埋弧焊焊接参数选择标准

本标准所引用的技术规范与标准分为“执行技术规范与标准”和“参考技术规范与标准”两部分。2.1执行技术规范与标准2.1.1GB50205-2002《钢结构工程施工及验收规范》2.1.2GB986-88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》2.1.3JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》2.1.4GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》2.1.5GB5293《碳素钢埋弧焊用焊剂》2.2参考技术规范与标准2.2.1《钢结构制作安装手册》2.2.2《建筑钢结构施工手册》2.2.3《焊接手册》2.2.4《钢结构工程施工工艺标准》三部分：埋弧自动焊接技术3.1焊接原理：焊接电弧是在焊剂层下的焊丝与母材之间产生，电弧热使其周围的母材、焊丝和焊剂熔化以致部分蒸发，金属和焊剂的蒸发气体形成一个气泡，电弧就在这个气泡内燃烧。气泡上部被一层熔化了的焊剂——熔渣构成的外膜所包围，这层外膜以及覆盖在上面的未熔化的焊剂共同对焊接起隔离空气、绝热、和屏蔽光辐射作用。焊丝熔化的熔滴落下与已局部熔化的母材混合而构成金属熔池，部分熔渣因密度小而浮在熔池表面。随着焊丝向前移动，电弧力将熔池中熔化金属推向熔池后方，在随后的冷却过程中，这部分熔化金属凝固成焊缝。熔渣凝固成渣壳，覆盖在焊缝金属表面上。在焊接过程中，熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外，还与熔化金属发生冶金反应（如脱氧、去杂质、渗合金等），从而影响焊缝金属的化学成分。3.2埋弧焊焊接施工工艺流程ZGGY-0920-20041不合格不合格3.3焊前准备工作3.3.1焊剂及焊丝的选择根据目前钢结构的钢材类型，常用埋弧焊丝和焊剂的选择如下表：表3.1类别适用母材焊丝牌号焊剂牌号备注低碳钢Q235H08AHJ431——H08MnAHJ431——δs=340Mpa级低合金钢Q345H08AHJ431薄板不开坡口对接H08MnAHJ431H10Mn2SJ101、HJ431H08MnAHJ431中厚板开坡口对接H10Mn2SJ1013.3.2焊接材料的保管和使用清理待焊接部位坡口面及周围检查构件组装、加工及定位焊按工艺规范调整焊接工艺参数按合理的焊接顺序进行焊接焊接完毕并自检后交验工作结束，关闭电源，将焊枪、打磨等工具摆放整体施工现场清扫，焊剂清理后回收焊缝返修焊缝修磨交过程检验员检查按工艺文件的要求对坡口及周围进行焊前预热、焊后保温等工艺措施焊缝外观满足厂标ZGGY-0920-200423.3.2.1焊剂的烘焙埋弧焊用焊剂的烘焙温度如下表：表3.2焊剂类型烘陪温度（℃）烘焙时间（h）熔炼焊剂150~350约1烧结焊剂200~400约13.3.2.2焊剂的保存焊接低碳钢的熔炼焊剂在使用中放置时间不超过24h；焊接低合金钢的熔炼焊剂在使用中放置时间不超过8h；烧结焊剂经高温烘焙后，应转入100~150℃的低温保温箱中存放，从保温箱中取出时间不超过4h。3.3.2.3焊剂的领用和使用焊接所用的埋弧焊焊剂必须在二级库领取；埋弧焊过程中，未熔化的焊剂可以反复使用，但一般不超过10次。3.3.3埋弧自动焊焊接方式的选择根据工厂的设备情况，埋弧自动焊主要有小车式埋弧自动焊和门型埋弧自动焊，根据产品类型的不同选择相应的焊接方式，通常钢板的拼接采用小车式埋弧自动焊，箱型梁（柱）、工字梁（柱）等工件采用门型埋弧自动焊。3.3.4焊接前对设备的检查焊接前，先检查整个焊接系统的设备和工具全部运转正常，并确保安全的条件下才能运行，而且在焊接过程中应注意保持。主要检验指标如下：a.焊接的电压电流表和焊接速度调节钮上的刻度，应与焊接速度与刻度关系曲线相对应；b.焊剂要完全覆盖熔池，不能露出弧光；c.机体行走平稳，使用轨道时要保证平直和无振动；d.焊丝传送正常，无时快时慢现象；e.焊咀的角度和位置准确。