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埋 弧 自 动 焊 工 艺 守 则

文件编号：CY/QG03-21-

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常 州 液 压 成 套 设 备 厂 有 限 公 司
二 ００ 三 年 一 月

埋弧自动焊工艺守则
1 引用标准：
SL36　　　　水工金属结构焊接通用技术条件
GB/T699　　优质碳素结构钢技术条件
GB/T986　　埋弧焊焊缝坡口基础形式和尺寸
GB700　　　碳素结构钢
GB/T324　　焊缝符号表示方法
GB1300　　 焊接用钢丝
GB5293　　 碳素钢埋弧用焊剂
2 应用范围：
2.1本守则适适用于母材为中碳钢及碳钢
2.2本守则适适用于液压启闭机产品油压缸、气缸等或直径大于250mm无缝管和无缝管、元钢和无缝管、元钢和元钢、法兰中间套和无缝管对接环缝、套接环缝或角焊环缝
2.3本守则适适用于埋弧自动平焊
3 所需设备
3.1MZ1-1000A型埋弧焊机
3.2工件转台、电磁无节调速器
3.3焊机头工作台（含有三维移动调整功效）
3.4焊剂烘干机（可用焊条烘箱代）
3.5工件预热设备LCD-220-32型履带式陶瓷加热垫、保温棉、LWK-90X220-A温控仪、自动控制加热温度（火焰加热设备）
3.6焊剂分粒回收装置（网筛）
4 焊接件坡口形式及尺寸
4.1无缝管和无缝管、无缝管和法兰拼接见图表4.1
说明：1.代号含义：Φ1—待焊管内径　　　　　Φ2—待焊管外径
t—钝边厚　　b1—坡口尺寸　　α—坡口角　　β—坡口斜角
（以下坡口尺寸代号类同）
2.为节省焊材，坡口上口宽b控制尺寸如附表
附表4.1
δ
＜25
25-30
35-50
50-80
80-100
100-150
B
20-22
22-25
25-28
28-32
32-35
35-40
3.坡口两侧应各光出长度＞3δ（100-120）Ra6.3方便于探伤
4.2法兰（中间套）和筒体套接，其坡口及尺寸参数见图表4.2
说明：1.角焊缝尺寸，表中所注参数为通常角焊缝尺寸，对于关键零件，需经焊缝强度计算标注
2.其端面环缝用手工电弧焊或混合气保护焊(MAG)。
3.焊脚高H及Φ5尺寸应不影响法兰螺孔（应和螺孔边缘留有5-10mm距离）
4.角焊缝斜度tgΦ-1=H/L＝（38°～42°）
4.3元钢和无缝管对接及其它拼接，焊接坡口形式及尺寸参数见图表4.3
4.4坡口技术条件
4.4.1被焊件端面应加工，以利施焊中轴向定位
4.4.2对接坡口两侧各100-120应光出达Ra6.3，以利探伤，其它坡口离焊根距离1.5δ（30-60）应车光达除锈标准
4.4.3元钢和元钢对接（直径大于Φ300）坡口深δ＜25坡口参数参考图表4.1中序号5。
4.4.4法兰和筒体套接，其内侧孔倒角1.5x45°～3x45°
中间套和筒体套接，其内孔倒角1.5x45°～3x45°
有结构限制除外
4.4.5为便于测量、复查坡口加工尺寸，以角度换算长度尺寸，其各类坡口底宽、上口宽参见下图尺寸
A型坡口b2＝(Φ4-Φ3)/2*tgα/2+b1/2 b/2=(Φ2-Φ4)/2* tgβ+b2
B型坡口b/2=b1/2+(Φ2-Φ3)/2* tgα/2
C型坡口b2=b1+(Φ4-Φ5)/2* tgα/2 b3=L-l+b1+b2+(Φ2-Φ4)/2* tgβ
D型坡口b2=(Φ4-Φ1)/2* tgα/2 b/2=b2+(Φ2-Φ4)/2* tgβ

