO236,CaF24555,Al2O32835,CaO25,ZrO224,NaF23,R2O3,FeO0.8,S0.05,P0.05HJ230低錳高硅低氟型低碳鋼及低合金鋼MnO58,SiO24046,CaF2711,Al2O31017,MgO1014,CaO814,FeO1.5,S<0.05,P&l

23、t;0.05HJ250低錳中硅中氟型低合金鋼，低溫用鋼MnO58,SiO21822,CaF22330,Al2O31823,MgO1216,CaO48,R2O3,FeO1.5,S0.05,P0.05HJ251低錳中硅中氟型低合金鋼鉻鉬耐熱低合金鋼MnO710,SiO21822,CaF22330,Al2O31823,MgO1417,CaO36,FeO<1.0,S<0.08,P<0.05HJ252低錳中硅中氟型低合金鋼厚板低溫用鋼核能容器用鋼MnO25,SiO21822,CaF21824,Al2O322128,MgO1723,CaO27,FeO<1.0,S<0.07,P

24、<0.08HJ260低錳高硅中氟型鉻鎳不銹鋼軋輥高合金鋼堆焊MnO24,SiO22934,CaF220125,Al2O31924,MgO1518,CaO47,FeO<1.0,S<0.07,P<0.07HJ330中錳高硅低氟型低碳鋼及低合金鋼MnO2226,SiO24448,CaF236,Al2O3<4,MgO1620,CaO3,FeO<1.5,S<0.06,P<0.08,R2O1牌號(hào)焊劑類型可焊鋼種組成成分（）HJ350中錳中硅中氟型低合金鋼MnO1419,SiO23035,CaF21420,Al2O31318,CaO1018,FeO1.0,S0

25、.06,P0.07HJ351中錳中硅中氟型低合金鋼MnO1419,SiO23035,CaF21420,Al2O31318,CaO1018,TiO224,FeO<1.0,S0.04,P0.05HJ430高錳高硅低氟型低碳鋼普通低合金鋼MnO3847,SiO23845,CaF259,Al2O35,CaO6,FeO1.8,S0.06,P0.08HJ431高錳高硅低氟型低碳鋼普通低合金鋼MnO3438,SiO24044,CaF237,MgO58,CaO6, Al2O34,FeO1.8,S0.06,P0.08HJ433高錳高硅低氟型低碳鋼管線用鋼MnO4447,SiO24245,CaF224, A

26、l2O33,R2O0.05CaO1.8,FeO1.8,S0.06,P<0.08HJ434高錳高硅低氟型低碳鋼普通低合金鋼MnO3540,SiO24045,CaF248,Al2O36,TiO218MgO5,CaO39,FeO1.5,S0.05,P0.05表7 常用埋弧焊燒結(jié)焊劑成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）牌號(hào)焊劑類型可焊鋼種組成成分（）SJ101氟堿型普通低合金鋼低合金高強(qiáng)鋼SiO2+TiO225,CaO+MgO30,Al2O3+MnO25 CaF220SJ301硅鈣型低碳結(jié)構(gòu)鋼，普通低合金鋼管道鍋爐用鋼SiO2+TiO240,CaO+MgO25,Al2O3+MnO25,CaF210SJ 401硅錳型

27、低碳鋼普通低合金鋼SiO2+TiO245,CaO+MgO10,Al2O3+MnO40SJ501鋁鈦型低碳鋼普通低合金鋼SiO2+TiO230,Al2O3+MnO55CaF225SJ502鋁鈦型低碳鋼低合金鋼SiO245+TiO2,CaO+MgO30,MnO+Al2O330,CaO+MgO10CaF25SJ601氟堿型鉻鎳不銹鋼SiO2+TiO215,CaO+MgO35,Al2O3+MnO20,CaF225因此，選擇碳鋼埋弧焊焊劑時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)焊件的鋼種和配用的焊絲種類。并遵循下列原則：1）采用沸騰鋼焊絲，如H08A和H08MnA等焊絲焊接時(shí)，必須采用高錳高硅焊劑，如HJ43×系列的焊

