埋弧焊工艺技术

1、11.1.埋弧焊原理、特点及应用埋弧焊原理、特点及应用2.2.埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料3.3.埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点 4.4.埋弧焊设备埋弧焊设备5.5.埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺6.6.埋弧焊的其它方法埋弧焊的其它方法 2埋弧焊埋弧焊 31. 1. 埋弧焊工作原理埋弧焊工作原理 焊接电源的两极分焊接电源的两极分别接至导电嘴和焊件。别接至导电嘴和焊件。焊接时，颗粒状焊剂由焊接时，颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊件的待焊处，堆敷到焊件的待焊处，焊丝由焊丝盘经送丝机焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区，构和导电嘴送入焊接区，电弧在焊剂下面的焊丝电

2、弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧。与母材之间燃烧。 4 生产效率高生产效率高 焊接质量好焊接质量好 劳动条件好劳动条件好 节约金属及电能节约金属及电能3.1 埋弧焊原理、特点及应用埋弧焊原理、特点及应用53.3.埋弧焊的应用埋弧焊的应用 埋弧焊具有生埋弧焊具有生产效率高、焊缝质产效率高、焊缝质量好、焊接熔深大、量好、焊接熔深大、机械化程度高等特机械化程度高等特点点 可焊接的钢种有：碳素结构钢、低合金结可焊接的钢种有：碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及复合钢等。此外，构钢、不锈钢、耐热钢以及复合钢等。此外，用埋弧焊堆焊耐热、耐腐蚀合金或焊接镍基合用埋弧焊堆焊耐热、耐腐蚀合金或焊接镍基合

3、金、铜基合金等也能获得很好的效果。金、铜基合金等也能获得很好的效果。 广泛应用于锅炉、压力容器、广泛应用于锅炉、压力容器、船舶、桥梁、起重机械、工程船舶、桥梁、起重机械、工程机械、冶金机械以及海洋结构、机械、冶金机械以及海洋结构、核电设备等制造，特别是当用核电设备等制造，特别是当用于中厚板、长焊缝的焊接时具于中厚板、长焊缝的焊接时具有明显的优越性。有明显的优越性。3.1 埋弧焊原理、特点及应用埋弧焊原理、特点及应用63.2 3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料 当被焊材料确定以后，焊缝的化学成分在很大程度当被焊材料确定以后，焊缝的化学成分在很大程度上取决于焊剂和焊丝的选配，因此，正确选配焊

4、剂和焊上取决于焊剂和焊丝的选配，因此，正确选配焊剂和焊丝是埋弧焊工艺的一项重要内容。丝是埋弧焊工艺的一项重要内容。 埋弧焊用的焊接材料是焊剂和焊丝。埋弧焊用的焊接材料是焊剂和焊丝。焊剂的作用焊剂的作用起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用对熔化金属进行冶金处理的作用对熔化金属进行冶金处理的作用焊丝的作用焊丝的作用焊接时熔化进入熔池，起到填充和合金化的作用焊接时熔化进入熔池，起到填充和合金化的作用尚未熔化的焊丝还起着导电的作用尚未熔化的焊丝还起着导电的作用71.1.焊剂焊剂 1) 1) 焊剂的分类焊剂的分类（1 1）按照制造方法分类）按照制造方法

5、分类 熔炼焊剂熔炼焊剂非熔炼焊剂非熔炼焊剂 粘结焊剂粘结焊剂烧结焊剂烧结焊剂 熔炼焊剂熔炼焊剂是将一定比例的各是将一定比例的各种配料放在高温炉内熔炼，种配料放在高温炉内熔炼，然后经过水冷粒化、烘干、然后经过水冷粒化、烘干、筛选而制成的一种焊剂筛选而制成的一种焊剂 粘结焊剂粘结焊剂是将一定比例的各种是将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂（如粉状配料加入适量粘结剂（如水玻璃），经过混合搅拌、粒水玻璃），经过混合搅拌、粒化和低温（一般在化和低温（一般在500500以下）以下）烘干而制成的一种焊剂烘干而制成的一种焊剂烧结焊剂烧结焊剂是将一定比例的各种粉状是将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂（如水

6、玻璃），配料加入适量粘结剂（如水玻璃），经混合搅拌后，在高温（经混合搅拌后，在高温（75075010001000）下烧结成块，然后粉碎、）下烧结成块，然后粉碎、筛选而成的一种焊剂筛选而成的一种焊剂3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料8（2 2）按照化学成分分类）按照化学成分分类 根据根据SiO2的含量，分为高硅焊剂（的含量，分为高硅焊剂（SiO230）、中）、中（SiO2=1030）、低（）、低（SiO210）；）； 根据根据MnO的含量，分为高锰焊剂（的含量，分为高锰焊剂（MnO30）、中）、中（MnO=1030）、低（）、低（MnO10）和无锰焊剂）和无锰焊剂（MnO2）；）；根据根据

7、CaF2的含量，可分为高氟焊剂（的含量，可分为高氟焊剂（CaF230）、中氟）、中氟焊剂（焊剂（CaF2=1030）和低氟焊剂（）和低氟焊剂（CaF210）。）。此外，根据此外，根据焊剂的碱度焊剂的碱度B，可以分为，可以分为:酸性焊剂酸性焊剂（BI1.5）。）。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料B=CaO+MgO+BaO+SrO+Na2O+K2O+CaF2+0.5(MnO+FeO)/ SiO2+0.5(Al2O3+TiO2+ZrO2) 9（3 3）按照焊剂的化学性质分类）按照焊剂的化学性质分类 可以分为可以分为氧化性焊剂、弱氧化性焊剂和惰性焊剂。氧化性焊剂、弱氧化性焊剂和惰性焊剂。（4

