超低温碳钢焊丝焊接操作技术研究

超低温碳钢焊丝焊接操作技术研究

王长辉 曲杰 张作仁

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：超低温碳钢焊丝焊接操作中，要把握技术要点，从前期的准备以及具体的操作等各个环节着手，加强对焊接操作技术要点的把握，提高超低温碳钢焊丝焊接技术应用水平、操作水平，防范焊接缺陷问题，消除内凹隐患。本文对超低温碳钢焊丝焊接操作技术要点进行了探讨

关键词：超低温；碳钢；焊丝；焊接；技术

前言：在社会经济的快速发展中，焊丝焊接技术操作要不断的提高技术水平，在超低温碳钢焊丝的焊接中，合理的选择工艺参数，加强对焊接操作技术要点的管控，做好前期的准备活动，把握注意事项，最大限度的提高超低温碳钢焊丝焊接技术的应用水平、操作水平。总结操作要领，防范缺陷问题，例如烧穿、未焊透、内凹、气孔等，提高焊接效果。

一、焊接前准备工作要点

在焊接前的准备中，要结合超低温碳钢焊丝焊接的作业任务目标，做好前期的准备工作，清理坡口位置，将表面存在的杂质清除干净，打磨管线坡口边缘内外两侧位置，至少要将打磨范围扩大到25mm左右，打磨干净后去除铁锈、油污、杂质，保证焊接前管线坡口边缘露出金属光泽。清理坡口后，要进行坡口的加工组队，应保持钝边为0.5-1.5mm，通过坡口加工保证后续根部打底焊接的可靠质量，控制错边量，要保证按照允许的标准范围内降低错变量的误差。清除坡口内的毛刺，通过打磨清理的方式，保证坡口内平整度、清洁度，控制装配间隙，要保证装配间隙均匀以3-4mm为宜，防止出现焊接中存在的塌陷问题、气孔缺陷现象^[1]。对于未焊透或未熔合的问题进行有效的防范，在点固焊环节，使用直接点口的方式，防范点固焊缺陷问题，保证点固焊的作业过程中带坡口的两节管接地线，同时进行接地，避免出现接地时发生电弧偏吹的现象，消除质量缺陷。沿同一个方向进行点焊补焊作业，认真、细致的通过打磨处理的方式，去除掉点固焊收弧缩孔。在焊前预热中要做好除湿作业，预热温度应超过60℃以上，碳当量应超过0.42%，此时控制预热温度应超过100℃以上，预热的范围超过25mm，至少为壁厚的两倍左右，在预热中要测量预热部位的背面，保证焊接预热的可靠性效果^[2]。

二、打底焊操作技术要点

在进行打底焊作业环节，明确不同位置的打底焊操作要领，例如在仰焊位置的打底焊作业中，此类位置指的是5到7点钟的位置，在仰焊的位置的打底焊作业中，仰焊6点位置过中心一点是起弧点，要结合具体的坡口角度进行对钨极的调整，焊枪居中将坡口平分，根据组对间隙，调整钨极伸出长度为5mm左右。焊枪作业中应后倾70度到80度左右，焊枪后倾角度随着仰焊位置的变化而逐渐增大，超过6点位置时，焊枪后倾角度应逐渐增大到85度左右。在焊接过程中，熔池和钨极之间应保证互不接触，尽量保证钨极靠近坡口根部位置，焊丝需要在坡口根部位置产生电弧热，对焊丝形成熔化的功能，利用内填丝法形成熔池，拖住其向前，保证送丝均匀，强调焊枪摆动的均匀性效果。在熔池位置应合理的控制电弧停留的时间，避免电弧的停留时间过长，因为过长时间的电弧停留，会导致熔池温度过高形成焊缝塌陷问题，操作人员要合理的控制电弧停留的时间，在站立位置时，要能够对根部的熔池情况进行清晰的观察。在摆动焊的施工操作中，根据锯齿型左右的均匀摆动焊枪，尽量在靠近坡口两边位置时，多向坡口位置摆动一点，采取小幅度摆动的方式进行密切的观察，对熔池的情况进行严格仔细的观测，保证坡口两侧位置良好的融合状态^3]。