3.3.5埋弧自动焊坡口的制备根据钢板厚度和技术要求制备坡口，坡口尺寸符合工艺标准，要求使用半自动切割坡口。坡口加工完毕后，应对坡口面及周围50mm的范围内进行打磨，去除铁锈、氧化ZGGY-0920-20043皮及焊点等杂物。3.3.6组装和定位焊3.3.6.1接头的组装接头的组装是指组合件或者分组件的装配，它直接影响焊缝质量、强度和变形。应严格控制错边和间隙的允差，参照下表、表3.3序号接头示意图焊缝等级错边允差(mm)1一、二d0.1t且2.0三d0.15t且3.02一、二d0.1t且1.5三d0.15t且2.0当出现局部间隙过大时，可用性能相近的电弧焊进行修补。不允许随便塞入金属垫片或焊条头。3.3.6.2定位焊定位焊是为了装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接。使用与母材性能相近而抗裂性能好的焊条。定位焊焊缝尺寸要求如下表：表3－4焊脚尺寸（mm）焊缝长度（mm）焊缝间距（mm）备注4~540~60500~600——3.3.7引弧板和引出板通常始焊和终焊处最易产生焊接缺陷，例如焊瘤、弧坑等，避免这些缺陷落在接头的始末端，从而保证焊缝质量均匀。引弧板材质应与母材相同，其坡口尺寸形状也应与母材相同。埋弧焊焊缝引出长度应大于60mm，其引弧、引出板的板宽不小于100mm，长度不小于150mm；引弧板及熄弧板的设置形式及点焊位置如下示意图所示：dttZGGY-0920-200443.3.8埋弧焊的焊接衬垫和打底焊焊接衬垫是为了防止烧穿，保证接头根部焊透和焊缝背面成形。垫板的厚度视母材的板厚而定，一般在5～10mm之间，其宽度在20～50mm之间。打底焊就是焊接有坡口的接头时，在接头根部焊接的第一条焊道。其目的是使埋弧焊能焊透而不至于烧穿。埋弧自动焊接的打底焊可以采用手工电弧焊和CO2气体保护焊，焊条和焊丝的选择要与母材相匹配，焊完打底焊道后，须打磨或刨削接头根部，以保证在无缺陷的清洁金属上熔敷第一道正面埋弧焊缝。3.4埋弧焊焊接规范的选择3.4.1焊接规范与焊缝形状的关系焊接规范是决定焊缝截面形状的重要参数，也是控制焊缝质量的重要手段。焊接规范参数主要是指焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝直径和送丝速度等。所谓焊缝截面形状，一般是指对接焊缝宽度b、熔透深度h和余高e；角接焊缝的焊脚K、喉深H、凹凸度C和下陷等见图3－1：图3－1焊缝截面形状3.4.1.1焊接电流对焊缝形状的影响焊接电流是决定熔深的主要参数，一般情况下，电流越大，熔深越深。随着电ZGGY-0920-20045流的增加，由于电弧潜入熔池的深度增加，使电弧缩短，电弧摆动能力减弱，因此，这时熔宽增加不明显，若继续增加电流，电弧产生的热量大，焊丝熔化量增加，这时，熔深反倒不再增加。当焊接电流较高时，由于熔深增大，熔宽变化不大，这时焊缝截面的形状系数变小，这样的焊缝结晶方向不利于气体和杂质上浮逸出，容易产生气孔、夹渣和裂纹，为了改善这一情况，在增加焊接电流的同时，还必须相应的提高电弧电压，以利于得到较为合适的焊缝形状。当采用直流电源时，由于电弧较为稳定，电弧对母材的加热较为集中，因此，其熔深在采用相同电流值的情况下比交流电源要深，另外，在直流电源时采用反极性（工件接负）接法要比正极性接法要深，它与手工电弧焊时相反。焊接电流对焊缝截面形状的影响规律见图3-2b－焊缝宽度；h－焊缝深度；e－余高；I－电流图3－2焊接电流对焊缝截面形状的影响3.4.1.2电弧电压对焊缝形状的影响随着电弧电压的增加，焊缝的宽度将明显增加，而熔深和余高则有所下降。电弧电压的增加，实际上就是电弧长度的增加，这样母材加热面积增加，从而焊缝的熔宽也增加。当电弧拉长后，焊剂的熔化量也会相应的增加，而焊缝余高和熔深反而会有所减小，因此，单一的过份增加电弧电压，容易造成未焊透，焊播粗糙，脱渣困难，严重时还会造成焊缝咬边。电弧电压对焊缝宽度、熔深和余高的影响规律见图3－3：ZGGY-0920-20046b－焊缝宽度;h－焊缝深度;e－余高;v－电弧电压图3－3电弧电压对焊缝截面的影响3.4.1.3焊接速度的影响增加焊接速度时，焊缝的线能量将减小，焊缝宽度明显变窄，而余高则稍有增加。