焊条电弧焊

焊条电弧焊

一、焊条电弧焊的特点和应用

（一）焊条电弧焊的特点

焊条电弧焊用电弧作为加热熔化焊条和工件的热源，焊条既是电极又是填充金属，焊条的送进和沿焊接方向的移动都是焊工手工操作的。其特点是∶使用的设备简单，只要有焊接电源、焊钳、焊接电缆就可以焊接，方法简便灵活，适应性强，无论是焊缝长短弯直、焊件厚薄、各种空间位置和除钛、铌、铝等活泼金属和钽、锆等难熔金属以外的大多数常见金属都可焊接。这种焊接方法应用较早，与之配套的焊材品种规格较齐全，但其劳动条件较差，生产效率较低，对焊工操作技能要求较高，焊接质量在一定程度上取决于焊工的技能和责任心。随着焊接技术的进步，焊条电弧焊应用的比例在工业发达国家已显著减少，在我国也正在逐渐减少;且在许多应用领域逐渐被效率更高的焊接方法所代替。但由于焊条电弧焊具有简便灵活的特点，因此不会完全被淘汰。特种设备的制造安装单位要适应这一形势，采用新方法、新工艺、新设备，提高技术水平，提高市场竞争力。

（二）焊条电弧焊的应用

焊条电弧焊常用于焊接距离较短的、不规则的、各种空间位置的及不易采用机械化焊接的焊缝。它适用碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金、镍及镍合金等金属材料的焊接。

二、焊条电弧焊设备

焊条电弧焊设备主要包括弧焊电源及常用工具。

（一）焊条电弧焊弧焊电源的选择

焊条电弧焊由于电弧工作于静特性的水平段上，要求采用陡降外特性的弧焊电源才能满足电源-电弧系统的稳定。同时还要求弧焊电源应有良好的动特性和合适的电流调节范围。主要设备有弧焊变压器BX、弧焊整流器如ZXG-或ZX5及逆变整流器如ZX7-等。选择焊条电弧焊弧焊电源应考虑以下因素∶

1）所要求的焊接电流的种类。

2）所要求的电流范围和实际负载持续率。

3）弧焊电源的功率。

4）工作条件和节能要求等。

电源的种类有交流、直流或交直流两用几种，一般重要结构选用直流焊机，一般结构选用交流焊机，同时还与所使用的焊条类型和所要焊接的焊缝形式有关。

（二）常用的工具和辅具

1.电焊钳

电焊钳俗称焊把，在焊接过程中起到夹持焊条和传导电流的作用。有A、A两种规格型号，要求具有良好的绝缘性和隔热能力。焊条位于水平、45°、90°等方向时焊钳都能夹紧焊条。并保证更换焊条安全方便、操作灵活。

目前市场上有一种不烫手焊钳，荣获中国专利。与国内外轻型焊钳相比，在重量上下降30%，节约能源材料60%。能安全通过的最大电流有A、A两种规格。在焊接过程中，手柄的升温幅度等于或小于11℃

2.焊接电缆快速接头、快速连接器

这是一种快速方便地连接电缆与焊接电源的装置。其主体采用导电性好并具有一定强度的黄铜加工而成，外套采用氯丁橡胶。具有轻便适用、接触电阻小、无局部过热、操作简单、连接快捷、拆卸方便等特点。

3.接地夹钳

接地夹钳是将焊接导线或接地电缆接到工件上的一种装置。接地夹钳必须能形成牢固的连接，又能快速且容易地夹到工件上。对于低负载率来说，弹簧夹钳较合适。使用大电流时，需要螺纹夹钳，以使夹钳不过热并形成良好的连接。

4.焊接电缆

焊接电缆选用应考虑耐磨，能承受较大的机械外力并具有柔软性以便于移动等。焊接电流、电缆长度可参照表3-12选择焊接电缆截面积，根据用途的不同，可按表3-13选择动力线与和焊接电缆的型号和种类。

5.焊接防护面罩及护目镜片

面罩是防止焊接过程中焊接飞溅、弧光和高温对焊工面部和颈部灼伤的遮蔽工具。焊接面罩有头盔式和手持式两种形式。用耐燃或不燃的绝缘材料制成，罩体应遮住焊工的整个面部，结构牢固，不漏光。同时在面罩上开观察口，以便于焊接时能通过护目镜片观察熔池。护目镜片按亮度的深浅分为以下各种色号，见表3-14。号数越大，颜色越深。一般根据焊接过程所使用的焊接电流大小而定，不宜太亮，以能清楚分辨熔池中的液态金属和熔渣为宜。

另外市场上有一款光控焊接防护面罩，引弧前，其光阀护目镜呈亮态，能看清工件表面及焊条;引弧时，光敏件接受光强的变化，触发控制光阀在瞬间由亮态自动完成调光、遮光，光阀护目镜呈暗态，并保持最佳视觉条件;焊接结束后，光阀护目镜又呈亮态，可以清晰地观察焊接效果。这种面罩的以上功能对起弧前能及时观察待焊工件表面位置和减少焊工弧光灼伤有一定的帮助。

6.焊条保温筒

焊条保温筒是焊接操作工在焊接操作现场必备的辅具，且携带方便。将已烘干的焊条放在保温筒内供现场使用，能起到防粘泥土、防潮、防雨淋等作用，且避免焊接过程中焊条药皮的水分含量上升。

