單面焊雙面成型的焊接質量研究

武守輝* 李春生

（1.黃河交通學院 2.武陟縣鑫炫熱源安裝有限公司）

0 前言

單面焊雙面成型技術是指從焊件坡口的正面進行焊接，實現正面和背面焊道同時形成致密均勻焊縫的操作工藝方法[1]。在焊接過程中，只需要在坡口根部進行組裝定位時，按照焊接時的不同操作手法留出不同的間隙，從而對坡口的正面進行焊接，就能在坡口的正、背兩面得到均勻整齊、成型良好、符合質量要求的焊縫[2]，該技術方法可以極大地提高焊接的效率。而且憑借焊接接頭強度高、質量好、安全可靠等特點，單面焊雙面成型技術被廣泛應用在管道、壓力容器、船舶等領域。

1 單面焊雙面成型的方法

1.1 單面焊雙面成型焊接方法

手工鎢極氬弧焊是一種非熔化極氣體保護焊的方法，又稱為TIG 焊。這種技術是通過焊件與鎢極之間產生的高溫電弧來熔化母材和填充焊絲從而對焊件進行焊接。在焊接的過程中，電極、鎢極熔池鄰近區域以及填充焊絲的端部均處在氬氣保護中，從而形成符合工藝要求的焊接接頭[3]。

焊條電弧焊是手工操作焊條進行焊接的方法。該方法是通過焊件與焊條之間產生穩定燃燒的電弧，將焊條和焊件之間熔化而得到連接致密的焊接接頭。在焊接過程中，由于電弧將焊條上的藥皮不斷融化、分解并生成氣體，進而使焊條端部、熔池及附近區域內的熔化金屬被有效地保護起來，避免被融化的金屬與大氣反應而產生有害污染。焊條芯也在電弧熱的作用下不斷融化，進入熔池，成為焊縫的填充金屬[4]。

1.2 單面焊雙面成型常見缺陷

（1）構造缺陷主要為焊縫尺寸及角變形焊縫尺寸不符合要求，例如錯邊量、焊縫寬度差、焊縫余高差不符合要求等。

（2）工藝缺陷主要包括咬邊、焊瘤、燒穿、未焊透、未熔合等。

（3）單面焊雙面成型技術常見的冶金缺陷有氣孔、冷縮孔、夾渣、夾鎢、冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋等。

2 焊接試驗及方法

2.1 焊接試驗

焊接試樣如圖1 所示[5]，母材選用Q235 的低碳鋼板，厚度為6 mm，根據現場條件選擇氧-乙炔氣割方法下料。試件長度為350 mm，寬度為150 mm，然后刨削加工成單邊V 形坡口。單邊坡口的角度為30°，坡口面保持平直，試件表面平整且沒有變形，鈍邊為1 mm。焊接前使用砂紙將坡口及正、反兩側20 mm 范圍內的鐵銹、油污、氧化物等污漬清除，使其表面呈現金屬光澤，并將所需鈍邊銼好。

圖1 試件坡口加工圖（單位：mm）

2.2 焊接工藝

焊接參數包括焊接電流、電弧電壓、焊絲直徑、焊接速度以及焊件厚度，焊接參數選擇對焊接工藝是至關重要的，結合焊接經驗進行焊接參數選擇并采用試驗驗證。

2.3 焊接接頭檢驗

焊接接頭質量檢測按照檢驗方法不同可以分為破壞性試驗和非破壞性檢驗。

破壞性試驗包括力學性能試驗、化學分析、腐蝕試驗、金相檢驗、焊接性試驗等；非破壞性檢驗包括無損探傷檢驗（射線探傷、磁粉檢測、超聲波探傷、著色檢測）、表面觀察、密封檢驗、耐壓檢驗等[6]。

（1）采用超聲波無損探傷檢測方法對焊接接頭進行檢測。超聲波探傷應按照GB/T 29712—2013《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果的分級》標準進行檢測[7]。采用一種角度探頭在焊縫的單面雙側進行檢驗，對整個焊縫截面進行探測。可在焊縫兩側邊緣使探頭與焊縫中心線呈10°～20°做斜平行掃查。

（2）拉伸試驗可用于評定焊縫或焊接接頭的強度和塑性性能?？估瓘姸群颓姸鹊牟钪的芎芎玫卣f明焊縫或焊接接頭的塑形儲備量。焊接接頭按GB/T 2651—2008《焊接接頭拉伸試驗方法》標準進行拉伸檢測。

3 單面焊雙面成型焊接質量差的防止措施

3.1 焊接前準備

單面焊雙面成型的焊前準備要求較高，否則將影響焊縫的質量。在焊接前，首先要測試焊接的穩定性并確保工藝參數符合要求，再進行焊接。使用焊條前要對其進行烘干處理，同時放在保溫桶內進行保溫。并且仔細檢查焊條的藥皮是否開裂以及焊芯是否生銹等。同時對工件應進行適當的坡口處理，并清理干凈坡口正、反兩側的鐵銹、油污等雜質，使坡口呈現出金屬光澤。裝配尺寸要根據坡口的形式大小來選擇，裝配調整好以后要留有適當的反變形量。施焊前要嚴格要求焊工認真按照操作規章制度進行焊前準備，保證焊接質量以及焊接安全。

3.2 選擇合適的參數

（1）焊條直徑

焊條直徑一般根據焊件的厚度來選擇，同時還應該考慮焊接層數、施焊位置和接頭形式。

（2） 焊接電流

焊接電流要根據焊條類型、接頭形式、焊件厚度、焊縫位置等因素來選擇。由于焊條直徑受到焊縫位置以及焊件厚度的影響，所以選擇焊接電流時應根據焊條直徑的大小選擇焊接電流，并在一定范圍內呈線性升高。

（3） 焊接電壓

選用斷弧焊接時，立焊、仰焊時弧長應該比平時更短一些，便于熔滴過渡，可以防止熔化的金屬下淌。采用堿性焊條焊接時應比酸性焊條的弧長更短些，有利于提高電弧的穩定性，避免產生焊接缺陷。

（4）焊接速度及運條方式

焊接速度也對焊接質量有較大影響，單面焊雙面成型時如果焊接速度太慢，焊縫過熱容易燒穿焊件，焊接速度也不能太快，避免出現未焊透等缺陷。

4 結論

本文通過對單面焊雙面成型焊接接頭規律進行分析，提出了單面焊雙面成型技術容易產生缺陷的原因及預防措施，使單面焊雙面成型技術能夠得到更具有深度的改進和推廣。隨著時代的發展、科學技術的進步以及人工智能的推廣，焊接自動化的程度也越來越高。電子焊接、半自動化焊接、自動化焊接將會是今后的發展趨勢。