28、劑，以保證焊縫金屬通過(guò)冶金反應(yīng)得到必要的硅錳滲合金，形成致密的具有足夠強(qiáng)度和韌性的焊縫金屬。2）焊接對(duì)接頭韌性要求較高的厚板時(shí)，應(yīng)選用中錳中硅焊劑（如HJ350、SJ301等）和H10Mn2高錳焊絲。直接由焊絲向焊縫金屬滲錳，并通過(guò)焊劑中SiO2的還原反應(yīng)，使焊縫金屬適量滲硅，可以是沖擊韌度較高的焊縫金屬。3）對(duì)于中板對(duì)接大電流不開(kāi)坡口單面焊工藝，應(yīng)選擇氧化性較高的高錳高硅焊劑配H08A或H08MnA低碳焊絲，以便盡量降低焊縫金屬的碳含量，提高抗裂性。4）對(duì)于工件表面銹蝕較多的焊接接頭，應(yīng)選擇抗銹能力較強(qiáng)的SJ501焊劑并按強(qiáng)度要求選擇相應(yīng)牌號(hào)的焊絲。5)薄板高速埋弧焊應(yīng)選用SJ501燒結(jié)焊劑

29、配相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的焊絲，在這種情況下，對(duì)接頭的強(qiáng)度和韌性一般無(wú)特殊要求，主要考慮在高的焊接速度下保證焊縫良好的成型和熔合。42低合金鋼埋弧焊焊劑的選擇原則低合金鋼焊接時(shí)，由于鋼材的強(qiáng)度較高，對(duì)淬硬較敏感，接頭熱影響區(qū)和焊縫金屬對(duì)冷裂紋或氫致延遲裂紋的傾向較高，雖然埋弧焊的熱循環(huán)有利于防止冷裂紋的產(chǎn)生，但在厚板的焊接中由于焊縫殘余應(yīng)力高，加上氫在焊縫中逐層積累，仍容易產(chǎn)生氫致延遲裂紋。因此在低合金鋼埋弧焊時(shí)首先應(yīng)選擇堿度較高的低氫型HJ25×系列焊劑。因這些焊劑均為低錳中硅焊劑，在焊接冶金反應(yīng)中，Si和Mn還原滲合金的作用不強(qiáng)，這樣必須采用硅含量適中的合金焊絲，如H08MnMo,H08M

30、n2Mo和H08CrMoA等。其次為保證接頭的強(qiáng)度和韌性不低于母材的相應(yīng)指標(biāo)，亦應(yīng)選用硅錳還原反應(yīng)較弱的高堿度焊劑，如HJ250和SJ101焊劑，在這種焊劑下焊接的焊縫金屬純度較高，非金屬夾雜物較少，接頭的韌性易于保證。在低合金鋼厚板多層道焊時(shí)，應(yīng)選用脫渣性良好的焊劑，由于高堿度熔煉焊劑的脫渣性不良，而高堿度的燒結(jié)焊劑卻具有良好的脫渣性，因此，在這種應(yīng)用場(chǎng)合多半選用燒結(jié)焊劑。4.3不銹鋼埋弧焊焊劑的選擇原則不銹鋼埋弧焊時(shí)，焊劑的主要任務(wù)是防止合金的過(guò)量燒損，因此應(yīng)首先選用氧化性低的焊劑，我國(guó)常用的不銹鋼埋弧焊用熔煉焊劑為HJ260低錳高堿中氟型焊劑，因焊劑仍有一定的氧化性，故需配用鉻鎳含量較高

31、的鉻鎳鋼焊絲。HJ150、172型焊劑亦可用于不銹鋼的埋焊，這類焊劑雖氧化性較低，合金元素?zé)龘p較少，但焊接工藝性能尚佳，脫渣性能不良，故很少用于不銹鋼厚板多層多道焊工藝。SJ103氟堿型燒結(jié)焊劑，不僅能保證焊縫金屬具有足夠的合金含量，而且具有良好的工藝性，脫渣良好，焊縫成形美觀。5.焊劑的貯存與烘干埋弧焊焊劑在大氣中存放時(shí)，會(huì)吸收水分。焊劑中的水分是焊縫產(chǎn)生氣孔和冷裂紋的主要原因，故應(yīng)控制在0.1以下，熔煉焊劑與燒結(jié)焊劑的吸潮性不同，燒結(jié)焊劑的吸潮性比熔煉焊劑高得多，如圖6所示。因此，燒結(jié)焊劑在使用前應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書的規(guī)定溫度進(jìn)行烘干。熔煉焊劑也有一定的吸潮性，如在大氣中長(zhǎng)時(shí)間存放時(shí)，水分含量亦

