手弧焊单面焊双面成形质量分析
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摘 要：单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。本文详细的介绍了焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条类形、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成形技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷。详细的分析了单面焊双面成形技术焊接质量差所引起的一系列问题及造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步完善，加以推广，并对单面焊双面成形作业具有一定的指导作用。
关键词：单面焊双面成形，焊接，质量，原因，措施
1.单面焊双面成形技术的概念
单面焊双面成形技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接，就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成形良好，符合质量要求的焊缝。这种方法主要适用于板材对接接头、管状对接接头和骑座式管板接头。是锅炉、压力容器焊工应熟练掌握的操作技能[1]。
2.单面焊双面成形常见的焊接缺陷
2.1 尺寸上的缺陷
包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽度不均匀、太宽或太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊脚尺寸不等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容易造成应力集中，影响焊缝与母材的结合强度。
2.2 结构上的缺陷
包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。这些缺陷是焊接过程中最容易出现的缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂纹，导致结构破坏，使焊接结构无法承受正常工作载荷。
3.单面焊双面成形质量差引起的问题
3.1 增加消耗，降低结构的质量和使用寿命
焊接生产中，优质的焊接质量可以满足设计要求，保证结构的正常使用寿命[1]。 而一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。 否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。
3.2 焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故
单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中，一旦有严重缺陷，质量不合格，焊件的焊补非常困难，而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用，使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效使用面积减小，减弱了焊接接头的强度。轻则使产品的使用寿命受到影响，重则导致焊缝断裂，产品破坏，酿成严重的事故。
4.单面焊双面成形焊接质量差的原因分析
4.1 焊接电源自身因素引起的焊接质量差
焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素。若焊接电源自身性能不好，必然不会产生良好的焊件。当焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。
4.2 工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响
焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量。焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔透深度增加，但易出现咬边、焊穿、增加焊件变形和金属飞溅量，也会使焊接接头的组织由于过热而发生变化，并增大气孔倾向。 尤其在立焊操作时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧长增加，就会产生咬边。焊接电流过小，使电弧不稳，熔透深度减小，易出现未焊透、熔合不良、夹渣、脱节等缺陷。
焊接电流应根据板件厚度、接头形式、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验等因素综合考虑。对于一定直径的焊条有一个合适的焊接电流范围，可参考表1选择[3]。
表 1 焊接电流和焊条直径的关系
图 1 钢的显微组织
5.防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施
5.1 作好焊前准备
焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的引弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、灵活、方可使用。工件应开Y形的坡口，钝边的尺寸一般选在0.5～1.0mm之间，坡口边缘20mm以内处用磨光机打磨，并将表面的铁锈、油污等清除干净，露出金属光泽。锅炉压力容器及重要结构的焊接一律采用碱性焊条，打底层焊接应选择直径3.2mm的焊条，中间层和盖面层可选用4mm的焊条，并对焊条进行400℃烘干，保温2～4h。使用时需要将焊条放在保温筒内，随用随取。焊条在炉外停留时间不得超过4h，且反复烘干次数不能多于三次，药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用[4]。
5.2 焊接操作
焊条电弧焊的工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产中不可忽视的一个重要问题。
结 论
单面焊双面成形焊接技术在现代手工电弧焊焊接领域仍占有不可替代的作用。尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成形焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成形焊接质量可以满足设计要求，保证正常的使用寿命。而一旦出现严重的焊接缺陷，就会影响产品的使用寿命，甚至给安全生产带来威胁，引起安全事故。为了防止这些缺陷的产生，对单面焊双面成形技术进行更深一步探索。通过对造成质量差原因的分析，逐步改善和提高单面焊双面成形的焊接质量。单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。通过对这些限制的深入研究，找出造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步完善，加以推广，并对单面焊双面成形的作业起到一定的指导作用。
参考文献：
[1] 张应力主编.新编焊工使用手册[M].北京：金盾出版社，2004.
[2]戴树新主编.焊接生产管理与检测[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]雷世明主编.焊接方法与设备[M].北京：机械工业出版社，1998.
[4]曾乐主编.现代焊接技术手册[M].上海：上海科学技术出版社，1993.
[5]吴志强主编.现代焊接方法与设备[M].北京：机械工程师进修大学出版，1989.
[6]周兴中主编.焊接方法与设备[M].北京：机械工业出版社，1990.
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