什么是埋弧焊？

埋弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。近年来，虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法，但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。从各种熔焊方法的熔敷金属重量所占份额的角度来看，埋弧焊约占10%左右，且多年来一直变化不大。

什么是埋弧焊？你知道吗？了解吗？顾名思义，埋弧焊就是把电弧“埋”起来的焊接，那么这个电弧怎么埋？用什么来埋？埋起来怎么焊？今天我们就来了解一下！

埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。在所有焊接方式中埋弧焊是比较特别的一种焊接工艺，似乎常用的工业焊接工艺中只有埋弧焊是将一种物质覆盖在被焊工件上进行的。

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其实埋弧焊也并没有那么神秘，它的原理与焊条电弧焊非常相似，而埋弧焊焊剂在埋弧焊接过程中起到的作用又跟电焊条外面的药皮的作用非常相似。埋弧焊也是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧光不外露，埋弧焊由此得名。所用的金属电极是不间断送进的裸焊丝。在埋弧焊接过程中，焊剂主要起保护作用、冶金作用、改善焊接工艺性能的作用。埋弧焊过程和埋弧焊焊缝断面图如下所示。

埋弧焊过程示意图

1—焊剂漏斗　2—软管　3—坡口　4—母材 5—焊剂　6—熔敷金属　

7—渣壳　8—导电嘴 9—电源　10—送丝机构　11—焊丝

埋弧焊焊缝断面示意图

1—焊丝　2—电弧　3—熔池　4—熔渣    5—焊剂　6—焊缝　7—焊件　8—渣壳

埋弧焊分为自动埋弧焊和半自动埋弧焊两种。通常，常用的是自动埋弧焊，埋弧自动焊接时，引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾等过程完全由机械来完成。它的优点很明显：生产效率高、焊缝质量高、劳动条件好，目前可以用于焊接各种钢板结构，在造船、锅炉、桥梁等很多领域都应用广泛。

埋弧焊，看看人家是怎么焊接的

埋弧焊的焊接材料

埋弧焊时焊丝与焊剂直接参与焊接过程中的冶金反应，因而它们的化学成分和物理特性都会影响焊接的工艺过程，并通过焊接过程对焊缝金属的化学成分、组织和性能发生影响。正确地选择焊丝并与焊剂配合使用是埋弧焊技术的一项重要内容。

一、焊丝

埋弧焊所用焊丝有实芯焊丝和药芯焊丝两类。目前在生产中普遍使用的是实芯焊丝。焊丝的品种随所焊金属种类的增加而增加。目前已有碳素结构钢、合金结构钢、高合金钢和各种有色金属焊丝以及堆焊用的特殊合金焊丝。焊丝直径的选择依用途而定。半自动埋弧焊用的焊丝较细，一般直径为1．6、2、2．4mm，以便能顺利地通过软管，并且使焊工在操作中不会因焊丝的刚度而感到困难。自动埋弧焊一般使用直径3～6mm的焊丝，以充分发挥埋弧焊的大电流和高熔敷率的优点。对于一定的电流值可能使用不同直径的焊丝。同一电流使用较小直径的焊丝时，可获得加大焊缝熔深、减小熔宽的效果。当工件装配不良时，宜选用较粗的焊丝。

焊丝表面应当干净光滑，焊接时能顺利地送进，以免给焊接过程带来干扰。除不锈钢焊丝和有色金属焊丝外，各种低碳钢和低合金钢焊丝的表面最好镀铜。镀铜层既可起防锈作用，也可改善焊丝与导电嘴的电接触状况。为了使焊接过程能稳定地进行并减少焊接辅助时间，焊丝应当用盘丝机整齐地盘绕在焊丝盘上。每盘钢焊丝应由一根焊丝绕成。

二、焊剂

埋弧焊使用的焊剂是颗粒状可熔化的物质，其作用相当于焊条的涂料。

1．对焊剂的基本要求

(1)具有良好的冶金性能。与选用的焊丝相配合，通过适当的焊接工艺来保证焊缝金属获得所需的化学成分和力学性能以及抗热裂和冷裂的能力。

(2)具有良好的工艺性能。即要求有良好的稳弧、焊缝成形、脱渣等性能，并且在焊接过程中生成的有毒气体少。

2．焊剂的分类

埋弧焊焊剂除按其用途分为钢用焊剂和有色金属用焊剂外，通常按制造方法、化学成分、化学性质、颗粒结构等分类。

(1)按制造方法可分为三大类

1)熔炼焊剂。按配方比例称出所需原料，经干混均匀后进行熔化，随后注入冷水中或激冷板上使之粒化，再经干燥、捣碎、过筛等工序而成。熔炼焊剂按其颗粒结构又可分为玻璃状焊剂(呈透明状颗粒)、结晶状焊剂(颗粒具有结晶体特点)和浮石状焊剂(颗粒呈泡沫状)。