8、4）按照颗粒结构分类）按照颗粒结构分类 可以分为：玻璃状可以分为：玻璃状焊剂、结晶状焊剂和浮石状焊剂等。焊剂、结晶状焊剂和浮石状焊剂等。 3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料102) 2) 对焊剂的要求对焊剂的要求 （1 1）应具有良好的焊接冶金性能）应具有良好的焊接冶金性能，即与合适的，即与合适的焊丝配合，焊缝能得到所需要的化学成分，足焊丝配合，焊缝能得到所需要的化学成分，足够低的硫、磷、氧、氢等杂质含量以及良好的够低的硫、磷、氧、氢等杂质含量以及良好的力学性能，并具有较强的抗裂性和抗气孔性。力学性能，并具有较强的抗裂性和抗气孔性。 （2 2）具有良好的焊接工艺性能）具有良好的焊接工艺性

9、能，即具有良好的，即具有良好的稳弧性、脱渣性、焊缝成形性等。稳弧性、脱渣性、焊缝成形性等。 其它要求，要求焊剂颗粒应具有所要求的尺其它要求，要求焊剂颗粒应具有所要求的尺寸，颗粒强度要足够高，吸潮性要小，焊剂中寸，颗粒强度要足够高，吸潮性要小，焊剂中夹杂物含量要少等。夹杂物含量要少等。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料112.2.焊丝焊丝 焊丝主要是按照被焊丝主要是按照被焊材料的种类进行分类，焊材料的种类进行分类，可以分为碳素结构钢焊可以分为碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、有色金属不锈钢焊丝、有色金属焊丝和堆焊用的特殊合焊丝和堆焊用的特殊合金焊丝等。金焊丝等

10、。 焊丝除要求其化学成分焊丝除要求其化学成分符合要求外，还要求其外观符合要求外，还要求其外观质量满足要求，即焊丝直径质量满足要求，即焊丝直径及其偏差应符合相应标准规及其偏差应符合相应标准规定，焊丝表面应无锈蚀、氧定，焊丝表面应无锈蚀、氧化皮等。此外，为了便于机化皮等。此外，为了便于机械送丝，焊丝还应具有足够械送丝，焊丝还应具有足够的挺度。的挺度。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料123.3.焊剂与焊丝的选配焊剂与焊丝的选配 1 1 依据被焊材料的类别及对焊接接头性能依据被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求的要求2 2 依据埋弧焊的工艺特点依据埋弧焊的工艺特点3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊

11、用焊接材料131 1 依据被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求依据被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求 这是选配焊剂和焊丝的主要根据。当被焊材料的种类这是选配焊剂和焊丝的主要根据。当被焊材料的种类不同时，或对焊接接头性能的要求不同时，应选择不同的不同时，或对焊接接头性能的要求不同时，应选择不同的焊剂和焊丝组合。焊剂和焊丝组合。（1 1）在焊接低碳钢）在焊接低碳钢和强度等级较低的低和强度等级较低的低合金钢时，应按等强合金钢时，应按等强原则选用与母材相匹原则选用与母材相匹配的焊接材料。配的焊接材料。 （2 2）在焊接低合金）在焊接低合金高强钢时，除要使焊高强钢时，除要使焊缝与母材等强度外，缝与母材

12、等强度外，还要特别注意保证焊还要特别注意保证焊缝的塑性和韧度。缝的塑性和韧度。 高锰高硅焊剂（如高锰高硅焊剂（如HJ431HJ431、HJ433HJ433、HJ430HJ430）+ +低碳钢焊丝（如低碳钢焊丝（如H08AH08A）或含）或含锰的焊丝（如锰的焊丝（如H08MnAH08MnA）中锰、低锰或无锰焊剂中锰、低锰或无锰焊剂+ +含锰量较高含锰量较高的焊丝（如的焊丝（如H08MnAH08MnA、H10Mn2H10Mn2）相配合）相配合 中锰中硅或低锰中硅型焊剂，配中锰中硅或低锰中硅型焊剂，配合相应的合金钢焊丝。当焊接强合相应的合金钢焊丝。当焊接强度级别比较高的钢时，为了得到度级别比较高的钢

13、时，为了得到高韧度，一般选用碱度高的烧结高韧度，一般选用碱度高的烧结焊剂。焊剂。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料14（3 3）在焊接耐热钢、低温钢和耐蚀钢时，除）在焊接耐热钢、低温钢和耐蚀钢时，除了要使焊缝与母材等强度外，还要保证焊缝具了要使焊缝与母材等强度外，还要保证焊缝具有与母材相同或相近的耐热性、耐低温性或耐有与母材相同或相近的耐热性、耐低温性或耐腐蚀性。腐蚀性。可选用中硅或低硅型焊剂与相应的合金钢焊丝可选用中硅或低硅型焊剂与相应的合金钢焊丝相配合。相配合。（4 4）焊接奥氏体或铁素体高合金钢时，主要）焊接奥氏体或铁素体高合金钢时，主要是保证焊缝与母材有相近的化学成分，使焊缝是保

14、证焊缝与母材有相近的化学成分，使焊缝具有与母材相匹配的特殊性能（如耐腐蚀性具有与母材相匹配的特殊性能（如耐腐蚀性等）。同时也要满足力学性能和抗裂性能等方等）。同时也要满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。面的要求。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料152 2 依据埋弧焊的工艺特点依据埋弧焊的工艺特点 （1 1）稀释率高）稀释率高 在进行不开坡口的对接焊缝单道在进行不开坡口的对接焊缝单道焊或双面焊，以及开坡口的对接焊缝根部焊道焊接焊或双面焊，以及开坡口的对接焊缝根部焊道焊接时，由于埋弧焊焊缝熔透深度大，母材熔化量大，时，由于埋弧焊焊缝熔透深度大，母材熔化量大，焊缝的稀释率高达焊缝的稀释率高达

