管对接水平固定焊仰焊位循环练习法探析

摘要： 管对接水平固定单面焊双面成形操作过程中，仰焊位的焊接是最难控制的区域，采用常规的焊接练习方法，技能提高慢，效率低下，材料浪费严重。采用仰焊位循环练习法，使焊缝不良缺陷基本消除，练习周期相对缩短，节省了练习材料，仰焊位焊缝及对接接头合格率显著提高，具有较好的训练效果。

关键词： 管焊；仰焊位；循环练习

中图分类号： TM62

Abstract： In the process of horizontally fixed pipe butt onesided welding while both sides taking shapes， overhead position welding is the most difficult point to control. With the conventional method of welding practice， the situation of slow skill improvement ， low efficiency and serious waste of materials arise. But with the adoption of the circular training method of the overhead position welding ， this method makes the weld defects eliminated， exercise period is relatively short， a lot of training materials is saved， qualification rate of the fractures at the overhead welding position and butt joint is significantly improved， thus a better training effect achieved.

Key words： pipeline welding；overhead position welding；circular training

在管对接水平固定焊整个焊接操作过程中，仰立焊、立焊、立平焊、平焊区域比较容易掌握，仰焊位的焊接为最难控制的区域。由于受操作空间位置等因素的影响，焊缝成形性较差，大多数练习者在焊接过程中通常会出现焊缝表面焊瘤或下凹、未熔合、未焊透、夹渣及接头不良等缺陷。职业院校现有的教材只是从焊条角度、运条方法方面讲述了常规的操作要领，一组对接管件焊接过程中，每层只能进行一次仰焊位焊接及接头操作练习，无法进行重点区域重复强化，致使其焊缝质量很难达到规范要求。对于初学者来说有一定的局限性。不仅浪费材料，而且对学员技能提高产生了制约。因此加强此区域的操作技能训练是管对接水平固定焊成功与否的关键。

笔者经过多年的教学实践研究探索出一种比较实用、可操作性强、训练效果好的训练方法即管对接水平固定单面焊双面成形仰焊位循环练习法，简称仰焊位循环练习法。

1仰焊位循环练习法

仰焊位循环练习法是练习者在仰焊位区域进行重复焊接的一种方法，这种方法是通过管子顺时针或逆时针转动，焊接区域不变，练习者只在仰焊位区域实施的多频次同一位置重复焊接。强化并掌握仰焊位的正确焊接操作手法，为整个焊缝规范焊接，减少焊缝缺陷，提高焊缝质量打下坚实的基础。通过这种训练方法使仰焊位区域焊缝基本达到规范要求后再转入常规焊法。不仅使练习者练习周期缩短，而且减少了材料的浪费，是一种值得推广的焊接训练方法。

以V形坡口对接管件（89 mm×5 mm）为例，对仰焊位循环练习法作以说明和分析，供借鉴参考。

1.1焊前装配

管子装配的上、下部间隙等参数按管对接水平固定焊规范选择。定位焊后，最好装配在专用固定架上固定，如图1所示。避免非操作因素造成焊接缺陷。

12焊接工艺参数选择

管对接水平固定焊时，焊接电流过大，易产生焊瘤、气孔和咬边等缺陷，电流过小时，容易产生夹渣、未焊透及未熔合等缺陷。多次试验表明，对于小直径壁厚3～5 mm管件焊接，推荐采用2.5 mm焊条打底，焊接电流为65～75 A，3.2 mm焊条盖面，焊接电流为75～85 A。

13仰焊位循环练习法操作方法

131打底焊及接头焊接操作

打底焊的目地是保证焊缝内部质量，避免出现焊穿或未焊透等缺陷。打底焊采用灭弧法焊接，在越过中心线8～10 mm处的坡口一侧引弧，然后拉长电弧预热1～2 s后迅速压低电弧使其在坡口内壁燃烧，预热焊接坡口，并适当摆动，在坡口两侧各形成一个焊点，使两个焊点充分熔合到一起后熄弧，形成一个完整的熔池，并在熔池前方出现一个熔孔，为了给下次焊缝接头创造有利条件。灭弧次数每分钟45～50次， 始焊处的焊肉要平而薄，形成一个缓坡，焊至5：30位置停止。操作方法如图2所示。

然后顺时针将管件转至第一次起焊位置（约转过25°），进行第二次打底焊仰焊位练习，逆时针方向焊接，焊至5：30停止，操作方法如图3所示。如此往复不断，直至整个打底焊结束。