当焊接速度过快时（如每小时超过40米左右），由于电弧对母材加热时间缩短，故熔深会逐渐减小。不适当的提高焊接速度，有发生母材未焊透和边缘未熔合的危险，但适当的提高焊接速度，对减小焊接变形是有利的。焊接速度与熔深,熔宽的关系见图3－4：b－焊缝宽度；h－焊缝深度；Vc－焊接速度（米/小时）图3－4焊接速度与熔深、熔宽的关系3.4.1.4焊丝直径的影响随着焊丝直径的减小，电流密度则增加，母材的熔深增大，成形系数提高，因此生产效率也将随之提高。由于增加了熔深，因此可以降低对母材的开槽要求，这样不但可以节省人工和焊丝消耗量，同时，还可节省电能和减小工件变形。焊丝直径与电流密度，熔深的关系见表：ZGGY-0920-20047表3.5焊丝直径（mm）电流与电流密度熔透深度3456810124.8焊接电流（A）450500550600725825925电流密度（A/mm2）23262831374247焊接电流应在规定的范围内，不能为增大熔深过分的增加电流。埋弧自动焊焊丝直径与电流、电压的范围见表3－6：表3.6焊丝直径（mm）2.43.24.04.86.4电流范围（A）400300~500350~800500~1100700~1300电压范围（V）25~2725~3027~3229~4029~40电弧电压要与焊接电流相匹配，采用φ4.8mm焊丝时，电弧电压与焊接电流的配合关系可参考下表：焊接电流（A）600-700700-850850-10001000-1200电弧电压（V）36-3838-4040-4242-443.4.1.5焊剂类型和颗粒度的影响：目前常用的焊剂有熔炼型焊剂和烧结型焊剂二类，由于前者的熔点低于后者，因此在相同焊接规范参数下，前者的熔深也低于后者。由于烧结型焊剂的熔点高，因此焊剂的消耗量应相应的减少，焊缝成型和脱渣性比熔炼焊剂要好，但烧结型焊剂的吸潮性比较强，所以在使用过程中应严格执行焊剂烘培制度。此外，焊剂的颗粒度越细，焊件的熔透深度也相应增加。3.4.1.6焊丝伸出长度的影响：焊丝伸出长度增加，焊丝产生的电阻热便随之增加，焊丝被预热，熔化速度加快，熔深和熔合比将稍有减小。当电流密度较大时，焊丝伸出长度的影响更为明显。3.4.7焊丝和工件倾斜度的影响焊丝倾斜角越大，则焊缝宽度增加，而熔深及余高减小，若焊丝顺焊接方向倾斜，则焊件熔深增加，而逆焊接方向倾斜，焊件的熔深会减小。在焊接有斜坡的焊件时，顺斜坡方向向上的焊缝余高呈凸型，而逆斜坡方向向下焊接的焊缝余高趋于凹型。3.4.1.8焊剂的堆放高度ZGGY-0920-20048焊接时，焊剂的堆放高度对焊接熔池表面的压力成正比。焊剂堆放过高，焊缝表面波纹粗大，凹凸不平，有“麻点”。一般使用玻璃状焊剂的堆放高度以25~45mm为佳，高速焊时宜堆放低些，但不能太低，否则电弧外露，焊缝表面变得粗糙。3.4.1.9工件间隙和定位焊的影响工件的间隙大小，对熔深的影响明显，间隙越大，熔深也越深，所以，过大的间隙会造成焊穿。在封底焊时由于无间隙，若规范选择不当，焊缝的余高过凸，这也是不允许的。定位焊的焊脚大小，对角焊缝的成型将产生影响，若焊接规范选择不当，在主焊缝上便会凸现定位焊缝的痕迹，影响焊缝的外型，因此，若定位焊缝焊后需要覆盖埋弧焊的焊件，定位焊脚的尺寸应控制在4~5mm。在进行箱型柱（梁）的焊接时，对于坡口焊缝在进行气保焊打底埋弧焊盖面时，应注意气保焊打底的质量，气保焊焊缝不应超过焊缝的坡口面。3.5埋弧焊焊接参考规范3.5.1H型钢船型位置自动埋弧焊焊脚高度间隙电源极性焊丝直径mm电流A电压v速度m/h伸出长度mm6≤1反φ4mm500-55030-3223~2525-308≤1反φ4mm550-60030-3222~2425-3010≤1反φ4mm550-60030-3222~2430-3512≤1反φ4mm600-65032-3421~2330-3514≤1反φ4mm650-70032-3420~2330-353.5.2厚板H型钢船型位置自动埋弧焊：焊件的