1 / 8Φ100×8×100 20 钢 管对接水平固定SMAW 焊接工艺设计一、材料的选择1 、母材的选择：母材选用尺寸为Φ100×8×100mm 的 20 钢钢管两根，其交货状 态为硬度 HBS10/3000未热处理，主要特征：该钢属于优质碳素结构钢，强度低，塑性、韧性和焊接性好，化学成分见表 1：表 1 20 钢化学成分元素化学成分 /% C Si Mn S P 含量0.22-0.23 0.21-0.22 0.50-0.51 0.028-0.029 0.01-0.014 力学性能：抗剪强度275-392Mpa ，抗拉强度 253-500Mpa ，屈服强度 275Mpa ，延伸率 25% 许用应力： 20号钢 225℃下，板厚在 6-16mm之间的许用应力为117-131Mpa ；在 150℃时， 20 号钢管的许用应力为130Mpa 2 、焊接材料的选择焊条：E4303，焊条规格有直径2.5 毫米和直径 3.2 毫米的两种， 结构钢焊条化学成分 ω（% ）见表 2：表 2 结构钢焊条化学成分牌号化学成分 /% C Si Mn P S Ni Cr J422 0.10 0.16 0.43 0.019 0.010 - - 二、焊接设备及工具焊机 ZX7-400B 、面罩、手套、敲渣锤、钢刷、抛光机、内壁打磨机、坡口加工机、角磨机三、焊前准备1、安全检查⑴劳保用品穿戴规范且完好无损；⑵清理工作场地，不得有易燃、易爆物品；2 / 8⑶检查焊机和所使用的电动工具；⑷焊接电缆、焊钳、面罩等工具完好，焊把线接地良好；⑸操作时，必须先戴面罩然后才开始操作，避免电弧光直射眼睛；⑹在实作过程中督促和检查劳保用品的穿戴、安全操作规程的执行情况。
2、工件准备⑴破口形式及加工方法： V型坡口，单侧坡口30°钝边 0.5-1mm用坡口加工机加工；如图 1 图 1 坡口角度⑵用抛光机、内壁打磨机将管内外坡口两侧20mm 范围内铁锈、油污、氧化皮、水分清除干净；⑶检查工件的尺寸、形状是否符合要求3、接头的准备和形式：水平固定管对接接头4、工件尺寸：两节 20 钢钢管Φ100×8×100 5、焊条的烘干：焊接前在150—250 的温度下烘干 2 小时，并放在保温筒内四、焊接参数的选择焊接工艺参数的选择见表3：表三焊接工艺参数焊接层次焊条直径（ mm ）焊接电流（ A）打底焊（ 1 道）2.5 60-80 填充焊（ 2 道）3.2 90-110 盖面焊（ 3、4 道）3.2 90-100 3 / 8五、焊接确定1、装配要求见表 4 表 4 全位置焊接装配要求2、定位焊：采用三点定位法，定位焊缝长度10mm 左右，装配间隙为 2—3mm, 仰焊部位窄，平焊部位宽，为保证两节钢管焊后的同轴度，错变量不大于0.5mm.如图 2：图 2 水平固定管定位焊示意图坡口角度 /( ）装配间隙 /mm 钝边/mm 错边量 /mm 60 0点处 3.2 6点处 2.5 0 ≤1 4 / 82、打底焊打底焊的质量决定整个焊缝的焊接质量，要求根部焊透，背面焊缝成性良好。
打底层焊缝的焊接，沿垂直中心线将管件分为两半周，给分别进行焊接，仰焊—立焊—平焊在焊接前半周焊缝时，在仰焊位置的起焊点和平焊位置的终焊点都必须超过焊件的半周（超越中心线约5—10mm),前半周从仰焊位置开始，在七点处引弧后将焊条送到坡口根部的一侧预热施焊并形成局部焊缝，然后将焊条向另一条坡口进行搭接焊，待连上后将焊条向上顶送，当坡口根部边缘溶化形成熔孔后，压低电弧作月牙形运动向上连续施焊横向摆动到坡口两侧时稍作停顿，以保证焊缝与母材根部熔合良好焊条横向摆动幅度小，向上运条速度要均匀，并要随时调整焊条角度如图 