埋弧焊在螺旋焊管生产中的应用

埋弧焊的原理及特点

埋弧焊是以电弧作为热源的机械化焊接方法，其实施过程如图1-2所示，它由4个部分组成：①焊接电源接在导电嘴和工件之间用来产生电弧；②焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区；③颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊缝接口区；④焊丝及送丝机构、焊剂漏斗和焊接控制盘等通常装在一台小车上，以实现焊接电弧的移动。

埋弧焊焊缝形成过程如图1-3所示。埋弧焊时，连续送进的焊丝在一层可熔化的颗粒状焊剂覆盖下引燃电弧。当电弧热使焊丝、母材和焊剂熔化以致部分蒸发后，在电弧区便由金属和焊剂蒸气构成一个空腔，电弧就在这个空腔内稳定燃烧。空腔底部是熔化的焊丝和母材形成的金属熔池，顶部则是熔融焊剂形成的熔渣。电弧附近的熔池在电弧力的作用下处于高速紊流状态，气泡快速溢出熔池表面，熔池金属受熔渣和焊剂蒸气的保护不与空气接触。随着电弧向前移动，电弧力将液态金属推向后方并逐渐冷却凝固成焊缝，熔渣则凝固成渣壳覆盖在焊缝表面。焊接时焊丝连续不断地送进，其端部在电弧热作用下不断的熔化，焊丝送进速度和熔化速度相互平衡，以保持焊接过程的稳定进行。依据应用场合和要求的不同，焊丝有单丝、双丝和多丝，能达到较厚板一次成形。有的应用中还以药芯焊丝代替裸焊丝，或用钢带代替焊丝。

埋弧焊由于焊接规范大、生产效率高、机械化程度高，因而特别适用于中厚板长焊缝的焊接。在造船、锅炉与压力容器、化工、桥梁、起重机械、工程机械、冶金机械以及海洋结构、核电设备等制造中都是主要焊接生产手段。

埋弧焊在螺旋焊管生产中的应用

螺旋焊管一般用的焊接方法有埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊和高频焊三种。因后两种在工艺上存在一些固有的缺陷，目前已逐渐被淘汰。现在普遍认为，埋弧自动焊是螺旋焊管比较稳定并能保证焊接质量的方法。

我国最早的螺旋焊管采用的焊接方法为单面埋弧焊，由于其焊接质量不稳定，1965年宝鸡石油钢管厂经过设备改造和大量的试验，在螺旋焊管生产中成功使用了双面埋弧焊，为螺旋焊管质量的提高奠定了坚实的基础。双面螺旋埋弧焊钢管生产时，先进行内焊，钢带前进一个半螺距后再进行外焊，其焊接示意图见图1-4。

图（a）表示了内、外焊头的位置，内焊时为上坡焊，外焊时为下坡焊。结晶过程中焊接位置和焊缝流动的金属之间的斜坡使得焊缝形状具有图（b）的特征。

西气东输管线焊管生产以前，国内螺旋埋弧焊钢管的壁厚大多在12.7mm以下，螺旋焊管生产一般采用内外单丝埋弧焊，双丝焊使用尚处于研究阶段，生产工艺还不成熟。

西气东输管线工程开工前期，中石油、中石化内部各大制管厂为确保西气东输管线的钢管供应，均引进或改造了原有螺旋焊管生产线，焊接方面成功引入了内外双丝埋弧焊焊接工艺，使我国螺旋埋弧焊钢管的制造水平取得了很大提升。

双丝埋弧焊在螺旋焊管生产中的应用

螺旋埋弧焊钢管一般采用沿焊接方向前后串列的双丝单熔池的埋弧自动焊，前丝和后丝采用独立电源和独立送丝系统，可以使每根焊丝承担一个较单纯、特定的工艺要求，并根据各自特定的工艺要求，选择合理的焊接参数，达到高效率、高质量的目的。相对于单丝埋弧焊，双丝埋弧焊接可提高焊接速度30%~40%，减少局部夹杂和焊缝气孔数量，提高焊缝中心区的冲击韧性，可适应较大壁厚的钢管焊接。

双丝埋弧焊中前后丝之间采用纵列排列方式，前丝为直流电源，采用大电流、低电压可使焊速高、焊缝熔深大；后丝为交流电源，采用小电流、高电压，形成一个熔宽大、焊缝熔深小的局面，即消除了咬边又防止裂纹的产生，还能有效改善焊缝外观形貌。影响双丝埋弧焊焊缝质量的主要因素有：坡口形式、焊接规范、焊丝偏心距、焊丝间距、焊丝伸出长度、焊丝倾角等。