A B C D
5 埋弧焊用焊丝、 焊剂选配
5.1焊丝、焊剂选配要依据被焊母材机械性能要求，通常有两种匹配标准：一是等强匹配，也就是焊缝机械性能达成母材机械性能，包含强度极限、屈服极限、延伸率、硬度等。二是低强匹配，也就是焊缝屈服极限、延伸率达成母材要求，而强度极限、硬度达不到母材要求，由焊接工艺评定结果结合本厂产品特点，通常选择低强度匹配，埋弧焊用焊丝、焊剂匹配见下表
表5.1
钢号
强度关系
焊剂
焊丝
简明说明
Q235
Q275
等 强
HJ431
H08A、SJ501
H08MnA
可用于焊缝尺寸、强度足够法兰和筒体焊接
20
等 强
HJ431
H08MnA、SJ501

35、45
低 强
HJ431
H08MnA
用于液压启闭机缸筒、活塞杆、拉杆焊接，此匹配经几次工艺试验，焊缝σS≥母材σS
35、45
等 强
HJ350
HJ431
H10Mn2
可用于关键工业缸焊接，但应做工艺评定后选择
16Mn
Q345
等强
SJ503
SJ301
H08MnM0A
H08MnSi
5.2 和45钢低强匹配焊接相关机械性能见表5.2
母材、焊缝机械性能 表5.2
焊接材料
抗拉强度
σb(N/mm2)
σs(N/mm2)
冲击值
(CJ/cm2 )
备 注
45#(正火态)
600
355
39Ak/J
母材机械性能
45#正火态
焊丝H08MnA
焊剂HJ431
454~568 ⑴
502~556 ⑵
348~423 ⑴
390~443 ⑵
135~172
⑴沿环状缝试件
⑵垂直焊缝试件
5.3焊丝直径选择
不一样焊丝直径，其熔池大小不一样，选择焊丝直径应依据工件直径、坡口尺寸选择，焊丝直径和工件直径、坡口底宽b1关系见表4.1及表5.3
焊丝(d)
工件

3.2

4

5
6
说 明
工件直径
250-300
300-500
500-650
＞650
本焊丝代号为H08MnA
坡口底宽
5-6
6-7
7-8
8-9
小直径焊丝能够用于大直径工件焊接，但不能充足发挥焊接效益。大直径焊丝不能用于小直径工件焊接，不然会产生坡口咬边、挂流成埂，影响焊缝质量。锈蚀焊丝不可用，必需经除锈方可使用。
6 焊前准备：焊前准备工作关系到焊接质量。
6.1检验焊丝牌号、材质是否符合，焊丝是否锈蚀，锈蚀要除锈方可使用。焊丝盘绕是否整齐。
6.2按焊剂烘焙要求进行烘焙，根本清除水份。
6.2.1产品常见焊剂烘焙温度、时间见表6.2
表6.2

