焊条电弧焊安全知识规范

在施焊工作现场,为了保证焊工安全生产,焊工必须按照《国家劳动卫生安全生产条例》的规定,穿戴好防护用品。焊工是一个用电、动火的特殊工种,劳动的防护用品较多。其主要的防护用品有焊工面罩、头盔、护目镜片、防噪声耳塞、安全帽、工作服、耳罩、手套、工作鞋、安全带、防尘口罩等。

焊接操作的个人防护

焊工面罩及头盔

焊工面罩是焊工必备的个人防护用具之一,最常用的焊工面罩有手持式和头盔式两种。

焊工面罩是用来防止焊接飞溅、弧光及熔池和焊件高温对焊工面部灼伤的一种遮蔽用具,一般采用红色或褐色防热钢纸压制而成。正面开有长方形孔,孔内嵌入白玻璃和黑玻璃。

头盔式面罩戴在焊工头上,面罩主体可以上下翻转,便于焊工双手操作,适合各种焊接方法操作时的防护,也特别适用于高空作业;焊工可以一只手握住固定物,保持身体稳定,另一只手握焊钳进行焊接。

焊工面罩的正确使用方法如下。

1、焊工面罩应正面朝上放置,工作中不得乱丢或受重压。

2、焊工面罩不得受潮或雨淋,以防变形。

3、焊工面罩上的黑玻璃是特制的化学玻璃,为了保护黑玻璃,应在前面加装一层白玻璃保护。

焊接护目镜片(黑玻璃)

焊接时,黑玻璃有减弱电弧光和过滤红外线、紫外线的作用。颜色以墨绿色和橙色为多。按颜色的深浅不同,分为6个型号,即从7#~12#,号数越大,色泽越深,这要根据焊工的年龄和视力情况选用,以保护视力。

预防噪声用品

1、噪声的来源及危害

焊接过程中,由于电弧燃烧和焊条熔化,产生了噪声。当噪声强度高达100dB以上时,对人体有不良影响。噪声最敏感的是听觉器官,强烈的噪声可以引起听觉障碍、噪声性外伤、耳聋等。长期接触噪声还会引起人中枢神经系统和血管系统的失调,例如,出现烦躁、血压升高、心跳过速等症状。

2、对噪声的防护

(1)正确调节焊接工艺参数。

(2)加强个人防护,配备隔声耳罩、防噪声耳塞等防护器具。耳罩可隔离噪声值为15~30dB,它是一种以椭圆形或腰圆形罩壳,把耳朵全部罩起来的护耳器,耳塞则是插入外耳最简便的护耳器,有大、中、小、三种,它的优点是防噪声作用大,体积小,携带方便,价格也比较便宜。佩戴耳塞时,推入外耳用力要适中,不要塞得太深。

(3)操作房间不应过小,在房间结构、设备等部分采用吸声或隔声材料,以减少回声。

(4)尽可能实现机械化、自动化作业,以便于进行远距离操作。

安全帽

在高层交叉作业或立体上下垂直作业现场,为了预防高空和外界飞来物的危害,焊工应佩戴安全帽。安全帽在每次使用前都要仔细检查各部分是否完好,帽体是否有裂纹,调整好帽箍的松紧程度,帽衬与帽顶内的垂直距离应保持在20~50mm之间。

焊工所用的工作服主要起到隔热、反射和吸收紫外线等屏蔽作用,使焊工身体免受焊接热辐射和飞溅物伤害。

在焊接过程中,焊工常用白帆布制作工作服,具有隔热、反射、耐磨和透气性好等优点。在进行全位置焊接和切割时,特别是仰焊位时,为了防止焊接飞溅物或熔渣等溅到面部或额部造成烧伤,焊工应用石棉物制作的披肩帽、长套袖、围裙和鞋盖等保护用品进行防护。

焊接过程中,为防止高温飞溅物烫伤,工作服上衣不应当系在裤子里面;工作服穿好后,要系好袖口和衣领上的衣扣;工作服的上衣不要有口袋,以免高温飞溅物掉进引发燃烧;工作服要大些,衣长应过腰部,不应有破损孔洞,不允许沾有油脂,不允许潮湿,并要求轻便。

手套

焊接和切割过程中,焊工必须佩戴防护手套。手套要求耐磨、耐辐射热、不易燃烧以及绝缘性良好,所以最好采用牛(猪)皮革制作。

工作鞋

焊接过程中,焊工必须穿绝缘的工作鞋。焊工的工作鞋,需经5000V耐压试验并达到合格。在有积水的地面焊接时,焊工必须穿经6000V的耐压试验并达到合格的防水橡胶鞋。工作鞋应采用全橡胶鞋底,不得有铁鞋钉。

为防止焊接飞溅物伤及脚面,焊工除应穿好工作鞋外,必要时应系好鞋盖,以起到隔离高温飞溅物的作用。

安全带

焊工在高空作业时,为了防止意外坠地事故,焊前必须在现场系好安全带,然后才能进行焊接工作。安全带要耐高温、不容易燃烧;要高挂低用,严禁低挂高用。

防尘口罩和防毒面具

焊工在焊接与切割过程中,当采用整体或局部通风后,也不能使烟尘浓度或有毒气体降低至卫生标准以下时,必须佩戴合格的防尘口罩和防毒面具。

防尘口罩有隔离式和过滤式两大类。每类又分自吸式和送风式两种。隔离式防尘口罩将人的呼吸道与作业环境相隔离,通过导管或压缩空气将干净的空气送到焊工的口和鼻孔处,供焊工工作中呼吸用。

过滤式防尘口罩是通过介质过滤,将粉尘过滤干净使焊工得到干净的空气。

防毒面具通常可以采用送风式焊工头盔来替代。焊接过程中,焊工还可采用软管式呼吸器或过滤式防毒面具。

焊接安全操作

焊工用电安全操作

1、电焊机使用安全要求

(1)电焊机(焊机)的工作环境应与电焊机技术说明书的规定相符,在工作温度过高或过低、湿度过大、气压过低以及在腐蚀性或者爆炸性等特殊环境中作业时,应使用适合特殊环境条件性能的焊机或采取防护措施。

