窄间隙双丝埋弧焊

10.窄间隙埋弧焊的简介
窄间隙SAW用的焊丝直径在2～5mm之间，很少使用直径小于2 mm 的焊丝。据报导，最佳焊丝尺寸为3 mm。4 mm直径焊丝推荐给厚度 大于140 mm的钢板使用，而5 mm直径焊丝则用于厚度大于670 mm 的钢板。 单道焊仅在使用专为窄坡口内易于脱渣而开发的自脱渣焊剂时才采用。 然而．尽管使用较高的坡口填充速度，单道焊方案较之多道焊方案仍 有一些不足之处。除需要使用非标准焊剂之外，它还要求焊丝在坡口 内非常准确地定位，对间隙的变化有较严格的限制。对焊接参数．特 别是电压的波动以及凝固裂纹的敏感性大．限制了这一工艺的适应性。 单道焊在日本使用较多。 日本以外的其他国家广泛使用多道焊．其特点是坡口填充速度相当 低．但其适应性强，可靠性高，产生缺陷少。尽管焊接成本较高．但 这一方案的最重要之处在于，允许使用标准的或略为改进的焊剂．以 及普通SAW焊接工艺。
窄间隙双丝埋弧焊的技术
大连中集重化装备有限公司
技术部-焊接试验室 2012年9月24日
1.埋弧焊的基本原理
自动送丝装置 焊接电源 焊剂斗
接线
凝固的焊 剂 焊剂挡板
焊道和完 工的焊道 引出槽
焊剂送进 管 焊剂
焊丝 引出板 衬垫板 焊接行进
母材
接地
2.单丝埋弧焊
加铁粉
3.双弧埋弧焊(TWIN-ARC)
1.25Cr-0.5Mo耐热钢 2.25Cr-1Mo耐热钢 2.25Cr-1Mo-0.25V耐热钢 3Cr-1Mo耐热钢 3Cr-1Mo-0.25V耐热钢
SA-387-11 SA-387-22 SA-336-F22 SA-832-22V SA-wk.baidu.com87-21 SA-832-21V
☻主要列出了AWS的焊材型号，其它标准对应的焊材可参看AWS-IFS-2 ☻由于多丝埋弧焊时，熔池中焊剂与焊丝的比例比单丝少，冶金反应会比单丝若得多。
8.多丝埋弧焊能够焊接的材料
母材类别 低碳钢(Rm≤490MPa) ASME型号 SA-516-70 SA-516-65 SA-516-60 SA-302-B/C SA-533-B/C SA-508 NB/T47008-20MnNiMo GB 型号 GB713-2008-Q345R GB713-2008-Q245R NB/T47008-20MnMo NB/T47008-20MnMoNb F7A8-EH12K F7P8-EH12K F7A6-EM12K F9A8-EF3-F3 F9P8-EF3-F3 F9A8-EF3-F3 F9P8-EF3-F3 F9A8-EF3-F3 F9P8-EF3-F3(中国H10Mn2NiMoA或H08Mn2NiMoA) 常见焊丝/焊剂☻ 低合金高强钢 低合金高强钢 低合金高强钢
通常丝-壁间距为5~6mm
15.窄间隙埋弧焊的坡口
最小1°
窄间隙埋弧焊的坡口角度(单边最 小1°)。
双丝窄间隙埋弧焊的坡口角度(单 边最小1.5°)。
坡口宽度为18~50mm。
9
16.窄间隙埋弧焊能够焊接的材料
母材类别 低碳钢 ASME型号 SA-516-70 SA-516-65 SA-516-60 SA-302-B/C SA-533-B/C SA-508 SA-537-1 NB/T47008-20MnNiMo GB 型号 GB713-Q345R GB713-Q245R 常见焊丝/焊剂 F7A8-EH12K F7P8-EH12K F7A6-EM12K F7A(P)4-EH14 F9A8-EF3-F3 F9P8-EF3-F3(中国H10Mn2NiMoA或H08Mn2NiMoA) F9A8-EF3-F3 F9P8-EF3-F3(中国H10Mn2NiMoA或H08Mn2NiMoA) F9A8-EF3-F3 F9P8-EF3-F3(中国H10Mn2NiMoA或H08Mn2NiMoA) F8A8-ENi5-Ni5 F8P8-ENi5-Ni5 低合金高强钢 低合金高强钢 低合金高强钢 低合金高强钢 NB/T47008-20MnMo NB/T47008-20MnMoNb
特殊的导电嘴和送丝机构
4. 纵列双丝埋弧焊(TANDEM-ARC)
5. 纵列双丝-双弧埋弧焊(TANDEM-TWIN-ARC)
6.横列双丝埋弧焊
7.纵列双丝埋弧焊(TANDEM-ARC)
单熔池-最高的熔敷效率
多熔池-焊接速度受咬边限制 对气孔和裂纹有很强的抵抗能力 两个焊丝间的距离在10 mm 30 mm之间(太近电弧干扰剧烈，太远形成2个熔池) 时，两个电弧形成一个熔池、一个气泡，大于该范围时，形成两个熔池，两个气 泡。 导前电弧：采用较大的电流及较小的电压，目的在于保证足够的熔深。 后续电弧：采用较小的电流及较大的电压，目的在于使焊缝具有适当的熔宽，改 善焊缝成形，防止焊接缺陷（咬边、未熔合等）。


14.窄间隙埋弧焊的焊接参数选择
1. 焊丝 焊丝直径通常根据板厚来选择，板厚小，选择 的焊丝直径也应较小。 2. 电流 焊接电流最大800A(直丝)。 3. 电压 电弧电压一般取25 V 32V，若小于25 V，焊缝 上凸严重；若大于32V，易产生咬边及夹渣， 且清渣困难。 4. 焊丝与间隙侧壁（丝-壁）的间距是影响焊缝 质量和性能的一项重要参数，决定了侧壁熔 深、热影响区 尺寸的大小。通常，最佳的丝 -壁间距等于所用焊丝的直径，允许偏差为 0.5mm。 5.双丝埋弧焊在引弧时并非两根焊丝同时引 弧,而是前丝先起弧在电弧稳定并前进一小段 距离后（30~50mm)，后丝在前丝未凝固的 熔池表面引弧；前丝先停弧，后丝在填满弧 坑后息弧!
