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1、埋弧焊简介 埋弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种重要的焊接方法，其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。近年来，虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法，但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看，埋弧焊约占10%左右，且多年来一直变化不大。 当焊丝确定以后（通常取决于所焊的钢种），配套用的焊剂则成为关键材料，它直接影响焊缝金属的力学性能（特别是塑性及低温韧性）、抗裂性能、焊接缺陷发生率及焊接生产率等。焊丝与焊剂的配用重量比为焊丝：焊剂=1.11.6，视焊接接头
2、类型、所用焊剂种类、焊接规范参数而定。与熔炼焊剂相比，烧结焊剂用量较为节省，约可少用20%左右。 埋弧焊接常使用于结构、压力容器、桥梁、机械、堆焊的焊接，应用较广泛。 埋弧焊的特点埋弧焊是电弧在焊剂保护层下进行燃烧焊接的一种焊接方法。电弧被焊剂覆盖与空气隔离,焊接时没有弧光辐射，减轻对操作者身体的伤害。焊剂在燃烧时的冶金作用下焊缝得到有效的保护，使焊缝不产生气孔，夹渣等缺陷，焊缝质量较高。埋弧焊是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一，它的全称是埋弧自动焊,又称焊剂层下自动电弧焊。优点：1.生产效率高，这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因 此电弧的溶深和焊丝溶敷效率都大大提高
3、。（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅 也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。 2.焊缝质量高，熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定，机械性能比较好。3.劳动条件好，除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，这是埋弧焊的独特优点。应用范围：目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重机械及冶金机械制造业中应用最为广泛。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金
4、或用于焊接镍基合金，铜合金也是较理想的。埋弧焊剂的分类焊剂在埋弧焊中的主要作用就是造渣，以隔绝空气并控制焊缝金属的化学成分，保证焊缝金属的力学性能，防止气孔，裂纹和夹渣等缺陷的产生。根据焊接工艺的需要，还要求焊剂具有良好的稳弧性能，形成的熔渣具有合适的密度、粘度。熔点。颗粒度和透气性，以保证焊缝获得良好的成型，最后熔渣凝固形成的渣壳具有良好的脱渣性能。 我国目前主要是按制造方法和化学成分分类，按制造方法可将焊剂分为熔炼焊剂、烧结焊剂和粘结焊剂。 熔炼焊剂就是按配方将原料干混入炉熔炼，然后经过水冷粒化、烘干。筛选包装成品；烧结焊剂和粘结焊剂都属于非熔炼焊剂，都是将原料粉按配方湿混，再经烘干、粉碎
5、、筛选变成品。所不同的是烧结焊剂是在4001000度温度下烘干而成（烧结而成）；而粘结焊剂是在350400度温度下烘干而成。 熔炼焊剂的特点是：成分均匀、颗粒强度高、吸水性小、易储存，目前是国内应用最多的焊剂。缺点是：焊剂中无法加入脱氧剂和铁合金，因为熔炼过程中烧损十分严重。 烧结焊剂的特点是：因每有高温熔炼过程，焊剂中可以加入脱氧剂和铁合金，向焊缝过渡大量合金成分，补充焊丝中合金元素的烧损，常用来焊接高合金钢或进行堆焊。另外，烧结焊剂脱渣性能好，所以大厚度焊件窄间隙埋弧焊时均用烧结焊剂 埋弧焊焊缺陷与防治一埋弧焊时可能产生的主要缺陷，除了由于所用焊接工艺参数不当造成的熔透不足、烧穿、成形不良