7.防护装备

为了防止焊接时触电及被弧光和金属飞溅物灼伤，焊接操作工在焊接时，必须戴皮革手套、工作帽，穿好工作服、脚盖、绝缘鞋等。在敲渣时，应戴平光眼镜。

8.其他辅具

其他辅具有角向磨光机、钢丝刷、清渣锤、扁铲和锉刀等。另外，在排烟情况不好的场所焊接作业时，应配有电焊烟雾吸尘器或排风扇等辅助器具。

三、焊条电弧焊的焊接参数的选择

焊条电弧焊的焊接参数主要有焊条种类、型号和直径、电源种类和极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊缝层数和道数、焊条角度、焊接方向等，其中最重要的参数是焊接电流和焊接速度，它决定了焊接热输入，对焊缝金属的力学性能起决定性的影响。焊接参数选择的正确与否，直接影响焊缝外观、焊接质量和生产率，因此选择合适的焊接参数是焊接生产中不可忽视的一个重要问题。

1.焊条种类、型号和直径

焊条种类、型号的选择详见第二章第三节。焊条直径是指焊芯直径，其选择与下列因素有关∶

（1）工件厚度厚度较大的工件应选用直径较大的焊条;厚度较小的工件，选用直径较小的焊条，见表3-15。id似K胎

（2）焊缝空间位置平焊位置时，焊条直径可比其他位置大;而仰焊、横焊位置时，焊条直径应小些，一般不超过4mm;立焊最大不超过5mm，否则容易形成焊瘤。

（3）焊接层数多层焊时第一层应采用直径不超过φ3.2mm的焊条，以保证熔合好、熔透;其他各层可根据层次、焊缝位置选用比第一层大一些的焊条直径。

2.焊接电源种类和极性

用交流弧焊机时，不存在正、反接的问题，但由于电弧稳定性差，焊接质量不易控制，适用于一些非重要部件选用酸性焊条或交/直流两用的碱性焊条（焊条牌号末位为6）的场合。

直流电源有反接（工件接负极）和正接（工件接正极）两种。直流正接时，焊条的熔敷速度比反接时高，焊接速度较快。但因电弧的热量集中于焊条上，母材的熔深较浅，适用于薄壁设备的封底焊道和仰焊单面焊双面成形的打底层。直流反接焊接时，电弧的热量集中于母材，故熔深较大，特别是使用低氢钠型碱性焊条时，采用直流反接法焊接，可使电弧稳定、飞溅少，避免了气孔和未熔合。

但采用直流焊接时，易产生磁偏吹，焊接电流越大，磁偏吹现象越严重。为了解决这一问题常采用以下措施减小磁偏吹;①改变地线的引入部位，使电弧周围磁场均匀;②采用短弧焊接，调整电极角度，使电极向磁偏吹相反的方向倾斜;③采用分段焊法及小电流焊接，对减小磁偏吹也有一定的作用。

3.焊接电流

焊接电流是焊条电弧焊最主要的焊接参数之一。在特种设备的焊接中，大多数采用直流电焊接。

焊接电流值的大小直接关系到焊接质量和生产效率。在实际生产中，焊接电流主要根据焊条直径和焊接位置来选择。实际工作中可采用经验公式或焊接工艺试验来确定焊接电流。

（1）经验公式焊接电流与焊条直径的关系∶

I=Kd

式中，I为焊接电流（A）;d为焊条（即焊芯）直径（mm）;K为经验系数，可按表3-16确定。

根据以上经验公式计算出的焊接电流，只是个大概的参考值，在实际使用时还应根据具体情况灵活掌握。如板材较厚或T形接头、搭接接头时，焊接电流必须大一些。其次应考虑焊接位置。立焊和横焊时，焊接电流一般比平焊低10%～15%，仰焊时的焊接电流比平焊低15%～20%。如焊接不锈钢时，为了减小晶间腐蚀和减少焊条发红，焊接电流应小一些。

（2）由焊接工艺试验确定对于普通结构，利用经验公式确定焊接电流已足够。但是对于首次使用的金属材料或锅炉、压力容器的焊接等，焊接电流必须通过焊接工艺评定试验合格后的工艺来确定焊接电流。

4.电弧电压

焊条电弧焊时，电弧电压由弧长决定。弧长是指从熔化的焊条端部到熔池表面的距离。保持合适的弧长对焊接优良的焊缝是相当重要的。通常，缩短电弧长度可提高焊接电流，增加焊条的熔敷速度。而拉长电弧会降低电弧的挺度，使电弧热量的损失加大，增加熔化金属的飞溅，降低焊条熔敷率，且容易引起咬边和未焊透等焊接缺陷;另外，电弧长度增加，空气还会进入熔池形成气孔。在使用低氢型碱性焊条时，应采用短弧焊接，因为这类焊条以熔渣保护为主。而以较长的电弧焊接，则很容易产生气孔。通常弧长应略小于焊条芯的直径。

