论单面焊双面成型的基本要领

1 单面焊双面成型的定义与分类
1.1 单面焊双面成型的定义
单面焊双面成型的焊接方式，是从事压力容器、重要筒仓类、锅炉焊接的焊工应该必须掌握的操作手法和技能，也使用在某些重要焊接钢结构制造及安装过程中，即要求全焊透而又无法在构件背面进行处理和重新焊接所采用的焊接技术。在此种实施焊接的过程中，不用采取任何其他任何的辅助措施，只需要在坡口根部进行定位的焊接时，按照焊接的不同手法留出不同的间隙，当在坡口的正面进行焊接时，那么会在坡口的正、背两个方面获得均匀整齐、形状规则、符合质量的焊缝，这种不常规的焊接操作方式就是“单面焊双面成型”。
1.2 单面焊双面成型的分级
1.2.1 弧断续焊法
将试板比较小的间隙端放于左侧，在试板左侧定位进行引弧，并用长弧作一定的停留时间，以期对焊接构件进行预热，然后压低电弧在两个钝边中间横向摆动焊条焊接。当钝边熔化的金属液与焊条金属液连接在一起时，并且听到“卟卟”声，这个时候灭掉弧光。这个操作运条特点就是，当每一次连弧时，焊接焊条的中心应对准焊接熔池的2/3位置，电弧在同一时间内熔化钝边两侧。当听到“卟卟”声音后，迅速灭掉电弧，使得每一个新形成的熔池盖到前面已经生成的熔池的2/3前后。
1.2.2 连弧焊法
连续弧焊法是在焊接过程中电弧持续燃烧，不熄灭弧光，采取小的坡口间隙，开始时，使用较小的焊接电流，总是保持短弧连续焊接的一种技术。
这种技术的基本要素：焊条引弧后，先把电弧压到最小程度，并在还始焊接处，采用小齿距的锯齿形运条法，横向摆动焊条，这时的目的是对焊接构件进行预热。并且尽力把焊条送往根部，做焊条的击穿动作，待听到“卟”的一声时，焊件形成溶孔，此时马上将电弧转移到任意一个坡口面位置，然后在坡口面之间用一定的焊条角度，操作似停非停的小动作，时间大概为2s左右，使电弧将两边坡口根部融化1.5mm左右时，将焊条提高1～2mm，用小齿距的锯齿形方式摆动焊条，使电弧一边在溶化孔前边，一边往前实施焊接。实施焊接时，保证把焊条中心对准熔池的前边与母材结合处，使每一个新熔池与前面生成的熔池部分重叠。在灭弧时，慢慢地将焊条往熔池后方的右侧或者左侧稍带一下，并将焊条提高、灭弧。在做接头焊接时，开始是在距离弧坑10～15mm处引燃电弧，用常规的运条速度行进到弧坑的1/2处，将焊条向下压，等听到“卟”的一个声音时，稍微作一个1～2s地微小摆动，再把焊条提高1～2mm，让它在熔化熔孔前边的同时，往前运条实施焊接。

2 板、板对接单面焊双面成型工艺分析
2.1 焊前准备
（1）选用板厚：12mm规格为300×200mm。用氧气乙炔气切割或剪板机、切割机下料，然后要采用机械方法加工V形坡口，比如刨床或角向磨光机，坡口背面不允许留有倒角，一定要保证坡口正的角度、笔直、光滑，不留有毛刺、凸起等。
（2）试板的清理，用锉刀把坡口的尖角锉去，使钝边尺寸保持在0.5～1.0mm，并将坡口及两侧20mm范围内清除铁锈，油污，氧化物等污佶，使其呈现出金属的光泽。
（3）试板的装配与定位焊。在试板背面的两端进行定位焊，要留有收缩余量。使焊端缝间隙为3.0～3.5mm，终焊端为3.5～4.0mm，定位的焊缝长度约为10～15mm，该定位焊缝要结实牢固，特别是终焊端，为了避免因为焊缝收缩造成未焊段坡口间隙变小而影响继续焊接或防止施焊的过程中出现断裂，在进行定位焊接时，一定要预留反变形余量，该余量为角度3°～4°的反变形。
（4）焊接设备：ZXG系列直流弧焊机。电源种类及极性：直流焊条不得受潮变质，焊心无锈，药皮不得开裂脱落。用前烘至350～400°c，恒温2h，焊缝层次采用四层焊接成行。