(2)防止电焊机受到碰撞或激烈振动(特别是整流式电焊机),严禁电焊机带电移动;室外使用的电焊机必须有防雨和防雪的防护措施。

(3)焊机必须有独立的专用电源开关,其容量应符合要求。当焊机超负荷工作时,应能自动切断电源。禁止多台焊机共用一个电源开关。

(4)焊机电源开关应装在焊机附近人手便于操作的地方,周围留有安全通道。

(5)采用启动器启动焊机时,必须先合上电源开关,然后再启动焊机。

(6)焊机的一次电源线长度,一般不宜超过2~3m,当有临时任务,需要较长的电源线时,应沿墙或立柱用瓷瓶隔离布设,且必须离地面2.5m以上,不允许将一次电源线拖在地面上。

(7)焊机外露的带电部分,应设有完好的防护(隔离)装置,其裸露的接线柱必须有防护罩。

(8)禁止连接建筑物的金属构件和设备等作为焊接电源的回路。

(9)焊机应平稳地放在通风良好、干燥的地方,不得靠近高热及在易爆危险环境下工作。

(10)禁止在电焊机上放置任何物品和工具,启动焊机前,焊钳和焊件不能短路。

(11)焊机必须经常保持清洁,清扫焊机必须在停电后进行。清扫时,焊接现场如有腐蚀性、导电性气体或飞扬的浮尘,必须对焊机进行隔离防护。

(12)每半年对焊机进行一次维修保养。发生故障时,应立即切断电源,及时通知电工或专业人员进行检修。

(13)经常检查和保持焊机电缆与焊机接线柱的接触良发,并保持螺母坚固。

(14)工作完毕或临时离开工作现场时,必须及时切断焊机电源。

2、焊机接地安全要求

(1)焊机的外壳、电器控制箱、焊机组等,都应按《电力设备接地设计技术规程》的要求接地,如图1-4所示,防止触电事故发生。

(2)接地装置必须经常保持接触良好,定期检测接地系统的电气性能。

(3)禁止用乙炔管道、氧气管道等的管道作为接地装置的自然接地极,防止由于电阻热或引弧时冲击电流的作用,产生火花而引爆。

3、焊接电缆安全要求

(1)焊接电缆外皮必须完整、绝缘良好,绝缘电阻不能小于1MΩ。

(2)连接焊机与焊钳必须采用柔软的电缆线,长度一般不超过20~30m。

(3)焊机的电缆线应当采用整根的电缆导线,中间不应有接头。当工作需要接长导线时,应使用接头连接器牢固地连接,并保持绝缘良好。

(4)当焊接电缆线要横过道路时,必须采取保护措施,严禁搭在气瓶或其他易燃易爆物品上,如图1-6所示。

电焊钳安全要求

电焊钳是用以夹持焊条进行焊接的工具,其外形如图1-7所示。

(1)电焊钳必须有良好的绝缘性和隔热能力,手柄要有良好的绝缘层。

(2)电焊钳应保证操作灵活,质量不超过600g。

(3)禁止将过热的电焊钳浸在水中冷却后使用。

登高作业安全知识

一般焊工在离地面2m以上进行焊接或切割时,即为登高作业。登高作业时必须采取安全措施,防止高处坠落、火灾、触电、物体打击等事故发生。

高处焊接作业时,由于作业的活动范围比较窄,出现安全事故很难紧急回避,所以,发生事故的可能性比较大。

(1)在距离高压线3m或距离低压线1.5m的范围内进行焊接作业,必须切断其电源,并具要在开关上挂“有人作业,严禁闭合开关”的标示牌,然后再开始焊接作业。

(2)要配备安全监护人,密切注视焊工的安全动态,随时准备切断开关。

(3)不得将焊钳、电缆线搭在焊工身上带到高处,应用绳索吊运。严禁将电缆线缠绕在焊工身上或踩在脚下。

(4)在高处焊接时,严禁使用带有高频振荡器的焊机,以防止焊工在高频作用下发生麻电现象后失足坠落。

(5)手提灯电源应为12V。

预防高处坠落

(1)登高作业必须戴好安全带和安全帽。安全绳的长度一般不超过2m,且必须采取高挂低用,切不得低挂高用。

(2)防止物体落下伤人,焊条头不能随意乱扔,防止灼伤地面行人或引燃地面物品。焊、割作业点周围下方地面上,焊、割时火花能溅到的地方,应清理干净,不得有易燃易爆物品。并应设置围栏,禁止无关人员进入施工现场或交叉作业。地面应设专人监护和指挥。

(3)当需踏梯子登高时,必须检查梯子是否结实、完好,梯脚是否装有铁角或防滑胶垫,梯顶应有挂钩或用绳子绑牢。架设梯子时,应保持平稳,不得架在木箱、铁桶等不牢固的基础上,梯子与地面的夹角不应大于60°,以防滑落。使用人字梯时,应防止跨度变大,一般夹角应为40°左右,且只允许一人登梯。使用脚手架时,其宽度不应小于120cm,高度在3m以上的工作面外侧,应设18cm高的挡脚板和1m高的栏杆。如果脚手架高度不够时,不允许用梯登方法重复加高。

(4)焊接电缆要紧绑在固定处,严禁绕在人身上或搭在背上工作。

(5)登高人员必须经健康检查合格。患有高血压、心脏病、精神病等病症和经医生证明不能登高者,不得登高作业。

(6)六级以上大风和雨天、雪天、雾天,禁止登高作业。夜间登高应备有良好的照明。

石油、化工行业生产中常使用压力容器、压力管道、锅炉等设备,其介质多为有毒、易燃、易爆及腐蚀性物料。进入这些容器内作业,统称为罐内作业。在罐内、地坑、暖气道、下水道等场所焊接时,由于空间较小、空气流动不畅通,以及储存一些危险物品,很可能产生或积聚大量有毒气体,如果贸然进行焊接,不公容易发生火灾、爆炸,还容易发生中毒或窒息事故。因此作业前要做好各项准备工作,采取可靠的安全措施。

