箱型柱熔嘴电渣焊工艺方法

建筑钢结构箱形钢梁(柱)隔板熔嘴电渣焊工艺方法

【摘要】介绍溶嘴电渣焊在建筑钢结构箱形梁(柱)内隔板焊口的应用、焊接工艺、

操作步骤及注意事项。

箱形钢梁(柱)的构造与隔板接头形式如图1所示。

在箱形梁(柱)隔板的焊接中采用了熔嘴电渣焊方法，但该焊接方法我公司还是首次介入，由于对熔嘴电渣焊焊接箱形梁(柱)隔板的相关资料及实例介绍的不多，即便有介绍也不详尽，为此，在箱形梁(柱)投产前进行了熔嘴电渣焊工艺试验、评定，以便通过工艺试验，总结出合适的焊接参数，并检验焊接接头的内部质量和力学性能是否合格。编写焊接工艺指导书，指导现场的焊接生产，以保证该项焊接工程的顺利完成。

1.熔嘴电渣焊简介

熔嘴电渣焊是一种利用电流通过导电的液体熔渣所产生的电阻热作为热源使金属熔化的熔焊方法，是电渣焊的一种。该方法焊接较厚的工件，只要求工件边缘保持一定的装配问隙，不需要坡口，就可以一次成形，效率高，金属熔池凝固速率低，熔池中的气体和杂质容易浮出，不易产生气孔和夹渣等缺陷，因此特别适用于建筑钢结构箱形梁(柱)隔板部位焊口的焊接。隔板的接口形式如图2所示，它利用焊丝和固定在工件间隙中并与工件绝缘的熔化嘴共同作为熔化电极。当焊接启动后，焊丝与引弧板接触产生电弧，使焊剂熔化而建立起渣池，熔化嘴和不断送入熔化嘴内的焊丝一起熔化作为填充金属，使渣池逐渐上升(因铁水重渣池轻，熔渣自然上升)而形成焊缝。详见图2所示。

2.焊接材料与焊接设备

钢种：Q345B、Q345C，板厚：δ=16～50mm。

焊丝：φ2.5mm、φ3.2mm，H08MnMoA、H10Mn2。

熔嘴：φ8mm、φ12mm。

焊剂：HJ431。

焊接设备：ZH—1250专用电渣焊机，直流反接。

3.焊前准备

(1)试件钢板采用半自动气割，以保证切割面平整，清理工件焊口内外100mm 处，保证与焊口间隙接触的试件表面均无脏物、氧化铁等，并露出金属光泽。

(2)工件组装所组对的焊缝形式为I形，但装配间

(3)对接焊缝的变形主要表现为横向收缩，组装间隙上口比下口大2mm。

(4)定位焊焊缝要长些，焊角要大些，施焊中以防开裂，没法补救(因隔板焊口在箱形梁/柱内已密封)。挡板与隔板接触面的间隙应≤0.5mm，以防电渣焊时跑渣漏铁水，中断焊接。

4.焊接操作步骤

(1)所焊试件(箱形梁/柱工件)应水平放置，使熔嘴(管状长焊条)的夹头与试件焊口保持平面垂直，安装熄弧板，将熔嘴插入待焊焊口内，调节熔嘴使其处于焊口的中心并接触到引弧板，再将焊嘴提起20～30mm，拧紧夹头。

(2)在试件的底部安装引弧板(钢板自制或原机设备的铜制引弧帽)，并垫实或顶紧与工件密合，以防起焊时跑渣漏铁水，影响正常的启动焊接。

(3)从熔嘴内插入焊丝送人底部与引弧板相接触(这时焊丝与熔嘴长焊管应在焊口的正中心)，焊丝再提起10mm左右。拧紧送丝轮和调直轮，最后检查焊机各部位是否拧紧。

(4)加人少量引弧剂和少量焊剂HJ431。

(5)各种接头形式的熔嘴电渣焊焊接参数见附表。

隙尺寸大小将直接影响电极的正常工作和所形成的熔池面积。问隙小易引起熔合不良等缺陷，间隙过大，使焊丝、焊剂的消耗过大，效率降低。因此，组对间隙的制备是保证电渣焊质量的关键，电渣焊的间隙制备及装配尺寸应按规范及工艺执行。各种参数详见附表。