0.5Mo耐热钢
SA-204 SA-299
F8A4-EA2-A2 F8P4-EA2-A2 F9A2-EA3-A3 F9P0-EA3-A3
GB713-2008-15CrMoR GB713-2008-14Cr1MoR GB713-2008-12Cr2Mo1R GB150.2-12Cr2Mo1 GB150.2-12Cr2Mo1VR NB/T47008-12Cr2Mo1V F8P2-EB2-B2 F8P4-EB2-B2 (中国H08CrMoA) F9P2-EB3-B3 F9P4-EB3-B3 F9P2-EG-G F9P2-EG-G NB/T47008-12Cr3Mo1V F9P2-EG-G
SA-832-22V SA-387-21 SA-832-21V SA-240-304
NB/T47008-12Cr3Mo1V S30408等
F9P2-EG-G ER308L
17.窄间隙双丝埋弧焊
双丝埋弧焊采用双电源供电，前丝DCEP,后丝AC。 前丝与后丝的焊接参数设定： 1）电流 通常前丝比后丝的电流大四分之一(一般后丝电流比前丝减少：20％～50％即可，如后丝电流过大则焊缝的边缘 会不规则),DC丝-电流最大800A,AC丝-最大电流800A(建议电流控制在570A以内)。 前丝电流若与后丝电流相差不大时，焊道较厚，中间凸起，成形不好。 2）电压 通常前丝应尽可能采用较低的电压25～32V，以获得稳定的电弧和较大的熔深,后丝比前丝的电压大个3~5V。 前丝的电压并不一定非要比后丝低，可以按照实际需要进行调整。 3）两焊丝间的距离 前后丝间的距离一般设在10～25mm。减小间距，焊缝变窄，熔深加大，焊缝余高显著提高，两电弧相互影响增 大，焊渣与熔融金属易结合，产生灰渣；加大间距，使熔池变长，熔深减小，焊宽增加，焊缝余高降低。另外； 前后丝尽可能调节在同一直线上，否则易形成焊偏。 4）焊剂的堆高 焊剂的堆高应调节到使后丝的厚度刚能略微看到其弧光闪烁为佳。如果焊剂太厚，使熔池所受压力增加，从而产 生不规则的表面粗糙焊缝，焊接中产生的气体外泄困难，使焊缝容易出现气孔。 焊剂的加入点一般选择在前丝的前2s 左右，否则焊剂的流动会影响电弧。 5）焊丝倾角 在标准情况下，前丝调整到垂直于工件表面，后丝向后倾斜10º ～15º ，倾角越大，焊宽增加，焊缝余高减小。 6）焊丝干伸长 焊丝的干伸长控制在40~45mm。 7）施焊时的注意事项 (1)埋弧焊缝坡口表面及其周围20mm 范围内必须无油、无锈和无水分，点焊焊点处应清除氧化皮及杂物，否则 焊缝内部和焊缝表面会产生气孔。 (2)焊剂要求烘干，焊剂焙烘温度为300～400℃，时间为2h。焊剂覆盖高度要超过单丝埋弧焊剂覆盖高度，通常焊 接规范下焊剂覆盖高度为40mm（略高于单丝埋弧焊)。 (3)引弧板和息弧板的尺寸大于一般单丝焊的引弧板和息弧板，其宽度不小于150mm，长度不小于200mm。 (4)双丝埋弧焊在引弧时并非两根焊丝同时引弧，而是前丝先起弧，在电弧稳定并前进一小段距离(30～50mm)后， 后丝在前丝未凝固的熔池表面引弧；前丝先停弧，后丝在填满弧坑后息弧。 (5) 焊丝与侧壁距离控制在3~4mm，弯丝转动角度为±8°
NB/T47008-12Cr2Mo1V
F8P2-EB2-B2 F8P4-EB2-B2 F9P2-EB3-B3 F9P4-EB3-B3
F9P2-EG-G F9P2-EG-G
2.25Cr-1Mo钢
2.25Cr-1Mo-0.25V钢 3Cr-1Mo钢 3Cr-1Mo-0.25V钢 奥氏体不锈钢
SA-387-22-1/2 SA-336-F22
此为奥氏体不锈钢的窄间隙坡 口
13.窄间隙埋弧焊的优点
