熔嘴电渣焊技术在箱型柱中的应用

摘要：本文结合上海奥伦实业新建厂房工程实例，介绍熔嘴电渣焊焊接技术在钢结构箱型构件加工中的应用。阐述了电渣焊焊接工艺要点，并就施焊过程中易出现的质量问题提出了合理的控制措施；同时，对焊缝检查及返修也进行了强调。

关键词：钢结构；箱型柱；隔板；熔嘴电渣焊

Abstract: This paper takes Shanghai Oren industrial new plant project as example, introduces melting mouth electroslag welding technology used in steel structure box component process. The author described the electroslag welding points, and puts forward the reasonable control measures on construction quality problems occurred in the welding process; at the same time, the weld inspection and repair.

Key words: steel structure; box column; separator; melting mouth electroslag welding

中图分类号:TU391文献标识码：A文章编号

1.前言

随着钢结构工程在建设领域的广泛应用，箱型柱、梁也经常在实际工程中得到使用，箱型柱、梁内隔板与翼缘、腹板之间的焊缝设计一般均要求全熔透，这道焊缝的质量好坏往往成为工程成败的关键点。

本工程位于上海市青浦工业园区，建筑面积约7000平方，为四连跨三层钢结构厂房。钢柱采用焊接箱型构件，规格主要为：箱600x40,材质为Q345B。梁柱节点处内隔板厚度为20mm，隔板采用剖口焊及熔嘴电渣焊各两道，根据建筑钢结构焊接技术规程，采用对称布置。

图1 隔板示意图

2.管状熔嘴电渣焊的原理和特点

管状熔嘴电渣焊是用外面涂有药皮的无缝钢管（或无药皮的钢管）作为熔嘴，电源的一极接在管状熔嘴的上端，焊接过程中，在电阻热的作用下，管状熔嘴与管内不断给送的焊丝都作为填充金属一起熔化，凝固后形成焊缝。

3.电渣焊操作的关键点分析

影响箱型构件壁板与内隔板熔嘴电渣焊焊缝质量的关键，一是焊接工艺参数与焊接设备操作技术；二是内隔板的制作精度及其与壁板装配的质量，如隔板切割加工、状配不按工艺要求做，组装后隔板与壁板产生间隙，当间隙>1mm时，就会在施焊过程中导致漏渣，从而造成焊接中断或焊缝缺陷，继而影响焊缝质量。

4.本工程电渣焊工艺参数的确定

①钢板规格：翼缘板δ=40mm；腹板δ=40mm；内隔板δ=20mm。

②钢板材质：Q345B。

③焊接设备：专用电渣焊机，直流反接。

④焊丝：Ф3.2mm,H08MnA。

⑤焊剂：HJ431。

⑥熔化嘴：Ф12x3,熔嘴长度=焊口长度+(150～200mm)。

⑦焊接电流：360～420A。

⑧焊接电压：正常焊接电压36～40V。

⑨焊接速度：2m/h～2.5m/h。

⑩送丝速度：200 m/h～300m/h,造渣过程中控制200 m/h。

5.焊接过程控制

①施焊前，需仔细检查组装间隙，间隙尺寸大小将直接影响电极的正常工作和熔池面积的形成，间隙小易引起熔合不良等缺陷，间隙过大，使焊丝、焊剂的消耗过大，效率降低，同时易使熔池泄漏，造成缺陷。故间隙应保证在0.5mm以下。

②电渣焊时，箱型柱本体应水平放置，管腔竖直向上，以便插入管腔内的熔嘴与管腔内壁保持垂直状态，调节熔嘴使其处于焊口的中心。

③在构件底部焊口处安装引弧块，用千斤顶顶紧与构件密合，并用耐火水泥将铜帽周边密封，以防止起焊时跑渣漏铁水，影响正常的启动焊接。

④从熔嘴孔内插入焊丝送入底部与引弧块相接触，焊丝再拔起10～15mm。拧紧送丝轮和调直轮，最后检查焊机各部位是否都处于正常工作状态。

⑤加入少量引弧剂和少量焊剂(HJ431)引弧焊接。引弧时应采用较高电压短路引弧（以利引弧，比正常电压高3～5V）。引弧后，刚开始送丝速度要慢些，即使用小电流，以便造渣，这时是引弧过程，电流波动较大，随着焊剂的熔化，形成有一定深度的熔化渣池，温度逐渐升高，这时电流应适当加大，电弧开始消失而转入电渣焊接过程，电流和电压居间趋于稳定，随着电渣过程的稳定，可将电流和电压调至工艺参数确定的数值，进入正常电渣过程。