5.焊接速度

单位时间内完成的焊缝长度，称为焊接速度。焊接速度应适当并保持均匀。焊接速度由焊工手工操作掌握。合适的焊接速度主要取决于焊条的熔化速度、所要求的焊缝尺寸、焊缝的装配间隙和焊接位置等。焊接速度对焊缝的质量有直接的影响。焊接速度太快，可能使焊道成形不良，并容易引起未焊透和夹渣等缺陷。焊接速度太慢会导致焊瘤、溢流等缺陷的形成。此外焊接速度对焊缝及热影响区的金相组织和性能也有一定的影响。在对高强度钢和不锈钢焊接时，为避免焊接热影响区性能的恶化或耐蚀性的降低，通常都要求采用焊速较高的窄焊道技术。在这种情况下，焊接速度应保证熔池直径约为所用焊条直径的2~3倍。

6.焊接层数和焊道数

焊接层数和焊道数的多少主要由焊件材质及厚度和焊条直径决定。另外与选用的坡口形式和装配间隙有一定的关系。对于厚板对接焊缝焊接层数n与焊件厚度δ和焊条直径φ的关系为n=δ/φ，焊件厚度越厚焊接层数越多。

同一层焊几道由焊件材质、该材质评定合格的工艺和施焊的实际情况决定。一般多道焊焊缝的力学性能比单道焊的优秀，且晶粒更细。要求严格的场合，多选用多层多道焊。

《火力发电厂焊接技术规程》规定∶当壁厚大于38mm时，焊道的单层增厚不大于所用焊条直径加2mm，单焊道宽度不大于所用焊条直径的5倍。对（9%～12%）Cr马氏体型耐热钢规定更加严格∶所有厚度，每根完整的焊条所焊接的焊道长度与该焊条的熔化长度之比应大于50%，焊道的单层增厚不大于所用焊条直径，单焊道宽度不大于所用焊条直径的4倍。

多层多道焊目的是改善焊缝金属的金相组织和力学性能。多层单道焊或每层焊肉过厚都能使焊缝金属高温停留时间过长，造成焊缝金属和热影响区过热，使焊接接头的性能下降、高强度钢强度韧性显著降低、低温钢的低温韧性也大大降低、耐热钢的回火脆性增高，以及不锈钢被敏化而产生晶间腐蚀。

所以在锅炉、压力容器和压力管道焊接时，越来越普遍用不摆动多道焊，摆动单道焊越来越受限制，特别是焊接高强钢、耐热钢、低温钢和不锈钢的承压设备时更是如此。尤其是在制造过程中，尽量将焊件置于平焊位置，用不摆动多道焊来焊接。在长输管道的现场施工中，用纤维素焊条下向焊时，也采用不摆动的操作方法。摆动过宽不易控制焊缝成形，焊缝中部也会凹陷，使冲击韧变下降。

在承压设备安装时，常在立焊、仰焊位置焊接，不得已才采用摆动焊的方法。

7.焊条角度的选择

焊条电弧焊与操作相关的主要有工作角和倾角两种焊条角度。①工作角∶焊条轴线与水平面（对接时）或垂直平面（T形接头）间的夹角称为工作角。工作角决定焊件上热量的分布，当焊接厚度相等的对接接头时，焊条的工作角为90°，电弧的热量均匀分布在焊件两侧。当厚度不同时，应使电弧偏向板较厚一侧。当焊接T形接头时，若板厚相等，工作角等于45°，使焊脚两侧得到的能量尽可能均匀，焊脚对称。若板厚不等，应使焊条与薄板间的角度稍小些，使厚板侧得到的热量稍多些。②焊条倾角∶焊条轴线与焊缝轴线间的锐角即为焊条倾角，如图3-27所示。图中左侧为板厚相等平焊时的工作角，右侧为施焊中焊条倾角的变化。掌握好焊条的倾斜角度，配合焊速可控制液态金属和熔渣，使它们很好地分离，防止熔渣超前。焊条倾角变大，熔池加深，单面焊双面成形时背面焊缝余高加大。焊条倾角变小，熔池变浅。

8.焊接方向

焊条电弧焊在平、横、仰位置中一般选用易观察熔池、熔深较大的右焊（后倾焊）法，易产生夹渣的左焊（前倾焊）法很少采用。在立焊位置时除纤维素焊条选用向下立焊外，一般均采用向上立焊。

焊接参数初步选定后，要进行试焊，并根据试焊焊缝的成形、外观质量等来确定是否需要调整。对于承压设备，焊前还要进行焊接工艺评定，根据评定合格的焊接工艺来编制焊接工艺卡指导焊接作业。

四、焊条电弧焊焊接操作技术

（一）焊条电弧焊的基本操作

焊条电弧焊的基本操作包括引弧、运条、焊缝的起头和接头及收弧等。

1.引弧

焊条电弧焊采用接触法引弧，引弧方法有划擦法和撞击法两种。

（1）划擦引弧划擦的动作似划火柴，将焊条引弧端对准待焊部位的焊缝或坡口面，利用腕力轻轻划擦，迅速将焊条提起一点，电弧即可引燃。此法易掌握，不受焊条端部状况的限制，特别适用于碱性焊条。但也容易在工件表面造成电弧擦伤，必须在焊缝前方的坡口内划擦引弧，划动长度以20~25mm为宜。

（2）撞击引弧在始焊处进行焊条垂直于工件的接触碰击动作，形成短路后迅速提起焊条2～4mm的距离后电弧即引燃，且应在熔池端部一侧坡口上引弧。此法不易掌握，用力过猛时焊条药皮易大块脱落，但焊接淬硬倾向较大的钢材时可采用撞击引弧。