可靠隔离。在设备检修时,应将所有与外界连通的管道拆除或用盲板堵住,与生产系统安全隔离。

现场清理。检修动火前,应将四周容易燃烧、爆炸物品移到安全地方,准备好工具和消防器材,照明灯电压不得超过12V。

焊条电弧焊安全技术要点如下。

(1)焊工需经安全教育考试及体检合格,并持证上岗。

(2)焊工操作时,应严格执行安全操作规程。

(3)焊接盛装过易燃、易爆及有毒物料的容器(桶、罐等)、管道设备时,应遵守《化工企业焊接与切割中的安全》相关规定,采取安全措施,并获得本企业和消防管理部门的动火证明书后,才能进行焊接。

(4)在封闭容器、罐、舱室中焊接时,应先打开焊件的孔洞,使内部空气流通,必要时设专人防护。

(5)非经安全部门批准,不得在带压或带电的容器上进行焊接。

(6)登高作业时,安全设施要完善,并定出危险区范围,禁止在下方及危险区内存放易燃、易爆物品或停留人员。

(7)禁止将焊接电缆缠在人身体上进行焊接。

(8)露天作业遇到六级大风或逢雨天、雪天、雾天时,应停止焊接工作。

(9)仰焊时,为防止火星、熔渣从高处落到头部或肩上,焊工应在颈部围上毛巾,穿戴好防烯护肩和袖套等。

(10)在狭窄、局部空间内焊接时,应设通风换气设备,并应有专人防护。

(11)在规定的禁火区禁止进行焊接作业。焊接作业点距易燃、易爆物的距离不应小于10m。

(12)焊接作业区须配有足够的灭火器材。

(13)焊工工作完毕,及时清理现场,彻底消除火种。未经确认不得离开。

电焊条

涂有药皮供焊条电弧焊用的熔化电极称为电焊条,简称为焊条。在焊条电弧焊中,焊条不仅作为电极,用来传导电流,维持电弧的稳定燃烧,同时,对熔池起保护作用,又作为填充金属直接过渡到熔池并进行一系列的冶金反应,然后冷却凝固,形成焊缝金属。因此,焊条的质量在很大程度上决定着焊缝质量。

焊条的组成

焊条是供焊条电弧焊接过程中使用的涂有药皮的熔化电极,它由焊条芯和焊条药皮两部分组成。

焊条中被药皮所包覆的金属芯,叫作焊芯。它是具有一定长度、一定直径的金属丝。焊芯在焊接过程中有两个作用:一是传导焊接电流并产生电弧,把电能转换为热能,用以熔化焊条本身,又能将母材熔化而形成焊缝;二是作为填充金属,起到调节焊缝中合金元素的作用。按照国家标准规定,制造焊条芯的钢丝分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢以及铸铁、有色金属丝等。

焊条按用途可分类以下几种。

①碳钢焊条?这类焊条主要用于强度等级低的低碳钢和普通低合金钢的焊接。

②低合金钢焊条?这类焊条主要用于低合金高强度钢、含合金元素较低的钼和耐热钢及低温钢的焊接。

③不锈钢焊条?这类焊条主要用于含合金元素较高的钼耐热钢和各类不锈钢的焊接。

④堆焊焊条?这类焊条主要用于金属表面层的堆焊。其熔敷金属在常温和高温中具有较好的耐磨性和耐蚀性。

⑤铸铁焊条?这类焊条主要用于铸铁的焊接和补焊。

⑥镍及镍合金焊条?这类焊条主要用于镍及镍合金的焊接和补焊或堆焊。

⑦铜及铜合金焊条?这类焊条主要用于铜及铜合金焊接、补焊或堆焊。

⑧铝及铝合金焊条?这类焊条主要用用铝及铝合金的焊接。

⑨特殊用途焊条?这类焊条主要用于水下焊接、切割等。

焊接过程中,根据焊条药皮熔化后所形成的熔渣呈现酸性或碱性,焊条可分为碱性(熔渣碱度≥1.5)和酸性(熔渣碱度≤1.5)两大类。

(1)配性焊条及其工艺特点

焊条引弧容易,电弧燃烧稳定,可采用交、直流电源焊接;焊接过程中,对铁锈、油污和水分敏感性不大,抗气孔能力强;焊接过程中飞溅小,脱渣性好;焊接时产生的烟尘较少。

焊条使用前,需在75~150℃烘干1~2h,烘干后,在大气中放置时间不应超过6~8h,否则应重新进行烘干。

焊缝的常温、低温冲击性能一般;焊接过程中,合金元素烧损较多;脱硫效果差,抗热裂纹性能差。由于焊条药皮中的氧化性较强,所以不适宜焊接合金元素较多的材料。

厚药皮酸性焊条,在焊接过程中,电弧燃烧稳定集中在焊条芯中心,因为药皮熔点高,导热慢,所以焊条端部熔化时,药皮套筒长。由于套筒的冷却作用,压缩电弧,使电弧更加集中在焊条芯中心,此时焊条芯中心熔化快,边缘熔化慢,使焊条端部熔化面呈现内凹形。

(2)碱性焊条及其工艺特点

焊条药皮中由于含有氟化物而影响气体的电离,所以焊接电弧的稳定性差,只能使用直流焊机焊接;焊接过程中对水、铁锈产生气孔缺陷的敏感性较大,由于药皮中含有氟石(又称萤石),焊接过程会析出氟化氢等有毒气体,所以要加强通风保护。焊接熔渣流动性好,冷却过程中黏度增加很快,宜采用短弧连弧手法焊接。碱性焊条端部熔化面呈凸形。

焊条使用前,经250~400℃烘干1~2h,洪干后的焊条,应放在100~150℃保温箱(筒)内,承肜随取;低氢型焊条在常温下放置,不能超过3~4h,否则必须重新烘干。

焊缝常温、低温冲击韧性好;焊接过程中合金元素过渡效果好,焊缝塑性好;碱性焊条脱氧、脱硫能力强,焊缝含氢、氧、硫低,抗裂性能好,常用重要结构的焊接。

以国家标准为依据规定的焊条表示方法称为型号。碳钢焊条的型号是根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类来划分的。

