纖維素焊條立向(xiàng)下焊的工藝特點

 

                                 纖維素焊條立向(xiàng)下焊的工藝特點

近年來，随着石油管道(dào)鋪設工程的發(fā)展，大口徑管道(dào)的焊接工藝不斷推新發(fā)展，由過(guò)去單一的焊條電弧焊（酸性、堿性焊條），發(fā)展到管道(dào)自動焊、半自動焊工藝。焊條電弧焊也由結507焊條單一品種(zhǒng)全位置施焊發(fā)展爲纖維素焊條立向(xiàng)下焊等高效焊接施工工藝。改變了普通焊條立向(xiàng)上焊的傳統工藝方法，將(jiāng)原水平固定管狀對(duì)接全位置運條操作法，改變爲類似平焊運條法的下向(xiàng)焊，即由12點位置起(qǐ)弧焊至管口下部6點位置結束，提高熔數效率1~3倍，深受管道(dào)施工單位的好(hǎo)評。西氣東輸工程中大口徑管道(dào)（Φ1016）根部打底焊和部分管道(dào)的多層焊接均采用纖維素焊條施焊。

纖維素焊條立向(xiàng)下焊，電弧具有熔深大，穿透力強，根部打底焊單面(miàn)焊雙面(miàn)成(chéng)形好(hǎo)，氣孔敏感性小，操作難度低，焊縫内外質量高，焊工易掌握，培訓周期短等工藝特點。廣泛應用于石油化工、天然氣、電力、民用行業的輸油、輸氣、輸水大口徑管道(dào)安裝鋪設施工中。

1、纖維素焊條藥皮成(chéng)分和工藝特性

1．1 纖維素焊條藥皮的主要成(chéng)分：

25~40%纖維素（木粉、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%金屬氧化物；

20%其它成(chéng)分。

1．2 藥皮中大量有機物分解，形成(chéng)大量氣體（CO、CO2、H2、H2O等），對(duì)焊縫有很強的保護效果，并且電弧吹力大，熔滴過(guò)渡呈噴射狀。

1．3 在直流弧焊機電源正接和反接時，其熔滴過(guò)渡的形态不同。

a. 直流正接時，焊條端部形成(chéng)的熔融金屬體積小，電弧吹力大，氣流足以使焊條端頭熔化金屬飛離，實現小顆粒過(guò)渡。電弧穩定性強，焊縫熔深大，一般适用于根部打底焊，單面(miàn)焊雙面(miàn)成(chéng)形背面(miàn)成(chéng)形好(hǎo)。由于正接電弧的飛濺大，熔深大，不易獲得滿意的表面(miàn)成(chéng)形，在熱焊、填充焊和蓋面(miàn)焊不常使用。

      b. 直流反接時，焊條端部熔融金屬幾乎完全是塊狀的熔化金屬，表面(miàn)吹力大，雖有這(zhè)麼(me)大的造氣劑也很難將(jiāng)熔滴吹成(chéng)小顆粒過(guò)渡形态。因此，直流反接時，其熔滴過(guò)渡爲接觸式短路過(guò)渡。每次短路過(guò)渡後(hòu)，由于焊條端部熔融金屬體積變小，在藥皮套筒和氣流的影響下，又出現顆粒過(guò)渡形态。所以，纖維素焊條直流反接時是短路過(guò)渡伴随顆粒過(guò)渡的混合過(guò)渡形态。這(zhè)是不同于其它焊條過(guò)渡形态的特殊形式，直流反接一般适用于熱焊、填充焊、蓋面(miàn)焊層的施焊。

2、纖維素焊條弧焊電源的工藝特點

2．1 一般普通直流焊條電弧焊電源，在用于纖維素焊條時，會出現斷弧、熄弧、“喘息”滅弧，粘條、電弧不穩定、過(guò)渡顆粒粗大等不良工藝現象。因此纖維素焊條的電弧電壓高于普通焊條8~12V（如E6010，U =26~35V）。電弧拉長(cháng)時，電弧電壓高過(guò)電源外特性的恒流段，找不到穩定的工作點，必然熄弧。而電弧電壓低時，電弧電壓偏低，直流反接時，熔滴短路過(guò)渡，熔融金屬體積大，很容易粘條，尤其是小電流（I =50--70A）。下向(xiàng)焊時，粘條傾向(xiàng)嚴重，妨礙正常焊接，且焊層接頭多，内部凹陷，氣孔、夾渣等缺陷嚴重。

2．2 纖維素焊條專用焊機增設了推力電流，在電弧較短、電弧電壓低時，在原焊接電流值上瞬時加上50~80A的推力電流。因此，藥皮發(fā)氣量與電流平方成(chéng)正比關系，電弧力也是以電流的平方成(chéng)正比猛增，瞬時將(jiāng)短路熔滴吹開(kāi)，增加小顆粒過(guò)渡的次數，有效地防止了焊條與熔池粘接的現象發(fā)生。

2．3  纖維素焊條專用焊機在二次輸出回路中串接大容量輸出電抗器，減緩短路電流的上升速度，解決了小電流時電弧連續穩定的動特性問題，有效地解決了熄弧、滅弧、粘條現象。Φ3.2纖維素焊條（E6010）在直流正接時，最小電流If=30A。直流反接If=40A時，電弧仍然十分穩定，這(zhè)是其它直流弧焊機難于實現的工藝參數。

2．4 由于纖維素焊條專用焊機上以輸出電感和控制電路上不同于普通焊條弧焊機的電源特性，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，又帶來了堿性焊條的熄弧、粘條等不良工藝問題。爲了兼容兩(liǎng)類焊條的熔化特性，直流弧焊機電源設計上應該考慮兩(liǎng)種(zhǒng)最佳特性共存的弧焊電源，即滿足于纖維素焊條的熔化特性，又适合于普通堿性焊條的熔化特性，即在這(zhè)種(zhǒng)弧焊電源上各類型焊條的工藝特性均達到最佳效果。

據上述思路，時代公司研制開(kāi)發(fā)了多款纖維素焊條和普通焊條工藝性能(néng)兼容的直流逆變弧焊機。該焊機設有三個輸出端子，一是纖維素焊條，二是普通焊條，三是母材工件。正反接轉換由快插接頭迅速調整。焊接電流、推力電流調節，焊接電流适用範圍大（20~400A），并設有防觸電功能(néng)和保護電路。幾年來，經(jīng)廣大用戶的使用，性能(néng)穩定，可靠性高，适用各類焊條電弧焊工藝，尤其是纖維素焊條的管道(dào)下向(xiàng)焊工藝。

3、纖維素焊條的工藝參數

3．1 常用纖維素焊條有：

    E6010（相當于E4310、J425G）适用于打底焊、熱焊、填充焊；

    E8010（相當于E5511、J555）适用于熱焊、填充焊、蓋面(miàn)焊層，一般用低氫下向(xiàng)焊條；

    E7048（相當于J506X）焊縫外形整潔、美觀。

3．2 常用焊接工藝規範參數

a)        試件裝配尺寸

坡口角度（a）	對(duì)口間隙（c）	鈍邊尺寸（p）
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  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(miàn)焊	Φ4.0	反接	130-150	28-30	14-18