15、, , 选用合金元素含量低于母材的选用合金元素含量低于母材的焊丝焊接并不降低焊接接头的强度。焊丝焊接并不降低焊接接头的强度。例如，焊接不开破口的例如，焊接不开破口的Q345（16Mn）钢的对接）钢的对接接头时，选用含锰量低于母材的接头时，选用含锰量低于母材的H08MnA焊丝焊丝和和HJ431焊剂，能够获得足够的接头强度。焊剂，能够获得足够的接头强度。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料16（2 2）热输入高）热输入高 埋弧焊是一种高效的焊接方法，埋弧焊是一种高效的焊接方法，为了获得高的熔敷率，通常选用大电流焊接，这为了获得高的熔敷率，通常选用大电流焊接，这导致焊接接头的焊接热输入比较大，焊

16、接接头的导致焊接接头的焊接热输入比较大，焊接接头的冷却速度比较慢。带来的后果是焊接接头组织易冷却速度比较慢。带来的后果是焊接接头组织易粗大，强度和韧度降低。粗大，强度和韧度降低。 为了提高接头的强度和韧度，在焊接厚板为了提高接头的强度和韧度，在焊接厚板坡口的填充焊道时，应选用合金成分略高于母坡口的填充焊道时，应选用合金成分略高于母材的焊丝并配用中性焊剂焊接。材的焊丝并配用中性焊剂焊接。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料17（3 3）焊接速度快）焊接速度快 埋弧焊的焊接速度一般为埋弧焊的焊接速度一般为25m/h25m/h左右，最高时可达左右，最高时可达100m/h100m/h。 在这种情况

17、下，焊缝良好的成形不仅取决在这种情况下，焊缝良好的成形不仅取决于焊接参数的合理调整，而且取决于焊剂的特于焊接参数的合理调整，而且取决于焊剂的特性，应选择适宜快速焊的焊剂用于焊接，例如性，应选择适宜快速焊的焊剂用于焊接，例如铝钛型的烧结焊剂铝钛型的烧结焊剂SJ501、SJ502等。等。3.2 埋弧焊用焊接材料埋弧焊用焊接材料183.33.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点 1.冶金特点冶金特点（1）机械保护作用好）机械保护作用好 保护作用好于焊条电弧焊保护作用好于焊条电弧焊时由焊条药皮提供的气渣联合保护，这可以从焊时由焊条药皮提供的气渣联合保护，这可以从焊缝中的含氮量得到证明。缝中的含氮量得到证

18、明。（2）冶金反应充分）冶金反应充分 焊接热输入大，焊接区的金焊接热输入大，焊接区的金属处于液态的时间长（比焊条电弧焊长几倍），使属处于液态的时间长（比焊条电弧焊长几倍），使得液态金属、液态熔渣和气相之间的化学冶金反应得液态金属、液态熔渣和气相之间的化学冶金反应更充分，有利于焊缝得到预期的化学成分。熔池中更充分，有利于焊缝得到预期的化学成分。熔池中的气、夹杂物容易逸出，利于消除气孔、夹杂缺陷。的气、夹杂物容易逸出，利于消除气孔、夹杂缺陷。19（3）焊缝的化学成分稳定）焊缝的化学成分稳定 在母材一定的情况下，焊缝的化在母材一定的情况下，焊缝的化学成分主要受两方面因素影响：一个是焊接材料，即焊丝和

19、焊学成分主要受两方面因素影响：一个是焊接材料，即焊丝和焊剂，能够决定焊缝的合金系统；另一个是焊接参数。当焊接参剂，能够决定焊缝的合金系统；另一个是焊接参数。当焊接参数变化时，一方面要影响熔合比，使母材熔入的量变化，进而数变化时，一方面要影响熔合比，使母材熔入的量变化，进而影响焊缝的化学成分；另一方面能够影响焊剂的熔化率，影响影响焊缝的化学成分；另一方面能够影响焊剂的熔化率，影响化学冶金反应进行的程度，从而使焊缝的化学成分受到影响。化学冶金反应进行的程度，从而使焊缝的化学成分受到影响。由于埋弧焊时的焊接参数稳定，因此当焊接材料、母材和焊接由于埋弧焊时的焊接参数稳定，因此当焊接材料、母材和焊接参数

20、确定以后，焊缝的化学成分波动较小。参数确定以后，焊缝的化学成分波动较小。 （4）焊缝的组织易粗化）焊缝的组织易粗化 热输入大，熔池的体积大，熔池金热输入大，熔池的体积大，熔池金属高温停留时间长，冷却速度慢，这些因素都使得埋弧焊焊缝属高温停留时间长，冷却速度慢，这些因素都使得埋弧焊焊缝晶粒容易长大，因此，在许多情况下需要考虑通过焊接材料向晶粒容易长大，因此，在许多情况下需要考虑通过焊接材料向焊缝中渗入微量合金元素（如焊缝中渗入微量合金元素（如TiTi、B B等）以抑制组织粗化，获等）以抑制组织粗化，获得比较好的韧性。得比较好的韧性。 3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点202.以低碳钢埋弧焊为

