带永久衬垫埋弧焊焊接工艺有哪些特点

    带永久衬垫埋弧焊有外加衬垫和自带衬垫两种方式，适用于结构无法实施双面焊的场合，多用于容器及管道的环缝（压力容器及管道的纵缝一般不允许接头带永久衬垫，环缝在设计焊缝系数小于0.7的接头中允许使用）以及船体焊接接头。自带衬垫又称为锁底接头或锁底焊缝。两种衬垫的特点如下：

   (1)外加衬垫埋弧焊  一般使用与母材同质，厚3～6mm、宽30~ 50mm的钢带作衬垫，定位焊于一侧母材背面，焊后也不再去除。外加衬垫埋弧焊接头坡口示意于图3-5，与焊剂垫上埋弧焊的操作及焊接参数均无明显区别，只是在接头焊前的装配上与焊剂垫焊有所不同，而且装配的质量直接影响到焊接质量。

   1)衬垫尺寸选择：衬垫长度应与焊缝等长。衬垫厚度取决于首层熔深，亦即焊接电流与焊接速度的大小。一般衬垫厚度可小于焊剂垫焊或悬空焊的钝边高度。因两板对接即使不留间隙，从微观角度依然存在一定间隙，能够承受的电流要小于材质连续的衬垫。实践表明：厚3mm的衬垫能承受的电流相当于6mm的钝边；5mm厚的衬垫则相当于10mm厚的衬垫。故衬垫厚6mm已足够，太厚一则耗材，二则不利于装配。衬垫宽度取决于打底层熔池宽度和间隙大小，一般可为30~ 50mm。

   2)衬垫装配要求：首先要求紧贴母材；其次是衬垫与母材的连接只允许在一侧以填角焊缝施焊；第三是接头装配后两侧母材的上表面应齐平，错边量与角变形在允许范围内。如不能紧贴母材，则易焊漏（图3-6a），这也是外加衬垫埋弧焊最易发生和最希望避免的缺陷，因为焊漏后的返修非常困难。由于衬垫与母材的连接只在一侧施焊，易导致焊后两侧母材的上表面不能齐平，易产生错边与角变形。因此在衬垫与一侧母材焊接后，还须对衬垫长出被焊侧母材的部分（衬垫“舌头”）先行矫整后方能装配另一侧母材，否则焊接质量也难于保证。

    环缝装配还涉及套装问题，如衬垫“舌头”发生上翘变形，则另一节母材的套装几乎不可能进行；如衬垫“舌头”发生下翘变形，则另一节母材虽易于套装，但套装后由于衬垫“舌头”不能紧贴另一侧母材，同样会产生焊漏（图3-6b）。故衬垫“舌头”的平直度在环缝装配中显得特别重要，在套装完成后，还得用木（或铜）锤子沿圆周在衬垫“舌头”上方的母材表面排击一遍，以使衬垫“舌头”与母材的间隙均匀化。纵缝装配后，如有必要还可在衬垫“舌头”上方的母材表面适当施压，以利于衬垫“舌头”与母材的紧贴。

    图3-5    外加衬垫埋弧焊接头坡口示意图

   a)纵缝坡口；b）环缝坡口

    图3-6    外加衬垫埋弧焊容易产生的焊接缺陷

   a)纵缝产生的焊漏；b）环缝产生的焊漏

   (2)锁底埋弧焊  锁底埋弧焊多见于环缝，尤其是直径不大难于双面焊的压力管道环缝对接结构，以及容器封头与筒体间、筒体与简体间对接环缝（见于小直径容器和大直径但不开人孔的容器），纵缝焊接中较少出现。图3-7为典型环缝锁底埋弧焊坡口及结构形式。

    图3-7    典型环缝锁底埋弧焊坡口及结构形式

    锁底埋弧焊与外加衬垫埋弧焊没有本质区别，只是在坡口制备上有所不同。锁底坡口不涉及衬垫装焊环节，属自带衬垫形式。但锁底坡口只能由机加工完成，以及一侧母材由于增加了锁底厚度而使耗材量大大增加（远大于外加衬垫的耗材量），故在生产成本上会大大高于外加衬垫埋弧焊。优点是衬垫“舌头”部分不会发生外加衬垫埋弧焊的种种弊病，故焊接质量也易于保证。缺点是如果产生焊漏，则几乎不能修复。因为要返修只能把焊漏处的另一侧母材也一起刨掉（这中间涉及如何有效地清除下落到容器或管道底部的焊漏金属、刨渣和飞溅问题，因为这些废弃物一般是不允许留在容器或管道内部的，如果有办法进入内部清理，那也就没有采用单面焊的必要了），再以TIG焊打底，焊条电弧焊或CO2半自动气体保护焊填充，最后方能采用埋弧焊盖面的手段予以修复。

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