焊条牌号是根据焊条的主要用途及性能特点来命名的。焊条牌号通常以一个汉语拼音字母(或汉字)与三位数字表示。拼音字母(或汉字)表示焊条的各大类,后面的三位数字中,前两位数字表示熔敷金属抗接强度最低值;第三位数字表示焊条药皮类型及焊接电源种类。当熔敷金属含有某些主要些素时,还可以在焊条牌号后面加注元素符号;当焊条的药皮中含有较多的铁粉,熔敷效率大于105%时,在焊条牌号后面加注“Fe”;当熔敷效率大于130%时,在“Fe”后还要加注两位数字(以熔敷效率的1/10表示);对某些具有特殊性有的焊条,可在焊条牌号的后面加注拼音字母。

焊条在使用前,一般应按说明书规定的温度进行烘干。因为焊条药皮受成分、存放空间空气温度、保管方式和储存时间长短等因素的影响,使焊条药皮因吸潮而工艺性能变坏,造成焊接电弧不稳定、焊接飞溅大、容易产生气孔和裂纹等缺陷。

酸性焊条的烘干温度为75~150℃,保温时间为1~2h,当焊条包装良好且储存时间较短,并用于一般结构钢的焊接时,焊前也可以不进行烘干。烘干后允许在大气中放置的时间不超过6~8h,否则,必须重新烘干。

碱性焊条的烘干温度为350~400℃,保温时间为1~2h,烘干后的焊条放在焊条保温筒内随用随取。烘干后允许在大气中放置的时间不超过3~4h,对抗接强度在590Mpa以上的低氢型高强钢焊条,应当1.5h内用完,否则必须重新烘干。

纤维素型焊条的烘干温度为70~120℃,保温时间为0.5~1h,注意烘干温度不可过高,否则,纤维素被烧损,焊条性能变坏。

对于有些管道用纤维素型焊条,某些生产厂商在产品说胆书中,规定打开包装(镀锌铁皮筒)后,焊条即可直接使用,可不进行再烘干,因为厂家在调制焊条药皮配方时,已将焊条药皮中含水量对电弧吹力的影响一并考虑在内,若再进行烘干,将降低药皮的含水量,减弱了电弧吹力,使焊接质量变差。

烘干焊条,要在炉温较低时放入焊条,然后逐渐升温;取出烘干好的焊条时,不可从高温的炉中直接取出,应等待炉温降低后再取出,以防突然高温加温或突然冷却使焊条药皮开裂脱落。焊条烘干箱中焊条,为应成垛或成捆摆放,应铺成层状,Ф4mm焊条不能超过3层,Ф3.2mm焊条不能超过5层。焊条的偏心度不大于5%。

露天焊接施工时,下班后剩余的焊条必须妥善保管,不允许露天放在施工现场。

焊条重重烘干次数不宜超过3次。种类严重变质的焊条,不允许再使用,应责成有关人员控制。

碳素结构钢焊条电弧焊焊条的选用与焊件的含碳量及焊件的重要性有关碳素结构钢焊条电弧焊选用的焊条见3-7。

低合金结构钢焊条电弧焊焊接时,焊条道先要满足焊缝金属与母材等强度以及力学性能指标要求。实践证明,如果焊缝强度超过母材过多,并且塑性较差时,将造成冷弯角小,甚至出现横裂纹。所以焊缝强度等级等于或稍高于母材即低合金结构钢焊条电弧焊用焊条见表3-8.

电焊机及常用工具

焊条电弧焊用电焊机

焊条电弧焊电源是一种利用焊接电弧产生的热蛳来熔化焊条和焊件的电器设备。在焊接过程中,焊接电弧的电阻值一直在变化着,并且随着电弧长度的变化而改变,当电弧长度增加时,电阻就大,反之电阻就小。

焊接过程中,焊条熔化的金属熔滴从焊条末端分离时,会产生电弧的短路现象,一般每秒钟这种短路过渡可达20~70滴。当这些金属熔滴被分离后,电弧能在0.05s内恢复。

焊条电弧焊电源按产生电流种类的不同,可分为交流电源和直流电源两大类。

交流电源有弧焊变压器;直流电源有弧焊整流器、弧焊发电机和弧焊逆变器等。

焊条电弧焊的焊接电源有两个输出的电极,在焊接过程中,分别接到焊钳和焊件上,形成一个完整的接焊接回路。对直流弧焊电源的两输出极,一个为正级,一个为负极,当焊件接电尖源的正极,焊钳接电源的负极,这种线法叫作直流正接;当焊件接电源的负极,焊钳接电源的正极,这种接线法叫作直流反接。

对于交流弧焊电源,由于弧的极性周期性改变,工频交流电源电流是交变的,焊接电弧的燃烧和熄灭每秒钟要重复100次,所以,交流弧焊变压器的输出电极没有正反极之分。

焊接电源的极性应用

焊条电弧焊过程中,酸性焊要一般用交流电源焊接;低氢钾型焊条,可以用交流电源进行焊接,也可以用直流反接焊接。若酸性焊条用直流电源焊接,厚板宜采用直流琥接法焊接,此时焊件接正极,正极的温度较高,焊缝熔深大;焊接薄板时,采用直流反接法焊接为好,此时焊件接电源负极,可防止焊件烧穿。当使用低氢钠型碱性焊条时,必须使用直流反接法焊接。

直流电源的极性由于某种原因导致分不清时,可采用以下方法进行鉴别。

采用低氢钠型碱性焊条:如E5015,在直流焊接电源上试焊,焊接过程中,若焊接电流稳定、飞溅小,电弧燃烧声音正常,则表明焊接电源是采用直流反接,与焊件连接的焊机输出端极性为负极,与焊钳相连接的输出端极性是正极。

弧焊变压器在焊接领域应用最广泛,但由于使用、维护不当,也会使其出现各种故障,弧焊变压器常见故障特征、产生原因及排除方法。

弧焊整流器是替代耗电大、噪声大、笨重的施转式直流弧焊机的直流电源,目前广泛应用于焊接生产中。由于存在对网络电压波动较敏感及整流元件容易损坏等缺点,较容易出现故障。

焊条电弧焊常用工具和用具包括焊钳、电缆、胶管、面罩、护目镜片、敲渣锤、角向磨光机、钢丝刷子和焊条保温筒等。

焊钳是用以夹持焊条,实现焊接过程的用具。对电焊钳的要求如下。

(1)在任何角度上都能牢固地夹持直径不同的焊条。

(2)夹持焊条处应导电良好。

(3)手柄要有良好的绝缘和隔热作用。

(4)结构简单、轻便、安全、耐用。

常用的焊钳有300A和500A两种,其技术数据见表4-7。

电缆

焊接用电缆是多股细电缆,一般有YHH型电焊用橡皮套电缆和YHHR型电焊用橡皮套电缆两种。电缆选用时,应根据所使用的焊接电流值来决定。电缆的长度以22~30m为宜。