无论采用哪种引弧方式，都严禁在坡口以外引弧，特别是对低合金高强度钢、低温钢、不锈钢、合金钢等热敏感材料，电弧擦伤可能引起裂纹，不锈钢则会降低耐蚀性。引弧采用回焊法，即引弧点选在离焊缝起点10~20mm的待焊部位上，电弧引燃后移至焊缝起点处，再沿焊接方向进行正常焊接。

承压设备纵缝引弧时，为避免引弧端焊接缺陷，应在纵缝延长部位加引弧板。

2.运条

电弧引燃后，维持电弧能稳定燃烧时，焊条相对工件的运动方式叫运条，焊条要沿三个基本方向运动，即随着焊条不断熔化，朝熔池方向逐渐送进焊条;沿焊接方向均匀移动;横向摆动。焊条朝熔池送进的作用是保证焊条在不断熔化时电弧的长度保持一定，因此送进的速度应该等于焊芯熔化的速度。焊条沿焊接方向运动的作用是形成一定长度、一定尺寸的焊缝，其运动速度实际上是焊接速度。为了保证焊缝的宽度，焊条还需做横向摆动。适当的横向摆动不仅可以保证焊缝的宽度，而且还可根据焊缝的位置及要求，合理控制电弧对各部分的加热程度，从而获得良好的焊缝成形。

焊条运条的方法有很多种，应根据焊缝位置、接头形式、工件厚度、装配间隙、焊条直径、焊接电流及操作水平等因素综合考虑确定。各种运条方式的特点和应用场合见表3-17。

3.焊缝的起头和接头

（1）焊缝的起头焊缝的起头是焊缝开始焊接的部分，一般情况下，这部分焊缝余高略高，熔深较浅，容易产生气孔等焊接缺陷。因此引弧后应稍拉长电弧对工件预热，然后压低电弧进行正常焊接。

（2）焊缝的接头因为焊条长度有限，所以长焊缝不可避免地会出现焊接接头。焊接接头的好坏，将直接影响到焊缝的外观成形，而且还涉及焊缝的内部质量，所以要重视焊缝的接头问题。焊缝的接头方式有以下四种，如图3-29所示。

1）中间接头。后焊的焊缝从先焊焊缝尾部开始焊接，如图3-29a所示。在弧坑前约10mm处引弧，电弧长度可稍大于正常焊接，然后将电弧拉到原弧坑的2/3处，压低电弧，稍作摆动待填满弧坑后再向前转入正常焊接。此法适用于表面层接头。

2）相背接头。两焊缝的起头相接，如图3-29b所示。要求先焊焊缝起头稍低，后焊焊缝在先焊焊缝起头处前10mm左右起弧，然后稍微拉长电弧，并将电弧移至衔接处，覆盖住先焊焊缝的端部，待熔合好再向焊接方向移动。在焊前段焊缝时，起焊处焊条要移动快些，使焊缝的起焊处略低一些。为使衔接平整，可将先焊焊缝的起头处用手动砂轮磨成斜面再进行焊接。

3）相向接头。两段焊缝的收尾处接在一起，如图3-29c所示。当后焊焊缝焊到先焊焊缝的尾处时，应降低焊接速度，将先焊焊缝的弧坑填满后，以较快的速度向前焊一段，然后熄弧。这种衔接同样要求前段焊缝起焊处略低些，使衔接处焊缝高低、宽窄均匀。若先焊焊缝收尾处焊缝太高，为了保证衔接处平整，可预先将焊缝收尾处打磨成斜面。

4）分段退焊接头。后焊焊缝的收尾与先焊焊缝起头处连接，如图3-29d所示。要求先焊焊缝起头处较低，最好呈斜面，后焊焊缝焊至前焊焊缝始端时，改变焊角角度，将前倾改为后倾，使焊条指向先焊焊缝的始端。拉长电弧，待形成熔池后，再压低电弧并往返移动，最后返回至原来的熔池收弧处。

4.收弧

一根焊条或一条焊缝焊接结束时，如果直接熄灭电弧，在收尾处将会产生弧坑，凹陷的弧坑不仅降低收尾处焊接接头强度，产生了应力集中，而且容易产生弧坑裂纹、气孔等缺陷。为了防止这些缺陷，必须采取合理的收弧方法，填满焊缝收尾处的弧坑。常用的收弧方法有如下几种。

（1）回焊收弧法焊条移至焊缝终止位置时，电弧稍作停留，改变焊条角度，并向与焊接方向相反的方向回焊很小一段后再熄灭电弧。这种方法适合于采用低氢型焊条收尾时的情况。

（2）划圈收弧法当焊条移至焊缝终止位置时，焊条沿弧坑进行圆圈运动，直到熔化的金属填满弧坑再熄灭电弧。此法适合于厚板收弧。

（3）转移收弧法焊条移至焊缝终点时，在弧坑处稍作停留，将电弧慢慢抬高，引到焊缝边缘的母材坡口内，这时熔池会逐渐缩小，凝固后一般不再出现缺陷。适用于换焊条或临时停弧时的收弧。

（4）重复燃弧熄弧法当焊条移至焊缝终止位置时，在弧坑处较短时间内，数次反复熄灭和引燃电弧，直到填满弧坑。因为不易烧穿，此法适合于薄板和大电流焊接。低氢型焊条焊接时不宜采用，原因是容易产生尾部气孔。

