直缝焊管埋弧自动焊内焊多丝焊接规范设置探讨

对直缝焊管埋弧自动焊内焊多丝焊接规范设置进行了大量实验,通过对实验焊接规范分析,发现埋弧自动焊内焊多丝焊接规范设置存在一定规律,利用该规律能有效降低焊缝气孔、夹渣、烧穿等焊接缺陷产生。

我厂于2002年新上一条大直缝埋弧焊管生产线,埋弧自动焊采用四丝焊接方式,预焊采用二氧化碳气体保护焊。在钢管试生产时发现内焊焊接质量不稳定,易出现气孔、夹渣、烧穿等焊接缺陷。特别是在焊接450mm左右小直径钢管时,以上现象更为明显。为解决上述问题,我们做了大量焊接实验,在焊接实验过程中排除了焊接材料和母材两方面的影响因素,通过对记录的实验焊接规范参数(焊接电流、焊接电压、焊丝间距、焊接速度)的统计分析,得出埋弧多丝焊各焊丝之间焊接规范存在一定规律,按照规律设置多丝焊接规范,能有效克服焊接缺陷,保证钢管焊接质量的稳定。

1焊接电流设置

图1为四丝焊接示意图。实验中前丝采用直流反接焊接,其它焊丝均采用交流焊接。在保证熔深选择合适的焊接线能量条件下,按图1所示的1,2,3,4焊丝的焊接电流设置应依次降低(中间两焊丝可相等)。

从实验数据统计分析,四焊丝中,如有一焊丝焊接电流超过前一焊丝电流,易出现以下现象:在同等焊接条件下,埋弧自动焊焊缝产生气孔、夹渣的几率明显增大;难以通过埋弧自动焊消除预焊存有极少量气孔、夹渣焊接缺陷;如果最后一根焊丝电流高于前一根焊丝电流,则焊缝表面不光滑,易出现波纹,有时在焊缝表面甚至有类似焊丝铁水滴“倒欠瘤”的现象。

原因分析:埋弧自动焊时的熔池有电弧压力、电磁收缩力、表面张力及液态金属重力等作用,而产生搅拌运动,随焊接电流的增大,电弧压力即吹向熔池的吹力也随之增大。在预焊缝中气孔、夹渣及熔池冶金反应过程中,产生的气体和非金属夹杂物由于自身密度小于液态金属的密度会产生向上的浮力。当后丝焊接电流大于前丝电流时,则后丝电弧吹力也相应大于前丝吹力,这将降低前丝熔池冶金反应过程中产生的气体和非金属夹杂物从液态金属中逸出焊缝表面的速度,且易使熔池搅拌发生紊乱,使气体和非金属夹杂物难以逸出焊缝表面,从而使焊缝易产生气孔、夹渣。关于“倒欠瘤”现象,前焊丝熔池的高温对后丝熔化有预热作用,提高了后丝熔化速度。若电流过大,容易使后丝的熔化速度高于送丝速度,使焊丝来不及进入熔池就已熔化从而滴在焊缝表面形成“倒欠瘤”现象。

2电弧电压的设置

按照图1所示的1,2,3,4焊丝的电弧电压设置应依次增大(中间两焊丝可相等)。从实验数据统计分析,四焊丝如果有一焊丝电弧电压小于前一焊丝弧压易出现以下现象:同等焊接条件下焊缝易出现气孔、夹渣;单面焊缝酸洗试样焊呈“葫芦”型而非“U”型。

原因分析:由于弧压大小基本与焊缝宽度成正比,即弧压大小决定熔池宽度,弧压越大熔池宽度越大。如果后丝弧压小于前丝弧压,则后丝熔池宽度小于前丝熔池宽度造成熔池截面呈“葫芦”型,特别是小直径直缝管内焊,由于钢管直径小、曲率大,相对焊缝两侧坡度较大,熔池内的液态金属重力作用更加明显,熔池截面更易呈现“葫芦”型。

“葫芦”型焊缝的产生致使熔池冶金反应过程中产生的气体和非金属夹杂物从液态金属中逸出焊缝表面时出现了“瓶颈”障碍,所以在同等条件下焊缝易出现气孔、夹渣。因此,要保证熔池冶金反应过程中产生的气体和非金属夹杂物从液态金属中顺利逸出,则要求按照图1所示的1,2,3,4焊丝的电弧电压设置应相等或依次增大。

3焊丝间距和焊接速度的设置

(1)在保证熔深选择合适的焊接线能量条件下,按照图1所示1,2,3,4的焊丝之间间距设置应相等或依次增大。(2)在保证熔深选择合适的焊接线能量条件下,如果焊接速度增大则按照图1所示1,2,3,4的焊丝之间间距设置可适当增大,反之适当减小。如果不按上述(1)、(2)条原则设置,易出现烧穿现象。原因是前两丝相对后来丝讲是对母材已进行了预热,母材本身就具有很高温度,若后丝距离过近,则前两丝熔池冷却时间短,造成焊接线能量比较集中因而出现母材烧穿。随着焊接速度增大,1,2,3,4焊丝间距不适当增大,相对同一位置的熔池冷却时间缩短,导致母材同一位置焊接线能量比较集中易造成焊缝烧穿。

4结论

在设置埋弧焊多丝焊接规范时,保证熔深选择合适的焊接线能量条件下,应按以下要求设置:

(1)按照图1所示1,2,3,4焊丝的焊接电流设置应依次降低(中间两焊丝可相等)。

(2)按照图1所示1,2,3,4焊丝的电弧电压设置应依次增大(中间两焊丝可相等)。

(3)按照图1所示1,2,3,4焊丝之间间距设置应相等或依次增大。

(4)如果焊接速度增大则按照图1所示1,2,3,4焊丝之间间距设置可适当增大,反之适当减小。

按照以上办法设计焊接电流、焊接电压、焊丝间距、焊丝速度就能有效降低焊缝气孔、夹渣、烧穿等缺陷产生,从而提高了焊接质量的可靠性。