32、會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。因此，熔煉焊劑同樣應(yīng)注意焊前的烘干。焊劑的干燥可在烘干爐內(nèi)進(jìn)行，烘干溫度為350400，某些低氫堿性焊劑要求更高的溫度烘干，使焊劑的水分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）降到0.1%以下。焊劑烘干時(shí)堆散層的高度不應(yīng)超過(guò)40mm。6.埋弧焊用焊絲國(guó)產(chǎn)埋弧焊用焊絲已列入國(guó)家GB/T14957-94，其中可分低碳結(jié)構(gòu)鋼焊絲、合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲和不銹鋼焊絲。低碳結(jié)構(gòu)鋼焊絲分低硅低錳和低硅中錳二種。因此必須配用高硅高錳或中錳高硅焊劑。合金鋼焊絲除H10Mn2焊絲之外，其余均為中硅高錳和中硅中錳焊絲。故應(yīng)與中錳中硅焊劑或低錳中硅焊劑相配用。不銹鋼焊絲都是中硅中錳或中硅高錳焊絲，故可采用低錳中硅中氟或無(wú)錳低硅高氟焊劑

33、焊接。埋弧焊焊絲的規(guī)格有2mm、3mm、4mm、5mm，焊絲表面可分光焊絲和鍍銅焊絲。對(duì)于光焊絲應(yīng)采用不影響焊縫質(zhì)量的涂料防銹。7.埋弧焊劑與焊絲的選配埋弧焊焊劑與焊絲的選配是焊制高質(zhì)量焊接接頭的決定性因素之一,是埋弧焊工藝過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。在進(jìn)行埋弧焊劑與焊絲的選配時(shí)，應(yīng)著重考慮埋弧焊的工藝特點(diǎn)和冶金特點(diǎn)，第一是稀釋率高，在不開(kāi)坡口對(duì)接縫單道焊或雙面焊以及開(kāi)坡口對(duì)接縫的根部焊道焊接時(shí)，由于埋弧焊焊縫熔透深度大，母材大量熔化，混入焊縫金屬，稀釋率可高達(dá)70。在這種情況下，焊縫金屬的成分在很大程度上取決于母材的成分，而焊絲的成分不起主要作用，因此選用合金元素含量低于母材的焊絲進(jìn)行焊接，并不降低接頭

34、的強(qiáng)度。例如16Mn鋼不開(kāi)坡口對(duì)接接頭，可選用錳含量比母材低的H08MnA焊絲和HJ431焊劑。第二是熱輸入高。埋弧是一種高效焊接方法，為獲得高的熔敷率，通常選用大電流焊接，因此，焊接過(guò)程中就產(chǎn)生了高的輸入熱量，結(jié)果降低了焊縫金屬和熱影響區(qū)的冷卻速度，也就降低了接頭的強(qiáng)度和韌性。因此在厚板開(kāi)坡口焊縫填充焊道焊接時(shí)，應(yīng)選用合金成分略高于母材的焊絲并配用中性焊劑。第三是焊接速度快，埋弧焊一般的焊接速度為25m/h，最高的接速度可達(dá)100m/h，在這種情況下，焊縫良好的成形不僅取決于焊接參數(shù)的合理選配，而且也取決于焊劑的特性，硅鈣型、錳硅型及氧化鋁型焊劑的特性能滿足高速埋弧焊的要求。推薦采用的各種常

35、用鋼材埋弧焊焊絲/焊劑組合綜合綜列于表8。表8 各種常用鋼材埋弧焊絲/焊劑組合序號(hào)適 用 鋼 種推薦用焊絲 / 焊劑焊絲牌號(hào)焊劑牌號(hào)1Q235，Q215，10鋼H08AHJ431 SJ501220鋼，20g，22g,20RH08MnAHJ431 SJ501316Mn,19Mn6,16MnRE,09MnV,09Mn2,12MnH10Mn2HJ431 SJ501H08MnMoHJ350 SJ101415MnV,15MnVN,12MnV,14MnNb,16MnNb,25Mn,20MnMo,15MnTiH08MnMoHJ350 SJ101518MnMoNb,20MnMoNb,13MnNiMoH08Mn

36、2MoHj250(350+250)SJ101614MnMoV,15MnMoVN,HQ70,WCF60,14MnMoNbB,12Ni3CrMoV,30CrMnSiAH08Mn2MoH08Mn2NiMoHj250 sj101712CrMo,A213-T2,A335-P2(ASTM)H10CrMoHJ350 SJ101815CrMo,20CrMo,13CrMo44,A213-T12,A335-P11,A387-11(ASTM)H12CrMoHJ350 SJ101912Cr1MoV,13CrMoV42H08CrMoVHJ350 SJ101102.25CrMo,10CrMo910,A213T22,A38