21、例，主要发生以下反应：以低碳钢埋弧焊为例，主要发生以下反应： 1).1).锰、硅的还原反应锰、硅的还原反应 锰、硅的还原反应锰、硅的还原反应 锰和硅均是低碳钢埋弧锰和硅均是低碳钢埋弧焊焊缝中的基本成分。焊焊缝中的基本成分。其中，锰可以提高焊缝其中，锰可以提高焊缝金属的强度和韧度，并金属的强度和韧度，并能提高焊缝的抗热裂性能提高焊缝的抗热裂性能；硅能镇静熔池，有能；硅能镇静熔池，有利于获得致密的焊缝。利于获得致密的焊缝。 Fe+(MnO) Mn+(FeO) 2Fe+(SiO2) Si+2(FeO) 3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点212)2)碳的氧化烧损碳的氧化烧损 焊剂中一般不含有碳，焊

22、缝中的碳只能来自焊丝焊剂中一般不含有碳，焊缝中的碳只能来自焊丝和母材。由于碳与氧的亲和力大于硅、锰与氧的亲和母材。由于碳与氧的亲和力大于硅、锰与氧的亲和力，因此很容易被氧化烧损，在熔滴和熔池中的和力，因此很容易被氧化烧损，在熔滴和熔池中的碳均能与氧发生以下反应：碳均能与氧发生以下反应： C+OC+OCOCO 由于熔滴的温度高，因此，在熔滴形成和过渡由于熔滴的温度高，因此，在熔滴形成和过渡过程中氧化最为剧烈，熔池中氧化弱一些。碳的氧过程中氧化最为剧烈，熔池中氧化弱一些。碳的氧化结果使焊缝中的含碳量降低。熔化金属中的合金化结果使焊缝中的含碳量降低。熔化金属中的合金成分对碳的氧化有一定影响，成分对碳

23、的氧化有一定影响，硅的含量增加，能抑硅的含量增加，能抑制碳的氧化制碳的氧化；锰的含量增加，对碳的氧化无明显影；锰的含量增加，对碳的氧化无明显影响；当碳的含量增加时，碳的氧化烧损会增大。响；当碳的含量增加时，碳的氧化烧损会增大。 3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点223)3)去氢反应去氢反应 氢是导致焊接接头产生冷裂纹的因素之一，氢是导致焊接接头产生冷裂纹的因素之一，同时也是埋弧焊焊缝产生气孔的主要原因（同时也是埋弧焊焊缝产生气孔的主要原因（COCO气孔被认为不是主要的），因此气孔被认为不是主要的），因此必须减少焊缝必须减少焊缝中的氢中的氢。减少的措施主要有两方面：。减少的措施主要有两方面：

24、一是焊前清除铁锈、水分和有机物等，以杜绝一是焊前清除铁锈、水分和有机物等，以杜绝氢的来源；氢的来源；二是通过冶金反应将氢结合成不溶于熔池的化二是通过冶金反应将氢结合成不溶于熔池的化合物，并排出熔池。合物，并排出熔池。 3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点234). 4). 脱硫和脱磷反应脱硫和脱磷反应 硫和磷都是促使焊缝产生硫和磷都是促使焊缝产生热裂纹的有害杂质，此外，热裂纹的有害杂质，此外，硫还会降低焊缝金属的冲硫还会降低焊缝金属的冲击韧度和抗蚀性，磷还会击韧度和抗蚀性，磷还会增加焊缝金属的冷脆性。增加焊缝金属的冷脆性。两个途径两个途径减少硫、磷的含减少硫、磷的含量：一是严格限制焊接材量：

25、一是严格限制焊接材料和被焊材料中硫、磷的料和被焊材料中硫、磷的含量，这是最根本的途径；含量，这是最根本的途径；二是通过以下冶金反应减二是通过以下冶金反应减少硫、磷的含量少硫、磷的含量增加焊丝中的含锰量，或增加焊剂中的增加焊丝中的含锰量，或增加焊剂中的CaOCaO、MnOMnO等碱性氧化物含量，可以减少焊缝中的等碱性氧化物含量，可以减少焊缝中的含硫量含硫量: : FeS+Mn(MnS)+FeFeS+(CaO)(CaS)+(FeO)FeS+(MnO)(MnS)+(FeO) 增加焊剂中的增加焊剂中的CaOCaO等碱性氧化物的含量也可等碱性氧化物的含量也可以减少焊缝中磷的含量，反应如下：以减少焊缝中磷

26、的含量，反应如下：2Fe3P+5(FeO)+3(CaO) (CaO)3P2O5)+11Fe2Fe3P+5(FeO)+4(CaO) (CaO)4P2O5)+11Fe 3.3埋弧焊的冶金特点埋弧焊的冶金特点243.4 3.4 埋弧焊设备埋弧焊设备 1.1.埋弧焊设备的分类与组成埋弧焊设备的分类与组成 埋弧焊设备的分类埋弧焊设备的分类（1 1）按照用途）按照用途 通用焊接设备和专用焊接设备。通用焊接设备和专用焊接设备。（2 2）按电源类型）按电源类型 交流和直流。交流和直流。（3 3）按行走机构形式）按行走机构形式 焊车式、悬挂式、机床式、悬臂焊车式、悬挂式、机床式、悬臂式以及门架式等式以及门架式等

27、 。（4 4）按送丝方式）按送丝方式 等速送丝式和变速送丝式。等速送丝式和变速送丝式。 （5 5）按焊丝数量和截面形状）按焊丝数量和截面形状 单丝、双丝、多丝和带状电单丝、双丝、多丝和带状电极等设备。极等设备。 25常见埋弧焊设备的形式常见埋弧焊设备的形式 a)a)焊车式焊车式 b)b)悬挂式悬挂式 c)c)车床式车床式 d)d)门架式门架式 e)e)悬臂式悬臂式26 埋弧焊设备的组成埋弧焊设备的组成埋弧焊设备埋弧焊设备各种辅助设备各种辅助设备埋弧焊机埋弧焊机机械系统机械系统焊接电源焊接电源控制系统控制系统27典型的焊车式埋弧焊设备构成典型的焊车式埋弧焊设备构成 3.4 3.4 埋弧焊设备埋弧