（5）固定试板：将反变形好的试板水平放在焊接架上，高低要合适。施焊时的焊工不得坐下，要求按照蹲式姿势进行操作，试板的坡口角度为60°。
2.2 焊接操作
2.2.1 打底层的焊接
打底层的焊接，可以采用一般焊接手法焊接，也可以采用端弧焊手法焊接。连弧焊手法施焊。引燃电弧：在焊接时，应在试板的坡口内侧起弧，压底电弧，焊条应该在坡口两钝边之间来回的轻微摆动，当饨边熔化的铁液与焊条溶滴结合在一起，并听到“卟卟”声音，其变形成第一个溶池。这个时候的溶池前方应该有溶孔，该溶孔向试板坡口两侧各深入0.5～1.0mm。焊条运行方法：采用锯齿形或月牙形的横向摆动焊接法，摆弧的长度小于或等于焊条直径，用较短的弧把铁液通过坡口根部送到焊件的背面，当焊条运至坡口两侧时，要稍微做1-2s的停顿，这样才有利于填充金属与母材很好的溶合，并防止在焊缝与坡口交界处形成尖角，有利于清渣。
2.2.2 焊条角度
焊接前进方向的夹角为70°～80°，合适的焊条角度有利于使熔渣与铁水分离，使熔池始终保持清晰明亮，避免夹道。焊条要领：一看，二听，三准，四短。
“看”就是要注意观察熔池的形状和溶孔的大小，溶孔的大小决定背面焊缝的高度和余高。熔池的形状应该为圆形或椭圆形，并始终保持明亮清晰，使熔渣与铁水分开。熔孔的尺寸应该为电弧将两侧钝边全部熔化，并且深入到每边母材0.5～1.0mm。当熔孔的尺寸过大时，背面的焊缝过高，严重时会产生焊瘤甚至烧穿等缺陷。此时应该适当提高焊接速度，增大焊条向坡口两侧的摆动幅度，减小焊条与焊接前进方向的夹角等。当熔孔过小时，坡口根部未焊透，焊根部融合不好，此时应压底电弧，增大焊条焊接前进方向的角度，减慢焊接速度和摆动幅度，减小焊条与焊接前进方向的夹角等，保持熔池的形状和溶孔的大小是操作的关键。
焊接过程中，要掌控铁液和溶液的流动方向，电弧应该一直在铁液的前面燃烧，利用电弧和药皮熔化时产生的气体的反向吹力，将铁水吹到熔池的后方，这样才能保证焊缝的熔深，且能保证溶渣与铁水的分离，减少产生夹渣和气孔的可能性缺陷，另外，要随时观察焊接过后的坡口的熔合情况，熔池的后边缘要与两面坡口要完整熔合在一起。
“听'就是焊工在焊接时不要有杂念，就是要听电弧在击穿试板时发出的“卟卟"的声音，假如没有听到这种声音的出现，那么就是坡口根部没有被电弧击穿，如果继续向前施焊时，就会焊不透。一般保持焊条端部距离坡口根部2、3mm。
“准"就是接弧位置要把握精准，即每个新的熔池与前面形成的熔池基本重叠2/3，保证电弧的1/3部分在熔池正前方。当焊工听到“卟卟"声音的时候，应该往熔池后方迅速熄灭电弧，灭弧要迅速。这样就能充分发挥电弧对熔池的保护作用，避免气孔的产生。
“短'就是灭弧对接弧的时间，要在尽可能短的时间内完成，否则容易产生冷缩孔的缺陷，并且由于熔池之间未充分熔合，比较容易造成金属开裂。而增加灭弧频率，减少接弧时间，那么在前一个熔池尚还没有凝固的时候，后面一个熔池已形成，这样熔池总是处在高温的状态，也就避免了冷缩孔出现的机会。因此，对于两点击穿法，灭弧频率以每分钟50～60次为宜，单点击穿法，灭弧频率以每分钟80次左右为宜。

2.2.3 接头
接头分热接和冷接，下面分别叙述。
热接：当电弧弧坑处于热态的时候，在熔坑后面10～15s的斜坡上引燃电弧并且焊接到前面的收弧处，让弧坑底部温度渐渐升温，然后把焊条沿着预先的熔孔往下压，待听到“卟卟”的声音后，稍停并提起焊条进行正常焊接。换焊条的动作越快越好。
冷接：当弧坑已经冷却后，对碳钢将弧坑及前10mm的溶渣敲掉，并清理干净，然后更换焊条，在斜坡最低处，把焊条沿预先的熔孔迅速向下压下，听到“卟卟"的声音后，稍微作下停顿1s左右，然后提高焊条开始正常施焊。
