埋弧焊接工藝在海洋工程中的應(yīng)用

周高懷

摘 要：海洋工程結(jié)構(gòu)鋼管焊接經(jīng)過近幾年的發(fā)展，到目前已經(jīng)完全實現(xiàn)了半自動焊、自動焊，工作效率、焊接質(zhì)量大幅度提高，一些優(yōu)質(zhì)、高效、施工條件好的新工藝技術(shù)不斷在實踐中得以創(chuàng)新和推廣應(yīng)用。近年來，直縫埋弧焊管產(chǎn)品隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展有了更高的要求，在海洋工程中的應(yīng)用有越來越廣泛。

關(guān)鍵詞：鋼管焊接；焊管；直縫埋弧焊管；自動焊

中圖分類號：TE95 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0084-02

1 前言

就焊接工作量而言，我國處于國際領(lǐng)先地位，因此，能否解決好焊接質(zhì)量問題成為影響我國焊接總體水平提高的瓶頸。實際生產(chǎn)過程中會根據(jù)生產(chǎn)場合來選擇不同的焊接工藝組合，以此來提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。影響焊接生產(chǎn)效率的主要因素是熔敷速度，它在很大程度上影響焊接熱輸入：熔敷越快，熱輸入越高，材料越容易發(fā)生變形。如果是僅僅采用某一種電弧焊，加快焊接速度能夠減少焊材變形，但同時它會造成另外一系列問題：焊不透、焊道斷續(xù)、咬邊等。

2 雙絲埋弧焊技術(shù)

2.1 雙絲埋弧焊發(fā)展與原理

雙絲埋弧焊技術(shù)工藝的發(fā)展，極大地推動了焊接技術(shù)的發(fā)展。從電孤的種類與位置方面討論，國內(nèi)外對雙孤焊接工藝方法研究的現(xiàn)狀主要集中在單面雙孤焊、復(fù)合雙孤焊、雙面雙孤焊三個方面。復(fù)合雙弧是指采用不同種類的電弧或熱源相結(jié)合進行焊接的方法。雙面電弧焊接（DSAW）采用兩個電?。ㄍN或不同）在工件的兩面同時進行操作，對于焊接生產(chǎn)率的提高起到了很顯著的促進作用，但缺點就是它容易受到焊接位置的限制。這種新近發(fā)展的新工藝技術(shù)包括雙面雙弧對稱焊和雙面雙弧非對稱焊兩種。單面雙弧接頭力學(xué)性能提高，這是因為它的焊接速度高，單位時間內(nèi)焊縫成形的熱輸人小，所以熱影響區(qū)小。

人們最早在1948年應(yīng)用雙絲埋孤焊，它包括單電源雙絲和多電源串連雙弧兩種，前者可以獲得較高的稀釋率和熔敷速度，但它的熔透能力比單絲埋孤焊低，所以適于窄間隙焊；后者雙絲的每一根焊絲都由一個電源獨立供電，因此熔深最大、熔敷速度較高，再加之焊縫金屬稀釋率接近單絲埋孤焊，所以對焊接質(zhì)量和焊接速度起到了極大的提高作用。

2.2 雙絲埋弧焊工藝參數(shù)優(yōu)化

雙絲埋弧焊主要的工藝參數(shù)有：電流、電壓、送絲速度、焊絲直徑及干伸長度、焊絲傾角等。焊接電流、電壓大小影響焊縫熔深、熔寬；焊接速度控制焊接熱輸入量；焊絲長度不同影響熔深及焊縫余高；電弧對熔池的力和熱作用會影響焊縫成形，因為隨著焊絲的傾斜角度不同這種作用也有顯著差異，這些工藝參數(shù)及其相互之間的配合將影響到整個焊接質(zhì)量效果以及效率[1]。

