發布日期：2013-10-16
纖維素焊條立向下(xià)焊的(de)工藝特點
近年來(lái)，随著(zhe)石油管道鋪設工程的(de)發展，大(dà)口徑管道的(de)焊接工藝不斷推新發展，由過去單一的(de)焊條電弧焊（酸性、堿性焊條），發展到管道自動焊、半自動焊工藝。焊條電弧焊也(yě)由結507焊條單一品種全位置施焊發展爲纖維素焊條立向下(xià)焊等高(gāo)效焊接施工工藝。改變了(le)普通(tōng)焊條立向上焊的(de)傳統工藝方法，将原水(shuǐ)平固定管狀對(duì)接全位置運條操作法，改變爲類似平焊運條法的(de)下(xià)向焊，即由12點位置起弧焊至管口下(xià)部6點位置結束，提高(gāo)熔數效率1~3倍，深受管道施工單位的(de)好評。西氣東輸工程中大(dà)口徑管道（Φ1016）根部打底焊和(hé)部分(fēn)管道的(de)多(duō)層焊接均采用(yòng)纖維素焊條施焊。
纖維素焊條立向下(xià)焊，電弧具有熔深大(dà)，穿透力強，根部打底焊單面焊雙面成形好，氣孔敏感性小，操作難度低，焊縫内外質量高(gāo)，焊工易掌握，培訓周期短等工藝特點。廣泛應用(yòng)于石油化(huà)工、天然氣、電力、民用(yòng)行業的(de)輸油、輸氣、輸水(shuǐ)大(dà)口徑管道安裝鋪設施工中。
1、纖維素焊條藥皮成分(fēn)和(hé)工藝特性
1．1 纖維素焊條藥皮的(de)主要成分(fēn)：
25~40%纖維素（木(mù)粉、澱粉、酚醛樹脂粉、微量纖維、麥粉等）；
8~16%碳酸鹽（碳酸鉀、鈣等）；
8~20%鐵合金（SiO2、TiO2、MnO、FeO、MgO、Al2O3等）；
10~15%金屬氧化(huà)物(wù)；
20%其它成分(fēn)。
1．2 藥皮中大(dà)量有機物(wù)分(fēn)解，形成大(dà)量氣體（CO、CO2、H2、H2O等），對(duì)焊縫有很強的(de)保護效果，并且電弧吹力大(dà)，熔滴過渡呈噴射狀。
1．3 在直流弧焊機電源正接和(hé)反接時(shí)，其熔滴過渡的(de)形态不同。
a. 直流正接時(shí)，焊條端部形成的(de)熔融金屬體積小，電弧吹力大(dà)，氣流足以使焊條端頭熔化(huà)金屬飛(fēi)離，實現小顆粒過渡。電弧穩定性強，焊縫熔深大(dà)，一般适用(yòng)于根部打底焊，單面焊雙面成形背面成形好。由于正接電弧的(de)飛(fēi)濺大(dà)，熔深大(dà)，不易獲得(de)滿意的(de)表面成形，在熱(rè)焊、填充焊和(hé)蓋面焊不常使用(yòng)。
b. 直流反接時(shí)，焊條端部熔融金屬幾乎完全是塊狀的(de)熔化(huà)金屬，表面吹力大(dà)，雖有這(zhè)麽大(dà)的(de)造氣劑也(yě)很難将熔滴吹成小顆粒過渡形态。因此，直流反接時(shí)，其熔滴過渡爲接觸式短路過渡。每次短路過渡後，由于焊條端部熔融金屬體積變小，在藥皮套筒和(hé)氣流的(de)影(yǐng)響下(xià)，又出現顆粒過渡形态。所以，纖維素焊條直流反接時(shí)是短路過渡伴随顆粒過渡的(de)混合過渡形态。這(zhè)是不同于其它焊條過渡形态的(de)特殊形式，直流反接一般适用(yòng)于熱(rè)焊、填充焊、蓋面焊層的(de)施焊。
2、纖維素焊條弧焊電源的(de)工藝特點
2．1 一般普通(tōng)直流焊條電弧焊電源，在用(yòng)于纖維素焊條時(shí)，會出現斷弧、熄弧、“喘息”滅弧，粘條、電弧不穩定、過渡顆粒粗大(dà)等不良工藝現象。因此纖維素焊條的(de)電弧電壓高(gāo)于普通(tōng)焊條8~12V（如E6010，U =26~35V）。電弧拉長(cháng)時(shí)，電弧電壓高(gāo)過電源外特性的(de)恒流段，找不到穩定的(de)工作點，必然熄弧。而電弧電壓低時(shí)，電弧電壓偏低，直流反接時(shí)，熔滴短路過渡，熔融金屬體積大(dà)，很容易粘條，尤其是小電流（I =50--70A）。下(xià)向焊時(shí)，粘條傾向嚴重，妨礙正常焊接，且焊層接頭多(duō)，内部凹陷，氣孔、夾渣等缺陷嚴重。