（5）采用引出板用引出板将不符合要求的焊缝引出工件焊缝之外，然后切除。此法适合于重要结构的焊接。5.定位焊缝的焊接

定位焊又叫点固焊，是用来将装配好的工件固定住，以保证整个构件在焊接后得到正确的几何形状和尺寸。定位焊缝是作为正式焊缝被留在焊接结构中的，它的质量好坏及位置是否恰当，将直接影响焊缝的质量及工件变形的大小。因此，在定位焊时，对操作者的技术熟练程度和采用的焊条有一定的要求。

定位焊必须在装配的焊接工件尺寸及其焊前准备工作符合工艺要求后才能进行。定位焊缝的强度应保证在装配和焊接过程中不发生断裂，因此定位焊缝必须有适当的长度和较大的熔深。但定位焊缝尺寸不能超过正式焊缝的外形尺寸。定位焊缝的起头和收尾应圆滑，不能过陡，以避免正式焊接时产生未焊透等缺陷。定位焊缝不应有裂纹、夹渣、气孔等缺陷。如发现有严重缺陷或装配质量不合格，应去除定位焊缝后重新进行焊接。定位焊时，所用焊接电流应比正式焊缝焊接时大20~30A左右。

定位焊缝的长度及相互之间的距离要根据工件厚度及图样要求确定，主要原则是牢固连接而不开裂。一般定位焊缝长度l≥2.56，定位焊间距e=（20～30）8，8为板厚。平板对接焊的定位焊缝的参考尺寸见表3-18，技术要求高的部位可适当增加定位焊缝的尺寸和数量。

如接头是管接头，定位间距应适当减小。定位小口径管一般焊接2~3处，中口径管一般焊接3~4处。为了保证严格的焊缝装配尺寸，定位焊的位置必须适当选择。在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处不能有定位焊缝，应离开这些位置50mm左右进行定位焊。对要进行清根的焊缝，定位焊缝宜在清根侧，而且定位后应立即进行正式焊缝的焊接。

（二）焊条电弧焊各种位置的操作技术

焊缝根据其所处的位置分为平、立、横、仰焊缝。各种位置焊接操作的共同要点是，应当通过保持正确的焊条倾角和掌握好运条的三个动作，把熔池温度严格控制在正常范围内，使熔池金属的冶金反应完全，与基体金属熔合良好。虽然熔池温度不容易直接测得，但是经验表明，熔池温度与熔池的形状和大小有关。焊接操作中只要仔细观察并控制熔池的形状与大小，不断调整焊条倾角和运条动作，就能达到控制熔池温度，确保焊接质量的目的。

1.平焊

平焊时，熔滴主要靠重力过渡，操作容易，便于观察或控制，容易获得优质焊缝，所以应尽可能地使焊件处于平焊位置进行焊接。但如果焊接时操作不当或焊接参数不合适，容易在根部出现未焊透或焊瘤，当运条和焊条角度不当时，容易引起夹渣。发现熔渣和液态金属混淆不清时，可稍微拉长电弧，同时向焊接方向倾斜焊条，在电弧的吹力作用下使熔渣和熔池金属分离。

（1）对接平焊当板厚小于6mm时，一般采用不开坡口对接焊，留1~2mm间隙，焊条角度如图3-30所示。

正面焊接可用φ3.2~φ4mm焊条，采用直线形运条法短弧焊接，熔透板厚的2/3，焊缝宽度5~10mm，余高应小于1.5mm。为了保证质量背面焊缝应清根后焊接。对于一般结构件可不清根，但必须将焊渣清除干净后再焊接。

当板厚大于6mm时，为保证焊透，应采用开坡口对接，并根据坡口宽度，采用多层焊或者多层多道焊。打底焊缝采用φ3.2mm焊条，直线形运条，坡口间隙大时，为避免烧穿，可采用直线往返运条法。其余各层选用大直径焊条，采用锯齿形和月牙形运条法施焊，焊条运行到达坡口两侧时，应稍作停留，并注意各层接头应相互错开。当采用双面坡口时，为减少变形，应正反两面交替焊接。

（2）T形接头平焊时，可以采取平角焊或船形焊

1）平角焊时，一般焊条与焊接方向成60°～80°夹角，当两板厚度不等时，调整焊条角度，使电弧偏向厚板一边，以使两板温度均匀，如图3-31所示。

根据焊脚尺寸要求，可分别采用单层焊、多层焊或多层多道焊。焊脚尺寸小于8mm时，采用单层焊，焊条直径根据钢板厚度不同在φ3～φ5mm之间选用。

焊脚尺寸为8~10mm时，可采用两层两道焊法。焊脚尺寸大于10mm时，采用多层多道焊。第一层用φ3.2~φ4mm焊条，焊接电流稍大些，以获得较大的熔深，直线运条。第一层焊完后，敲掉焊渣，以后各层，可用4mm焊条，应注意用小电流，否则容易咬边。