37、7-22,A335-P22H10Cr3MoMnAHJ350 或HJ350+HJ250110Cr13,1Cr13H0Cr14,H0Cr18HJ260121Cr18Ni9,00Cr19Ni9,1Cr18Ni9TiH0Cr19Ni9H00Cr19Ni9HJ260131cR18Ni12Mo2,1Cr18Ni12Mo3H00Cr19Ni12-Mo2HJ260埋弧焊工藝及技術(shù)1 埋弧焊工藝基礎(chǔ)埋弧工藝的主要內(nèi)容有：焊接工藝方法的選擇；焊接工藝裝備的選用；焊接坡口的設(shè)計(jì)；焊接材料的選定；焊接工藝參數(shù)的制定；焊件組裝工藝編制；操作技術(shù)參數(shù)及焊接過(guò)程控制技術(shù)參數(shù)的制定；焊縫缺陷的檢查方法及修補(bǔ)技術(shù)的制定。編制焊

38、接工藝的原則是，首先要保證接頭的質(zhì)量完全符合焊件技術(shù)條件或標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。其次是在保證接頭質(zhì)量的前提下，最大限度的降低生產(chǎn)成本，即以最高的焊接速度，最低的焊材消耗和能量消耗以及最少的焊接工時(shí)完成整個(gè)焊接過(guò)程。編制焊接工藝的依據(jù)是焊件材料的牌號(hào)和規(guī)格，工件的形狀和結(jié)構(gòu)，焊位置以及對(duì)焊接接頭性能的技術(shù)要求等。根據(jù)上述基本原始資料，可制定出初步的工藝方案，即結(jié)合工廠生產(chǎn)車間現(xiàn)有焊接設(shè)備和工藝意志力，選擇焊接工藝方法（如單絲焊或多絲焊、加焊劑襯墊或懸空焊、單層焊或雙面焊，多層多道焊等），焊劑/焊絲組合、焊絲直徑、焊接坡口設(shè)計(jì)以及組裝工藝等。焊接工藝參數(shù)的制定應(yīng)以相應(yīng)的焊接工藝試驗(yàn)結(jié)果或焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果

39、為依據(jù)。埋弧工藝參數(shù)分主要參數(shù)和次要參數(shù)。主要參數(shù)是指那些直接影響焊縫質(zhì)量和生產(chǎn)效率的參數(shù)。它們是焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電流種類及極性和預(yù)熱溫度等。對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生有限影響或無(wú)多大影響的參數(shù)為次要參數(shù)。它們是焊絲伸出長(zhǎng)談時(shí)絲傾角、焊絲與工件的相對(duì)位置，焊劑粒度，焊劑堆散高度和多絲間距離等。有關(guān)操作技術(shù)的參數(shù)有引弧和收弧技術(shù)，焊接襯墊的壓緊力、焊絲端的對(duì)中以及電弧長(zhǎng)度的控制等。焊接工藝參數(shù)從兩方面決定了焊縫質(zhì)量。一方面，焊接電流、電弧電壓和焊接速度三個(gè)參數(shù)合成的焊接線能量影響著焊縫的強(qiáng)度和韌性；另一方面，這些參數(shù)分別影響到焊縫的成形，也就影響到焊縫的抗裂性，對(duì)氣孔和夾渣的敏感性。這些參數(shù)的

40、合理匹配才能焊出成形良好無(wú)任何缺陷的焊縫。對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)，最主要的任務(wù)是正確調(diào)整各工藝參數(shù)，控制最佳的焊道成形，因此，操作者應(yīng)清楚了解各工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形影響的規(guī)律性以及焊接深池形成，焊縫形狀和結(jié)晶過(guò)程對(duì)焊縫質(zhì)量的影響。1.1 焊縫形成和結(jié)晶過(guò)程的一般規(guī)律焊縫的形成是焊接熔池建立，熔池連續(xù)前移和凝固的過(guò)程，焊縫縱向和橫向截面的形狀是由熔池的瞬態(tài)形狀決定的。在埋弧焊時(shí)，焊絲及母材在電弧熱作用下熔化，而形成液態(tài)金屬熔池，其形狀和尺寸如圖7所示，主要決定于電弧的熱能: Q=IU/w式中Q 單位焊縫長(zhǎng)度上的焊接線能量(J/cm) 熱效率（）I 焊接電流（A）U 電弧電壓（V）w 焊接速度(mm/s)由

