1.4 焊工疑难问题与操作技能的关系
目前我国生产的电站锅炉、工业锅炉、各种石油化工容器、管线、船舶等均为焊接结构,焊接工作量大,对焊接质量提出较高的要求,同时也会遇到各种各样的疑难问题。为此,丰富焊工的焊接理论知识、提高焊接操作技能在这些生产企业中显得尤为重要。
在锅炉压力容器行业,从事锅炉及压力容器焊接作业的所有焊工必须取得劳动部门颁发的锅炉压力容器焊工合格证书。锅炉及压力容器行业的焊工除具备必要的理论知识外,对焊工的操作技能要求是非常高的。具备较高的焊接操作技能,是解决焊接疑难问题的前提;掌握分析焊接疑难问题的方法,是加速提高焊接操作技能的途径。
焊条电弧焊操作技能主要包括基本操作和不同空间位置的焊接操作。基本操作技能主要包括焊条的引弧、运条、焊缝的连接及收尾。焊条电弧焊一般采用接触引弧。引弧时必须将焊条末端与焊件表面接触形成短路,然后迅速将焊条向上提起一段距离(一般为2~5mm),电弧即被引燃。接触引弧方法一般有碰击法和擦划法。碰击法引弧是将焊条的轴线垂直于焊件表面,接触表面形成短路后,立即将焊条提起,引燃电弧。擦划法是焊条在焊件表面擦划一下,引燃电弧。为防止引弧时产生焊接缺陷,一般在距离焊缝始端10~20mm处开始引弧,引燃后迅速移至焊缝起点处进行正常焊接。
电弧引燃后,焊条的运动是沿轴向送进、纵向平移和横向摆动三个方向运动的合成。轴向送进是焊条向下沿其轴线方向运动,随着焊条不断熔化,为保持一定的弧长,焊条轴向送进速度应与焊条熔化速度相等;纵向平移是焊条沿焊缝方向的移动,焊条纵向平移速度影响焊缝的熔深;横向摆动是焊条沿垂直焊缝中心线方向的运动,焊条横向摆动不仅可以增加焊缝宽度,而且可以控制电弧对工件各部位的加热程度,利于熔渣和气体的浮出,获得满意的焊缝成形。
焊缝的连接有中间接头、相背接头、相向接头和分段退焊接头四种形式。中间接头一般在前段焊缝弧坑前10mm附近引燃电弧,把弧坑里的熔渣向后赶并略微拉长电弧,预热连接处,然后回移至弧坑处,压低电弧,等填满弧坑后再转入正常焊接向前移动。相背接头要求先焊焊缝起头稍低,后焊焊缝在先焊焊缝起头处前10mm左右起弧,然后稍拉长电弧,并将电弧移至连接处,覆盖住先焊焊缝的端部,待熔合好再向焊接方向移动。相向接头要求前段焊缝起焊处略低些,使连接处焊缝高低、宽窄均匀。分段退焊接头要求先焊焊缝起头处较低,最好呈斜面,后焊焊缝焊至前焊焊缝始端时,改变焊条角度,将前倾改为后倾,使焊条指向先焊焊缝的始端。拉长电弧,待形成熔池后,再压低电弧并往返移动,最后返回至原来的熔池收弧处。
收尾时如果直接熄灭电弧,在收尾处会产生弧坑,不仅降低接头强度,而且容易产生弧坑裂纹。所以,在焊接收弧时,焊条做环形摆动以填满弧坑,焊条移动到收尾处停住,并且改变焊条角度回焊一小段后灭弧;也可以在弧坑处反复熄弧、引弧几次,直到填满弧坑为止。在焊接重要的锅炉、压力容器结构时,引弧和熄弧是不允许在焊件上进行的,要求设置引弧和熄弧板。
不同空间位置的焊接操作有平焊、立焊、横焊和仰焊。平焊分为不开坡口和开坡口的对接平焊。当焊件厚度小于6mm时,一般采用不开坡口对接。焊接正面焊缝时,先采用短弧焊接,使熔深能达焊件厚度的2/3左右,余高量应小于1.5mm。焊接反面封底焊缝前,必须清根,焊接电流应稍小些,以防第一焊道再次受热。如果焊件厚度较大时,需采用多层焊和多道焊。多层多道的底层焊缝,为了焊透要用直径较小的焊条,一般直径为3.2mm;其余各层选用直径较大的焊条,以提高生产率。采用多层多道焊时,首先要正确选择多层焊的层数,每层不要过厚,焊条摆动时,在坡口两边应稍做停留,以防止夹渣及未熔合缺陷的产生;焊道与焊道之间要有一定的重叠;注意清渣,各层焊缝的连接处要相互平行。
立焊是在垂直面上焊接垂直方向的焊缝。立焊的主要问题是熔池中熔化金属受重力作用容易向下流,使焊缝成形困难,所以必须采用短弧焊接,使弧长不大于焊条直径,利用电弧吹力托住铁水;或采用较小直径的焊条和较小电流,焊接电流一般比平焊小10%~15%;必要时,根据焊件接头的形式特点,采用不同的运条方法。
横焊是在工件垂直面上焊接水平焊缝的操作。横焊应采用较小直径的焊条,短弧焊接。由于横焊时上部坡口温度高于下部坡口,因此在上坡口处不作稳弧动作,而应迅速将电弧带至下坡口根部处,作微小的横位稳弧动作。坡口间隙小时,适当增大焊条倾角;间隙大时,可减小焊条倾角。
仰焊时焊缝位于燃烧电弧的上方,操作者在仰视位置进行焊接。仰焊是最难焊的一种焊接位置和操作方式。仰焊时必须采用小直径的焊条(一般为3~4mm)和较小的焊接电流,采用最短的电弧施焊。焊接时应使坡口两侧根部熔合良好,避免焊道太厚,以防止液态熔池金属过多而下淌。焊接带坡口的仰焊焊缝的第一层时,焊条与坡口两侧成90°角,与焊接方向成70°~80°角,用最短弧做前后推拉的动作。熔池宜薄不宜厚,应确保与母材熔合良好。熔池温度过高时可以拉起电弧或短暂熄弧,使温度稍微降低。焊接其余各层时,焊条横摆并在两侧做稳弧动作。
掌握基本焊接操作技能是焊工分析解决焊接疑难问题的前提,只有具备较高的焊接操作技能和应对焊接疑难问题的能力才能使焊接质量得到保障,两者缺一不可。