6、以外，还有气孔、裂纹、夹渣等。本节主要叙述气孔、裂纹、夹渣这几种缺陷的产生原因及其防止措施。1.1 气孔埋弧焊焊缝产生气孔的主要原因及防止措施如下： 1)焊剂吸潮或不干净焊剂中的水分、污物和氧化铁屑等都会使焊缝产生气孔，在回收使用的焊剂中这个问题更为突出。水分可通过烘干消除，烘干温度与肘间由焊剂生产厂家规定。防止焊剂吸收水分的最好方法是正确肋储存和保管 6 采用真空式焊剂回、收器可以较有效地分离焊剂与尘土，从而减少回收焊剂在使用中产生气孔的可能性。2)焊接时焊剂覆盖不充分由于电弧外露并卷入空气而造成气孔。焊接环缝时，特别是小直径的环缝，容易出现这种现象，应采取适当措施，防止焊剂散落。3)熔渣粘
7、度过大 焊接时溶入高温液态金属中的气体在冷却过程中将以气泡形式溢出。如果熔渣粘度过大，气泡无法通过熔渣，被阻挡在焊缝金属表面附近而造成气孔。通过调整焊剂的化学成分，改变熔渣的粘度即可解决。4)电弧磁偏吹焊接时经常发生电弧磁偏吹现象，特别是在用直流电焊接时更为严重。电弧磁偏吹会在焊缝中造成气孔。磁偏吹的方向、受很多因素的影响，例如工件上焊接电缆的联接位置：电缆接线处接触不良、部分焊接电缆环绕接头造成的二次磁场等。在同一条焊缝的不同部位，磁偏吹的方向也不相同。在接近端部的一段焊缝上，磁偏吹更经常发生，因此这段焊缝气孔也较多。为了减少磁偏吹的影响，应尽可能采用交流电源；工件上焊接电缆的联接位置尽可能
8、远离焊缝终端；避免部分焊接电缆在工件上产生二次磁场等。5)工件焊接部位被污染 焊接坡口及其附近的铁锈、油污或其他污物在焊接时将产生大量气体，促使气孔生成，焊接之前应予清除。1.2 裂纹通常情况下，埋弧焊接头有可能产生两种类型裂纹，即结晶裂纹和氢致裂纹。前者只限于焊缝金属，后者则可能发生在焊缝金属或热影响区。1)结晶裂纹 钢材焊接时，焊缝中的S 、P等杂质在结晶过程中形成低熔点共晶。随着结晶过程的进行，它们逐渐被排挤在晶界，形成了“液态薄膜”。焊缝凝固过程中，由于收缩作用，焊缝金属受拉应力，“液态薄膜”，不能承受拉应力而形成裂纹。可见产生“液态薄膜”和焊缝的拉应力是形成结晶裂纹的两方面原因。 钢
9、材的化学成分对结晶裂纹的形成有重要影响。硫对形成结晶裂纹影响最大，但其影响程度又与钢中其他元素含量有关，如Mn与S 结合成MnS而除硫，从而对S的有害作用起抑制作用。Mn还能改善硫化物的性能、形态及其分布等。因此，为了防止产生结晶裂纹，对焊缝金属中的MnS值有一定要求。MnS值多大才有利于防止结晶裂纹，还与含碳量有关。 可见含C量愈高，要求MnS值也愈高。Si和Ni的存在也会增加S的有害作用。埋弧焊焊缝的熔合比通常都较大，因而母材金属的杂质含量对结晶裂纹倾向有很大关系。母材杂质较多，或因偏析使局部 C 、S含量偏高，MnS可能达不到要求。可以通过工艺措施。(如采用直流正接、加粗焊丝以减小电流密
10、度、改变坡口尺寸等) 减小熔合比；也可以通过焊接材料调整焊缝金属的成分，如增加含Mn量，降低含C 、Si量等。焊缝形状对于结晶裂纹的形成也有明显影响。窄而深的焊缝会造成对生的结晶面，“液薄膜”将在焊缝中心形成，有利于结晶裂纹的形成。焊接接头形式不同不但刚性不同， 并且散热条件与结晶特点也不同，对产生结晶裂纹的影响也不同。 2)氢致裂纹这种裂纹较多的发生在低合金钢、中合金钢和高碳钢的焊接热影响区中这可能在焊后立即出现，也可能在焊后几时、几天、甚至更长时间才出现。这种焊后若干时间才出现的裂纹称为延迟裂纹。氢致裂纹是焊接接头含氢量、接头显微组织、接头拘束情况等因素相互作用的结果。在焊接厚度 10mm