⑥施焊过程中要密切注意焊机控制箱上电流和电压的变化，根据情况随时调节，并注意熔嘴始终保持在焊口的中心，保证渣池的温度和熔池的形状及深度正常，才能保证焊接质量。焊接过程中随时检查构件表面的温度状态，一般为800~850摄氏度以上时熔合较好。同时，焊工采用观测镜随时检查渣池深度，及时添加焊剂，使渣池深度控制在30～50mm。

⑦熄弧收尾时，在管口上端封好耐火泥；同时应当减小焊接电压，并断续送丝，将焊缝引到耐火泥上收尾，结束焊接。用火焰割去收弧部分，并用角磨机磨平，完成电渣焊接。

图2 电渣焊施焊示意

6.电渣焊过程中易出现的问题及控制措施

①电渣焊过程中易出现断弧，导致焊缝处理后重新引弧焊接。若出现断弧。可能有以下几种情况，一是焊前未严格检查电渣焊口装配质量，会出现断弧现象。提高加工精度和装配质量控制可以预防；二是熔嘴与管壁接触形成短路而出现断弧现场；三是因导电嘴堵塞导致断弧、焊剂填加过量渣液上升掩盖住导电嘴致使熄弧。

②电渣焊热量主要取决与电流，如电流过大，熔池沸腾严重，焊缝成形不好，易造成熔合不良等缺陷；而电流过小，电渣过程不稳定，也容易产生不熔合、夹渣等缺陷。

③为保证电渣焊过程稳定和好的焊缝质量，应使箱体组装、设备调整、引弧造渣、正常焊接及焊缝收尾等五个关键环节连续完成，焊接过程连续。当发生熄弧后应先迅速关闭焊接电源，同时提起熔嘴，以最快的速度将已损坏的熔嘴换下并换上新的熔嘴，将焊丝送入熔嘴孔内并立即引弧。此过程越短越好，因熔池液尚未冷却，引弧容易，否则等冷却了再引弧肯能失败，应用钻床将已焊焊缝除掉后重新进行焊接。

④施焊过程中要注意检查熔池熔化是否充分，渣量与深度是否合适。渣池太深，会导致熔宽面减小，造成渣池温度下降，易使焊接边缘加热不足，而产生未熔合或熔合不良等缺陷；渣池太浅，即使焊接电流增大，电渣焊过程也不稳定，焊丝容易接触到金属熔池发生短路，使飞溅加大，导致焊接中断。

7.焊缝检查及返修

焊缝质量检查应根据焊缝质量等级国家标准进行超声波探伤或射线探伤。由于熔嘴电渣焊的施工部位是封闭的，处理质量问题相当困难，所以必须严格按工艺要求施焊。焊缝经检查，凡缺陷超出合格标准者，均应进行反修处理：如挡板和隔板间隙过大，熔池铁水泄漏，处理的方法是采用碳弧气刨把熔嘴电渣焊的箱体面板部分刨去解决；如熔嘴电渣焊因故中断，难以再引弧，此时可采取钻孔后重新进行熔嘴电渣焊，钻孔直径为焊孔截面最大尺寸的1.2倍：如遇有未焊透或其质量不合格情况时，只能打开盖板，返工重做。返修后的焊缝应做超声波探伤并需满足要求。

8.结论

掌握并熟悉应用电渣焊技术对箱型构件制作至关重要，该操作技术已经在多个工程中实践应用，其操作工艺及其产品构件质量能够满足设计图纸及现行国家标准的要求。