28、焊设备 285.MZ-10005.MZ-1000型埋弧焊机型埋弧焊机 MZ-1000MZ-1000型埋弧焊机是国内拥有量最多、使型埋弧焊机是国内拥有量最多、使用最广泛的埋弧焊机。它是根据电弧电压反馈用最广泛的埋弧焊机。它是根据电弧电压反馈调节原理设计的变速送丝式焊机，有交流和直调节原理设计的变速送丝式焊机，有交流和直流两种，适合于焊接水平位置或与水平面倾斜流两种，适合于焊接水平位置或与水平面倾斜不大于不大于1515的开坡口和不开坡口的平板对接、的开坡口和不开坡口的平板对接、角接和搭接的焊缝，借助于转胎或滚轮架等辅角接和搭接的焊缝，借助于转胎或滚轮架等辅助设备也可以焊接圆筒件的内、外环缝。适用助

29、设备也可以焊接圆筒件的内、外环缝。适用的焊丝直径为的焊丝直径为3 36mm6mm。 3.4 埋弧焊设备埋弧焊设备29焊机结构焊机结构 MZ-1000MZ-1000型埋弧焊机主要由焊车、焊接电源型埋弧焊机主要由焊车、焊接电源和控制箱三部分组成，相互之间由焊接电缆和和控制箱三部分组成，相互之间由焊接电缆和控制电缆连接在一起。控制电缆连接在一起。 （1 1）焊车）焊车 焊机配用的是焊机配用的是MZT-1000MZT-1000型焊车。焊型焊车。焊机机械系统的各个组成部分都集中在焊车上，其机机械系统的各个组成部分都集中在焊车上，其中，送丝机构采用直流电动机拖动，其传动系统中，送丝机构采用直流电动机拖动，

30、其传动系统如图如图3-83-8所示所示，焊车行走机构传动系统，焊车行走机构传动系统如图如图3-103-10所示所示，机头调节机构，机头调节机构如图如图3-113-11所示所示。此外，还装。此外，还装有焊丝盘、控制盒、焊剂漏斗等。有焊丝盘、控制盒、焊剂漏斗等。3.4 埋弧焊设备埋弧焊设备30（2 2） 焊接电源焊接电源 MZ-1000MZ-1000型埋弧焊机可配用交流型埋弧焊机可配用交流电源，也可配用直流电源。配用交流电源时，一电源，也可配用直流电源。配用交流电源时，一般用般用BX2-1000BX2-1000型弧焊变压器，空载电压分为型弧焊变压器，空载电压分为69V69V和和78V78V两档，可

31、根据网压的实际情况和焊接参数的要两档，可根据网压的实际情况和焊接参数的要求选用，工作电流调节范围为求选用，工作电流调节范围为4004001200A1200A，额定，额定负载持续率为负载持续率为6060；配用直流电源时，常用；配用直流电源时，常用ZXG-ZXG-10001000型弧焊整流器，空载电压为型弧焊整流器，空载电压为95V95V，工作电流调，工作电流调节范围为节范围为2502501200A1200A，额定负载持续率为，额定负载持续率为6060。上述电源的输出特性均为陡降外特性。上述电源的输出特性均为陡降外特性。 （3 3） 控制系统控制系统 配用配用BX2-1000BX2-1000型弧焊

32、变压器作型弧焊变压器作为电源的为电源的MZ-1000MZ-1000型交流埋弧焊机的电气原理图型交流埋弧焊机的电气原理图如如图图3-133-13所示所示。3.4 埋弧焊设备埋弧焊设备313.5 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺 1.1.埋弧焊焊接工艺的内容埋弧焊焊接工艺的内容 埋弧焊焊接工艺应包括以下内容：埋弧焊焊接工艺应包括以下内容：（1 1）焊接准备焊接准备 包括选择与加工焊件坡口、焊前包括选择与加工焊件坡口、焊前清理焊丝和焊件、对焊件进行装配等。清理焊丝和焊件、对焊件进行装配等。（2 2）选择焊接工艺方法选择焊接工艺方法 包括选择单丝焊或多丝包括选择单丝焊或多丝焊，加焊剂衬垫或悬空焊，

33、单面焊或双面焊，单层焊，加焊剂衬垫或悬空焊，单面焊或双面焊，单层焊或多层多道焊等。焊或多层多道焊等。什么是焊接工艺？包括哪些内容？什么是焊接工艺？包括哪些内容？焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。 32（3）选择焊接材料选择焊接材料 包括选择焊剂和焊丝。包括选择焊剂和焊丝。（4）选择焊接参数选择焊接参数 包括选择焊接电流、电弧电包括选择焊

34、接电流、电弧电压、焊接速度等，还包括是否采用焊前预热、焊压、焊接速度等，还包括是否采用焊前预热、焊后缓冷或后热、焊后热处理等工艺措施，并确定后缓冷或后热、焊后热处理等工艺措施，并确定相关的工艺参数。相关的工艺参数。（5）明确操作要求明确操作要求 包括确定所需的工艺装备、包括确定所需的工艺装备、焊缝层间清理的方法等。焊缝层间清理的方法等。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺33生产方法生产方法 （1 1）焊剂铜衬垫法）焊剂铜衬垫法 （2 2）水冷滑块式铜垫法）水冷滑块式铜垫法 （3 3）热固化焊剂衬垫法）热固化焊剂衬垫法 水冷滑块式铜垫法水冷滑块式铜垫法 该法是用一个短的水冷该法是用一个短的水冷

