什么是埋弧焊工艺?

埋弧焊工艺

焊接规范及其影响

埋弧焊的主要焊接规范是焊接电流、焊接电压、焊接速度，其次是焊丝直径、焊丝延伸长度、焊剂和焊丝类型、焊剂颗粒大小和焊剂层厚度。这些规范对焊缝成形和焊接质量都有不同程度的影响。此外，在相同的焊接规范下，焊件的倾斜度也直接影响焊缝的形成。

1. 焊接电流
   焊接电流直接决定焊丝熔化速度、熔透深度和母材熔化量。提高焊接电流可加快焊丝熔化速度，提高焊接生产率。同时，电弧吹合力随着焊接电流的增大而增大，电弧使熔池中的金属被放电，使熔池底部未熔化的母材直接被电弧加热，熔深增大。电流过大会使钢板烧穿。电流过大也会造成焊缝过高，热影响区增大，造成焊接变形大。电流减小，穿透深度减小。如果电流过小，容易造成欠焊，电弧稳定性不好。电流的变化对熔体宽度的变化影响不大。
2. 焊接电压
   焊接电压是指焊丝末端与熔融金属表面之间的电压，即穿过电弧的电压。由于这种电压难以测量，实际生产是测量接触头与工件之间的电压，可由机头上的电压表读出。当焊接电缆较长时，由于电流较大，电缆上有压降。焊接电源上电压表的指示值比机头上电压表的指示值高1 ~ 2伏以上。调整焊接电压时，应按机头上电压表的指示值进行。

焊接电压对焊丝熔化速度影响不大，但对焊缝截面和外观有较大影响。随着焊接电压的增加，电弧长度增大，电弧运动范围增大，熔体宽度增大。同时焊缝高度和熔深略有降低，焊缝变平。电弧活性范围增大后，助熔剂熔化量增大，若为含合金烧结助熔剂，则合金元素向焊缝过渡增加。当装配间隙稍大时，增加的电压有利于焊缝形成。

当焊接电压过高时，对接焊时会形成“蘑菇状”焊缝，容易在焊缝中产生裂纹;角焊会造成咬边和凹陷焊缝。如果焊接电压继续升高，电弧就会冲破熔渣的覆盖层，使熔化的金属不受保护，与空气接触，造成致密的气孔。当焊接电压降低时，熔化宽度减小，焊缝变高变窄。如果焊接电压过低，会造成母材熔化不足，焊缝成形不良，除渣困难。

3. 焊接速度
   焊接速度对熔宽和熔深有显著影响。在其他规格不变的情况下，当焊接速度增大时，电弧对母材的加热减小，熔化宽度明显减小。同时，电弧向后方排斥熔池金属的作用增强，电弧直接加热熔池下部的母材，使熔化深度略有增加。当焊接速度增加到40米/小时以上时，电弧显著降低母材的熔深，熔深随焊接速度的增加而减小。焊接速度过快会造成咬边、欠焊、焊缝粗糙等缺陷。当焊接速度降低时，熔池体积增大，存在时间增加，有利于气体浮出熔池，降低气孔形成的倾向。然而，如果焊接速度过低，可能会形成脆弱的“蘑菇形”焊缝，或出现烧穿、夹渣和不规则焊缝等缺陷。对于角焊缝，提高焊接速度可以提高生产率。对于有沟槽的对接焊缝，焊接速度的变化对生产率的影响很小。
4. 焊丝的直径
   线材直径主要影响穿透力。在相同的焊接电流下，不同直径的焊丝电流密度不同，直径越小的焊丝电流密度越大，电弧吹出的力越大，焊透深度越大。当焊丝较细时，电流密度较大，容易启动电弧。
   电线越粗，允许的电流越大，生产率就越高。当装配较差时，粗焊丝的操作性能优于细焊丝，有利于控制焊缝的形成，不易烧透。焊丝的直径应与所使用的焊接电流大小相适应。如果用小电流焊接粗丝，焊接电弧会不稳定;反之，细丝焊接时电流大，容易形成“蘑菇状”焊缝，熔池不稳定，焊缝成形差。适用于不同直径焊丝的焊接电流范围。
5. 扩展长度
   焊丝伸出长度是指焊丝伸出接触尖端的长度，即接触尖端下端到熔池表面的距离。为方便测量，一般取接触头下端到焊件表面的距离作为延伸长度。在接触头伸出来的焊丝中有一定的电阻。埋弧焊的焊接电流很大。焊丝这部分产生的电阻热非常大。对焊丝所受的电阻热进行预热，使焊丝的熔化速度加快，焊丝的直径变细。或者延长长度越长，预热效果越大。因此，当焊丝直径小于3mm时，必须严格控制延伸长度;当焊丝直径较粗时，延伸长度的影响较小，但也应控制在适当的范围内。延伸长度一般应为焊丝直径的6 ~ 10倍。 For materials with high resistance such as stainless steel welding wire, the extension length should be smaller to avoid overheating of the welding wire. If the extension length is too short, the arc will easily burn back to the contact tip. If the contact tip is made of copper, the weld will melt into copper and cause cracks, so the extension length should not be too short.