41、上式可知，熔池尺寸的大小與電流電壓的乘積成正比，與焊接速度成反比。焊縫的形狀通常是指焊縫橫截面的形狀，如圖8所示，以熔深H、熔寬B和余高a三個(gè)尺寸量表征，為保證焊縫的機(jī)械強(qiáng)度，焊縫必須有足夠的熔深。但大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，焊縫的熔深H與熔寬B及余高a應(yīng)成適當(dāng)?shù)谋壤?。通常，焊縫的形狀以形狀系數(shù)B/H和增厚系數(shù)B/a來(lái)表征。小的形狀系數(shù)表示焊縫橫截面形狀深而窄、易出現(xiàn)熱裂紋和氣孔；大的形狀系數(shù)表示焊縫橫截面淺而寬，易形成未焊透或夾渣。因此，形狀系數(shù)應(yīng)有一個(gè)合適的范圍，對(duì)于埋弧自動(dòng)焊焊縫，通常應(yīng)將形狀系數(shù)控制在1.31.5。增厚系數(shù)應(yīng)控制在4-8，以使接頭具有足夠的靜載和動(dòng)載強(qiáng)度。增厚系數(shù)過(guò)

42、大，即焊縫余高過(guò)小，將減弱接頭的靜載強(qiáng)度，增厚系數(shù)過(guò)小，即焊縫余高過(guò)大，則將降低接頭的動(dòng)載強(qiáng)度。上述焊縫形狀對(duì)焊縫質(zhì)量的影響與焊縫的結(jié)晶密切相關(guān)。焊縫金屬的結(jié)晶總是以熔池底部邊緣母材半熔化狀態(tài)的晶粒為晶核。晶體生長(zhǎng)反向于散熱方向，即垂直于熔池壁方向。故焊縫金屬的結(jié)晶方向取決于熔池的形狀，在形狀系數(shù)小的焊縫中，從兩側(cè)生長(zhǎng)的晶粒幾乎對(duì)向相交于焊縫中心，結(jié)果使低熔點(diǎn)雜質(zhì)聚集于該部位而極易誘發(fā)裂紋和氣孔等缺陷。在形狀系數(shù)較大的焊縫中，其結(jié)晶方向有助于將低熔點(diǎn)雜質(zhì)推向焊縫頂部，如圖9a）所示，因而可抑制裂紋和氣孔的產(chǎn)生。從焊縫的縱向截面看，熔池底部愈細(xì)長(zhǎng)，兩側(cè)生長(zhǎng)的晶粒在焊縫中心的夾角愈大，焊縫中心的雜

43、質(zhì)偏析愈嚴(yán)重，不僅降低焊縫的強(qiáng)度，而且促使形成縱向凝固裂紋。熔池底部如呈橢圓形，就不易出現(xiàn)縱向熱裂紋。因此，控制焊縫成形是防止焊縫缺陷形成的先決條件，富有經(jīng)驗(yàn)的焊工，可從焊縫的我形判斷焊縫內(nèi)部是否存在缺陷，并通過(guò)規(guī)范參數(shù)的調(diào)整，使焊縫達(dá)到最佳的成形。1.2 焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響影響焊縫成形的主要因素是焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類及其極性。1.2.1 焊接電流焊接電流是決定焊絲熔化速度、熔透深度和母材熔化量的最重要的參數(shù)。焊接電流對(duì)熔透深度影響最大，焊接電流與熔透深度幾乎是直線正比關(guān)系，圖10示出I形對(duì)接焊和Y形坡口對(duì)接焊時(shí)，焊接電流與熔透深度的關(guān)系曲線。如以數(shù)學(xué)式表示HkmI

44、式中H 熔透深度km 熔深系數(shù)I 焊接電流（A）熔深系數(shù)km取決于焊絲直徑和電流種類，對(duì)于2mm直徑的焊絲，km=1.01.7,對(duì)于5mm焊絲，km=0.71.3。采用交流電埋弧焊時(shí)，km一般在1.11.3范圍之內(nèi)。焊接電流對(duì)焊縫橫截面形狀和熔深的影響示于圖11，即在其它參數(shù)不變的條件下，隨著焊接電流的提高，熔深和余高同時(shí)增大，焊縫形狀系數(shù)變小，為防止燒穿和焊縫裂紋，焊接電流不宜選得太大，但電流過(guò)小也會(huì)使焊接過(guò)程不穩(wěn)定并造成未焊透或未熔合，因此，焊接電流對(duì)于不開(kāi)坡口對(duì)接縫，按所要求的最低熔透深度來(lái)選定即可。對(duì)于開(kāi)坡口焊縫的填充層，焊接電流主要按焊縫最佳的成形為準(zhǔn)則來(lái)選定。此外，焊絲直徑?jīng)Q定了焊