平角焊时，由于立板熔化金属有下淌趋势，容易咬边和焊缝分布不均，操作时要注意立板的熔化情况和液态金属流动情况，随时调整焊条角度和运条。

2）生产中如果工件能翻动，应将工件放在船形焊位置施焊。这样可避免产生咬边，且操作方便，焊缝成形美观。

2.立焊

立焊有两种方式，一种是由下向上施焊，即向上立焊法。另一种是由上向下施焊，即向下立焊法，此法要求用专用的向下立焊的焊条施焊才能保证成形。这里介绍的是向上立焊。进行立焊时，由于重力的作用，立焊时熔池金属和熔渣受重力作用容易下淌，使焊缝形成中间高，两侧有沟槽的现象，焊缝成形困难。因此，立焊选用的焊条直径及焊接电流应小于平焊，并采用短弧焊接。为防止烧穿、咬边、金属熔滴下淌或流失，常用挑弧焊法或灭弧焊法。U形或V形坡口的对接立焊通常采用多层焊或多层多道焊。

向上立焊的操作要点∶①正确的焊条角度。对接接头立焊时，焊条与工件的角度，左右方向各90°，焊条向下倾斜60°~80°。T形接头角接焊缝立焊时，焊条与两板之间各为45°。如图3-32所示。②用较小直径的焊条，电流比平焊小10%~15%，以减少熔滴体积，有利于熔滴过渡。③采用短弧焊，缩短熔滴过渡到熔池的距离，减少空气侵入熔池的机会，从而可降低焊接缺陷的产生。④根据接头形式，坡口特点和熔池温度的情况，灵活运用运条方法，掌握好正确的焊条角度，防止熔化金属下淌。

（1）不开坡口对接接头立焊不开坡口对接接头立焊常用于薄板焊接。可以适当采用挑弧法或灭弧法，并同时兼用摆动幅度较小的锯齿形法及月牙形法运条。

挑弧法或灭弧法是当熔滴脱离焊条过渡到熔池后，立即将电弧向上方挑起灭弧，当熔池冷却后，随即把电弧拉回到熔池，当新的熔滴过渡到熔池后，再向上挑起电弧（这种焊法不适用于碱性焊条）。为了不使空气侵入熔池，电弧移开熔池的距离应尽可能的短，且挑弧的最大弧长不宜超过6mm。薄板常采用直线挑弧法，即焊条只沿间隙直线向上挑弧施焊。月牙形挑弧法或锯齿形挑弧法是在月牙形或锯齿形运条的基础上进行挑弧焊的方法，如图3-33所示。焊接反面封底焊缝时，可适当地增大焊接电流，以获得较大的熔深。

（2）开坡口对接接头立焊当板厚大于6mm时，为了焊透常采用开坡口多层焊，层数由板厚决定。正面第一层用φ3.2mm焊条。运条方法∶厚板可用小三角形运条法在每个转角处稍作停留;中等厚板或稍薄板，采用小月牙形或挑弧运条法，如图3-34所示。最好的焊缝成形是两侧熔合，焊缝表面较平坦，否图3-33不开坡口对接焊立焊挑弧法则，焊第二层时容易产生未焊透或夹渣等缺陷。焊第二层以上的焊缝宜采用锯齿形运条法，焊条直径不大于4mm。最后一层运条速度要均匀一致，电弧要短，且在两侧要稍微停留。

（3）T形接头立焊T形接头立焊最容易产生根部未焊透和焊缝两侧咬边。施焊时注意焊条角度（图3-32b）和运条方法，如图3-35所示为常用的几种运条方法，在焊接时，电弧尽可能短，摆幅大于所要求的焊脚尺寸，摆至两侧时稍微停留，以防止咬边和未熔合。

3.横焊

横焊时，焊条熔滴受重力影响容易偏离焊条轴线，熔池金属受重力影响容易下坠，甚至流淌至下坡口面，产生咬边、焊瘤、未熔合、夹渣等缺陷。因此，焊接时应采用短弧，并选用较细直径的焊条，较小的电流，以及适当的运条方法。采用多层多道焊能较容易地防止熔滴下淌，但焊缝外观不平整。

由于横焊焊接是上部坡口温度高于下部坡口，因此在上坡口处不进行稳弧动作，而应迅速将电弧带至下坡口根部处，进行微小的横位稳弧动作。坡口间隙小时，适当增大焊条倾角。

下倾角∶间隙大时，可减小焊条下倾角。工件较薄时，可用直线形往返形运条法焊接，使熔池中的熔化金属有机会凝固，可以防止焊穿。工件较厚时，可采用短弧直线形或小斜圆圈形运条法焊接，这样可得到合适的熔深。横焊的焊接速度应稍快些，避免焊条的熔化金属聚集在某一点上形成焊瘤和咬边等缺陷。

（1）不开坡口的对接横焊当板厚3～5mm时可不开坡口，采用直线形往返运条法双面焊接。正面焊缝采用φ3.2mm焊条，倾角如图3-36所示。

（2）开坡口的对接横焊厚板对接横焊一般采用K形坡口，坡口主要开在上板上，下板不开坡口或开角度小于上板的V形坡口，这样有助于焊缝成形，当板厚大于8mm时，应采用多层多道焊，这样能更好地避免由于熔化金属下淌造成的焊瘤，保证焊缝成形良好。第一层用φ3.2mm焊条，运条方法用直线形。从第二层开始，可从下坡口边缘一道一道地向上排焊，也可以采用斜圆圈形运条法施焊，焊条可采用φ3.2mm或φ4mm，均用短弧焊接。焊条的角度要根据各道焊缝的位置来进行调节。

