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1、双丝埋弧焊在螺旋焊管中的应用 张 绍 庆 ( 宝冶钢管有限公司 200941) 摘 要 分析了双丝埋弧焊工艺的特性, 提出双丝埋弧焊接工艺中极性、 电流、 电压、 焊速以 及焊丝直径、 焊丝之间的间距和倾斜角等主要工艺参数的选择原则, 可供生产实践中参考。 主题词 埋弧焊 焊丝 双丝焊接 焊接参数 焊接速度 选择 1 前言 在现代螺旋焊管生产中, 提高螺旋焊管 机组的生产率保证焊管质量的重要途径之一 是采用多丝埋弧焊接。埋弧焊的金属熔敷率 与焊丝数目成正比增加, 多丝焊接方法是埋 弧焊方法的进一步完善。 在保证熔深不变的条件下, 提高焊接电 流可以提高焊接速度, 但同时电弧对熔池中 熔化金属的
2、后排斥作用加剧, 焊缝成形恶化, 使单丝埋弧焊的焊速提高受到制约。采用沿 焊接方向前后串列的双丝或多丝埋弧自动 焊, 就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, 克服上述障碍, 达到高效 率、 高质量的目的。 双丝埋弧焊接一般由两根独立的焊丝 ( 也可称电弧) , 焊接电流分别通过两根焊丝 形成一个共熔池, 较长的熔池长度, 使冶金反 应更为充分。前丝采用大电流、 低电压; 后丝 采用小电流、 高电压, 以期达到提高焊接速度 和改善焊缝成形的目的( 图 1) 。 归纳起来双丝埋弧焊接具有以下优点: ( 相对于单丝埋弧焊) a、 提高
3、焊接速度 30% 40%; b、 减少局部夹杂和焊缝气孔数量; c、 提高焊缝中心区的冲击韧性; d、 可适应较大壁厚的钢管焊接; e、 可提高生产率。 图 1 双丝埋弧焊焊缝形状决定因素 1- 决定于前丝焊接电流 2- 决定于后丝焊接电流 3- 决定于前丝焊接电压 4- 决定于后丝焊接电压 2 双丝埋弧焊接工艺参数的选择 双丝埋弧焊接时, 其主要工艺参数包括 极性、 电流、 电压、 焊速以及焊丝直径、 焊丝之 间的间距和倾斜角等。 2. 1 电流种类及极性 焊接电流有交流和直流两种, 直流焊接 时比交流焊接时电弧稳定。 交流焊接时, 由于 极性交替变化, 故无需选择极性。直流焊接 时, 应根
4、据工艺要求选择合适的极性。 直流负极性接法, 即焊件接正极, 焊丝接 负极, 焊丝熔化速度较快、 熔深较小、 焊缝余 高较大。 直流正极性接法, 即焊件接负极, 焊丝接 正极, 焊丝熔化速度较慢, 熔深较大, 在较高 的焊速时易得到较稳定的电弧。所以螺旋焊 管生产中埋弧单丝焊接时均采用直流正极性 接法。 12 焊管第 21 卷第 6 期1998 年 11月 双丝焊时, 前丝采用直流正极性接法, 以 得到足够的熔深, 后丝采用交流, 以得到足够 的熔宽和填充金属, 减少电弧间相互影响和 磁偏吹( 图 2) 。 图 2 双丝埋弧焊供电电源 1- 电网线路 2- 焊接整流器 3- 焊接变压器( 交流
5、) 4- 前丝 5- 后丝 6- 焊剂 2. 2 焊接电流 在双丝焊时, 焊缝的熔深几乎全由前丝 完成, 所以, 对所要求得到的熔深以及焊缝填 充金属基本上由前丝的电流大小所决定。 后丝的电流大小应使之足以将焊缝填充 适当, 并防止生成过烧为宜。一般情况下, 后 丝的电流值应比前丝减少 20% , 如果后丝的 电流值过大, 则会产生不规则的焊缝侧边。 2. 3 焊接电压 正常情况下, 前丝应尽可能采用较低的 电压, 以保持稳定的电弧, 并得到较大的熔 深。 如果提高前丝的电压, 则意味着焊缝加 宽, 但在一定范围内, 可减少焊缝凹陷现象。 电压太高时, 会导致焊缝不规则, 同时会使焊 缝凹陷现
6、象增大。 后丝电压将直接影响焊缝的形状和宽 度, 一般后丝电压值应比前丝高 35V 为 宜。 2. 4 焊接速度 焊接速度的变化, 导致焊接热量, 焊丝熔 化量和熔深的变化, 选择合理的焊接速度可 得到优质的焊缝。过高的焊速会使焊缝质量 降低, 出现熔深减小, 熔宽变窄, 甚至会产生 外焊焊缝中间凸起现象。 若焊速太低时, 则使 熔化金属和熔融的焊剂流向前丝下面, 造成 电弧不稳定, 并产生焊缝夹渣等缺陷。 同等条 件下, 双丝焊焊速比单丝焊焊速可提高 30% 40% 。 2. 5 焊丝直径 在一般情况下, 推荐前丝采用? 4. 0mm 焊丝, 而后丝采用? 3. 0mm。如果焊接较薄 壁焊管
7、时, 前丝采用? 3. 0mm 焊丝, 则后丝 采用? 2. 5mm 焊丝, 总之, 双丝焊时, 前丝比 后丝直径大 0. 51. 0mm。 2. 6 焊接材料配合 焊丝与焊剂的配合原则基本上与单丝焊 时相同, 但应注意的是选用焊剂也应适用于 交流焊接, 并适用于较高的焊接速度为宜。 2. 7 焊剂堆高 焊剂堆高的调节在后丝后方尚能见到电 弧微弱地闪烁为佳, 如果堆高过厚电弧受到 焊剂层的压迫, 则会使焊缝表面变得不光滑 不平整, 焊缝边缘不整齐, 并由于焊接时产生 的气体不易穿过焊剂层逸出, 易形成焊缝气 孔和焊缝表面“ 麻点” 。 同时, 还应注意焊剂应在靠近焊点之前 加入, 不得直接加到
8、电弧上, 否则, 焊剂的流 动及冲击力会直接影响电弧稳定性及焊缝成 形。 2. 8 前、 后焊丝的间距 前丝与后丝之间距一般在 1225mm 范围内调整为宜, 但应注意以下影响: 两个焊丝间距过小时, 会导致焊缝变窄、 熔深加大, 焊缝显著增高, 并使两丝电弧相互 影响增加, 易产生“ 粘渣” 现象, 脱渣性下降。 若两个焊丝间距过大时, 则会产生熔池 13 第 21卷第 6期 张绍庆: 双丝埋弧焊在螺旋焊管中的应用 长, 熔深减少, 焊缝加宽, 焊缝高度减小。 而两 丝电弧间的相互影响减小, 同样易产生“ 粘 渣” 现象, 脱渣性下降。从而要求使用具有较 好电离性能和适用于交流焊接的焊剂,