45、接電流密度，因而也對(duì)焊縫橫截面形狀產(chǎn)生一定的影響，采用細(xì)焊絲焊接時(shí)，形成深而窄的焊道，采用粗焊絲焊接時(shí)，則寬而淺的焊道。1.2.2 電弧電壓電弧電壓與電弧長(zhǎng)度成正比關(guān)系。在其他參數(shù)不變的條件下，隨著電弧電壓的提高，焊縫的寬度明顯增大，而熔深和余高則略有減小。電弧電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)形成淺而寬的焊道，從而導(dǎo)致未焊透和咬邊等缺陷的產(chǎn)生。此外焊劑的熔量增多，使焊波表面粗糙，脫渣困難。降低電弧電壓，能提高電弧的挺度，增大熔深，但電弧電壓過(guò)低，會(huì)形成高而窄的焊道，使邊緣熔合不良。電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響示于圖12。為獲得成形良好的焊道，電弧電壓與焊接電流應(yīng)相互匹配。當(dāng)焊接電流加大時(shí)，電弧電壓應(yīng)相應(yīng)提高。1.2

46、.3 焊接速度焊接速度決定了每單位焊縫長(zhǎng)度上的熱輸入能量。在其他參數(shù)不變的條件下，提高焊接速度，單位長(zhǎng)度焊縫上的熱輸入能量和填充金屬量減少，因而使熔深、熔寬及余高都相應(yīng)地減小，如圖13所示。焊接速度太快，會(huì)產(chǎn)生咬邊和氣孔等缺陷，焊道外形惡化。如焊接速度太慢，可能引起燒穿。如電弧電壓同時(shí)較高，則可能導(dǎo)致橫截面呈蘑菇形焊縫。而這種形狀的焊縫對(duì)人字形裂紋或液化裂紋敏感。圖14示出這種焊縫中產(chǎn)生的典型凝固裂紋。此外，還會(huì)因熔池尺寸過(guò)大而形成表面粗糙的焊縫。為此，焊接速度應(yīng)與所選定的焊接電流，電弧電壓適當(dāng)匹配。1.2.4 焊接電源及其特性采用直流電源進(jìn)行埋弧焊，與交流電源相比，能更好地控制焊道形狀、熔深

47、，且引弧容易，以直流反接（焊絲接正極）焊接時(shí)，可獲得最大的熔深和最佳的焊縫表面。以直流正接（焊絲接負(fù)極）焊接時(shí)，焊絲熔化速度要比反接高35，使焊縫余高，熔深變淺。因?yàn)樵谡訒r(shí)，電弧最大的熱量集中于焊絲的頂端。直流正接法埋弧焊可用于要淺熔深的材料焊接以及表面堆焊。為獲得成形良好的焊道，直流正接法焊接時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高電弧電壓。1.3 其他工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響其他工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形也有一定的影響，這些參數(shù)有：焊絲伸出長(zhǎng)度，焊劑粒度和堆散高度及焊絲傾角和偏移量。1.3.1 焊絲伸出長(zhǎng)度焊絲的熔化速度由電弧熱和電阻熱共同決定的。電阻熱是指伸出導(dǎo)電嘴一段焊絲通過(guò)焊接電流時(shí)產(chǎn)生的加熱量(I2R)。因此焊絲

48、熔化速度與伸出長(zhǎng)度的電阻加熱成正比，圖15示出焊絲伸出長(zhǎng)度的電阻加熱與焊絲熔化速度的關(guān)系。伸出長(zhǎng)度超長(zhǎng)，電阻熱愈大，熔化速度愈快。當(dāng)電流密度高于125A/mm2時(shí)，焊絲伸出長(zhǎng)度對(duì)焊縫形狀的影響變得更大。在較低的電弧電壓下，增加伸出長(zhǎng)度。焊道寬度變窄、熔深減小、余高增加。在焊接電流保持不變的情況下，加長(zhǎng)焊絲伸出長(zhǎng)度，可使熔化速度提高2550。因此，為保持良好的焊道成形。加長(zhǎng)焊絲伸出長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高電弧電壓和焊接速度，在不要求較大熔深的情況下，可利用加長(zhǎng)伸出長(zhǎng)度來(lái)提高焊接效率，而在要求較大深熔時(shí)不推薦加長(zhǎng)焊絲伸出長(zhǎng)度。為保證焊縫成形良好，對(duì)于不同的焊絲直徑推薦以下最佳焊絲伸出長(zhǎng)度和最大伸出長(zhǎng)度：