4.佃焊

仰焊是各种位置焊接中最难的一种，由于熔池倒悬在焊件下面，液态金属靠自身表面张力作用保持在焊件上。如果熔池温度高，表面张力则减小，熔池体积增大，则重力也增大，这些因素的影响会引起熔池金属下坠，甚至成为焊瘤，背面则会形成凹陷。因此，为了保证仰焊质量，施焊时应采用小直径焊条，这样可使熔滴体积小，重力作用减弱。短弧焊接可使熔滴在很短的时间内由焊条过渡到熔池中去。焊接电流要合适，电流太小则根部焊不透，太大则容易引起熔化金属下坠，使焊缝正面形成焊瘤，而背面则会形成凹陷。

焊接带坡口的仰焊焊缝的第一层时，焊条与坡口两侧成90°角，与焊接方向成70°～~80°角，用最短电弧进行前后推拉的动作。熔池宜薄不宜厚，应确保与母材熔合良好。熔池温度过高时可以拉起电弧或短暂熄弧，使温度稍微降低，焊接其余各层时，焊条横摆并在两侧进行稳弧动作，避免咬边和夹渣。

T形接头的仰焊比对接接头位置的仰焊容易操作，当焊脚尺寸小于8mm时采用单层焊，焊脚尺寸大于8mm时采用多层多道焊，焊接第一层时采用直线形运条法，以后各层可采用斜圆圈形或斜三角形运条法。

当板厚小于5mm时，采用不开坡口对接焊，焊条直径φ2.5～φ3.2mm，焊条倾角如图3-37所示。焊缝表面要平直，不允许呈现凸形。

5.长焊缝焊接技术

工件焊后的残余变形大小与焊缝长度有关。为减小工件的总体变形，焊接长度不超过0.5m的短焊缝时，可采用直通焊。当焊缝长度在0.5~5m范围时，应采用如图3-38a所示的从中间向两端的直通焊或采用如图3-38b所示的各小段焊接方向与总焊接方向相反的分段退焊。对焊接长度5m以上的焊缝，可采用如图3-38c所示的对称分段退焊或如图3-38d所示的分段跳焊。

（三）焊条电弧焊单面焊反面自由成形技术

单面焊反面自由成形技术是在单面坡口的焊件上进行单面施焊获得双面成形的焊缝。单面焊反面自由成形技术目前常用的手法有灭弧焊击穿焊法和连弧焊击穿焊法两种。现以V形坡口为例介绍单面焊反面自由成形技术。采用的焊件坡口形式的推荐数值见图3-39和表3-19。

1.灭弧焊操作技术

灭弧焊是通过控制电弧的燃弧和灭弧的时间及运条动作来控制熔池形状、熔池温度及熔池中液态金属厚度的一种焊接技术。它具有容易控制熔池状态、对焊件的装配质量及焊件工艺参数的要求较低、适应性较强等特点。但是如果技术掌握不够熟练，则容易产生气孔、夹渣等内在缺陷和焊道外凸、内凹、冷缩孔、咬边、焊瘤等表面缺陷。灭弧焊操作方法有一点法、两点法和三点法，如图3-40所示。

其中一点法适用于薄板、小直径管（≤φ60mm）及小间隙（1.25~2.5mm）条件下的焊接，两点法与三点法适用于厚板、大直径管、大间隙条件下的焊接。生产中采用较多的为一点法和两点法。

一点法的操作特点是焊接电弧始终对准坡口间隙中间，保证坡口钝边两侧金属同时熔化，但焊缝中心易产生冷缩孔。两点法的操作特点是在形成第一个熔池后电弧左右（或上下）坡口两侧来回交替引弧。一点法的详细操作见第十章第一节。

各种位置灭弧焊操作特点∶

平焊的熔孔在被击穿的瞬间易被液态金属所覆盖，一般不易看见。因而，为获得良好的焊道形状，在焊接时一定要注意倾听击穿焊件根部时发出的"噗"声。一听到这种声音，就要快速灭弧。如果稍有迟缓，就会造成熔孔过太，甚至产生焊瘤。施焊时，焊件背面应保持1/3弧柱。

立焊由于重力的作用，熔池液态金属和熔滴容易因下坠而产生焊瘤，施焊过程中除了要掌握好焊条倾角与灭弧频率外，还应该接弧准确，灭弧迅速，不要拉长弧。施焊时，焊件背面应保持1/3~1/2弧柱。

横焊由于重力的作用，熔滴在由焊条向焊件过渡时，易偏离焊缝轴线而向下偏斜，因此在短弧施焊的基础上除保持一定的焊条倾角外，还须保持一定的下倾角。又因上坡口面受热条件好于下坡口面，且熔池液态金属下坠现象极易造成下坡口面的熔合不良，施焊时应先击穿下坡口面根部，再击穿上坡口面根部，始终保持下坡口面根部比上坡口面根部先熔化0.5～1.0个熔孔，形成上大下小的斜椭圆形熔孔。一点法击穿时熔池凝固时处于水平位置。施焊时，焊件背面应保持1/2弧柱。