2)烧结焊剂。将各种粉料组分按配方比例混拌均匀，加水玻璃调成湿料，在750～1000℃温度下烧结，再经破碎，过筛而成。

3)陶质焊剂。将各种粉料组分按配方比例混拌均匀，加水玻璃调成湿料，将湿料制成一定尺寸的颗粒，经350～500℃温度烘干即可使用。

(2)按化学成分分类

1)按碱度分为碱性焊剂、酸性焊剂和中性焊剂。

2)按主要成分含量分类如表4—1所示。

(3)按焊剂化学性质分类，

1)氧化性焊剂  含大量SiO2、MnO或FeO的焊剂。

2)弱氧化性焊剂  含SiO2、MnO、FeO等氧化物较少。

3)惰性焊剂  含Al2O3、CaO、MgO、CaF2等，基本上不含SiO2、MnO、FeO等。

3．焊剂型号编制方法

(1)熔炼焊剂由HJ表示熔炼焊剂，后加三个阿拉伯数字组成。

1)第一位数字表示焊剂中氧化锰的含量，1、2、3、4代表无锰、低锰、中锰、高锰焊剂。

2)第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量，1～9依次代表低硅低氟、中硅低氟、高硅低氟、低硅中氟、中硅中氟、高硅中氟、低硅高氟、中硅高氟和其它类型焊剂。

3)第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号，按0、1、2、„9的顺序排列。

4)对同一牌号焊剂生产两种颗粒度时，在细颗粒焊剂牌号后面加“X”字。

(2)烧结焊剂  由SJ表示烧结焊剂，后加三个阿拉伯数字组成。第一位数字表示焊剂熔渣的渣系，1～6依次代表氟碱型、高铝型、硅钙型、硅锰型、铝钛型和其它型焊剂。第二位、第三位数字表示同一渣系类型焊剂中的不同牌号的焊剂，按01、02、„09顺序排列。

三、焊剂和焊丝的选配

欲获得高质量的埋弧焊焊接接头，正确选用焊剂与焊丝是十分重要的。

低碳钢的焊接可选用高锰高硅型焊剂，配合H08MnA焊丝，或选用低锰、无锰型焊剂配H08MnA、H10Mn2焊丝。低合金高强度钢的焊接可选用中锰中硅或低锰中硅型焊剂配合与钢材强度相匹配的焊丝。

耐热钢、低温钢、耐蚀钢的焊接可选用中硅或低硅型焊剂配合相应的合金钢焊丝。铁素体、奥氏体等高合金钢，一般选用碱度较高的熔炼焊剂或烧结、陶质焊剂，以降低合金元素的烧损及掺加较多的合金元素。不同钢种焊接用的焊剂与焊丝配用见表4—2。

第四节  埋弧焊的操作技术和安全特点

一、埋弧焊操作技术

(一)埋弧焊工艺参数

埋弧焊焊接规范主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径等。

工艺参数主要有：焊丝伸出长度、电源种类和极性、装配间隙和坡口形式等。

选择埋弧焊焊接规范的原则是保证电弧稳定燃烧，焊缝形状尺寸符合要求，表面成形光洁整齐，内部无气孔、夹渣、裂纹、未焊透、焊瘤等缺陷。常用的选择方法有查表法、试验法、经验法、计算法。不管采用哪种方法所确定的参数，都必须在施焊中加以修正，达到最佳效果时方可连续焊接。

(二)操作技术

(1)对接直焊缝焊接技术对接直焊缝的焊接方法有两种基本类型，即单面焊和双面焊。根据钢板厚度又可分为单层焊、多层焊，又有各种衬垫法和无衬垫法。

1)焊剂垫法埋弧自动焊。在焊接对接焊缝时，为了防止熔渣和熔池金属的泄漏，采用焊剂垫作为衬垫进行焊接。焊剂垫的焊剂与焊接用的焊剂相同。焊剂要与焊件背面贴紧，能够承受一定的均匀的托力。要选用较大的焊接规范，使工件熔透，以达到双面成形。