胶管用于气焊、气割、各种气体保护焊、等离子弧焊,氩弧焊等作为气体管道。这种胶管一般分两种。一种是红色。作为氧气管,最大使用压力为1.5Mpa;一种是绿色或黑色,作为乙炔管,允许使用压力为0.5~1.0Mpa。

焊条保温筒工施焊过程中,对所使用的焊条保存并加热保温的工作。焊条保温筒使用方便,便宜于携带。对于低氢型焊条,更需要配备焊条保温筒来进行施焊作业。常用的焊条保温筒型号及规格见表4-10。

角向磨光机是一种用来修磨焊道、清除焊接缺陷和清理焊根等的电动(或风动)工具。角向磨光机具有转速高、清除缺陷速度快,以及打磨焊缝表面美观等优点,它与老式砂轮机、风铲和碳弧气刨相比较,具有效率高、劳动强度低等优点,因而成为焊工在焊接过程中,不可缺少的常用辅助工具。角向磨光机所用的砂轮片分为磨光片和切割片两种,直径有100mm、125mm、180mm和250mm多种规格,焊工可根据焊件的大小、焊缝位置、操作空间等工况条件来选择适当规格的砂轮片。

焊接接头及坡口

焊接接头种类

焊接接头是由两个或两个以上焊件用焊接方法连接的,一个焊接结构总是由若干个焊接接头组长。焊接接头按接头的形式可分为五大类,即对接接头、T形(十字)接头、搭接接头、角接接头和端接接头。

焊接接头的基本形式如图5-1所示。

对接接头从受力角度来看,受力状况良好、应力集中程度小、焊接材料消耗较少、焊接变形小,是比较理想的接头形式,在所有焊接接头中,应用最为广泛。为了保证焊缝质量,厚板对接焊缝应在接头处开坡口,进行坡口对接焊。

T形(十字)接头是把相互垂直的焊件,采用角焊缝连接起来的焊接接头。它有焊透和不焊透两种形式。

开坡口的T形(十字)接头是否能焊透,要根据坡口形状和尺寸而确定。从承受动载的能力看,开坡口焊透的T形(十字)接头,承受动载的能力较强,其强度可按对接接头计算。不焊透的T形(十字)接头,承受力和力矩的能力有限,所以,只能应用在不重要的焊接结构中。

搭接接头是把两个焊件部分重叠在一起,用角焊缝、塞焊缝等连接起来的焊接接头。搭接接头的应力分布置不均匀,疲劳强度较低,不是理想的接头形式。但是,由于搭接接头焊前准备及装配简单,所以在焊接结构中应用也较广泛,但对于承受动载的接头不宜采用。

角接接头是把两个焊件的端面构成大于30°、小于135°的夹角,而连接起来的焊接接头。角焊缝多用于箱形结构上,这种接头承载能力差,大都用在不重要的焊接结构中。

端接接头是把两个焊件重叠放置或两焊件表面之间的夹角不大于30°而连接起来的焊接接头。这种接头用于密封构件上,承载能力差,一般不用于重要的结构。

坡口是根据设计或工艺需要,在焊件待焊部位加工并装配成一定凡何形状的沟槽。焊件开坡口主要是为了保证焊接接头的质量和便于施焊,使焊缝的根部焊透,同时还能调节母材与填充金属的熔合比例。坡口的的很多,选用哪种坡口,主要是取决于焊接方法、焊接位置、焊件厚度、焊缝熔透要求以及经济合理性等因素。

常用的坡口形式有I形、V形、Y形、双Y形和U形等。

在常用坡口形式中,当板厚相同的时,双面坡口比单面坡口、U形坡口比V形坡口焊接材料消耗小。随板厚的增大,消耗比更为突出。但是,U形坡口较难加工,坡口加工费用大,所以只用于重要的焊接结构。

焊接坡口尺寸及其代表字母如图5-4所示。

焊要电弧焊基本过程

焊条电弧焊时,焊工操作的基本过程是:引弧、运条、焊道的连接和焊道的收尾,现分别介绍如下。

引弧

焊条电弧焊时,引燃焊接电弧的过程,称为引弧。常用的引弧方法有划擦法引弧和直击法引弧两种。

焊条电弧焊开始前,先将焊条末端与焊件表面轻轻一碰,便迅速提起焊条,并保持一定的距离(2~4mm),电弧划伤缺陷,又不受焊件表面大小及焊件形状的限制;不足之处是引弧的成功率低,焊条与焊件往往要碰击几次,才能使电弧引燃和稳定燃烧,这种方法初学者不容易掌握。

划擦法引弧

将焊条末端对准引弧处,然后将手腕扭动一下,像划火柴一样,使焊条在引弧处轻微划擦一下,划动的长度一般为20mm左右。电弧引燃后,立即使弧长保持为2~4mm。

这种引弧方法的优点是电弧容易引燃,操作简单,引弧效率高。缺点是容易损伤焊件表面,有电弧划伤痕迹,在焊接要求高的产品时应尽量少用。

以上两种引弧方法,对于初学者来说,划擦法容易引燃电弧。但是,如果操作不当,容易使焊件表面被电弧划伤,特别是在狭窄的工作环境或焊件表面不允许被电弧划伤时,就应采用击法引弧。

对于被学直击法引弧的焊工,在引弧时容易发生焊条药皮大块脱落、引烯的电弧又熄灭或焊条粘在焊件表面的现象。这是由于初学引弧时,手腕转动不熟练,没有掌握好焊条离开焊件的时间和距离。如查焊条在直击焊件后,离开焊件的速度太快,焊条提起太高,就不能引燃电弧或电弧燃烧一瞬间就熄灭。如果引弧动作太慢,焊条提起太低,就有可能使焊条粘在焊件上,造成焊接回路短路。短路时间太长,不仅不能引燃电弧,还会短路电流过大、时间过长而烧坏焊机。

