1 概述焊接技术是水工金属压力钢管制造过程中关键工艺技术之一，随着科学技术的发展和国家综合实力的增强，水利建设规模不断扩大，压力钢管作为水利工程的重要组成部分，其规模更趋于大型化，压力钢管新的结构形式、新的材料、新的焊接方法得到更加广泛的应用。

压力钢管焊接技术也从过去简单单一的手工焊条电弧焊，发展到现在广泛采用的埋弧自动焊、气体保护焊等高效率、低劳动强度的新的焊接技术。

2 焊接工艺压力钢管在制造和安装前，必须根据母材的焊接性能、结构特点、使用条件、设计要求、设备能力、施工环境和工艺要求编制焊接工艺规程。

焊接工艺规程是焊接生产中最主要的和最根本的技术文件,而且也是生产中获得优良质量及提高生产效率的保证。

在编制工艺规程时,还要从经济观点出发,采用最先进的工艺过程,这样才能促使劳动生产效率不断提高。

焊接工艺规程内容包括以下几点：（1）坡口型式、尺寸和加工方法。

（2）焊接方法、焊接设备及焊接材料。

（3）预热温度（见表2-10-1）及规范。

（4）定位焊要求。

（5）焊接规范。

（6）多层焊的层数及多道焊的道数。

（7）焊接顺序及控制焊接变形措施。

（8）后热和焊后热处理方法及规范。

（9）质量检验项目、检验方法和标准。

3 焊工资格1）从事焊接的焊工应具有相应主管部门签发的焊工合格证。

2）焊工焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置等，均应与焊工本人考试所取得的合格项目相符。

3）凡从事高强钢、不锈钢复合钢板的焊接的焊工及手工碳弧气刨的操作工应进行理论和实践的培训。

4 焊接材料（1）焊接材料的储存和保管1）焊材必须在干燥通风的室内存放，焊材储存库内，不允许放置有害气体和腐蚀性介质，室内保持整洁。

2）焊材储存库内，应设置温湿仪。

低氢型焊材室内温度不低于5℃，相对空气湿度低于60%。

3）焊材存放在专用架子上，严防焊条受潮。

4）焊材堆放时应按种类、牌号、规格、入库时间分类堆放，每垛应有明确标记，避免混乱。

5）焊材在供应给使用单位之后至少在6个月之内可保证使用，入库的焊材应做到先入库的先使用。

对存放超过规定年限，检查质量不合要求及烘干超过两次后的焊材，划定专门区域堆放，并由焊接技术员、焊接质检人员对此类焊材作出报废处理，或移作较低要求级使用.6）特种焊材储存与保管应高于一般性焊材，特种焊材应堆放在专用仓库或指定区域。

7）对受潮或包装损坏的焊材未经处理不许入库。

8）一般焊材一次出库量不能超过一天的用量，已经出库的焊材焊工必须保管好，当天使用不完的焊材当天退回焊材库。

药芯焊丝开封后，宜及时用完，焊丝在使用前应清除铁锈和油污，在送丝机上过夜的焊丝应采取防潮保护措施。

若2~3天不用的焊丝需密封包装回库保存。

9）焊剂这中若有杂物混入，应对焊剂进行清理，或全部更换。

10）其他要求按JB/T3223标准执行。

（2）焊接材料烘焙规范1）焊条的烘干规范烘干温度各保温时间，严格按焊条生产厂推荐的烘干规范或有关技术规范要求进行。

国外焊材的烘干规范，按提供的焊材质保书上要求进行烘干。

下表为国产焊材的烘干规范：2）焊条烘干时应徐徐升温、保温、缓慢冷却，严禁将冷的焊条放入已升至高温的烘箱中，或者将烘至高温的焊条从高温炉中突然取出冷却，以防止焊条药皮因骤冷骤热而产生开裂或脱落现象。

3）同一烘干箱每次只能装入同种烘干规范的焊条进行烘干。

对烘干规范相同，但批号、牌号、规格不同的焊条，堆放时必须有一定的物理间隔，且焊条堆放不宜过高，保证焊材烘干均匀。

4）烘焙后的焊条、焊剂应贮放在温度为100-150℃的恒温保温箱中，焊条药屁应无脱落或明显的裂纹，随用随取。

5）当焊条在施工现场放置超过４小时后，应对焊条重新烘干处理，但焊条重复烘干次数不得超过2次。

5 焊接环境在下述环境下，焊接部位应由可靠的防护屏障和保温措施：1）气体保护焊风速大于2m/s，其他焊接方法风速高于8m/s时；2）相对湿度大于90%时；3）雨雪环境时；4）环境温度：碳素钢-20摄氏度以下，低合金结构钢-10摄氏度以下，高强钢及不锈钢0摄氏度以下。