焊剂
项目
HJ431　HJ430 HJ330
SJ101
SJ201　SJ501
SJ301　SJ302
烘焙温度 (℃)
250
300 ～350
300 ～350
300 ～350
保温时间 (h)
2
2
2
2
选择电流种类
交直流
交直流
直流
直流
焊剂粒度(mm)
2.5～0.45
2～0.28
2～0.28
2～0.28
6.2.2焊剂烘焙方法能够选择下列三种方法加热：
6.2.2.1使用YJJ-A系列焊剂烘干机可对焊剂进行远红外线加热自动控温，连续进料和出料，焊剂烘干均匀。
6.2.2.2铁皮盘堆放厚50-60mm在电焊条烘箱内进行烘干。
6.2.2.3可散堆在回火炉中进行烘干
6.2.3购进焊剂应放置离地面木板上，以防吸潮。
6.2.4焊剂在搬运中要轻拿轻放，堆高不超出3层，以防破坏粒度。
6.2.5回收焊剂应分粒、去渣，随回收，随使用。
6.3焊件组装：
6.3.1焊件装于工件转胎上，插止口组装，装配定位精度H10/f9，无止口对接，其错位＜2mm，全长度内直线度用Φ0.6钢丝同方向管体母线拉直，调整工件转胎上滚轮水平两个位置达成全程直度要求。
6.3.2套接两端法兰，长度上应留加工余量3-5mm，并注意是否有孔位要求。
6.3.3转胎驱动滚轮、支承滚轮尽可能支承在工件支承挡。
6.3.4调整好轴向支承定位装置，并给予固定（认证工件转向）
6.4工件预热：中碳钢含有较高淬硬倾向，在冷焊时，热影响区极易形成马氏体组织，焊前通常要求预热100℃～200℃，但因为埋弧焊热输入特征，尤其是环焊缝热处理效应(循环均匀加热，焊道预热保温等作用)。工件预热温度可较手工焊低，工件预热温度一是由含碳量确定。二是依据工件厚度确定。　
6.4.1液压缸、气缸焊接工件预热见表6.3
表6.3
壁　厚mm
＜25
25～40
40～60
60～80
＞80
预热温度℃
100
100～150
150～200
200～250
250
6.4.2预热方法：工件预热能够依据工厂条件任选下列一个。
1. 采取LCD－220－32型履带式陶瓷加热垫，上覆盖保温被，并用LWK－9×220型温度仪自动控制加温保温。
2. 用中性(弱碳化)火焰加热（工件转动）
6.4.3工件预热中，无缝管两端应用石棉堵封，起降低散热、保温作用
6.4.4预热达要求后随即进行定位焊，埋弧焊
因为调整焊丝位需时间，预热加温可高于表6.3中加热温度50℃。
6.5坡口（焊缝两侧20mm范围内）根本清除锈、油、水（经预热加温可达成除油水）
7 焊接
7.1焊接电流
7.1.1电流极性：埋弧焊采取直流反接法即工件接负极
7.1.2工件搭电，采取负极，电缆用M16螺栓紧固于14号槽钢，中（下）部槽钢倾斜搭在工件外元上。
7.2定位焊：　工件预热后随即进行定位焊。
7.2.1定位焊：法兰焊于内侧，中间套只需焊任一侧。
7.2.2定位焊可用手工焊，焊条应和母材匹配（见手工电弧焊工艺手则），也可用混合气体保护焊（MAG）
7.2.3定位焊长20-30mm，焊厚≤3mm，不宜过厚，且在圆周上基础均布，定位焊点数4-8点。
7.3埋弧自动焊工艺参数选择
7.3.1焊接电流：焊接电流和焊丝直径、工件直径及坡口形状尺寸相关。
7.3.2为发挥焊接效益，依据工件直径选择焊丝直径，焊丝直径确定后，其焊接电流值范围也确定，通常为A=80d～120d。焊丝直径和焊接电流关系见下表 7.3.2
焊接电流和焊丝直径关系 表7.3.2
焊丝直d
(mm)
3.2
4
5
6
说明
焊接电流A
250-350
320-500
400-600
480-700
焊丝为H08MnA
环焊缝
7.3.3焊丝直径选定后，不一样工件直径，其焊接电流也不一样，工件直径大，焊接电流可选大值，工件直径小，焊接电流选小值。工件直径和电流关系见下表7.3.3
焊接电流和工件直径关系 表7.3.3
工件直径
焊丝
直径
项目
250-300
300-500
500-650
>650
3.2
4
5
6
电流
260-320
320-480
420-580
520-700
说明
焊丝牌号H08MnA，工件35、45无缝管，焊剂HJ431
低强匹配焊接
7.3.4焊接电流大小和坡口形状尺寸相关：
坡口形状尺寸，尤其是坡口底宽b1，第一坡口角，钝边厚度将影响第一、二层道埋弧焊电流值选择。
当d+1＜b1≤d+2时，焊接电流取表7.3.3中焊丝电流下限值，不然将会产生咬边
当b1＞d+2时，焊接电流取表7.3.3中焊丝电流上限值，不然将会和侧边熔合不好。
是指钝边厚t≥1.2d，且圆周均匀，不用手工打底焊正常情况，如用手工焊打底，可直接取焊接电流中上限值。
第一坡口角α＜65°，焊接电流取小值；α≥70°，焊接电流可取中间值。
当坡口钝边t＜1.2d或t＞1.2d且圆周不均匀，应手工焊打底焊，再用埋弧自动焊。
7.4电弧电压值
本产品埋弧焊熔池是在圆弧面上，在焊接过程中，一直必需确保弧面熔池不流动、不挂，电弧电压关系到熔池大小，电弧电压应依据焊接部位尺寸、工件直径、熔深、焊缝形状等合理选择，通常选择电弧电压为30～40V，通常为32～38V
用手工打底焊第一焊缝，常取下限值30～34V，接缝上坡口或盖面焊、堆焊可取较大值36～40V，但最高小于42V。
工件直径小，电弧电压取小值28～32V，反之取较大值
坡口底宽b1小时取小值，b1大时可合适取大值30～34V。
7.5焊接速度
焊接速度影响埋弧自动焊线能量，焊缝尺寸、焊合比，并和焊接电流应有合理匹配，通常焊接速度选择415～665mm/min
当接头坡口底宽b1较窄时b1＜d+2同，第一坡口角α＜70°时第一道焊宜选中、下焊速465～500mm/min，以确保熔宽小些，不咬边、易脱碴，以后各道焊速通常选择在485～530 mm/min。
工件直径小，焊速宜选　小值465～490 mm/min，反之可取较大值，但焊速不宜超出600 mm/min，为正确选择焊速，现将实测焊速和调速表指针值对应值列入下表，供焊接时选调
表7.5（V＝220П/t*60　m/min）
指针值
300
350
375
400
425
450
475
500
550
焊速V
387.5
436.5
466.7
496.7
526.7
556.7
587.8
619
668.3
注：驱动滚轮直径D＝220mm
7.6焊丝伸出长度
焊丝伸出长度将影响焊丝电阻值，对焊丝预热温度，伸出长度长，电阻值大，焊丝温度高，因为磁偏力原因，焊丝定位不稳；伸出长度短，则和之相反，通常伸出长度为（10～12）d，甚至可达15d，因为焊接筒体类工件环缝选择电流比平焊直缝小，其线能量也少，所以焊丝伸出长度较大时，不致于使焊丝达成过热或红热状态而影响施焊正常进行。
7.7焊丝对筒体轴线水平偏移量
埋弧自动焊是在圆弧上部进行焊接，焊接熔池在圆弧面上为使要熔池金属有一定时间熔合凝固而不产生金属流挂现象，焊丝必需逆向偏离工件水平轴线一定距离，其偏移量和工件直径焊速相关，通常偏移量L＝KD， D－工件直径，K—偏移系数，通常K＝6%～10%。焊速大时，K取大值。焊速取小值时，K取小值。偏移量和工件直径关系见图6.7
l k (%) 11
10
1 9 l值区域
8
7
n 6
5