(1)埋弧焊时电弧的扩散角大，焊缝形状系数大， 电弧功率大，再配合适当的丝一壁间 距控制，无需像熔化极气体保护焊那样．必需采用较复杂的电弧侧偏技术，即埋弧焊 方法的电弧热源及其作用特性．可直接解决两侧的熔合问题，这是埋弧焊方法在窄间 隙技术中应用比例最高的重要原因。 (2)焊接过程中能量参数的波动对焊缝几何尺寸的影响敏感程度低。这是由于埋弧焊方 法的电弧功率高， 同样的电流波动量△，在埋弧焊时所引起的波动幅度要小得多。 (3)埋弧焊过程中熔滴为渣壁过渡，液渣罩和固态焊剂的高效“阻挡”作用，根本不会 产生飞溅，这是埋弧焊在所有熔化极弧焊方法中所独有的特性，正是窄间隙焊技术所 全力追寻的。因为深窄坡口内一旦产生较大颗粒的飞溅，无论是送丝的稳定性、保护 的有效性还是窄间隙焊枪的相对移动可靠性都将难以保证。 (4)在多层多道方式焊接时，通过单道焊缝形状系数的调节，可以有效地控制母材焊接 热影响区和焊缝区中粗晶区和细晶区的比例。通常焊缝形状系数越大，热影响区和焊 缝区中的细晶区比例越大。这是由于焊道熔敷越薄，后续焊道对先前焊道的累积热处 理作用越完全，通过一次、二次甚至三次固态相变．使焊缝和热影响区中的部分粗晶 区转变成细晶区，这对提高窄间隙焊技术中焊态接头的组织均匀性和力学性能均匀性 具有极其重要的意义。 埋弧焊方法依靠电弧自身特性而无需采取特别技术即可解决极小坡口面角度(0°～7°) 条件下的侧壁熔合难题；焊缝几何尺寸对电弧能量参数波动不敏感：无焊接飞溅的技 术特性无条件地遗传给窄间隙焊技术，从而极大地提高了窄间隙埋弧焊时送丝、送气 及焊枪在坡口内移动的可靠性，这对保证窄间隙焊接的熔合质量和过程可靠性起了决 定作用。
11.窄间隙埋弧焊的基本形式
12～22 18～26 32～38
8 4 3 2 4 1 2 6 7 5 3 1 4 2 7 6 3 9 5 8 1
窄间隙1层1焊道 每层一道焊缝，适用于70~150mm厚 的工件。 • 特点：省时省料、容易产生热裂 纹。 • 工艺要点： • 必须严格控制坡口精度 • 必须严格控制焊接工艺参数。当 焊接含碳量较高的钢材时，应该采 用较低的焊接电流和速度，从而获 得较大的成形系数，减小裂纹倾向。
窄间隙1层2，适用于 150~300mm厚的工件， • 特点：易焊透，焊 渣易清除，工艺参数 允许范围大。而且由 于线能量小，焊缝具 有良好的韧性。
窄间隙1层3焊道, 适用于板厚>300mm 的工件
12.窄间隙埋弧焊的其它形式
清根量大 较大的坡口角度
板厚在40~80mm时，减少焊接时间明 显，坡口宽度在18~20mm以上时，采 用1层2焊道焊接
0.5Mo钢
SA-204
F8A4-EA2-A2 F8P4-EA2-A2 F9A2-EA3-A3 F9P0-EA3-A3
F8A4-EA2-A2 F8P4-EA2-A2 F9A2-EA3-A3 F9P0-EA3-A3
0.5Mo钢
SA-299
1.25Cr-0.5Mo钢
SA-387-11-1/2
GB713-2008-15CrMoR GB713-2008-14Cr1MoR GB713-2008-12Cr2Mo1R NB/T47008-12Cr2Mo1
9.窄间隙埋弧焊
窄间隙埋弧焊出现于上世纪80年代， 很快被应用于工业生产，它的主要应 用领域是低合金钢厚壁容器及其它重 型焊接结构。 窄间隙埋弧焊的焊接接头具有较高的 抗延迟冷裂能力，其强度性能和冲击 韧性优于传统宽坡口埋弧焊接头，与 传统埋弧焊相比． 总效率可提高50 ％～80％； 可节约焊丝38％～50％ ， 焊剂56％～64.7％。窄间隙埋弧焊 已有各种单丝、双丝和多丝的成套设 备出现． 主要用于水平或接近水平 位置的焊接，并且要求焊剂具有焊接 时所需的载流量和脱渣效果，从而使 焊缝具有合适的力学性能。一般采用 多层焊， 由于坡口间隙窄，层间清 渣困难，对焊剂的脱渣性能要求很高， 尚需发展合适的焊剂。