焊條電弧焊的焊接參數(shù)的選擇

焊條電弧焊的焊接參數(shù)主要有焊條種類、型號(hào)和直徑、電源種類和極性、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊縫層數(shù)和道數(shù)、焊條角度、焊接方向等，其中最重要的參數(shù)是焊接電流和焊接速度，它決定了焊接熱輸入，對(duì)焊縫金屬的力學(xué)性能起決定性的影響。焊接參數(shù)選擇的正確與否，直接影響焊縫外觀、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此選擇合適的焊接參數(shù)是焊接生產(chǎn)中不可忽視的一個(gè)重要問(wèn)題。

1.焊條種類、型號(hào)和直徑

焊條種類、型號(hào)的選擇詳見(jiàn)第二章第三節(jié)。焊條直徑是指焊芯直徑，其選擇與下列因素有關(guān)∶

（1）工件厚度 厚度較大的工件應(yīng)選用直徑較大的焊條;厚度較小的工件，選用直徑較小的焊條。

（2）焊縫空間位置 平焊位置時(shí)，焊條直徑可比其他位置大;而仰焊、橫焊位置時(shí)，焊條直徑應(yīng)小些，一般不超過(guò)4mm;立焊最大不超過(guò)5mm，否則容易形成焊瘤。

（3）焊接層數(shù) 多層焊時(shí)第一層應(yīng)采用直徑不超過(guò)φ3.2mm 的焊條，以保證熔合好、熔透;其他各層可根據(jù)層次、焊縫位置選用比第一層大一些的焊條直徑。

2.焊接電源種類和極性

用交流弧焊機(jī)時(shí)，不存在正、反接的問(wèn)題，但由于電弧穩(wěn)定性差，焊接質(zhì)量不易控制，適用于一些非重要部件選用酸性焊條或交/直流兩用的堿性焊條（焊條牌號(hào)末位為6）的場(chǎng)合。

直流電源有反接（工件接負(fù)極）和正接（工件接正極）兩種。直流正接時(shí)，焊條的熔敷速度比反接時(shí)高，焊接速度較快。但因電弧的熱量集中于焊條上，母材的熔深較淺，適用于薄壁設(shè)備的封底焊道和仰焊單面焊雙面成形的打底層。直流反接焊接時(shí)，電弧的熱量集中于母材，故熔深較大，特別是使用低氫鈉型堿性焊條時(shí)，采用直流反接法焊接，可使電弧穩(wěn)定、飛濺少，避免了氣孔和未熔合。

但采用直流焊接時(shí)，易產(chǎn)生磁偏吹，焊接電流越大，磁偏吹現(xiàn)象越嚴(yán)重。為了解決這一問(wèn)題常采用以下措施減小磁偏吹;①改變地線的引入部位，使電弧周圍磁場(chǎng)均勻;②采用短弧焊接，調(diào)整電極角度，使電極向磁偏吹相反的方向傾斜;③采用分段焊法及小電流焊接，對(duì)減小磁偏吹也有一定的作用。

3.焊接電流

焊接電流是焊條電弧焊最主要的焊接參數(shù)之一。在特種設(shè)備的焊接中，大多數(shù)采用直流電焊接。

焊接電流值的大小直接關(guān)系到焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，焊接電流主要根據(jù)焊條直徑和焊接位置來(lái)選擇。實(shí)際工作中可采用經(jīng)驗(yàn)公式或焊接工藝試驗(yàn)來(lái)確定焊接電流。

（1）經(jīng)驗(yàn)公式 焊接電流與焊條直徑的關(guān)系∶

I=Kd

式中，I為焊接電流（A）;d為焊條（即焊芯）直徑（mm）;K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出的焊接電流，只是個(gè)大概的參考值，在實(shí)際使用時(shí)還應(yīng)根據(jù)具體情況靈活掌握。如板材較厚或T形接頭、搭接接頭時(shí)，焊接電流必須大一些。其次應(yīng)考慮焊接位置。立焊和橫焊時(shí)，焊接電流一般比平焊低10%～15%，仰焊時(shí)的焊接電流比平焊低15%～20%。如焊接不銹鋼時(shí)，為了減小晶間腐蝕和減少焊條發(fā)紅，焊接電流應(yīng)小一些。

（2）由焊接工藝試驗(yàn)確定 對(duì)于普通結(jié)構(gòu)，利用經(jīng)驗(yàn)公式確定焊接電流已足夠。但是對(duì)于首次使用的金屬材料或鍋爐、壓力容器的焊接等，焊接電流必須通過(guò)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)合格后的工藝來(lái)確定焊接電流。

4.電弧電壓

焊條電弧焊時(shí)，電弧電壓由弧長(zhǎng)決定。弧長(zhǎng)是指從熔化的焊條端部到熔池表面的距離。保持合適的弧長(zhǎng)對(duì)焊接優(yōu)良的焊縫是相當(dāng)重要的。通常，縮短電弧長(zhǎng)度可提高焊接電流，增加焊條的熔敷速度。而拉長(zhǎng)電弧會(huì)降低電弧的挺度，使電弧熱量的損失加大，增加熔化金屬的飛濺，降低焊條熔敷率，且容易引起咬邊和未焊透等焊接缺陷;另外，電弧長(zhǎng)度增加，空氣還會(huì)進(jìn)入熔池形成氣孔。在使用低氫型堿性焊條時(shí)，應(yīng)采用短弧焊接，因?yàn)檫@類焊條以熔渣保護(hù)為主。而以較長(zhǎng)的電弧焊接，則很容易產(chǎn)生氣孔。通常弧長(zhǎng)應(yīng)略小于焊條芯的直徑。