断弧焊手法施焊：断弧焊手法有一点击穿墨盒两点击穿两中手法。二点击穿手法是电弧分别在坡口两侧交替引燃，在左侧钝边先滴一滴铁液，然后往右侧钝边滴一滴铁液，渐次往复。这种焊接操作方式适用于焊接装配间隙比较大的工作。一点击穿法是电弧同时在坡口两侧引燃两侧钝边同时熔化。该操作的基本方式如下：引燃电弧。在焊接时，先在试板始焊端坡口内侧起弧，用长弧对始焊部位进行预加热，然后往下压下电弧，把焊条在两钝边之间来回往复摆动。当坡口的钝边熔化的铁液和焊条金属熔滴结合在一起，并听到“卟卟"的声音时，就会形成第一个熔池，熄灭电弧。这时就在第一个熔池前端成了熔孔，应该使这个熔孔向试板两侧各自深入0.5～1.0mm为宜。
更换焊条的接头。断弧焊中间换焊条的接头方法与连弧时基本相同，在更换焊条之前，为防止因灭弧出现冷缩孔，灭弧不能过急，应预先迅速向熔池边缘或北侧连续送进二三滴铁水，将背面熔池填满，同时控制熔池的温度，使之缓慢冷却，在熔池前方形成一个熔孔，将电弧向坡口一侧压低，并往回焊接10mm左右，再灭弧，这样确保后面的熔池铁液饱满充实，用来防止产生冷缩孔的缺陷。在快速换焊条以后，要在弧坑的前部10～15mm之内处起弧，电弧引燃后往后拉长，用长弧对需要焊接的金属预加热，然后在弧坑后面10mm前后，向下压低电弧，用连弧焊的手法，运行焊条到达弧坑根部，待听到“卟卟" 的声音以后，稍微停顿2s左右熄灭电弧，然后使用原来的断续弧焊法继续焊接。
注意事项：
（1)打底层焊缝厚度以坡口正背面为1.5～2.0mm为宜。
（2）焊工要靠手腕灵活转动运条。
（3）300mm长的焊缝用4根焊完为好。
2.2.4 填充层的焊接
待前一层焊缝熔渣冷却后，将熔渣及飞溅物清除，清渣要彻底，特别是边角出的熔渣更要清理于净。熔渣清除后，用钢丝刷，刷干净，直至露出金属光泽。在距焊缝开头10mm处引弧，然后将电弧回到开头处施焊。采用月牙形或锯齿形运条，焊条摆动到坡口两侧时要稍做停顿，作一稳弧作用，中间运动要快，电弧要尽量压低，以利于深沟尖角部位的杂质浮出，防止夹渣，同时使熔池和坡口两侧均衡，防止填充金属与母材交界处形成夹渣不易清渣。焊条与焊接前进的夹角为 75°～85°。焊接过程中要采用短弧，焊接熔池为圆形或椭圆形，熔池的形状和大小保持一致。焊接速度要均匀，是焊肉厚薄一致。焊接头时，采用热法，换焊条收弧前，应该对形成的熔池稍微多填加铁水液，在快速换焊条后，在弧坑前面10mm处左右引燃电弧。其次把电弧拉到弧坑位置的2/3处，先填满弧坑，然后再进行正常焊接。每一层焊缝的连接接头要注意错开位置。最后一层填充高度，应比母材表面低0.5～2.0mm，且形状以两边高，中间凹为好，焊缝在坡口内应圆滑过度，以保证在盖面焊时能看清坡口，使盖面焊缝边缘保证平直。
2.2.5 盖面层的焊接
盖面层的引弧方法和填充层一样。采用月牙形或横向锯齿形运条，焊条的摆动幅度要比填充层略大，摆动时要注意摆动幅度一致，运条速度均匀。焊接熔池的形状为椭圆形，应尽力使熔池的形状和大小保持大致相同，并使用短弧焊接的方式。焊条摆动到坡口边缘时，要稳住电弧并梢作停顿，以坡口边缘熔化1.0-2.0mm左右为准，使焊缝两侧边缘熔合良好，以防止咬边。焊接前进速度要均匀一致，使焊缝表面平整、美观。焊条接头时，采用热接法。换焊条灭弧以前，应该对熔池稍微填加铁水。在更换焊条后在弧坑前面10mm处左右引燃电弧，然后把电弧向后拉到弧坑的2/3位置处，把弧坑填满以后，再进行常规的焊接。如果接头部位偏，那么就会出现接头部位偏高；若接头部位偏向前，就会产生焊缝脱节的缺陷。