6 焊条电弧焊（1）焊条电弧焊的特点利用焊条与工件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和工件熔化，从而获得牢固的焊接接头。

焊接过程中，药皮不断地分解、熔化而生成气体及熔渣，保护焊条端部、电弧、熔池及其附近区域，以防止大气对熔化金属的有害污染。

焊条芯棒也在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，构成焊缝的填充金属。

有时也可通过焊条药皮掺合金属粉末，向焊缝提供附加填充金属。

焊条电弧焊的特点及使用范围①使用设备比较简单，价格相对便宜并且轻便。

②不需要辅助气体防护。

③操作灵活，适应性强。

④应用范围广，适用于大多数工业用的金属和合金的焊接。

⑤焊条电弧焊的缺点是对焊工操作技术要求高、劳动条件差、不适于特殊金属以及薄板的焊接、生产效率低，特别是焊接厚板和多层焊接时焊接质量会受到焊工操作稳定性的影响。

（2）焊条电弧焊设备及焊材1）焊条电弧焊由交流或直流弧焊电源、焊钳、电缆、焊条、电弧、工件及地线等组成。

2）弧焊电源设备①我国焊条电弧焊用的电源有三大类：交流弧焊变压器、直流弧焊发电机和弧焊整流器（包括逆变弧焊电源），前一种属于交流电源，后两种属于直流电源。

②负载率焊机负载的时间占选定工作时间的百分率称为负载率，用式2-10-1表示选定的工作时间周期内负载时间负载率= × 100% …（2-10-1）选定的工作时间周期对于手工焊的焊机选定的工作周期为5min，如果在5min内，焊接的时间为3 min，则负载持续率为60%。

3）焊条电弧焊用焊条应与所施焊的钢种相匹配，详细见附9《水工钢结构焊接材料选用》。

（4）焊条电弧焊工艺参数焊接工艺参数是指焊接时，为获得优质焊缝和较高的生产效率而选定理论量的总称。

焊条电弧焊参数主要包括焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、预热温度等。

1）焊条直径是根据焊件厚度、焊接位置、接头形式、焊接层数等选择。

厚度较大的焊件应选用直径较大的焊条,反之,薄焊件应选用小直径焊条，见表2-10-2。

焊接位置不同，选用的焊条直径也不同，通常平焊选用较粗的φ(4.0～6.0)mm焊条，立焊和仰焊选用的φ(3.2～4.0)mm焊条，横焊时选用的φ(3.2～5.0)mm焊条。