35、铜滑块紧贴在焊缝背面，铜滑块紧贴在焊缝背面，焊接时随同电弧一起移焊接时随同电弧一起移动，强制焊缝背面成形动，强制焊缝背面成形的方法。的方法。图图3-223-22为其典为其典型结构。型结构。 焊剂铜衬垫法焊剂铜衬垫法 该法该法通常采用龙门压力架进行通常采用龙门压力架进行焊接。龙门压力架上有多焊接。龙门压力架上有多个气缸，通入压缩空气后，个气缸，通入压缩空气后，气缸带动压紧装置将焊件气缸带动压紧装置将焊件压紧在焊剂铜衬垫上，利压紧在焊剂铜衬垫上，利用铜衬垫上的成形槽使焊用铜衬垫上的成形槽使焊缝强制成形。缝强制成形。 热固化焊剂衬垫法热固化焊剂衬垫法 该法该法是将热固化焊剂衬垫贴紧是将热固化焊剂衬垫

36、贴紧在焊缝背面，承托熔池，在焊缝背面，承托熔池，帮助焊缝背面成形的方法。帮助焊缝背面成形的方法。它可以解决上述方法不能它可以解决上述方法不能解决的曲面焊缝单面焊双解决的曲面焊缝单面焊双面成形的问题。热固化焊面成形的问题。热固化焊剂垫的典型结构剂垫的典型结构如图如图3-3-23a23a所示所示，可使用磁铁夹，可使用磁铁夹具将其固定在焊件上具将其固定在焊件上（见（见图图3-23b3-23b）。 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺34对接接头双面焊对接接头双面焊 对接接头双面焊是对接接头埋弧焊用的最多对接接头双面焊是对接接头埋弧焊用的最多的工艺方法。其特点是焊完一面后，翻转焊件的工艺方法。其特点是

37、焊完一面后，翻转焊件再焊另一面，焊接过程全部在平焊位置完成，再焊另一面，焊接过程全部在平焊位置完成，因此焊接质量比较容易控制，对焊接装配的要因此焊接质量比较容易控制，对焊接装配的要求不是太高，对焊接参数的波动敏感性不大。求不是太高，对焊接参数的波动敏感性不大。需要注意的问题是在第一面焊接时既要保证足需要注意的问题是在第一面焊接时既要保证足够的熔深，又要防止熔化金属的流溢和烧穿。够的熔深，又要防止熔化金属的流溢和烧穿。因此有必要焊接时采取一些有效的工艺措施。因此有必要焊接时采取一些有效的工艺措施。 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺35 (1) (1) 悬空双面焊法悬空双面焊法 焊接第一面时，

38、焊件背焊接第一面时，焊件背面不用任何衬垫或其他辅助装置。为防止液态金面不用任何衬垫或其他辅助装置。为防止液态金属从间隙中流失或引起烧穿，要求焊件在装配时属从间隙中流失或引起烧穿，要求焊件在装配时不留间隙或间隙小于不留间隙或间隙小于1mm1mm。焊接第一面时所用的。焊接第一面时所用的焊接参数稍小，通常使焊缝的熔深达到或略小于焊接参数稍小，通常使焊缝的熔深达到或略小于焊件厚度的一半即可焊件厚度的一半即可, ,然后翻转工件，采用比较然后翻转工件，采用比较大的参数焊接，使焊缝的熔深达到焊件厚度的大的参数焊接，使焊缝的熔深达到焊件厚度的60607070，以保证焊件焊透。，以保证焊件焊透。 3.5 埋弧焊

39、焊接工艺埋弧焊焊接工艺36 (2) (2) 焊剂垫双面焊法焊剂垫双面焊法 在焊件装配时，根据在焊件装配时，根据焊件的厚度预留一定的装配间隙。为防止熔化金焊件的厚度预留一定的装配间隙。为防止熔化金属流溢，在焊接第一面时在接缝的背面衬以焊剂属流溢，在焊接第一面时在接缝的背面衬以焊剂垫垫（见图（见图3-243-24）。要求下面的焊剂在焊缝全长上。要求下面的焊剂在焊缝全长上都与焊件贴合，并且压力均匀。第一面焊缝的焊都与焊件贴合，并且压力均匀。第一面焊缝的焊接参数应保证熔深超过焊件厚度的接参数应保证熔深超过焊件厚度的60607070，焊，焊完第一面后翻转工件进行反面焊接，其焊接参数完第一面后翻转工件进行

40、反面焊接，其焊接参数可以与正面相同，以保证焊件完全焊透。可以与正面相同，以保证焊件完全焊透。 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺37 （3 3）临时工艺衬垫双面焊法）临时工艺衬垫双面焊法 如图如图3-253-25所示所示，焊接第一面焊缝之前，用薄钢带、石棉，焊接第一面焊缝之前，用薄钢带、石棉绳、石棉板等作为工艺衬垫，从背面将带有间绳、石棉板等作为工艺衬垫，从背面将带有间隙的坡口封住。其作用是托住坡口间隙中的焊隙的坡口封住。其作用是托住坡口间隙中的焊剂及熔化金属。用此法焊接时，一般都要求接剂及熔化金属。用此法焊接时，一般都要求接头处留有一定的间隙，以保证焊剂能填满其中。头处留有一定的间隙，以保