焊条在引弧过程中粘在焊件表面时,可将焊条左右摇动几次,即可使焊条脱落,离开焊件表面。如果摇动几次焊条还不能使其脱离焊件,此时应立即将焊钳钳口松开,使焊接回路断开,待焊条冷却降温后再取下。

酸性焊条引弧时,可以使用直击法引弧或划擦法引弧;碱性焊条引弧时,多采用划擦法引弧。因直击法引弧容易在焊缝中产生气孔。

不论采用哪一种引弧方法,均应注意以下几点。

1、引弧处应无油污、铁锈,以免影响导电和使熔池产生氧化物,导致焊缝产生气孔和夹渣。

2、焊条与焊件接触后,焊条提起的时间要适当。太快,气体电离差,难以形成稳定的电弧;太慢,则焊条和焊件粘在一起造成短路。

3、引弧时,如果焊条不能脱离焊件,应立即交焊钳从焊条上取下来,等焊条冷却后,用手取下焊条。重新引弧时,要注意夹好焊条。

起头

焊道的起头是开始焊接的阶段。在一般情况下,这部分焊道要略高些,质量也难以保证。这是因为焊件未焊之前温度较低,而引弧后,又不能迅速使工件温度升高,所以起焊点的熔深较浅;对焊条来说,在引弧后的2s内,由于焊条药皮未形成大量的保护气体,最先熔化的熔滴几乎是在无保护气氛的情况下过渡到熔池中去的,这种保护不好的熔滴,有不少气体,如果,这些熔滴在施焊中得不到二次熔化,其内部气体就会残留在焊道中形成气孔。

为了解决熔深太浅的问题,可在引弧后,先将电弧稍微接长,使电弧对起头处有一个预热作用,然后适当缩短电弧,进行正式焊接。

焊道起头,为了减少气孔,可将前几滴熔滴甩掉。操作中的方法是采用跳弧焊,即电弧有规律地短时离开熔池,把熔滴甩掉,但焊接电弧并未熄灭。另一种间接方法是采用引弧板,即在焊前装焊一块钢板,从这块板上开始引弧,焊后割掉。采用引弧板,不但保证了起头处的焊接缝质量,也能使焊接接头的始端获得合适尺寸的焊缝。

运条与接头

运条的基本动作

在正常焊接阶段,焊条一般有三个基本运动,即沿焊条中心线向熔池送进,沿焊接方向移动,横向摆动(在平敷焊时可不摆动)。

(1)沿焊条中心线向熔池送进

既是为了向熔池填充金属,也是为了在焊条熔化后,继续保持一定的也弧长度。因此,焊条的送进速度应与熔化速度相同。否则,会发生断弧或焊条粘在焊件上的现象。电弧长度通常为2~4mm,碱性焊条较酸性焊条的弧长要短一些。

(2)沿焊接方向移动

目的是控制焊道成形。若焊条移动速度太慢,则焊道会过高、过宽,外形不整齐;焊接薄板时甚至会发生烧穿等缺陷。焊条沿焊接方向移动的速度,由焊接电流、焊条直径及接头形式决定。

(3)横向摆动

是为了对焊件输入足够的热量以及排渣、排气等,并获得一定宽度的焊缝或焊道。其摆动范围根据焊件厚度、坡口形式、焊道层次和焊条直径来决定。

上述三个基本动作组成焊条有规律的运动,焊工可根据焊接位置、接头形式、焊条直径与性能、焊接电流大小以及技术熟练程度等灵活掌握。

焊道的接头

在焊接操作时,由于受焊条长度的限制或操作姿势的变换,一根焊条往往不能焊完一条焊道。因此,就有了焊道接头、连接的问题。焊道的接头方式如图6-4所示。

第一种接头方式应用最多,接头的方法是在先焊焊道弧坑稍前处(约10mm)引弧。电弧长度比正常焊接略微长些(碱性焊条电弧不可增长,否则会产生气孔)。然后将电弧移到原弧坑的2/3处,填满弧坑后,即向前进入正常焊接,如图6-5所示。如果电弧后移太多,则可能造成接头过高;后移太少,将造成接头脱节,产生弧坑未填满缺陷。接头时,更换焊条的动作要快,因为在熔滴沿未冷却时进行接头,不仅能保证质量,而且焊道外表面成形美观。

第二种方式,要求先焊焊道的起头要略低些。接头时,在先焊焊道的起头处引弧,并稍微接长电弧,将电弧引向先焊焊道的起头处,并覆盖它的端头,待起头处焊道焊平后再向先焊焊道相反的方向移动,如图6-6所示。

第三种接头方式,最后焊焊道从接口的另一端引弧,焊到先焊焊道的结尾处,焊接速度略慢些,以填满弧坑,然后以较快的焊接速度再向前焊一小段,然后熄弧,如图6-7所示。

第四种接头方式,最后焊的焊道结尾与先焊的焊道起头相连接。要利用结尾时的高温重复熔化先焊焊道的起头处,将焊道焊平后迅速收弧。

焊道的收尾

这是指一条焊缝结束时如何收尾。如果无操作经验的焊工,收尾时的动作就是接断电弧,这样,在焊道上就会形成低于焊件表面的弧坑。过深的弧坑使收尾处强度减弱,并容易造成应力集中而产生弧坑裂纹。所以,收尾动作不仅是熄弧,还要填满弧坑。一般,正确的收尾动作有以下几种。

(1)划圈收尾法

焊条移至焊道终点时,做圆圈运动,直到填满弧坑再接断电弧,如图6-8所示。此法适用于厚板的焊接,对于薄板则有烧穿的危险。

(2)反复断弧收尾法

焊条移至焊道终点时,在弧坑上需做数次反复熄弧、引弧,直至填满弧坑为止,如图6-9所示。此法适用于薄板的焊接,但碱性焊条不宜采用,因为容易产生气孔。

(3)回焊收尾法

焊条移至焊道收尾处即停止,但不熄弧,此时适当改变焊条角度,如图6-10所示,焊条从位置1移到位置2,待填满弧坑后再移到位置3,然后慢慢接断电弧。碱性焊条宜用此法。

