焊接电流的选取

为保证双丝埋弧焊的焊缝形貌和焊接过程的稳定,前丝一般采用直流电源,接法为直流反接,后丝一般采用交流电源。

焊接电流的确定,主要以焊缝熔深的大小来设定。根据螺旋成型的特点,正常情况下,内焊电流小于外焊电流。由于螺旋埋弧焊不锈钢管生产时,一般要求内焊焊缝熔深达到母材壁厚的40%50%,外焊焊缝熔深达到母材壁厚的60%70%。这样即可满足标准要求内外焊缝重合量的相关要求,有利于内焊缝根部的夹杂物被外焊消除,同时避免因成型应力变化造成的内焊撕裂。前丝电流根据壁厚和焊接速度调整,而后丝电流调整范围较小,一般前丝电流小于1000A时,后丝电流为380A~420A左右;前丝电流大于1000A时,后丝电流为420A500A左右。在其他条件相同的情况下,不锈钢管壁厚每增加1mm,前丝电流增加3050A,焊接速度每提高0.1m/min,前丝电流增加50~60A,一般情况,薄壁生产时取其范围内的较小值,厚壁生产时取较大值。

焊接电压的选取

为获得成形良好的焊道,电弧电压与焊接电流应相互匹配,当焊接电流加大时,电弧电压应相应提高。表2-3为双丝焊前丝电流与电压的匹配关系。

在进行有坡口焊接时,适当增加电弧电压,对改善焊缝形状,避免外焊结晶裂纹有利,同时有利于消除熔合线附近的小气孔、夹渣等缺陷,但电弧电压应与焊接电流相适应。

焊接速度的选取

焊接速度的快慢是衡量焊接生产率高低的重要指标,从提高生产率的角度考虑,总是希望焊接速度越快越好,但焊接速度过快,电弧对成型缝加热不足,还会造成咬边、未焊透及气孔等缺陷。减小焊接速度,使气体从正在凝固的熔化金属中逸出,能降低形成气孔的可能性,但焊接速度过低,则将导致熔化金属流动不畅,易造成焊缝表面粗糙和夹渣,甚至烧穿。

综合考虑焊接质量和生产效率一般焊接速度选择在1.2m/min2.0m/min

焊丝直径的选取

焊丝直径应与所用的焊接电流大小相适应,如果粗焊丝用小电流焊接,会造成焊接电弧不稳定,相反,细焊丝用大电流焊接,容易形成蘑菇形焊缝,而且熔池不稳定,焊缝成形差。不同直径的焊丝适用的焊接电流范围参考表2-4

焊丝倾角的选取

螺旋埋弧焊不锈钢管生产时,在螺旋埋弧焊不锈钢管生产中,内外采用单丝焊时,一般都用焊丝后倾,角度在3°~8°之间,使焊缝外形光滑、平整、美观。在内外双丝焊时,前丝前倾角度为3°~8°,后丝倾角为8°~15°之间,前丝均采用前倾,目的是即得到满意的焊缝熔深又能获得良好的焊缝形貌,而后丝采用后倾,利于焊缝表面成形,降低焊缝余高,边沿整齐。

焊丝间距的选取

双丝焊时,焊丝间距对焊缝的成形也有影响。当前丝电流小于1000A时,双丝间距为815mm;当前丝电流大于1000A时,双丝间距适当增加,在10~16mm之间。双丝间距太小,两个电弧相互影响,电弧不稳定,焊缝不规,余高较高,并且焊缝靠近熔合线附近有气孔、夹渣;双丝间距太大时,焊缝表面有马鞍形,边沿过渡不平缓,脱渣不利。这些现象在厚壁大焊接电流时,比较明显。

焊剂堆高的选取

焊剂堆散度太薄或太厚都会在焊缝表面引起斑点、凹坑、气孔等缺陷(缺欠),并改变焊道形状。焊剂堆散度太薄,电弧不能完全埋入焊剂中,电弧燃烧不稳定且出现闪光。焊剂堆散度太厚,由于电弧受到焊渣壳的物理约束,会形成外形凹凸不平的焊缝。

因此焊剂层的厚度应进行严格控制,其厚度以使电弧不再闪光,同时又能使气体从焊丝周围均匀逸出为宜。按照焊丝直径和所使用的焊接电流,焊剂层的堆散高度通常在2540mm范围内选取,焊丝直径愈大,电流愈高,堆散高度应相应加大。

焊丝偏心距的选取

焊丝偏心距指焊点位置距离不锈钢管表面中心的垂直距离,内焊点距内表面中心距离叫内偏心距,外焊点距离外表面中心距离叫外偏心距。螺旋埋弧焊不锈钢管生产过程中偏心距示意图见图2-8

双丝焊时,内焊偏心距控制在020mm之间,即在成型缝咬合后应力最小,比较稳定的位置。如果偏心距太小,容易出现内焊缝撕裂,特别在厚壁生产中这种现象较明显;而偏心距太大,内焊缝偏流严重,同时气孔、夹渣、焊缝偏流等缺陷产生的机会较多,所以在双丝厚壁不锈钢管生产中,控制内焊偏心距特别重要,必须每个班检查测量,确保焊接质量。外焊偏心距控制在管径的6%8%之间。

坡口形状的选取

焊接接坡口的形状对螺旋埋弧焊不锈钢管的质量有着重要的影响,它不仅能控制焊缝形状、降低焊缝余高,而且能在小的焊接线能量时保证焊缝熔深。

(1)坡口形式的选取螺旋埋弧焊不锈钢管生产时一般对壁厚8.7mm以上的钢带开坡口,以保证在较小的焊接规范下有足够的焊缝熔深,且焊缝形貌良好。一般视壁厚不同开Y形坡口或X形坡口,对壁厚在8.7mm14mm之间的螺旋埋弧焊不锈钢管,Y形坡口一般均开在钢带下表面,即在外焊道开坡口。这主要是由于生产时内焊容易产生缺陷,希望减少其变化,外焊焊缝形貌容易根据坡口变化调整和控制,降低外焊缝高度,改善外焊缝形貌,有利于后期的3PE防腐;对壁厚大于14mm的钢带一般开X形坡口,根据具体焊接工艺要求可以选择开内外焊对称坡口或内外焊不对称坡口。螺旋埋弧焊不锈钢管不同壁厚时选用的焊接坡口形式见图2-9

2)坡口尺寸的选取由于螺旋埋弧焊不锈钢管焊接过程为悬空焊接,为保证内焊焊接时不漏弧、焊接过程不稳定,焊缝间隙R(成型缝间隙)一般保持在0~0.3mm范围以内;根据壁厚不同,内焊坡口角度a一般在50°80°之间,外焊坡口角度β一般在60°100°之间;外焊坡口深度HH2)根据壁厚不同,一般在3mm6mm,内焊坡口深度H1一般在4mm5mm;钝边C一般在5mm10mm

本章小结

影响双丝埋弧焊焊缝形貌的主要参数有电流极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、坡口形状和焊缝间隙、焊丝倾角、双丝间距等,而影响螺旋埋弧焊不锈钢管双丝焊焊缝形貌的关键焊接参数为:焊接电流、电弧电压、坡口形状和偏心距。