41、证焊剂能填满其中。焊完第一面后，翻转焊件，清除临时衬垫以及焊完第一面后，翻转焊件，清除临时衬垫以及间隙中的焊剂和焊缝底层的熔渣，用相同的焊间隙中的焊剂和焊缝底层的熔渣，用相同的焊接参数焊接第二面，要求每面的熔深均要达到接参数焊接第二面，要求每面的熔深均要达到板厚的板厚的60607070。 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺38 （4 4）焊条电弧焊封底双面焊法）焊条电弧焊封底双面焊法 对于不便翻对于不便翻转且无法使用衬垫的焊件可以采用此方法。这类转且无法使用衬垫的焊件可以采用此方法。这类焊缝可根据板厚情况开或不开坡口。一般厚板焊焊缝可根据板厚情况开或不开坡口。一般厚板焊件背面封底的坡口形式为

42、件背面封底的坡口形式为V V形，并保证封底厚度大形，并保证封底厚度大于于8mm8mm，以免正面埋弧焊时被烧穿。先用焊条电弧，以免正面埋弧焊时被烧穿。先用焊条电弧焊从背面仰焊封底，再用埋弧焊焊接正面的焊缝，焊从背面仰焊封底，再用埋弧焊焊接正面的焊缝，当板厚大于当板厚大于40 mm40 mm时宜采用多层多道焊。时宜采用多层多道焊。图图3-263-26是是厚板焊条电弧焊封底的多层埋弧焊典型的坡口形厚板焊条电弧焊封底的多层埋弧焊典型的坡口形式。式。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺39 （5 5）多层双面焊法）多层双面焊法 当板厚超过当板厚超过40mm40mm时，时，宜采用多层焊。多层焊时的坡口一般

43、多采用宜采用多层焊。多层焊时的坡口一般多采用V V形和形和形，但都必须留有形，但都必须留有4mm4mm的钝边和适当的的钝边和适当的坡口角度，如果角度太小，易产生梨形焊道，坡口角度，如果角度太小，易产生梨形焊道，增加产生中心线裂纹的倾向增加产生中心线裂纹的倾向 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺404.T4.T形接头和搭接接头埋弧焊焊接工艺形接头和搭接接头埋弧焊焊接工艺 T T形接头和搭接接头的焊缝均是角焊缝，形接头和搭接接头的焊缝均是角焊缝，埋弧自动焊时，一般采用平角焊和船形焊两种埋弧自动焊时，一般采用平角焊和船形焊两种方法。方法。 （1 1）平角焊法）平角焊法- 当焊件不易于翻转或焊件尺寸

44、很大时，可采用平角焊法当焊件不易于翻转或焊件尺寸很大时，可采用平角焊法（见（见图图3-283-28）。这种方法的优点是对装配间隙的敏感性小，即使间隙达。这种方法的优点是对装配间隙的敏感性小，即使间隙达到到2-3mm2-3mm，一般也不致产生金属和熔渣的满溢现象。缺点是这种方，一般也不致产生金属和熔渣的满溢现象。缺点是这种方法不利于立板侧的焊缝成形，单道焊的焊脚尺寸很难超过法不利于立板侧的焊缝成形，单道焊的焊脚尺寸很难超过8mm8mm，因，因为焊脚过大，将引起咬边和满溢。为焊脚过大，将引起咬边和满溢。 如果需要更大的焊脚尺寸，只能采用多道焊。另外，焊丝与焊如果需要更大的焊脚尺寸，只能采用多道焊。

45、另外，焊丝与焊件的相对位置对焊缝成形的影响很大，焊丝与立板的夹角件的相对位置对焊缝成形的影响很大，焊丝与立板的夹角一般为一般为2020 3030 ，否则易产生不良影响。同时，电弧电压也不宜太高，这，否则易产生不良影响。同时，电弧电压也不宜太高，这样可以减少熔渣量和防止熔渣满溢。样可以减少熔渣量和防止熔渣满溢。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺41（2）船形焊法）船形焊法- 船形焊法主要用于焊件易于翻转的场合。它船形焊法主要用于焊件易于翻转的场合。它是将角焊缝的两边置于与垂直线成是将角焊缝的两边置于与垂直线成4545 的位置，的位置，如如图图3-293-29所示所示。这是焊缝成形最有利的位置，

46、因此。这是焊缝成形最有利的位置，因此容易保证焊缝质量。船形焊时对装配质量要求较容易保证焊缝质量。船形焊时对装配质量要求较高，装配间隙不得超过高，装配间隙不得超过1-1.5mm1-1.5mm，否则，易焊穿和，否则，易焊穿和产生液体金属溢漏。船形焊时单道焊可以增大电产生液体金属溢漏。船形焊时单道焊可以增大电流，得到较大的焊脚尺寸，不会产生咬边和溢漏流，得到较大的焊脚尺寸，不会产生咬边和溢漏缺陷。缺陷。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺425. 20g钢制蒸汽锅炉上锅筒埋弧焊焊接工艺实例钢制蒸汽锅炉上锅筒埋弧焊焊接工艺实例 某锅炉厂生产的蒸汽锅炉上锅筒的工作条件是：某锅炉厂生产的蒸汽锅炉上锅筒的工

47、作条件是：工作压力为工作压力为2.5MPa，额定蒸发量为，额定蒸发量为20t/h，饱，饱和蒸汽温度为和蒸汽温度为225。采用。采用20g镇静钢制造，板镇静钢制造，板厚为厚为30mm。为了保证焊接质量和提高生产率，。为了保证焊接质量和提高生产率，纵缝和环缝均采用直流埋弧焊方法焊接，定位纵缝和环缝均采用直流埋弧焊方法焊接，定位焊采用焊条电弧焊。其结构和纵缝、环缝对接焊采用焊条电弧焊。其结构和纵缝、环缝对接接头的坡口形式和尺寸接头的坡口形式和尺寸如图如图3-30所示所示。 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺43 （1）焊前准备）焊前准备 采用刨边机制作接头坡口，采用刨边机制作接头坡口，并对坡口及其