(6)引弧采用较高电压短路(为焊丝接触工件)引弧(方便引弧，比正常电压高3～4v)。引弧后，刚开始送丝速度要慢些，即电流小些，以便造渣，这时是弧焊过程，电流波动较大，随着焊剂的熔化，形成有一定深度的熔化渣池，温度逐渐升高，这时电流应适当大些，电弧开始消失而转入电渣过程，电流和电压逐渐趋于稳定，随着电渣过程的稳定，可将电流和电压调至附表所示数值，进入正常电渣焊过程。

(7)施焊过程中要密切注意焊机控制箱上电流和电压的变化，根据情况随时调节，并注意熔嘴始终保持在焊口的中心，保证渣池的温度和熔池的形状及深度正常，才能确定焊接质量。

(8)熄弧收尾时，要保证焊缝高出熄弧板(熄弧铜帽)，才能使焊接结束。冷却后割除引弧板及多余焊缝，并修磨与母材平整一致。

5.几点注意事项

液态熔池的建立主要依靠电弧热来完成，故必需熟练掌握好由电弧过程到电渣过程的速度转变，因此应注意下列事项。

(1)为保证电渣焊过程稳定和焊接质量，应使安装和设备调整、引弧造渣、正常焊接及焊缝收尾等五个关键环节连续完成，中间尽量不要停止。

(2)在箱形梁(柱)组对前，划线钻熔嘴孔(φ30mm)，并要求上下必需垂直对正。

(3)熔嘴长度=焊口长度+150mm左右。

(4)施焊中要注意检查熔池熔化是否充分，渣量与深度是否合适。渣池太深，会导致熔宽面减小，造成渣池温度下降，易使焊接边缘加热不足，而产生未熔合或熔合不良等缺陷；渣池太浅，即使焊接电流增大，电渣焊过程也不稳定，焊丝容易接触到金属熔池发生短路，使飞溅加大，导致焊接中断。因此，渣池深度十分重要，渣池深度控制在30～40mm为宜。渣池深度靠听觉也可判断，渣池深度适中发出的声音像煮粥，发出“咕嘟”声，观察焊口外钢板接触面烧红的颜色与宽窄也可判断内部熔合情况，熔合良好的外钢板烧红颜色均匀，比焊口稍宽，且宽窄较均匀。

当需要添加焊剂时，要防止一次加入量太大，要徐徐不断，少量加入。如一次加入量太多，也易造成焊缝熔合不良等缺陷。

(5)电渣焊热量主要取决于电流，如电流过大，熔池沸腾严重，焊缝成形不好，易造成熔合不良等缺陷；而电流小，电渣过程也不稳定，也容易产生未熔合、夹渣等缺陷。引弧后，始焊时焊接电流应相对小些，然后逐渐加大到正常值。

(6)电渣焊是一种电阻性负载，一般来说，焊接电压高低直接影响焊缝的熔宽(就电渣焊而言即指熔池与渣池的面积)，电压越高，熔宽越大，反之越小。因此，起焊时焊接电压应比正常焊接电压要稍高一些，一般高3～5V为宜。

(7)熔嘴在焊口内的对准中心及施焊中渣池的状况，可借助小水银玻璃镜来观察。

(8)特别指出的是焊前一定要按箱形梁(柱)的实际焊接形式作好焊接工艺试验、评定，经检验合格后方可正式焊接。

6.结语

焊接试件均经过超声波检验，无裂纹和未熔合等缺陷；经取样宏观金相检验，焊缝形状呈椭圆形，轮廓清晰，熔合良好；经冷弯试验(120°)无裂纹，合格。试验结果证明上述焊接工艺是可行的，焊接参数是合适的，表明熔嘴电渣焊接头内部质量和力学性能均满足建筑钢结构箱形梁(柱)结构横隔板部位焊缝焊接的

设计要求。