手工电弧焊的应用

手工电弧焊是一种利用熔池与焊条之间的电弧实现焊接的工艺。焊工稳定地将焊条送进熔池时,药皮分解产生保护熔池的气体。该工艺使用时不需要施加压力,但需要使用焊条作为填充金属。

在焊接工程中采用SMAW工艺时,需要检查确认母材材质、合适焊条的可达性和种类选择、焊接位置、工件尺寸、接头方向、工程施工的环境条件。

材料
手工电弧焊可以用于焊接包括碳钢、低合金钢、不锈钢、铸铁和铜、镍、铝以及这些金属的一些合金在内的绝大多数常见金属和合金。该工艺也会用于焊接很多异种成分金属。由于药皮一般会产生气体保护电弧,因此该工艺不适用于焊接那些会与气体产生不良反应的金属。这些金属包括Ti、Zr等活性金属以及Nb、Ta等难熔金属。手工电弧焊也不适用于焊接铝及其合金结构或者要求非常纯净、无稀释焊缝的高强钢。

母材厚度
在一定实际和经济性约束范围内,手工电弧焊工艺适用于任何材料厚度。对于1.6mm厚度以下的薄材料,除非有合适夹具支撑接头并采用了特殊的焊接配套工艺,否则母材会被熔透,熔融金属在熔池形成前会流失。尽管没有厚度上限,但对于绝大多数材料厚度超过38mm的应用场合,相比于手工电弧焊,埋弧焊或药芯弧焊等其他工艺能够保证更高的熔敷效率和更好的经济性。所以,手工电弧焊绝大多数应用在厚度在3-38mm范围内的场合。但是,当遇到非常规结构或者焊接时一次性事件,自动化焊接工艺的经济性是缺点。在这类例子中,手工电弧焊可以用于焊接250mm厚的材料。

焊接位置
手工电弧焊的主要优点之一是能够进行全位置焊接。这种多功能性使得手工电弧焊对于不能在平焊位置焊接的接头十分有用。尽管具备这些优势,但只要可行还是应尽量在平焊位置施焊,因为规格大的焊条意味较高的熔敷效率,对于焊工技能要求更低。立焊和仰焊需要小规格焊条焊接,这意味着较低的熔敷效率、并要求焊工具备较高的技能水平。

焊接位置定义为相对于地面的接头、母材、焊条、熔池方向。焊接位置可分为平焊、横焊、立焊、仰焊。焊接位置是影响焊缝质量的重要因素。所以,在焊接规范中会严格定义焊接位置,如美国机械工程师学会(ASME)锅炉压力容器规范和美国焊接学会D1.1钢结构焊接规范。

焊接环境
图1-焊工正在户外使用手工电弧进行修复
手工电弧焊设备的简洁、轻便使得工艺易于适用不同的位置和环境。焊接可以在室内或室外,生产线上,船上、桥上、建筑框架、炼油厂、跨国管线,甚至任何可能的位置进行。图1,无需气、水软管,焊接线缆可以延伸到离电源较远的地方。在偏僻地方,还可以使用汽油和柴油动力装置。对于室外情况,由于可以避风,手工电弧焊工艺总是可以在一些环境中应用。

本文摘自:Welding Journal 《焊接杂志》2019年8月刊

译者:哈尔滨焊接研究院有限公司 郭枭

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