（1）焊接電流。焊接電流在其他參數(shù)一定的情況下會決定了焊縫質(zhì)量。通常條件下，焊接電流越大，熔深、焊縫余高以及焊絲的熔化量也越大，反之亦反，但是焊縫的寬度與焊接電流關(guān)聯(lián)不明顯。（2）焊弧電壓。正常情況下焊接寬度與焊弧電壓成正比，而熔深和焊縫余高則與之成反比。電弧電壓過大會減小熔深，使得焊接不透徹、焊渣難清理、焊縫質(zhì)量差以及咬邊等缺陷。所以焊接電流要與焊弧電壓同時增加。（3）焊接速度。控制其余參數(shù)不變，僅僅提高焊接速度，則熱輸入量和焊縫熔深會相應(yīng)減小，而合適的熱輸入量是提高焊接質(zhì)量要著重考慮的因素。通過提高焊接速度而增大單位時間焊接數(shù)量時，要保證焊接電流和電壓合適，避免引起焊接不透徹等問題，保證焊接質(zhì)量。（4）焊絲直徑與伸出長度?？刂破溆鄥?shù)不變，弧柱直徑隨焊絲直徑成正比例關(guān)系變化，也就是焊縫寬度隨電流密度成反比例變化，而熔深則與之相反?？刂破溆鄥?shù)不變，電阻、作用在伸出焊絲上的預(yù)熱作用以及熔化速度隨焊絲長度成正比例變化，因此合適的焊絲伸出長度是保證合適的熔深和焊縫余高的必要條件。（5）焊絲傾角。傾角分為前傾角和后傾角兩種，其大小和方向通過影響熔池所受的電弧力和熱作用而影響焊縫成形。焊絲后傾一定角度時，電弧與焊接前進方向一致，熔池前方事先被加熱，熔化金屬將很難被去除，從而導(dǎo)致焊縫寬而熔深變淺。

3 直縫埋弧焊技術(shù)的缺點

3.1 生產(chǎn)效率低

現(xiàn)有直縫埋弧焊管企業(yè)焊縫坡口預(yù)熱裝置普遍采用簡易機構(gòu)，受生產(chǎn)線工藝流程的制約，大多在進入內(nèi)焊工序前將預(yù)焊后的管筒吊離生產(chǎn)線，放置到專門的焊縫坡口預(yù)熱裝置上進行坡口加熱，待加熱完成后再吊入制管生產(chǎn)線進行內(nèi)焊工序。因反復(fù)倒運降低了生產(chǎn)效率。

3.2 加熱效率低

非在線坡口預(yù)熱裝置大多設(shè)備工裝比較復(fù)雜，反復(fù)倒運造成加熱好的坡口再次降溫，尤其是北方冬季生產(chǎn)時，為了彌補熱損失，可能要提高預(yù)熱溫度，從而造成能源浪費，降低了加熱裝置的加熱效率，增加了生產(chǎn)企業(yè)制造成本。

4 埋弧自動焊的優(yōu)點

4.1 生產(chǎn)率高

焊絲伸出長度是指從導(dǎo)電嘴末端到電弧端部的焊絲長度，埋弧焊的焊絲伸出長度一般長50mm左右，遠不及手工電弧焊。自動焊使用的電流比手工焊大五至十倍，熔深顯著增加，單位時間內(nèi)能焊接更多的焊件。而且以為其使用的是光焊絲，所以增大電流時可以保證焊條藥皮不受影響。如果對接焊的伸出長度小于20mm，則可避免開坡口和留間隙等，從而節(jié)省了填充材料[2]。

4.2 勞動條件好

勞動強度降低，勞動條件完善，沒有輻射。由于該技術(shù)對于批量較大，較厚較長的直線及較大直徑的環(huán)形焊縫的焊接非常適用，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，仍然該工藝是至今使用最普遍和頻繁的一種焊接方法。除了在造船、橋梁等金屬結(jié)構(gòu)的制造適用該工藝外，它還被應(yīng)用于化工方面。當然該方法也存在一定的局限性。首先由于其操作不夠靈活，所以通常要求焊縫盡量水平；此外適應(yīng)此方法的工件前期工作比較多，工作時間長；焊接時無法實時觀察整個過程，對規(guī)范要求標準高。

5 結(jié)語

分析埋弧焊接工藝總結(jié)出研制的新型直縫埋弧焊管坡口預(yù)熱裝置能夠在線對焊管坡口進行預(yù)熱，不影響正常生產(chǎn)。新型直縫埋弧焊管坡口預(yù)熱裝置調(diào)整使用方便，由電控系統(tǒng)實現(xiàn)加熱區(qū)域和溫度的自動控制與調(diào)節(jié)，對焊縫坡口及鋼管預(yù)熱區(qū)可以完全契合覆蓋，加熱速度快、熱利用率高、節(jié)能效果顯著、使用安全可靠。由而更能了解埋弧焊接工藝在海洋工程中的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]張遠生.李延豐.大口徑直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線簡介[J].焊管，2001（6）：35-37.

[2]王志堅.埋弧焊在導(dǎo)管架制造中應(yīng)用的工藝評定研究[J].中國海洋平臺，2001（Z1）：50-53.