板类仰位焊接作为板类试件操作中难度最大的项目，在国内、国际比较有代表性的焊工比赛以及高级别的技能鉴定考核中，该项目已成为必考项目，可以有效检验焊工的技能操作水平。随着国内、国际焊工竞赛水平的不断提高，并考虑现场施工生产中的实用性，近年来板类仰位焊接加障碍操作逐渐代替传统的仰板操作，成为各类考核中的热门项目。
该项目操作中，可通过障碍物的数量和尺寸不同，对焊工的视线以及操作中的焊条角度造成不同程度的影响，从而形成不同难度的多种操作试件。本文以12mm厚Q235钢板碱性焊条仰位加单个障碍单面焊双面成形焊接操作技术为例，阐述整个焊接过程工艺参数的合理选择及各层的焊接要点，通过调整参数和优化操作手法，使焊工在规定的时间内，完成试件焊接，且焊件成形美观，内部质量优良。培训和操作过程中重点解决以上问题，经过反复试验和练习，达到了预定目标，保证了选手在近年来的比赛中屡次取得好成绩。
1. 焊前准备
（1）焊接设备及材料 焊接电源选用具有陡降外特性的奥太ZX7—400STGⅣ型直流弧焊机。母材牌号为Q235，焊条型号为E5015。
（2）试件尺寸及坡口形式 试件尺寸为300mm×125mm×12mm，采用V形坡口单侧30°±1°，打磨钝边0.5~1mm，如图1所示。
图1 试件尺寸及坡口形式
注：L=300mm；B=250mm；S=12mm；α=30°±1°；b、p自定。
（3）障碍板夹具要求 具体要求如图2所示。
图2 障碍板夹具
（4）焊前清理 装配前应将试件的坡口及坡口正反两侧15~20mm以内的表面油污及氧化物等杂质清除干净，直至露出金属光泽，以防止在焊接过程中产生气孔、夹杂等焊接缺陷，影响焊缝质量。
2. 焊接参数
（1）试件组对 为了防止焊缝的纵向收缩，造成打底焊时终焊端坡口间隙变小影响焊接，要求定位焊时焊缝的终焊端间隙要比始焊端间隙大0.5mm左右。试件组对采用坡口内点固，始焊端间隙3.2mm左右，定位焊长度为15mm左右，终焊端间隙3.7mm左右，定位焊长度为10mm左右，并且终焊端定位焊点加厚一些以防止焊接时收缩。
（2）焊条角度 焊条角度与焊接方向夹角75°~85°，与试件两侧夹角为90°，如图3所示。
图3 焊条角度
（3）焊接参数 对试件拟定的焊接参数如附表所示。
3. 焊接操作
（1）打底焊 采用直流正接灭弧法，起弧焊接时必须把头部偏移到障碍前方即始焊端方向，在定位焊处引燃电弧后，稍作停顿，对试件进行预热，然后把电弧迅速向上送进，当听见“噗噗”的声音，证明坡口熔透，根部焊道形成良好，熔池方向形成0.5~1mm的熔孔时，焊条向前或向下迅速拉断电弧，观察熔池冷却到一半时，再次引燃电弧，焊条送进的位置在熔池的1/2处，焊条不做任何摆动，焊条送到位置后保持一定的燃弧时间。如此反复焊接，第一根焊条燃烧完后焊道长度大概在7~10cm。第二根焊条准备焊接时应将头部移到障碍的后端，视线从障碍的孔洞观察熔池，焊条角度略有变化，前后角度70°～75°，左右焊条角度不变，如图4所示。灭弧方法同第一根焊条一致，在过障碍时焊条角度向后偏移过大容易产生收弧缩孔，在收弧时快速连续灭弧两到三次减缓熔池冷却速度，以减少出现缩孔几率。出现缩孔时须采用自制工具剔除或锯掉。
图4 焊接时焊工视线位置
（2）填充焊 填充采用直流反接连弧焊接，填充第一遍要采用大电流、大推力，这样可以有效抑制打底时微小气孔和夹渣等缺陷的产生。焊条角度和焊接方向同打底一致，在过障碍时由于使用电流过大的原因很容易产生收弧冷缩孔，熄弧时应采用向后斜拉熄弧法，以减缓熔池冷却速度，减少冷缩孔出现几率，如出现缩孔必须用自制工具剔除，以保证内部质量。第二道填充是为了盖面做准备，采用小电流焊接以确保填充焊道的平整度，为盖面提供有力条件。
（3）盖面焊 盖面焊操作方法与填充焊一致，采用直流反接连弧焊接，焊接过程中焊条角度保持75°～85°之间，与试件两侧夹角为90°。运条过程采用短弧控制，运条方法为反月牙法或锯齿形运条，焊条摆动时中间过渡要快一些，当到坡口边缘时，应稍作停顿，防止咬边。接头时采用热接法，迅速更换焊条，在前一个熔池前20mm处引燃电弧，电弧引燃后拉到熔池上，电弧稍微拉高一些，让铁液充分熔合，然后正常摆动焊接。
4. 焊接注意事项
（1）打底焊接时应保证正确的焊条角度，尤其过障碍时焊条角度的调整。灭弧时焊接频率一致，燃弧时间要充分，防止根部焊道下坠，避免根部产生内凹或未熔合等缺陷。
（2）填充焊接时应注意每根焊条的收弧，防止弧坑冷缩孔或热裂纹的产生。
（3）在通过障碍时，焊接过程中焊工要实时调整焊接姿势，以保证良好的焊接视线。
（4）应认真清理每一层焊道飞溅及熔渣，焊接过程中保持焊接速度要均匀一致。
5. 结语
采用上述焊接方法和操作要点，焊接试件的外观成形有了很大的提高，保证了焊缝内部质量，经无损检测一次合格率达99.99%以上。培训学员分别在2013年第十一届工程建设系统焊工技能大赛仰板加障碍获单项第一名，2014年第四十三届世界技能大赛国内选拔赛仰板加障碍获单项第一名。
作者简介：李瑞峰等，大庆油田工程建设公司。王兴平，中国石油天然气第六建设有限公司。
联系客服