15 25 35 45 55 65 75 85 90 100
d(cm)
图7.7 偏移值l和工件直径关系
7.8焊丝端部和坡口侧壁距离。
为使焊道和母材熔合良好，焊丝端部距坡口侧壁距离f=(d±0.5)mm,　以下图7.8所表示，f过小会产生咬边，形成侧壁凹槽，脱渣困难，影响焊接质量；f过大，会使焊缝和侧壁熔合不好，强度差。焊接环缝时需适时调整焊丝位置，确保合理f值，见图7.8
图7.8
7.9 采取自行设计锥形导电嘴，平焊，多层多道焊，在对接焊时，第1、2　层为单道焊，以后每层两道焊，当观察到本层两道焊不相熔合，或两道之间出现凹形时，再改为每层三道焊，靠近坡口上部或盖面层，能够大于三道焊，　以达成美观光滑焊缝。在环缝焊中采取多层多道焊是一个循环连续施　焊过程，循环周期短，前后焊道有互补互成热处理作用。本道焊接为下一道焊道预热，又对上一条焊道起保温作用，确保了层间温度。因为本焊道熔深作用在某种程度上能够填补上一层焊缝表面缺点，（表层气孔、表层裂纹）。电流、电弧电压、焊速是三个关键焊接工艺参数，而且和被焊筒体工件直径、选择焊丝材质、规格亲密联络着，经过多年施焊经验，现汇总表7.6以下：