3：更换焊条进行中间接头时，采用热接法热焊法更换焊条要迅速，在熔池呈红热状态时，在熔池前方约 10mm 处引弧，电弧引燃后， 退至原弧坑处焊条稍作横向摆动待填满弧坑并焊至熔孔时，将焊条向焊件坡口内压，并稍作停留，当形成新熔孔时再进行正常焊接在后半周焊缝施焊前，要先将前半周焊缝起焊处的各种缺陷清除掉，然后打磨成缓坡施焊前在前半周约10mm 处引弧、预热、施焊，焊至缓坡末端时将焊条向上顶送，待听到击穿声根部熔透形成熔孔时，即可正常运条向前焊接焊缝上接头水平位置的施焊在后半周焊缝施焊前，应将前半周焊缝在水平位置的收弧处打磨成缓坡状，当后半周焊缝与前半周焊缝接头封闭时，要将电弧稍向坡口内压送，并稍作停顿，待根部熔透超过前半周焊缝约10mm ， 填满弧坑后再熄弧。
焊条的运条方式和角度如图4：5 / 8图 3 水平固定管子对接的打底层焊接4 水平固定管子对接的运条角度和方法3、填充焊在填充焊前，应将打底层焊缝表面的飞溅物及熔渣清理干净，并用角磨机将接头凸起处打磨平整，调整焊接参数后即可进行焊接施焊时的焊条角度与打底焊时相同仰焊位置运条速度中间要稍快，形成中间较薄的凹形焊缝；立焊位置运条采用上凸的月牙形摆动；平焊用锯齿形运条6 / 8填充层焊完的焊道，应比坡口边缘地1—1.5mm ，保持坡口边缘的原始状态，以便于盖面层施焊时能看清坡口边缘4、盖面焊焊前将填充层焊缝表面清理干净，盖面韩操作方法与填充层相同，但焊条横向摆动幅度应大于填充层， 保证熔池深入坡口每侧边缘棱角0.5 —1.5mm电弧在坡口边缘停留的时间稍短，电弧回摆速度要缓慢在接头时，引弧点要在焊缝的中心上方，引弧后稍作稳定，即将电弧拉向熔池中心进行焊接在盖面层焊接时，焊接速度要均匀，熔池深入坡口两侧尺寸要一致，以保证焊缝成形美观5、现场清理焊接过后必须整理工具，关闭电源，清扫场地，做到“工完场清”六、其他1、焊前预热可以有效的降低冷却速度，从而改善接头组织降低拘束应力，并有利于氢的逸出，可以有效的防止裂纹。
2、消氢限制材料中氢的来源，消除焊件和焊条表面的杂质、冶金处理、选择合理的焊接参数、焊后脱氢处理等3、焊后脱氢一般加热至 300-500℃保温 1h4、焊后热处理消除扩散氢、降低和消除残余应力、改善组织和降低硬度5、消除应力措施整体或局部高温回火、机械拉伸法、温差拉伸法、振动法七、检验检验要求见表五7 / 8表五管子对接的检验要求检验项目检验内容检验要求安全文明生产能正确执行安全操作规程按达到规定的标准程度评定按 有 关 文 明 生产 的 规定，做到工作地面整洁、工件和工具摆放整齐按达到规定的标准程度评定主要项目焊缝的外形尺寸焊缝余高 0-4mm ，余高差≦3mm 焊缝宽度比坡口每增宽0.5-2.5mm，宽度差≦ 3mm 焊后角变形≦ 1mm ，焊缝的错边量≦ 0.5mm 通球检验通球直径为 92mm 焊缝的外观质量焊缝表面成型：波纹均匀、焊缝直度焊缝表面无气孔、夹渣、焊瘤、裂纹、未融合焊缝咬边深度≦ 0.5mm ；焊缝两侧咬边累计总长度不超过焊缝有效长度范围内的26mm 背面焊缝凹坑≦ 1mm ；总长不超过焊缝有效长度范围内的13mm 焊缝的内部质量按 GB/T3323-2005标准对焊缝进行 X射线检测感谢王老师的指导和帮助参考资料：1. 雷世明主编 . 焊接方法及设备 . 北京：机械工业出版社，2002 8 / 82. 杨跃主编 . 典型焊接接头电弧焊实作. 北京：机械工业出版社， 2009 3. 许志安主编 . 焊接实训 . 北京：机械工业出版社，2008 。