埋弧焊质量问题

虽然这种工艺通常能生产出高质量的焊接件，但也可能存在一些质量问题及其原因。采用埋弧焊(SAW)工艺的主要优点是高质量和高生产率。该工艺可采用三种不同的操作模式:半自动化、机械化和自动化。

埋弧焊的主要缺点是，板管焊接只能在平面或水平焊接位置(测试位置1G或2G)进行。

焊接质量

由于熔渣涂层对焊缝金属具有良好的保护作用，因此，与其他工艺相比，SAW可以生产高质量的焊缝，焊接缺陷更少。然而，与其他具有许多可变组合的工艺一样，在SAW中也会出现气孔、夹渣、不完全熔合和开裂等问题。以下是其中一些问题和补救措施。

孔隙度

通过SAW沉积的焊缝金属通常是干净的，没有有害的气孔，但当气孔出现时，它可能会出现在焊缝表面或声音表面。孔隙度的可能原因包括:

接头处的污染物，如油漆残留、油性产品或制造用油漆中的碳氢化合物;通量覆盖率不足;熔剂中的污染物，特别是回收的熔剂中的污染物，如果没有适当的筛选，可能会重复使用;夹渣底部焊缝;焊缝金属构件的偏析;焊接参数不正确，如电压过高、行程速度过快，会导致快速凝固，防止气体逸出;残余的焊渣已被氧化(残)物也可形成气体，抑制熔化并产生空隙);水分在通量中会同时产生氢和氧空化;高通量的负担;和弧光放电。

与其他焊接工艺一样，贱金属和焊条必须在SAW中清洗和干燥。高移动速度和相关的快速焊接金属凝固没有为气体从熔化的焊接金属逃逸提供时间。旅行速度可以降低，但应首先研究其他解决方案，以避免更高的焊接成本。通过使用不留下任何残留导致孔隙的焊条，可以避免由覆盖的电极点焊引起的孔隙。点焊电极推荐使用E6010、E6011、E7015、E7016、E7018。

夹杂物

焊缝中的夹杂物被定义为夹杂的固体异物，如熔渣、焊剂或氧化物。与所有焊剂保护工艺一样，如果SAW应用不正确，也不能避免渣包。夹杂物主要出现在根部的交点或之前的通道之间，通常位于坡面或槽面附近。在下列情况下，被包含的风险更大:

在下坡方向，这可能会导致熔剂流到焊缝前面，然后在凝固过程中滚出并沉入其中;沿先前沉积的珠状物边缘的凹槽，特别是如果这些凹槽是凸的;焊缝边缘是否有倒边;当电弧不稳定性抑制熔渣上升到凝固焊缝顶部时;使用粘度过高的助焊剂时，会阻碍焊缝的凝固;前道表面未保持清洁;如果焊缝头部位移不当，尤其是在下坡方向;如果由于减少热输入、补充焊丝或粉末、增加电极伸长、过速或降低电弧密度而降低焊透率;在这种情况下，这将导致更快的冷却，并可能防止渣上升到焊接池的顶部，而没有完全融合。

像气孔和夹杂一样，不完全熔化可能发生在焊缝的任何深度。它可能出现在当前或以前的珠或珠与斜面或凹槽表面之间。某些条件可能导致不完全融合。这些条件中的大多数将阻止表面之间的熔化和熔合，包括:

不正确的接头制备或程序，有渣或氧化物残留，电弧不稳定，驱动速度高，热量输入不足，以及焊接头的位移、开裂角度或位置。

焊接开裂通常被认为是最严重的不连续性，因为可能发生灾难性的服务故障，射线检查经常遇到困难。裂纹可以根据几个标准进行分类，包括位置(焊缝金属、热影响区或母材裂纹[热裂纹或冷裂纹])，但一般认为这是由两个基本原因造成的-应用应变和失效裂纹。适应这种压力。

冷热裂纹

热开裂的类型包括凝固、液化和应力消除开裂。这种不连续性通常与焊缝金属有关。列出了与应变和应变适应能力有关的几种条件，主要是截面的几何和化学性质，如下图所示:

深度-宽度比过高(特别容易受到单一工序(如SAW)的高穿透工序的影响);凹面过大(无法承受应变)，特别是角焊缝;焊缝止点填充不足(承受应变能力下降)，可能造成坑裂纹;以及化学污染，特别是来自硫磺或含碳氢化合物的污染。

在裂纹敏感温度范围内，过多的热输入会降低冷却速度，延长冶金反应时间。和热裂纹一样，冷裂纹以多种方式表现出来。这包括氢致开裂或应力腐蚀开裂。大多数冷裂纹与热影响区、贱金属或焊接金属有关。