9、并须 提高后丝的单位电流负载。 2. 9 焊丝的倾斜角 双丝焊时, 前丝是垂直于焊件, 即为 0 , 后丝与前丝的交角为 15 。前丝的倾斜角调 整首先会影响熔深和焊缝的几何形状。垂直 的焊丝, 焊缝熔深大, 且熔宽窄。若前丝倾斜 一定角度, 则会减小熔深, 并加大熔宽。 后丝的倾斜角调整直接影响焊缝宽度和 高度, 如果加大其角度, 就会使焊缝加宽, 高 度减小。 2. 10 焊丝伸出长度 焊丝伸出长度是根据所用焊丝直径而 定。 正常情况下, 伸出长度一般为焊丝直径的 810 倍。 若采用较小的伸出长度, 熔深会加 大, 但熔化率则相应降低, 反之, 若采用较大 的伸出长度, 则熔深会减小而熔
10、化率增大。 2. 11 前后丝的调整 前后焊丝应尽可能调在同一条直线上, 其最大偏差不得大于焊丝直径的 1/ 4。如偏 差过大时, 则会产生焊偏。 3 结论 3. 1 由于影响双丝焊质量的因素很多 且很复杂, 所以, 很难用表格形式将适当的焊 接工艺参数详细列出, 上述的诸因素和所给 出的数据有一定的局限性须在生产实践中不 断地摸索和调整。 3. 2 双丝焊规范的选择与调整原则是 前丝的电流和电压可按单丝焊的规范进行选 择与调整, 其焊速约可提高 30% 40%。后 丝应选用较细的焊丝, 其焊接电流可按前丝 的 80%左右选择或调整, 焊接电压则应比前 丝提高 35V。 3. 3 下表列出某公
11、司双丝埋弧自动焊 工艺参数, 仅供参考。 双丝埋弧焊焊接规范(仅供参考) 带钢厚度 in( mm) 焊接 位置 电极(交流)电极( 交流)焊丝直径(mm)电极角度 电压 V1电流 A1电压 V2电流 A2电极 电极 电极 电极 焊接速度 (m/min) 5/16 ( 7. 9375) 内焊286003145043015 外焊306503452043015 1. 51. 6 3/8 (9. 525) 内焊286503152043015 外焊307203455043015 1. 4 1/2 (12. 7) 内焊287003158043015 外焊307603460043015 1. 2 5/8 (
12、 15. 875) 内焊297603260043015 外焊318203465043015 0. 95 3/4 (19. 05) 内焊298303164043015 外焊3187034(35) 670(750)43(4)015 0. 8 7/8 ( 22. 225) 内焊30900(930)337504( 5)4015 外焊32( 33) 920(950)357804( 5)4015 0. 7 1 (25. 4) 内焊309503378054015 外焊339803681054015 0. 6 ( 收稿日期: 19980107) 14 焊管1998年 11 月 ABSTRACTS WELDED
13、 PIPE AND TUBE Vo1. 20 No. 6 Nov. 1998 Wang Sanyun( 1) The suggestion about constructing stainless steel welded pipe mill The distribution and production conditions of stainless steel welded pipe sets of our country are intro- duced. It is forecasted that before 2000 the output of stainless steel we
14、lded pipe will reach 63 thousand tons. It is suggested that the dimension of stainless steel welded pipes may be at the range of ?12. 3- 219mm. There are three above ?219sets in our country that have been improved and the quality of production is grad- ually improved. It is pointed that the producti
15、on should include austenite and ferrite stainless steel pipes. Se- lecting and matching of forming and welding devices are introduced in detail. T he problems of constructing stainless steel welded pipe sets are explained Subject Terms stainless steel pipe welded pipe set device technology market Ya
16、ng Jif eng ( 5) The present condition of oil and natural gas pipeline in our country and the development of pipeline The development process of oil and natural gas pipeline in our country is reviewed.Combining explo- ration of oil and natural gas and the development of crude oil and natural gas industry, the development of transmission pipeline ( including oil and natural gas pipeline, finished product oil pipeline, liquefied petro