2．2 纖維素焊條專用(yòng)焊機增設了(le)推力電流，在電弧較短、電弧電壓低時(shí)，在原焊接電流值上瞬時(shí)加上50~80A的(de)推力電流。因此，藥皮發氣量與電流平方成正比關系，電弧力也(yě)是以電流的(de)平方成正比猛增，瞬時(shí)将短路熔滴吹開，增加小顆粒過渡的(de)次數，有效地防止了(le)焊條與熔池粘接的(de)現象發生。
2．3 纖維素焊條專用(yòng)焊機在二次輸出回路中串接大(dà)容量輸出電抗器，減緩短路電流的(de)上升速度，解決了(le)小電流時(shí)電弧連續穩定的(de)動特性問題，有效地解決了(le)熄弧、滅弧、粘條現象。Φ3.2纖維素焊條（E6010）在直流正接時(shí)，最小電流If=30A。直流反接If=40A時(shí)，電弧仍然十分(fēn)穩定，這(zhè)是其它直流弧焊機難于實現的(de)工藝參數。
2．4 由于纖維素焊條專用(yòng)焊機上以輸出電感和(hé)控制電路上不同于普通(tōng)焊條弧焊機的(de)電源特性，所以在纖維素焊條輸出特性上，燒焊堿性焊條（如E5015）電弧穩定性降低，又帶來(lái)了(le)堿性焊條的(de)熄弧、粘條等不良工藝問題。爲了(le)兼容兩類焊條的(de)熔化(huà)特性，直流弧焊機電源設計上應該考慮兩種最佳特性共存的(de)弧焊電源，即滿足于纖維素焊條的(de)熔化(huà)特性，又适合于普通(tōng)堿性焊條的(de)熔化(huà)特性，即在這(zhè)種弧焊電源上各類型焊條的(de)工藝特性均達到最佳效果。
據上述思路，時(shí)代公司研制開發了(le)多(duō)款纖維素焊條和(hé)普通(tōng)焊條工藝性能兼容的(de)直流逆變弧焊機。該焊機設有三個(gè)輸出端子，一是纖維素焊條，二是普通(tōng)焊條，三是母材工件。正反接轉換由快(kuài)插接頭迅速調整。焊接電流、推力電流調節，焊接電流适用(yòng)範圍大(dà)（20~400A），并設有防觸電功能和(hé)保護電路。幾年來(lái)，經廣大(dà)用(yòng)戶的(de)使用(yòng)，性能穩定，可(kě)靠性高(gāo)，适用(yòng)各類焊條電弧焊工藝，尤其是纖維素焊條的(de)管道下(xià)向焊工藝。
3、纖維素焊條的(de)工藝參數
3．1 常用(yòng)纖維素焊條有：
E6010（相當于E4310、J425G）适用(yòng)于打底焊、熱(rè)焊、填充焊；
E8010（相當于E5511、J555）适用(yòng)于熱(rè)焊、填充焊、蓋面焊層，一般用(yòng)低氫下(xià)向焊條；
E7048（相當于J506X）焊縫外形整潔、美(měi)觀。
3．2 常用(yòng)焊接工藝規範參數
a) 試件裝配尺寸
|
坡口角度（a） |
對(duì)口間隙（c） |
鈍邊尺寸（p） |
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60° |
2-2.5 |
0.5-1.0 |
b、焊接工藝規範參數
|
焊接 層次 |
焊條 直徑 |
電源 極性 |
焊接電流 （A） |
電弧電壓 （V） |
焊接速度 （cm/min） |
運條 方法 |
|
打底焊 |
Φ3.2 |
正接 |
50-70 |
22-24 |
12-15 |
直拉 |
|
熱(rè) 焊 |
Φ4.0 |
反接 |
90-95 |
26-28 |
15-18 |
直拉 或 擺動 |
|
填充焊 |
Φ4.0 |
反接 |
130-150 |
28-30 |
12-15 |
|
|
蓋面焊 |
Φ4.0 |
反接 |
130-150 |
28-30 |
14-18 |