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焊条电弧焊基本操作练习

平焊练习

平对接焊是在平焊位置上焊接对接头的一种焊接操作方法。焊接时,其焊条与焊件的空间相对位置,如图7-1所示。

操作准备

(1)练习焊件:每组2块,每块长300mm,宽100mm,厚度有两种,б=3~6mm,用于不开坡口焊;б=10~12mm,用于开坡口焊。

(2)焊条:E4303(J422),直径3.2~4mm。

(3)电弧焊机:B*-1-350型直流焊条电弧焊机。

为开坡口平对接焊练习

(1)装配定位焊

装配定位焊的焊点位置和尺寸,如图7-2所示。焊件装配应保证两板平对接处的平齐,间隙要均匀一致。定位焊缝长度和间距与焊个把厚度有关。见表7-1

焊件的装配定位焊时,为保证正式焊缝的质量,还应用焊条要与正式焊接时相同。

①定位焊缝一般都作为以后正式焊缝的一部分,所用焊条要与正式焊接时相同。

②为防止未焊透等缺陷,定位焊时电流应比正式焊接时大10%~15%。

③如遇有焊缝交叉时,定位焊缝应离开交叉处50mm以上。

④定位焊缝的余高不应过高,定位焊缝的两端应与母材平缓过渡,以防止正式焊接时产生焊不透缺陷。

⑤如定位焊缝开裂,必须将裂纹处的焊缝铲除后重新定位焊。定位焊后,如果出现接口不平齐,应进行校正,然后才能进行焊接。

(2)焊接方法

焊缝的起头、接头和收尾的操作,与上一节所述相同。道先进行下面的焊接,采用直径3.2mm焊条,焊接电流为90~120A;直线形运条,短弧焊接,焊条与工件的角度参照图7-1。为了获得较大的熔深和宽度,运条速度可慢些,使熔深达到板厚的2/3,焊缝宽度应为5~8mm,余高小于1.5mm,如图7-3所示。

操作过程中,如发现熔渣与铁水混合不清,即可将电弧稍拉长一些,同时将焊条向焊接方向倾斜,并向熔池后面推说送熔渣。这样,使熔渣被推到熔池后面,即可维持焊接正常进行,减少焊接担缺陷的产生,如图7-4正面焊完之后,接着进行反面封底焊。焊接之前,应消除焊根的熔渣。当面支径3.2mm焊条焊接时,电流可稍大些,运条速度稍快,以能熔透为原则。

如果采用直流焊机,要注意磁偏吹对焊接质量的影响。磁偏吹,是在电弧焊时,因受焊接回路所产生的电磁作用而产生的电弧偏吹。这是由于电弧周围的磁力线分布不均匀,改变接地线的位置,就能克服磁偏吹一侧倾斜,或采用短弧焊接,都是减少电弧磁偏吹行之有效的方法。

角焊练习

平角焊包括角接接头和T形接头平焊、搭接接头等形式的焊缝。

操作准备

练习焊件:低碳钢板,单层焊,厚度δ=6mm;多层焊,厚度δ=12mm两种,每块长度300mm,宽度100mm,每组2块。

焊条:E4303(J422),直径3.2mm和5mm两种。

操作要点

(1)?角焊缝的各部位名称

角焊缝的各部位名称如图7-10所示。焊脚尺寸随焊件的板厚变化。

(2)焊接层次和道数

焊脚尺寸决定焊接层次和焊道数。一般,当焊脚尺寸在8mm以下时,多采用单层焊;焊脚尺寸为8~10mm时,采用多层焊;焊脚尺寸大于10mm时,则采用多层多道焊。角焊缝的装配定位焊与平焊基本相同,装配时可考虑留有1~2mm的间隙。其定位焊位置如图7-11所示。

焊接时,引弧点的位置如图7-12所示。这样可以对起头处的母材有预热作用,并可消除引弧痕迹、减少焊缝缺陷。

单层焊?焊条直径根据焊件厚度不同,可选择3.2mm或4mm,焊接电流比相同条件下的平焊大10%左右。操作时焊条的位置,应按焊件厚度不同来调节,若两匀。对相同厚度的焊件,焊脚尺寸小于5mm时,保持焊条角度与水平焊件成45°,与焊接方向成60°~80°的夹角。如果角度太小,会造成根部熔深不足;角度过大,熔渣容易跑到熔池前面而造成夹渣。采用直线形运条,短弧焊形运条,但运条必须有规律,否则容易产生咬边、夹渣、边缘熔合不良等缺陷。运条方法如图7-13所示。由a点到b点要慢些,以保证水平焊件的熔深;由b点到c点稍快,防止熔化金属下淌;在c点稍作停留,以免产生咬边;由c点到d点稍慢,以保证根部熔深和避免夹渣;由d到e点也稍快。按上述规律反复操作练习,还要注意收弧时填满弧坑,就能获得良好的焊缝质量。

船形焊?为了克服平角焊缝容易产生咬边和焊脚不均匀等缺陷,在实际生产中,将焊件转动,变成图7-16所示的焊接位置,称为船形焊。

立焊练习

立位对接焊是指对接接头处于立焊位置时的焊接操作。目前,立焊操作有两种形式:由下向上施焊法,这是生产中的传统焊法,如图7-17所示;另量种是向下立焊,需要使用立向下焊的专用焊条才能进行。

操作准备

焊机:B*I-330型。

焊条:E4303(J422),直径3.2mm和4mm两种;J420下,直径3.2mm。

练习焊件:低碳钢板,厚4mm和厚12mm两种,长200mm,宽150mm,每组2块。

焊接操作要点

(1)向上立焊法

对于初学者来说,这种焊接比平焊操作要困难得多。因为在重力作用下,焊条熔化所形成的熔滴及熔池中熔化金属要下淌,使焊缝成形困难,焊缝也不如平焊时美观。为了克服这些困难,可采邓以下措施。

①采用小直径焊条(直径4mm以下),使用较小的电流(比平焊时小10%~15%)。这样,熔池体积小,冷却凝固快,可减小和防止液态金属下淌。

②采用短弧焊接,弧长不大于焊条直径,利用电弧吹力托住铁水,同时,短弧也有利于焊条熔化金属向熔池中过度。

③采用合适的操作方法。焊接时,焊条应处于通过两焊件接口而垂直于焊件平面[图7-17(a)],并与焊件成60°~80°夹角[图7-17(b)]。这亲,电弧吹力对熔池有向上的推力,有利于熔滴过渡并托住熔池。