48、两侧各并对坡口及其两侧各2030 mm范围的铁锈、范围的铁锈、油污等杂质进行清理，使其露出金属光泽。在油污等杂质进行清理，使其露出金属光泽。在焊剂垫上进行定位焊，与此同时，在筒体纵缝焊剂垫上进行定位焊，与此同时，在筒体纵缝两侧装配引弧板和熄弧板，尺寸均为两侧装配引弧板和熄弧板，尺寸均为150 mm100 mm30mm，坡口与产品相同。，坡口与产品相同。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺44 （2）焊接材料）焊接材料 焊剂采用焊剂采用HJ431，焊丝采用，焊丝采用5 mm的的H08MnA；定位焊的焊条采用；定位焊的焊条采用4mm的的E4303（牌号为（牌号为J422）。焊前，焊剂在）。焊前，焊

49、剂在250烘烘干干2h；焊条在；焊条在150烘干烘干2h。经过烘干的焊剂、。经过烘干的焊剂、焊条放在焊条放在100左右的封闭保温筒里，随用随取。左右的封闭保温筒里，随用随取。3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺 （3）焊接参数）焊接参数 由于锅筒的纵缝和环缝的钢由于锅筒的纵缝和环缝的钢板厚度一致，材质相同，坡口尺寸一致，因此焊板厚度一致，材质相同，坡口尺寸一致，因此焊接时选用相同的焊接参数。均采用较小的热输入接时选用相同的焊接参数。均采用较小的热输入进行多层焊，以提高焊接接头的塑性和韧性。进行多层焊，以提高焊接接头的塑性和韧性。45（4）操作技术）操作技术 采用悬臂式焊接操作机、滚轮架、采用悬

50、臂式焊接操作机、滚轮架、焊剂垫等辅助设备进行焊接焊剂垫等辅助设备进行焊接（见图（见图3-31）。施焊。施焊内纵缝、内环缝的第一道焊缝时，在背面（指锅内纵缝、内环缝的第一道焊缝时，在背面（指锅筒的外面）加平带张紧式焊剂垫。要求纵缝的焊筒的外面）加平带张紧式焊剂垫。要求纵缝的焊剂垫在焊缝整个长度上与焊件紧密贴合，且压力剂垫在焊缝整个长度上与焊件紧密贴合，且压力均匀，以防止液态金属下淌均匀，以防止液态金属下淌（见（见3-24c）。焊完内。焊完内环缝以后，焊接外环缝。层间温度均控制低于环缝以后，焊接外环缝。层间温度均控制低于250。环缝焊接时，无论是内环缝，还是外环。环缝焊接时，无论是内环缝，还是外环

51、缝，焊丝均与筒体中心线偏离缝，焊丝均与筒体中心线偏离3545mm的距离的距离（见图（见图3-32）。其中，内环缝为上坡焊，外环缝。其中，内环缝为上坡焊，外环缝为下坡焊。为下坡焊。 3.5 埋弧焊焊接工艺埋弧焊焊接工艺 （5）检验）检验 对锅筒的纵缝、环缝，按照有关技术对锅筒的纵缝、环缝，按照有关技术标准进行检验，结果为合格。标准进行检验，结果为合格。 463.6 3.6 埋弧焊的其它方法埋弧焊的其它方法 1 . 多丝埋弧焊多丝埋弧焊 多丝埋弧焊机多丝埋弧焊机.jpg（Multile Wire Submerged Arc Welding）是同时使用两根或两根以上焊丝，完成同一条）是同时使用两根或

52、两根以上焊丝，完成同一条焊缝的埋弧焊方法。其特点是在保证良好的焊缝成形和焊缝的埋弧焊方法。其特点是在保证良好的焊缝成形和焊接质量的同时，能够提高熔敷率和焊接速度。多丝埋焊接质量的同时，能够提高熔敷率和焊接速度。多丝埋弧焊多用于厚板焊接，如厚壁压力容器、大型船体、弧焊多用于厚板焊接，如厚壁压力容器、大型船体、H型钢梁等。焊接时，一般采用焊件背面加衬垫的单面焊型钢梁等。焊接时，一般采用焊件背面加衬垫的单面焊双面成形焊接工艺，最多焊丝可达双面成形焊接工艺，最多焊丝可达812根，焊接速度可根，焊接速度可达达120m/h以上，因此，具有比较高的焊接生产率以上，因此，具有比较高的焊接生产率 。47 双丝埋

53、弧焊可以分用两个焊接电源，也可双丝埋弧焊可以分用两个焊接电源，也可合用一个焊接电源。前者设备较复杂，但两个合用一个焊接电源。前者设备较复杂，但两个电弧都可独立地调节功率，而且可以采用不同电弧都可独立地调节功率，而且可以采用不同的电流种类和极性，可以获得理想的焊缝成形；的电流种类和极性，可以获得理想的焊缝成形；后者设备简单，但每一个电弧功率难于单独调后者设备简单，但每一个电弧功率难于单独调节。依据焊丝排列方式和电源接法，可以分为节。依据焊丝排列方式和电源接法，可以分为纵列双丝埋弧焊、横列双丝并联埋弧焊和横列纵列双丝埋弧焊、横列双丝并联埋弧焊和横列双丝串联埋弧焊，双丝串联埋弧焊，如图如图3-333-33所示。所示。 48 根据焊丝间距离的不同，又可分为单熔池式和双熔根据焊丝间距离的不同，又可分为单熔池式和双熔池式两种池式两种（见图（见图3-343-34）。 单熔池时，两根焊丝间距为单熔池时，两根焊丝间