　　　　　　 埋弧自动焊接工艺参数汇总表　　　　 表7.6　mm　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
工件直径

焊丝直径
项目
251-325
325-495
495-650
650-1000
3.2
4
4
5
5
6
6
焊接电流I
260-320
320-380
350-500
400-500
450-550
480-600
600-700
电弧电压V
28-32
30-36
35-38
34-36
35-38
36-40
36-40
焊速mm/min
470-480
490-500
480-490
490-500
490-510
500-510
510-530
焊丝偏移量mm
15-25
20-32
18-28
30-50
30-40
40-60
50-70
焊丝伸出长度mm
32-40
35-55
35-60
40-70
45-75
45-70
50-80
说明
1
本表坡口尺寸参数按表3.1制备，若坡口底宽小于表3.1值电流，电弧电压取本表下限值
2
本表参数适适用于焊剂HJ431、焊丝H08MnA
3
本表适适用于45钢工件环缝埋弧焊接
4
本表参数仅供参考，在选择埋弧焊接工艺参数时，必需确保熔合良好，但不能使在圆弧面上焊接焊池滚动或滚挂
5
若改变焊丝材质，或改变焊剂应另做工艺评
8.操作注意事项：
8.1电网电压应稳定，电压不低于365V，最好单独布线。
8.2调好焊丝位，压下开启按钮时，要待正常施焊，方可松开。
8.3正常停焊，要压下停止按钮，不可钦压紧急停焊按钮，不然会产生凹坑。
8.4工件接电、焊嘴接电应牢靠，接头不应松动，塔铁接触部位应除锈，（多转数转）。
8.5焊机工作台调位好后，应用螺钉紧定，以免施焊中焊丝定位不好。
8.6常常注意工件轴向定位是否可靠。
8.7焊接电流≤500I，电源柜上电流选择小档。
焊接电流＞500I，电源柜上电流选择大档。
8.8 当无法确定电流调整指针确切位置时，试调电流、电弧电压、焊速参数，不应在焊接坡口内进行，应在离坡口100mm工件外元上试焊调整工艺节数。
8.9导电嘴使用一段时间后，导电嘴孔磨损大，影响焊丝正确定位，应更换新导电嘴。
9 补焊和检验
9.1在焊接过程中，如发觉咬边、凹坑、显著凹槽，应停焊，根本清除焊碴，用手工焊补焊好后再进行埋弧自动焊。
9.2对于坡口深大于25mm焊缝，如认为一次连续焊好没有把握，可分二次超声波探伤。
9.3工件焊好后，应用石棉被盖好，缓冷至常温。
9.4焊接件应在二十四小时内按规范进行超声波探伤。
9.5如探伤发觉较大范围或局部有焊接缺点，可用机械加工法或碳弧气刨去除缺点部位。用角向砂轮清根除氧化皮、锈、油水，再进行埋弧自动焊，或进行手工补焊。
9.6同一条焊缝只能在原处修补二次，第三次修补焊应另行设计坡口位置。
9.7探伤合格后随即转入回火除应力工序。