3 单面焊双面成型的常见缺陷
综上所述在板与板对接，单面焊接双面成型过程中容易出现的缺陷有：气孔、未焊透、未熔合、焊瘤等，下面分别就容易产生的缺陷进行分析解剖。

3.1 气孔
气孔的形成，是指在焊接过程中，焊接熔池内部的气体未在焊接金属冷固前逃出金属，使之残存在焊缝金属当中所形成的孔。这个气体一个可能是熔池从外界环境中吸收的，这个气体大多是氢气和一氧化碳气体，也可能是因为焊接过程中金属的反应生成的，比如母材中含有过多的硫，在和焊条金属的溶合过程中就会产出气体
(1)焊接产生气孔的主要原因分析如下：
焊接的母材或填充金属的表面不清洁，有油污、锈蚀等杂物为清理干净。
焊接用焊剂或焊条没有烘干，造成焊接过程中，其中的水分分解为气体，来不及逃出，从而增加气孔数量。
焊接时的线能量小，使得熔池冷却速度很快，导致气体来不及从焊缝金属中逃出。
焊缝金属脱氧不足，也会增加氧气孔的产生。
施焊的环境影响，湿度过大，比如雨天、雾天，都会造成在焊接过程中，焊缝吸收外面的潮湿的空气，增加气孔这个缺陷的产生。
（2）气孔的危害。气孔在不同的规范要求中，对于气孔的数量有不同的规定。但是气孔的产生，一定是减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，降低了接头的强度，还会引起泄漏等生产事故。气孔也会产生应力集中的结构的缺陷，造成对构件的危害。降低强度，进而影响构件的使用寿命。
因此针对气孔产生的原因，逐一分析，逐一避免产生气孔的外界因素，就会达到减少气孔缺陷的出现。
3.2 未焊透、未溶合
3.2.1 未焊透产生的原因
（1）试板的坡口角度缩小，钝边过大或装配间隙过小，点焊长度不够且太薄，在焊接过程中由于拉伸和收缩应力的作用，使点焊处的使点焊处的焊点暴烈造成间隙变小，或是选用的焊条直径太大，使得焊接熔敷金属送不到坡口根部而产生。
（2）焊速过快或焊接电流太小，导致电弧穿透力下降，使熔池变浅，焊件边缘得不到充分的熔化；或坡口两侧击穿焊接燃弧时间过短，未形成一定尺寸的熔孔。
（3）焊条角度不当或由于电弧的磁偏吹，使电弧的热量散失或偏一侧，在电弧作用不到之处产生未焊透。
（4）打底层焊接时，接头处产生未焊透这种情况在板状焊件中出现的最多其产生过程是：换焊条后，引电弧的温度降低，已焊部分与未焊部分温差大，试板间隙大小，换焊条引弧后未达到要求的预热温度就施焊，造成接头时的电弧不能快速把试件的钝边击穿，使接头处有一段未焊透，造成缺陷。

3.2.2 防止出现未焊透缺陷的措施
（1）选择合适的焊条角度，打底焊时，焊接速度要控制得当，使电弧能充分熔化焊根。
（2）仔细清理坡口焊缝上的油锈等脏物。
（3）焊接过程中，发现焊条偏心引起偏弧时，应及时调整焊条的角度，将焊条向偏弧反方向摆动，使电弧对准熔池或更换焊条。
（4）焊接过程中，应注意观察熔化情况，使之熔合良好。
3.3 焊瘤
（1）坡口钝边过大，装配间隙过大；
（2）在平焊打底时，焊接电流过大，焊接过慢，若造成熔边温度高，体积大，液态金属因自身重力作用下坠而形成；
（3）焊接过程中，焊工运条角度不当等。
焊瘤防止措施：
（1）选择适宜的钝边尺寸和装配间隙，焊接过程中，控制熔孔的尺寸；
（2）严格控制电流和层间温度；
（3）选择合适的焊条角度、焊条摆动时，中间宜快些，两侧稍慢些；
（4）注意观察熔池状态；
（5）当发现熔池向外喷射小火星较多时，应立即灭弧，使熔池温度稍下降后再焊接。
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