搭接和T形接头的焊缝应选用直径较大的焊条。

对于小坡口焊件,为保证底层的熔透,宜采用较细直径的焊条。

2）焊接电流选择时，应根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置及层数来综合考虑。

但主要是焊条直径、焊接位置和焊接层次等因素。

①焊条直径越粗，熔化焊条所需要的热能越大，因此，必须增大焊接电流，见表2-10-3。

②考虑焊接位置：在平焊位置焊接时，选择的电流可适当偏大，非平焊位置的焊接电流比平焊位置小10%～20%。

③考虑焊接层次：通常打底时，为保证背面的质量，焊接电流较小；填充时，为提高效率，可使用较大的电流；盖面时，为保证焊缝外观成形，使用的焊接电流较小。

3）电压选择由电弧长度来决定，电弧长，则电弧电压高，反之则低。

一般情况下电弧长度应是焊条直径的0.5～1.0倍。

4）焊接速度是焊条向前移动的速度，在保证焊缝质量的前提下，尽可能提高焊接速度，并且应根据具体情况适当调整焊接速度，以保证焊缝的高低宽窄一致。

焊接速度主要由焊工控制，它与焊工操作技能水平密切相关。

焊接速度还直接决定热输入量的大小，一般根据钢材的淬硬倾向来选择。

7埋弧焊（1）埋弧焊的特点埋弧焊是以电弧作为热源的机械化焊接方法。

埋弧焊时，连续送进的焊丝在一层可熔化的颗粒状焊剂覆盖下引燃电弧。

当电弧热使焊丝、母材和焊剂熔化以致使部分蒸发后，在电弧区便由金属和焊剂蒸发构成一个空腔，电弧就在这个空腔内稳定燃烧。

埋弧焊与其它焊接相比较，有明显的优势：生产效率高，焊接质量好，劳动条件好，能实现生产过程机械化和自动化。

但焊接时电弧不可见，因而对接头加工装配要求较高。

埋弧焊电流较大，焊接薄板均受到一定局限，且一般应用于平焊位置，不能进行全位置焊。

（2）埋弧焊的设备及焊材1）埋弧焊机埋弧焊设备分自动埋弧焊机和半自动埋弧焊机两种。

在压力钢管焊接中，主要应用的是自动埋弧焊机，自动埋弧焊机分类见表2-10-4。

表2-10-4 自动埋弧焊机分类常用埋弧自动焊机的型号有MZ-1000、MZ1-1000，其技术参数见表2-10-5：2）埋弧自动焊焊接材料主要指焊丝和焊剂，它们应满足焊缝的化学成分，焊接接头机械性能及焊接工艺性能的要求。

①埋弧自动焊丝：分实心焊丝和药芯焊丝两类，生产中普遍使用的是实心焊丝。

手工埋弧焊丝较细，一般为φ1.6～2.4mm,自动埋弧焊一般为φ3～6mm。

②埋弧自动焊用焊剂：在焊接过程中起隔离空气、保护焊缝金属不受空气侵害和参与熔池金属治金反应的作用。

③焊剂分类按焊剂用途分为钢用焊剂和有色金属焊剂；按焊剂的制造方法分为熔炼焊剂和非熔炼焊剂；按焊剂的结构分玻璃状和结晶状焊剂；按化学性质分为酸性焊剂、中性焊剂和碱性焊剂。

④常用钢种的焊丝与焊剂须相匹配，详细见附9《水工钢结构焊接材料选用》。

（3）埋弧自动焊工艺参数1）埋弧自动焊时影响焊缝形状和性能的因素主要是焊接工艺参数、工艺条件等。

2）影响埋弧自动焊的工艺参数①焊接电流：正常情况下，熔深随焊接电流变化而变化，即电流增加，熔深增加。

②电弧电压：电弧电压和电弧长度成正比。

电压增高，电弧增长，熔宽增大，同时焊缝余高和熔深略有减小。

电弧电压应随焊接电流的增加而适当的增加，二者之间的匹配关系见表2-10-6③焊接速度：焊接速度对熔深、熔宽有明显的影响。

焊接速度增加，熔深、熔宽减小，焊接速度过高，易造成焊缝咬边、未焊透、表面粗糙不平等缺陷。

④焊丝直径：焊丝直径主要影响熔深，焊接电流一定时，焊丝直径越小，焊接电流密度越大，熔深越大，且易引弧。

焊丝直径越大，允许采用的焊接电流越大，焊接效率越高。

焊丝直径与焊接电流之间的匹配关系见表2-10-7表2-10-7 不同直径焊丝适用的焊接电流范围3）影响埋弧自动焊的其他工艺条件影响埋弧自动焊的工艺条件还有：焊丝伸出长度、对接坡口形状、焊缝间隙、焊丝倾角、工件斜度、焊剂堆高等焊接工艺条件。

（4）埋弧自动焊的应用埋弧自动焊由于其生产效率高，焊接质量好，劳动条件好，易实现生产过程机械化和自动化等优点而在钢管制造中得到越来越广泛的应用，钢管制造中的纵缝、环缝、加劲环与管壁焊缝均可实现埋弧焊。

钢管埋弧焊时，为了调整焊机机头与工件的相对位置，使焊缝处于最佳位置并达到预期的工艺目的，都需要设置相应的辅助设备与焊机相匹配，钢管制造中的埋弧焊接一般需配置焊接滚焊台车和焊接操作架。

1）滚焊台车采用滚焊台车滚动钢管，使焊缝移至水平位置，以便自动焊接。

滚焊台车由两个单体车架组成，在焊接时，用型钢连成整体。

根据需要可进行单节、双节或多节钢管焊接。