5.焊接速度

單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長(zhǎng)度，稱為焊接速度。焊接速度應(yīng)適當(dāng)并保持均勻。焊接速度由焊工手工操作掌握。合適的焊接速度主要取決于焊條的熔化速度、所要求的焊縫尺寸、焊縫的裝配間隙和焊接位置等。焊接速度對(duì)焊縫的質(zhì)量有直接的影響。焊接速度太快，可能使焊道成形不良，并容易引起未焊透和夾渣等缺陷。焊接速度太慢會(huì)導(dǎo)致焊瘤、溢流等缺陷的形成。此外焊接速度對(duì)焊縫及熱影響區(qū)的金相組織和性能也有一定的影響。在對(duì)高強(qiáng)度鋼和不銹鋼焊接時(shí)，為避免焊接熱影響區(qū)性能的惡化或耐蝕性的降低，通常都要求采用焊速較高的窄焊道技術(shù)。在這種情況下，焊接速度應(yīng)保證熔池直徑約為所用焊條直徑的2~3倍。

6.焊接層數(shù)和焊道數(shù)

焊接層數(shù)和焊道數(shù)的多少主要由焊件材質(zhì)及厚度和焊條直徑?jīng)Q定。另外與選用的坡口形式和裝配間隙有一定的關(guān)系。對(duì)于厚板對(duì)接焊縫焊接層數(shù)n與焊件厚度δ和焊條直徑φ的關(guān)系為n=δ/φ，焊件厚度越厚焊接層數(shù)越多。

同一層焊幾道由焊件材質(zhì)、該材質(zhì)評(píng)定合格的工藝和施焊的實(shí)際情況決定。一般多道焊焊縫的力學(xué)性能比單道焊的優(yōu)秀，且晶粒更細(xì)。要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，多選用多層多道焊。

《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》規(guī)定∶當(dāng)壁厚大于38mm時(shí)，焊道的單層增厚不大于所用焊條直徑加2mm，單焊道寬度不大于所用焊條直徑的5倍。對(duì)（9% ～12%）Cr 馬氏體型耐熱鋼規(guī)定更加嚴(yán)格∶所有厚度，每根完整的焊條所焊接的焊道長(zhǎng)度與該焊條的熔化長(zhǎng)度之比應(yīng)大于50%，焊道的單層增厚不大于所用焊條直徑，單焊道寬度不大于所用焊條直徑的4倍。

多層多道焊目的是改善焊縫金屬的金相組織和力學(xué)性能。多層單道焊或每層焊肉過(guò)厚都能使焊縫金屬高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成焊縫金屬和熱影響區(qū)過(guò)熱，使焊接接頭的性能下降、高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度韌性顯著降低、低溫鋼的低溫韌性也大大降低、耐熱鋼的回火脆性增高，以及不銹鋼被敏化而產(chǎn)生晶間腐蝕。

所以在鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接時(shí)，越來(lái)越普遍用不擺動(dòng)多道焊，擺動(dòng)單道焊越來(lái)越受限制，特別是焊接高強(qiáng)鋼、耐熱鋼、低溫鋼和不銹鋼的承壓設(shè)備時(shí)更是如此。尤其是在制造過(guò)程中，盡量將焊件置于平焊位置，用不擺動(dòng)多道焊來(lái)焊接。在長(zhǎng)輸管道的現(xiàn)場(chǎng)施工中，用纖維素焊條下向焊時(shí)，也采用不擺動(dòng)的操作方法。擺動(dòng)過(guò)寬不易控制焊縫成形，焊縫中部也會(huì)凹陷，使沖擊韌變下降。

在承壓設(shè)備安裝時(shí)，常在立焊、仰焊位置焊接，不得已才采用擺動(dòng)焊的方法。

7.焊條角度的選擇

焊條電弧焊與操作相關(guān)的主要有工作角和傾角兩種焊條角度。①工作角∶焊條軸線與水平面（對(duì)接時(shí)）或垂直平面（T形接頭）間的夾角稱為工作角。工作角決定焊件上熱量的分布，當(dāng)焊接厚度相等的對(duì)接接頭時(shí)，焊條的工作角為90°，電弧的熱量均勻分布在焊件兩側(cè)。當(dāng)厚度不同時(shí)，應(yīng)使電弧偏向板較厚一側(cè)。當(dāng)焊接T形接頭時(shí)，若板厚相等，工作角等于45°，使焊腳兩側(cè)得到的能量盡可能均勻，焊腳對(duì)稱。若板厚不等，應(yīng)使焊條與薄板間的角度稍小些，使厚板側(cè)得到的熱量稍多些。②焊條傾角∶焊條軸線與焊縫軸線間的銳角即為焊條傾角，如圖3-27所示。圖中左側(cè)為板厚相等平焊時(shí)的工作角，右側(cè)為施焊中焊條傾角的變化。掌握好焊條的傾斜角度，配合焊速可控制液態(tài)金屬和熔渣，使它們很好地分離，防止熔渣超前。焊條傾角變大，熔池加深，單面焊雙面成形時(shí)背面焊縫余高加大。焊條傾角變小，熔池變淺。

8.焊接方向

焊條電弧焊在平、橫、仰位置中一般選用易觀察熔池、熔深較大的右焊（后傾焊）法，易產(chǎn)生夾渣的左焊（前傾焊）法很少采用。在立焊位置時(shí)除纖維素焊條選用向下立焊外，一般均采用向上立焊。

焊接參數(shù)初步選定后，要進(jìn)行試焊，并根據(jù)試焊焊縫的成形、外觀質(zhì)量等來(lái)確定是否需要調(diào)整。對(duì)于承壓設(shè)備，焊前還要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，根據(jù)評(píng)定合格的焊接工藝來(lái)編制焊接工藝卡指導(dǎo)焊接作業(yè)。