49、1) 對(duì)于直徑2.0、2.5和3.0mm焊絲，最佳焊絲伸出長(zhǎng)度為30mm50mm；最大焊絲伸出長(zhǎng)度為75mm。2) 對(duì)于直徑4、5和6mm的焊絲；最佳焊絲伸出長(zhǎng)度為50mm80mm；最大焊絲伸出長(zhǎng)度為125mm。1.3.2 焊劑粒度和堆敷高度焊劑粒度和堆散高度對(duì)焊道的成形也有一定的影響，焊劑粒度通常以過(guò)篩的目數(shù)表示。例如8×48表示9095的顆粒能通過(guò)每英寸8孔的篩，25的顆粒能通過(guò)每英寸48孔的篩。焊劑粒度應(yīng)根據(jù)所使用的焊接電流來(lái)選擇，細(xì)顆粒焊劑適用于大的焊接電流，能獲得較大的熔深和寬而平坦的焊縫表面。如在低電流下使用細(xì)顆粒焊劑，因焊劑層密封性較好，氣體不易逸出，而在焊縫表面留下斑

50、點(diǎn)，相反，如在大電流下使用粗顆粒焊劑，則因焊劑層保護(hù)不良而在焊縫表面形成凹坑或出現(xiàn)粗糙的波紋。焊劑粒度與所使用的焊接電流范圍之間最合適的關(guān)系列于下表9。表9焊劑粒度與焊接電流的關(guān)系顆粒度8×4812×6512×15020×200焊接電流/A<600<6005009006001200焊劑堆密度太薄或太厚都會(huì)在焊縫表面引起斑點(diǎn)、凹坑、氣孔并改變焊道的形狀。焊劑堆密度太薄，電弧不能完全埋入焊劑中，電弧燃燒不穩(wěn)定且出現(xiàn)閃光、熱量不集中，降低焊縫熔透深度。如焊劑堆散層太厚、電弧受到熔渣殼的物理約束。而形成外形凹凸不平的焊道，但熔透深度增加。因此焊劑層的

51、厚度應(yīng)加以控制，使電弧不再閃光，同時(shí)又能使氣體從焊絲周圍均勻逸出為準(zhǔn)。按照焊絲直徑和所使用的焊接電流，焊劑層的堆散高度通常在25mm40mm范圍內(nèi)。焊絲直徑愈大，電流愈高，堆散高度應(yīng)相應(yīng)加大。焊絲傾角和偏移量焊絲的傾角對(duì)焊道的成形有明顯的影響，焊絲相對(duì)于焊接方向可作向前傾斜和向后傾斜。順著焊接方向傾斜稱為前傾，背著焊接方向傾斜稱為后傾，焊絲前傾時(shí)，電弧大部分熱量集中于焊接熔池，電弧吹力使熔池向后推移，因而形成熔透深，余高大，熔寬窄的焊道。而焊絲后傾時(shí)，電弧熱量大部分集中于未熔化的母材，從而形成熔深淺、余高小、熔寬大的焊道。表10列出焊絲傾角對(duì)焊道成形的影響。角焊縫焊接時(shí)，焊絲與工件之間的夾角對(duì)

52、焊道成形亦有影響，如圖16所示。減小焊絲與底板的夾角，可使熔透深度增加。，夾角為30º時(shí)，可獲得最大的熔深。環(huán)縫埋弧焊時(shí)，焊絲與焊件中心垂線的相對(duì)位置結(jié)焊道的成形有很大的影響，如圖17所示，環(huán)縫焊時(shí)，焊件在不斷地旋轉(zhuǎn)，熔化的焊劑和金屬熔池由于離心力的作用傾向于離開(kāi)電弧區(qū)而流動(dòng)。因此，為防止熔化金屬溢流和焊道成形不良，應(yīng)將焊絲逆焊件旋轉(zhuǎn)方向后移適當(dāng)距離，使焊接熔池正好在焊件轉(zhuǎn)到中心位置時(shí)凝固。后偏量過(guò)大則會(huì)形成熔深淺，表面下凹的焊道，而后偏量過(guò)小，則會(huì)形成熔透深而窄的焊道，焊道中間凸起，有時(shí)還可能出現(xiàn)咬邊。焊絲最佳偏移量主要取決于所焊工件的直徑。但也與工件的厚度，所選用的焊接電流和焊接