(2)确定操作姿势

为了便于观察熔池和熔滴过渡情况,操作时可采取手臂有依托和无依托两种姿势。

①手臂依托法?手臂轻轻贴在上体肋部或大腿、膝盖位置,焊接过程比较平稳、省力。

②手臂无依托法?把手臂半伸开或全伸开,悬空操作,要靠手臂的伸缩来调节焊条位置,手臂活动范围大,但操作难度也大,体力消耗大。

(3)握焊钳的方法

为便于操作和观察熔池情况,握焊钳的方法可适当调节,一般有正握法和反握法两种。初学焊工,一般常用的是正握法。当操作熟练后,遇到焊件处于较低位置或难于施焊的位置时,才选用反握法。这要根据个人学习及掌握技能的情况灵活运用。

不开坡口的对接立焊

薄板向上立焊时,除采取上述焊接措施外,还可以采用跳弧法和灭弧法进行焊接,以防止烧穿,改善焊缝的成形。

(1)跳弧法

当熔滴脱离焊条末端过渡到熔池后,立即将电弧向焊接方向提起,这时为不使空气侵入,高度不应超过6mm,如图7-18所示。

跳弧的目的是让熔化金属迅速冷去凝固,形成一个“台阶”,当熔池缩小到焊条直径的1~1.5倍时,再将电弧(或重新引弧)移到“台阶”上面,并在“台阶”上形成一个新熔池。如此不断重复熔化--冷却--凝固--再熔化的过程,就从下向上形成了一条焊缝。

(2)灭弧法(间断熄弧法)

当熔滴从焊条末端过渡到熔池后,立即将电弧熄灭,使熔化金属有一个瞬间冷却凝固的机会,随后重新在弧坑引燃电弧,灭弧时间在开始时可以短些,因为此时焊件还较冷。随着焊接时间的延长,灭弧时间也要增加,才能避免烧穿和产生焊瘤。

不论采用哪种方法焊接,起头时,当电弧引燃后,应将电弧稍微拉长,以以焊颖端头进行预热,随后再压低电弧进行正常焊接。

在焊接过程中,要注意熔池形状,如发现椭圆形熔池的下部边缘由比较平直的轮廊鼓起变圆时,如图7-19所示,表示温度过高,应立即灭弧,让熔池降温,避免产生焊瘤。待熔池瞬间冷却后,再在熔池处引弧继续焊接。

立对接焊的接头也比较困难,容易产生夹渣,或者造厉焊缝凸起过高等缺陷。因此,接头时更换焊条要快,采用热接法焊接。在接头时,往往有铁水接不开或熔渣、铁偿清混在一起的现象,这主要是更换焊条占用时间太长,引弧后预热不够,以及焊条角度不正确等引起的。发生这种现象时,必须将电弧接长一些,并适当延长电弧在接头处的停留时间,同时将焊条角度增大(与焊缝成90°),这样熔渣就会自然滚下去。

立角焊

立角焊是指T形接头焊件处于立焊位置的焊接操作,如图7-23所示。

(1)焊条位置

为了使两焊件能够均匀地受热,保证熔深和提高效率,应注意焊条的位置和角度。如果两焊件的厚度相同,焊条与两焊件的夹角应左右相等,而焊条与焊缝中心线的夹角保持为75°~90°,如图7-23所示。

(2)熔化金属的控制

立角焊的关键是控制熔池金属,焊条要按熔池金属的冷却情况有节奏地上下摆动。在施焊过程中,当引弧后出现第一个熔池时,电弧应较快地抬高,当看到熔池瞬间冷却成一个暗红点时,将电弧下降到弧坑处,并使熔滴下落时与前面熔池重叠2/3,然后电弧再抬高。这样,就能有节奏地形成立角焊缝。要注意的是,如果前一个熔池尚未冷却到一定程度,就过急地下降焊条,会造成熔滴之间的熔合不良;如果焊条的位置不正确,会使焊波脱节,影响焊缝美观和焊接质量。

(3)焊条的摆动

根据不同板厚和焊脚反寸的要求,选择不同的运条方法。对焊脚尺寸较小的焊缝,可采用直线形运条法;焊脚尺寸要求较大时,可采用三角形、锯齿形等运条方法,如图7-24所示。

为了避免出现咬边等缺陷,除选用合适的电流外,焊条在焊缝的两侧应稍作停留,使熔化金属能填满焊缝两侧边缘。焊条摆动的宽度,不大于所要求的焊脚尺寸。例如要求焊后尺寸10mm,焊条的摆动范围应在8mm以内。

(4)局部间隙达大时的焊接法

当焊缝局部间隙超过条直径时,可采取向下立焊的方法,使熔化金属把过大的间隙填满,然后再进行焊接。

横焊练习

操作准备

①焊机:B*I-330型。

②焊条:E4303(J422),直径3.2mm和4mm两种。

③练习焊件:低碳钢板,厚6mm和厚12mm两种,长200mm,宽150mm,每组2块。

操作要点

焊接时,熔池金属有下淌倾向,容易使焊缝上边出现咬边,下边出现焊瘤和未熔合等缺陷。因此,对不开坡口和开坡口的对接横焊,都要选用合适的焊接工艺参数,掌握正确的操作方法,如选用较小的焊接电流、小的焊条直径、较短的焊接电弧等措施。

(1)不开坡口横焊操作

当焊件厚度小于6mm时,一般可不开坡口,采取双面焊。操作时,左手或左臂可以有依托,右手或右臂的动作与对接立焊操作差不多。焊接采用3.2mm焊条,并向下倾斜,与水平面成15°左右夹角,如图7-25(b)所示。使电弧吹力托住熔化金属,防止下淌。同时焊条向焊接方向倾斜与焊缝成70°左右夹角,如图7-25(a)最近以来示。选择焊接电流时,可比对接焊小10%~15%,否则,会使熔化温度升高,金属的液态状态时间长,容易下淌而形成焊瘤。操作时要特别注意,如熔渣超前时,要用焊条轻轻推掉。