仰焊位打底焊接头练习时，用长弧预热接头部位的熔孔后方处（图3a），迅速压低电弧运条至接头处往上顶送焊条，当焊缝金属熔化时迅速将焊条转为水平位置，使焊条对准难熔化金属，向前一推，形成槽形斜坡（图3b，3c），待焊条端头和管内壁平齐时，稍作停顿后熄弧，再转入正常焊接（图3d）。

打底焊练习每次起始焊接位置均在越过中心线8～10 mm处的坡口一侧，焊至5：30停止。在整个练习过程中管件转动，焊接位置始终不变。

1.3.2盖面焊及接头焊接操作

盖面层每次起始焊接位置均在越过中心线8～10 mm处的坡口一侧，焊至5：30停止。具体做法是：顺时针将管件转至第一次起焊位置，逆时针方向焊接，在仰焊位范围内重复练习，直至整个焊缝焊接完成。仰焊位起弧后要充分预热，电弧要短，手要稳，控制好焊条角度，如果焊条角度不随焊接位置的变化而变化，就会出现焊缝过窄过高等缺陷。运条方法一般采用小月牙形摆动，运条幅度要小，中间要快些，两侧要稳弧并在焊缝两边要有稍作停顿，以保证两侧熔合良好并承托焊道中心高温的熔池金属，焊接速度要匀速，防止熔池部位出现下凹等不良缺陷。

仰焊位盖面焊接头练习时，在焊条还没有烧完的时候第二根焊条就要准备好，即更换焊条要快，以减少熔池凝固时间，第二根焊条起弧应在焊道最后弧坑前10 mm处，回焊至接头处，转入正常焊接。练习一段时间熟练后，改为管件逆时针方向转动，顺时针方向焊接，通过这样的反复练习，不仅使学员仰焊位焊接操作技能得到提高，而且对常规的正负半周焊法逐步适应，为转入常规焊法打下良好的基础。

1.3.3仰焊位焊条角度的调整

在仰焊位打底、盖面焊接练习过程中，为了避免焊缝接头脱节、重叠、夹渣、焊瘤等缺陷。必须始终注意焊条角度随焊接位置的变化而变化，不同的焊接位置，焊条与管子切线或垂直方向夹角不同。经多次验证，调整焊条角度以垂直方向为参照比较容易掌握（图4）。

抽选测试学员20人，每人分配20组V形坡口对接管件（89 mm×5 mm）， 10人一组，分两组进行管对接水平固定焊练习测试，一组采用常规焊法，另一组采用仰焊位循环练习法，对训练效果作比较和分析。

2.1练习次数及材料消耗比较

一组对接管件采用常规焊法焊接，打底焊、盖面焊、接头仰焊位区域练习次数仅一次，每练一次就得重新对新管件进行坡口加工，重新进行焊前装配并进行定位焊，不但材料浪费严重，而且焊前准备周期长，焊缝缺陷难以消除。采用仰焊位循环练习法，一组对接管件其打底焊、盖面焊、接头练习次数相当于常规焊法的10组管件的练习量，单位时间内仰焊位练习次数成倍扩大，焊缝缺陷一旦出现能得到及时纠正，既节省了练习材料，又提高了训练效率。

2.2焊缝外观质量比较

如图5为20组对接管件练习后焊缝实拍照片。图5a为常规焊法的管件正背面焊缝照片，图5b为仰焊位循环练习法的管件正背面焊缝照片。明显看出，前一组管件仰焊位焊缝接头处，有明显的正面未熔合背面内凹严重等缺陷，不符合管对接水平固定焊焊缝质量检验标准要求，属不合格焊缝。而后一组管件仰焊位接头处焊缝正面和背面外观较平整，已无明显缺陷，焊缝质量基本符合管对接水平固定焊焊缝质量检验标准要求。

现场测试表明，仰焊位循环练习法比常规法有明显的优势，常规焊法练习20组对接管件后，其仰焊位焊缝凸起、内凹、未熔合等缺陷难以消除，气孔、裂纹、夹渣、焊瘤、接头不良出现频次较高，焊缝合格率不足30%。 而采用仰焊位循环练习法练习20组对接管件后，其焊缝缺陷明显减少，现场测试焊缝合格率达到72%以上。

3结束语

实践证明，仰焊位循环练习法是一种实用而又经济的焊接培训方法，这种方法不仅解决了管对接水平固定焊在仰焊位焊缝缺陷难以消除的难题，而且使学员对仰焊位进行了集中强化训练，练习周期大为缩短，其焊接操作应变能力也得到加强，为正常的管对接水平固定焊常规练习打下了良好的基础。此种方法适合于各类焊接培训机构，具有较高的推广价值。