和常规的碳钢相比，超低温碳钢焊丝在熔化后具有较强的流动性，和水滴一样，会受到重力作用的影响，在实施焊接作业的环节，电弧是很难将液态金属带动的，因此移动焊枪的过程中，沿着焊接方向要跟随管位置的变化，及时的调节角度的变化，始终将电弧顶到破口的根部，消除塌陷风险内凹缺陷等问题。在立焊和平焊位置进行底焊操作的过程中，其实是更容易控制的，和仰焊相比控制的难度更小，在焊接作业的操作过程中，后倾焊枪70度到80度左右，在坡口中间位置，将坡口平分，钨极要与坡口根部相互靠近，并且在均匀的状态下摆动。熔池金属在钨极端部形成的电弧作用下被吹动，逐渐向上走，送丝过程中要利用小幅度摆动的方式，保持送丝的稳定性、连续性，尽量在摆动的过程中向着母材一侧增加摆动，保证坡口两侧位置具有良好的融合效果，提高焊接质量。操作人员要选择合适的位置进行对熔池的观察，选择站立位时要保证能够对根部熔池位置进行清晰的观察，尤其要注意对平焊位置焊层的控制，避免焊层过大，降低焊接熔塌和焊瘤问题的发生风险，因为若是焊层过厚，将会出现液态金属下坠的情况，破坏了整体的焊接质量效果，因此必须要对焊层的厚度进行有效控制^[4]。

三、填充及盖面焊操作技术要点

在填充环节和盖面焊的操作中，要保证把握技术要领和操作要点，提高超低温碳钢焊丝焊接的操作效果，增强整体的焊接质量，在首层填充焊环节，合理的选择焊接的方法，根据打底层焊缝的宽度，选择首层填充焊的方法。在首层填充焊环节，使用单道焊的方式或多道焊的方式最为常见，在超低温碳钢焊丝的焊接作业中，由于仰焊位置是很容易出现缺陷问题的，形成塌陷质量问题或烧穿等缺陷现象，因此在焊接过程中，应选择填充方法为多道焊的填充方式，在母材上分散部分的热量。其他的位置可以使用单道焊填充或多道焊填充的方式，最大限度的对热输入进行有效的控制，在保证融合效果的前提下，对焊接速度加强把控，焊接速度不能过低，尽量的降低热输入，例如仰焊进行6点左右的位置焊接作业时，要对电弧进行认真密切的观察，合理的把握填丝时间，当焊道开始呈融化状态时就开始进行填丝作业。使用焊枪的过程中要保证均匀性，匀速的进行焊接，小幅度的进行摆动，保证最终可靠的焊接效果，值得注意的是打底焊道的厚度通常是较薄的，因此必须要加强对焊道和母层与层间的熔合状况的关注，要在首层填充的作业环节，尽可能的在母材位置多带一点熔池金属，防止发生塌陷缺陷和未融合的质量缺陷问题。

在盖面焊环节应观察第1道焊接过程中坡口边缘的情况，对于破口边缘是否存在熔合、平直的现象加强掌握，保持焊缝的余高合理性，焊缝的宽窄度应保持一定的均匀性，根据第1道焊缝的位置，要在第1道焊缝的最高处位置或1/3处压第二道焊缝，保证焊道处于直线状态下。以此类推，进行第3道焊缝及以后的操作，最后一道焊缝在焊接中，需要保证坡口边缘熔合的理想效果，在收弧作业环节，根据焊缝的边缘，将收弧点带到边缘位置，熄弧时使用电流衰减法，保证盖面焊作业可靠的质量^[5]。

结论：综上所述，在超低温碳钢焊丝焊接技术的应用中，要考虑到碳钢焊丝的具体性能，把握焊接操作技术的应用要点，提高焊接水平，在各个环节加强对焊接作业要点的管控，消除焊接中可能存在的质量缺陷问题，提高焊接操作的生产质量、生产效率。

参考文献：

[1]杜青林,亢淑梅,李顺涛.超低温高锰钢焊接技术发展及在LNG储罐中的应用[J].科技创新与应用,2021(11):40-43.

[2]朱亮.镍基合金低温碳钢复合管焊接接头性能研究[J].内燃机与配件,2020(12):15-16.

[3]费愚,倪继志,谭巍.低温碳钢与镍基合金复合管的焊接工艺探索[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(01):217-218.

[4]徐向军,田智杰,高建忠,等.桥梁用新型超低温高性能Q420qFNH耐候钢焊接试验研究[J].金属加工(热加工),2019(11):8+1-7.

[5]田智杰,徐向军,高建忠,等.新型超低温高性能耐候桥梁用钢Q420qFNH钢焊接试验研究[J].金属加工(热加工),2019(06):49-54.