11、 以下的工件时，一般很少发现这种裂纹。工件较厚时，焊接接头冷却速度较大，对淬硬倾向大的母材金属，易在接头处产生硬脆的组织。另一方面，焊接时溶解于焊缝金属中的氢，由于冷却过程中溶解度下降， 向热影响区扩散。当热影响区的某些区域氢浓度很高而温度继续下降时，一些氢原子开始结合成氢分子，在金属内部造成很大的局部应力，在接头拘束应力作用下产生裂纹。焊接某些超高强度钢时，这种裂纹也会出现在焊缝金属中。针对氢致裂纹产生的原因，可以从以下几方面采取措施。a.减少氢的来源及其在焊缝金属中的溶解，采用低氢焊剂；焊剂保管中注意防潮，使用前严格烘干；对焊丝、工件焊口附近的锈、油污、水分等焊前必须清理干净。通过焊剂的冶
12、金反应把氢结合成不溶于液态金属的化合物，如高 Mn 高 Si 焊剂可以把 H 结合成 HF 和 OH 两种稳定化合物进入熔渣中，减少氢对生成裂纹的影响。b.正确的选择焊接工艺参数，降低钢材的淬硬程度并有利于氢的逸出和改善应力状态，必要时可采用预热。c.采用后热或焊后热处理 焊后后热有利于焊缝中的溶解氢顺利的逸出。有些工件焊后需要进行熟处理，一般情况下多采用回火处理。这种热处理的效果一方面可消除焊接残余应力，另一方面使已产生的马氏体高温回火，改善组织。同时接头中的氢可进一步逸出，有利于消除氢致裂纹，改善热影响区的延性。d.改善接头设计，降低焊接接，头的拘束应力在焊接接头设计上，应尽可能消除引起应
13、力集中的因素，如避免缺口、防止焊缝的分布过分密集等。坡口形状尽量对称为宜，不对称的坡口裂纹敏感性较大。在满足焊缝强度的基本要求下，应尽量减少填充金属的用量。埋弧焊时，焊接热影响区除了可能产生氢致裂纹外，还可能产生淬硬脆化裂纹、层状撕裂等。埋弧焊主要缺陷及防止 （二）1.3 夹渣埋弧焊时，焊缝的夹渣除与焊剂的脱渣性能有关外，还与工件的装配情况和焊接工艺有关。对接焊缝装配不良时，易在焊缝底层产生夹渣。焊缝成形对脱渣情况也有明显影响。平而略凸的焊缝比深凹或咬边的焊缝更容易脱渣。双道焊的第一道焊缝，当它与坡口上缘熔合时，脱渣容易，如图 3a 所示；而当焊缝不能与坡口边缘充分熔合时，脱渣困难，如图 3b
14、 所示。在焊接第二道焊缝时易造成夹渣。焊接深坡口时，有较多的小焊道组成的焊缝，夹渣的可能性小；而有较多的大焊道组成的焊缝，夹渣的可能性大。图4 为这两种焊缝对夹渣的影响。 缺陷 产生原因 防止 焊 缝 金 属 内 部 裂纹 (1) 焊丝和焊剂匹配不当 ( 母材中含碳量高时， 熔敷金属中的 Mn少 )(2) 熔池金属急剧冷却，热影响区的硬化 (3) 多层焊的第一层裂纹由于焊道无法抗拒收缩 应力而造成 (4) 沸腾钢产生硫带裂纹 ( 热裂纹 ) (5) 不正确焊接施工，接头拘束大 (6) 焊道形状不当，焊道高度比焊道宽度大 ( 梨形焊道的收缩产生的裂纹 ) (7) 冷却方法不当 (1) 焊丝和焊剂
15、正确匹配，母材含碳量高时要 预热时要预热 (2) 焊接电流增加，减少焊接速度，母材预热(3) 第一层焊道的数目要多(4) 用 G50XUs 43 组合 (5) 注意施工顺序和方法(6) 焊道宽度和深度几乎相当，降低焊接电流，提高电压(7) 进行后热 气孔 (在熔 池内部的气孔)(1)接头表面有污物(2)焊剂的吸潮 (3)不干净焊剂(刷子毛的混入)(1)接头的研磨、切削、火焰烤、清扫(2)150300lh烘干 (3)收集焊剂时用钢丝刷 夹渣 (1)下坡焊时，焊剂流入(2)多层焊时，在靠近坡口侧面添加焊丝 (3)引弧时产生夹渣(附加引弧板时易产生夹渣) (4)电流过小，对于多层堆焊，渣没有完全除去 (5)焊丝直径和焊剂选择不当 (1)在焊接相反方向，母材水平放置(2)坡口侧面和焊丝之间距离，至少要保证大于焊丝直径 (3)引弧板厚度及坡口形状，要与母材保持一样 (4)提高电流，保证焊渣充分熔化 (5)提高电流、焊接速度 未熔透（熔化不良） (1)电流过小(过大)(2)电压过大(过小) (