53、速度有關(guān)。表11列出不同直徑工件的焊絲偏移量。1.3.4 工件的傾斜表11 環(huán)縫焊時(shí)焊絲離工件中心垂線最佳偏移量工件外徑/mm焊絲偏移量/mm工件外徑/mm焊絲偏移量/mm25751210501200507545022120018005545090034180075900105040在埋弧過(guò)程中，工件的傾斜對(duì)焊道的成形也有一定的影響，埋弧自動(dòng)焊大多是在平焊位置進(jìn)行的，但在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合必須在工件略作傾斜的條件下進(jìn)行焊接。當(dāng)工件傾斜方向與焊接方向一致時(shí)，稱為下坡焊。相反，則稱為上坡焊。下坡焊時(shí)，工件的傾斜度愈大，焊道中間下凹，熔深減小，焊縫寬度增大，焊道邊緣可能出現(xiàn)未熔合。上坡焊時(shí)，工件的傾斜

54、度對(duì)焊道成形的影響與下坡焊相反。工件傾斜愈大，熔深和余高隨之增大，而熔寬則減小，見(jiàn)圖18。薄板高速埋弧焊時(shí)，將工件傾斜15º，可防止燒穿，焊道成形良好。厚板焊接時(shí)，因焊接熔池體積增大，工件傾斜度應(yīng)相應(yīng)減小。上坡焊時(shí)，當(dāng)焊接電流達(dá)到800A，工件的傾斜度不應(yīng)大于6º，否則焊道成形就會(huì)失控。2 埋弧焊接頭的設(shè)計(jì)埋弧焊可在平焊位置和橫焊位置完成對(duì)接、角接、搭接和塞接焊縫。接頭形式是由焊件的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的。其中對(duì)接接頭和角接接頭是埋弧焊的最主要的接頭形式。從結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度觀點(diǎn)考慮，對(duì)接接頭可以達(dá)到與母材等強(qiáng)的效果，而角接接頭是焊接梁柱等金屬構(gòu)件的主要連接元件。根據(jù)接頭在結(jié)構(gòu)中的受力條件

55、，對(duì)接接頭和角接接頭可以加工成V形、I形、U形、J形、Y形、X形、K形及組合形坡口。2.1 埋弧焊接頭和坡口形式的設(shè)計(jì)原則埋弧焊接頭和坡口形式的設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用埋弧焊接法深熔、高熔敷率的特點(diǎn)。焊接接頭設(shè)計(jì)應(yīng)首先保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，即焊縫應(yīng)具有足夠的熔深和厚度。其次是考慮經(jīng)濟(jì)性，即在保證熔透的前提下，晝減少焊接坡口的填充金屬量，縮短焊接時(shí)間。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，埋弧焊接頭應(yīng)盡量不開(kāi)坡口，或少開(kāi)坡口。因埋弧焊可使用高達(dá)2000A的焊接電流，單面焊熔深可達(dá)18mm20mm，因此，40mm以下的鋼板，可采用I形直邊對(duì)接形式進(jìn)行埋弧自動(dòng)焊而獲得全焊透的對(duì)接縫。但這種高效焊接法在實(shí)際生產(chǎn)中受到各種限制。首先，普

56、通結(jié)構(gòu)鋼厚板不可避免存在雜質(zhì)的偏析，提高了深熔焊縫熱裂紋的敏感性，其次，采用大電流焊接時(shí)，焊接線能量大大超過(guò)了各種鋼材所容許的極限，不僅使焊縫金屬結(jié)晶增大，而且熱影響區(qū)晶粒急劇長(zhǎng)大，這兩個(gè)區(qū)域金屬的沖擊韌度明顯下降。因此，這種工藝只能用于對(duì)接頭質(zhì)量要求不高，或無(wú)沖擊韌性要求的焊接結(jié)構(gòu)中。對(duì)于重要的焊接結(jié)構(gòu)，如鍋爐、受壓容器，船舶和重型機(jī)械等。板厚大于20mm的對(duì)接接頭就要求開(kāi)一定形狀的坡口，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)和高效的統(tǒng)一。在厚度超過(guò)50mm的厚板結(jié)構(gòu)中，坡口的形狀對(duì)生產(chǎn)成本有相當(dāng)大的影響，圖19對(duì)比了各種形式坡口的橫截面積。其中U形坡口，雖然加工較費(fèi)時(shí)，但焊縫截面減少很多，焊材的消耗明顯減少。雙V形坡口與單V形坡口相比，在相同的板厚下，焊縫截面可減少一半。對(duì)于厚度超過(guò)100mm的特厚板結(jié)構(gòu)，即使焊接坡口打用U形，焊縫金屬的填充量仍相當(dāng)可觀。為降低生產(chǎn)成本，目前已廣泛采用坡口傾角僅1º3º的窄間隙接頭形式。在角接接頭中，在保證角焊縫強(qiáng)度的前提下，可將角接邊緣開(kāi)成一定深度的坡口來(lái)減小焊