总的来说，采用灭弧焊接法进行第一层焊接时，应注意以下几个问题∶①注意灭弧位置与灭弧动作。不能把灭弧位置选在熔池前方的坡口面上或坡口间隙处，而应将焊条拉向熔池斜后方迅速灭弧。动作要干净利索，不能拉长弧。②注意倾听电弧击穿焊件时发出的第一个"噗"声。没有这个"噗"声，证明焊件背面未焊透，就不能向前施焊，"噗"声太久，会焊穿甚至产生焊瘤。③整个打底焊过程，尽量使熔池形状和大小及熔孔大小始终一致。④注意灭弧与接弧的间隔时间，灭弧频率为每分钟45~55次，如熔孔变大，焊缝背面余高变厚，灭弧次数减少，燃弧时间相应减少或停弧时间变长。⑤焊条倾角要适宜，否则在不同位置施焊时，容易产生焊接缺陷。⑥定位焊焊缝的接头方法是，必须用电弧熔穿坡口根部，使其充分熔合，当运条到另一端时，焊条在焊接处稍停顿一下，并使焊条倾角做相应变化，以使充分熔合。

2.连弧焊操作技术

连弧焊是通过连续、有规则的焊条摆动进行短弧施焊的操作技术。它采用较小的根部间隙与焊接参数，并在短弧条件下进行规则的焊条摆动，使焊道始终处于加热和缓慢冷却的状态，从而得到成形齐整且表面细密的背面焊道。但它对焊件的装配质量及焊接参数都有较严格的要求，对焊工的熟练程度和操作难度较高。

（1）连弧焊基本操作要点引弧后先将电弧压到最低程度，并在始焊处以小齿距的锯齿形运条法做横向摆动，对焊件进行加热。当坡口根部有"出汗"现象时，再做一个击穿动作（即尽力将焊条往根部送），待听到"噗"的一声（熔孔形成）后，迅速将电弧移到任一坡口面上，随后在两坡口面间以一定的焊条角度作1~2s的似停非停的微小摆动，以使电弧在两坡口根部两侧同时熔化1.5mm左右，然后将焊条提起1～2mm，以小齿距的锯齿形运条法做横向摆动，使电弧以一定长度一边熔化熔孔前沿，一边向前施焊。施焊时，一定要使各熔孔端点的位置一致，（即将焊条中心对准熔池前沿与焊件根部交界处），使新熔池与前一熔池相重叠。

施焊过程中，熔孔的大小对焊道背面成形有较大的影响。如果熔孔过大，则易产生背面焊道余高过高，或产生焊瘤;如果熔孔过小，则易产生未焊透或未熔合的缺陷。影响熔孔的大小的因素很多，但如果严格控制根部间隙、焊接电流、运条速度、焊条角度等参数，就能得到理想的背面成形。

（2）各种位置连弧焊操作特点

1）平焊换焊条时的接头是个难点，一是收弧时易在背面焊道产生冷缩孔;二是接头时易产生焊道脱节，也就是接不上头。为此，其操作要点是∶收弧时先在熔池前方做一个熔孔，然后再在电弧左侧或右侧10～15mm处收弧或往熔池的前一坡口面上加两滴铁液收弧。接头时采用冷接法，采用角向磨光机或扁铲把接头区修磨成缓坡状，在距弧坑10~15mm处（已焊处）起弧，以正常速度运条至弧坑1/2处将焊条下压直至缓坡状底部，听到"噗"声后，稍停顿1~2s左右同时作微小摆动，随后稍提起焊条正常焊接。施焊时，焊件背面应保持1/3弧柱。

2）立焊连弧焊操作。在做击穿动作时，焊条下倾角应稍大于90°，出现熔孔后立即恢复到原角度（45°~60°）。施焊过程中熔孔应比平焊时稍大，但在横向摆动时，向上的幅度不宜过大，否则易产生咬边缺陷。在保证背面成形良好的前提下，焊道越薄越好，因为一旦过厚，则易产生气孔。在焊道接头时须用角向磨光机或扁铲将焊道端部修磨成缓坡状后再进行接头操作。施焊时，焊件背面应保持1/2弧柱。

3）横焊连弧焊操作。先在始焊部位的上侧坡口面上引弧，待根部钝边熔化后，再将液态金属带到下侧钝边，形成第一个熔池后，再击穿熔池，并立即采用斜椭圆形运条法运条。从坡口上侧向坡口下侧的运条速度应慢一些，以防止夹渣和保证填充金属与焊件融合良好。从下侧向上侧的运条速度应快一些，以防止液态金属下淌。焊接过程中要采用短弧将液态金属送到坡口根部。收弧时应将电弧带到坡口上侧，向后方（已焊处）提起收弧。施焊整个过程，焊件背面应保持2/3弧柱。

4）仰焊连弧焊操作。为防止背面焊道产生内凹，一要采用短弧焊，以利用电弧吹力托住液态金属，并将一部分液态金属送到焊件背面;二使新熔池覆盖前熔池的1/2，并适当加快焊接速度，使熔池截面积变小，形成薄焊层，以减小焊肉的自重;三要保持适当的焊条角度，工作角为90°，焊条倾角为70°～80°。施焊时，焊件背面应保持2/3弧柱。

五、焊条电弧焊常见的缺陷与预防措施

焊条电弧焊易产生的缺陷有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合、咬边及其他一些外形缺陷，它们的产生原因及预防措施见第六章第一节。