2)手工焊封底埋弧自动焊。对无法使用衬垫的焊缝，可先行用手工焊进行封底，然后再采用埋弧焊。

3)悬空焊。悬空焊一般用于无破口、无间隙的对接焊，它不用任何衬垫，装配间隙要求非常严格。为了保证焊透，正面焊时要焊透工件厚度的40％～50％，背面焊时必须保证焊透60％～70％。在实际操作中一般很难测出熔深，经常是靠焊接时观察熔池背面颜色来判断估计，所以要有一定的经验。

4)多层埋弧焊。对于较厚钢板，一次不能焊完的，可采用多层焊。第一层焊时，规范不要太大，既要保证焊透，又要避免裂纹等缺陷。每层焊缝的接头要错开，不可重叠。

(2)对接环焊缝焊接技术

圆形简体的对接环缝的埋弧焊要采用带有调速装置的滚胎。如果需要双面焊，第一遍需将焊剂垫放在下面简体外壁焊缝处。将焊接小车固定在悬臂架上，伸到筒体内焊下平焊。焊丝应偏移中心线下坡焊位置上。第二遍正面焊接时，在筒体外，上平焊处进行施焊。

(3)角接焊缝焊接技术

埋弧自动焊的角接焊缝主要出现在T形接头和搭接接头中。一般可采取船形焊和斜角焊两种形式。

(4)埋弧半自动焊

埋弧半自动焊主要是软管自动焊，其特点是采用较细直径(2mm或2mm以下)的焊丝，焊丝通过弯曲的软管送入熔池。电弧的移动是靠手工来完成，而焊丝的送进是自动的。半自动焊可以代替自动焊焊接一些弯曲和较短的焊缝，主要应用于角焊缝，也可用于对接焊缝。

二、埋弧焊的安全操作技术

(1)埋弧自动焊机的小车轮子要有良好绝缘，导线应绝缘良好，工作过程中应理顺导线，防止扭转及被熔渣烧坏。

(2)控制箱和焊机外壳应可靠的接地(零)和防止漏电。接线板罩壳必须盖好。

(3)焊接过程中应注意防止焊剂突然停止供给而发生强烈弧光裸露灼伤眼睛。所以，焊工作业时应戴普通防护眼镜。

(4)半自动埋弧焊的焊把应有固定放置处，以防短路。

(5)埋弧自动焊熔剂的成分里含有氧化锰等对人体有害的物质。焊接时虽不像手弧焊那样产生可见烟雾，但将产生一定量的有害气体和蒸气。所以，在工作地点最好有局部的抽气通风设备。

埋弧焊的焊接工艺

现代工业生产的各行业直接或间接地都离不开焊接。没有焊接，就没有现代工业文明，也没有现代的生活方式。

工业生产的发展，对焊接技术提出了更多、更高的要求。今天就为大家讲讲埋弧焊的焊接工艺。

埋弧焊在焊接前必须做好准备工作，包括焊件的坡口加工，待焊部位的表面清理、焊件的装配，以及焊丝表面的清理，焊剂的烘干等，这些都应给予足够的重视，否则就会影响焊接质量。

目前在工业生产上使用的埋弧焊自动焊机大都是机械化焊接设备，对坡口角度、钝边或间隙的误差不能随时调整焊接速度或其他规范参数以弥补坡口尺寸的偏差。因此，在焊缝坡口的制备过程中应采取措施保证坡口加工尺寸符合标准的规定，特别是钝边和间隙尺寸必须严加控制。对于重要的焊接结构（如锅炉、压力容器等），焊缝坡口最好用机械加工方法制备，对于无法用机械加工设备加工坡口的焊件，也应采用自动切割机或靠模切割机加工坡口。采用手工火焰切割不能保证标准要求的坡口尺寸误差，除非切割后再进行修磨整形。所以，为了确保埋弧焊焊缝质量符合要求，就要保证坡口加工的精度和加工的质量。

焊接坡口的表面状态对焊缝质量也很重要，不容忽视。坡口表面如残留铁锈、水分、油污、氧化皮等，就可能在焊缝中引起气孔。因此，焊前必须将这些污物清除干净。

在焊前应将坡口及坡口两侧各20mm区域内及待焊部位的表面铁锈、水分、油污、氧化皮等清除干净。氧化皮及铁锈可用砂轮机、风动砂轮、钢丝刷、喷丸处理等清除，油污和水分可用火焰加热烘干。

在低合金钢和不锈钢的焊接中，焊接坡口的清理更为重要，坡口表面的锈蚀和水分油污不但会引起气孔，而且可能促使氢致裂纹、焊缝增碳，甚至降低不锈钢焊接接头的耐蚀性和低合金钢接头的力学性能，故应特别注意

埋弧焊接头的组装状况对焊接质量有很大影响。焊接接头的间隙和错边在很大程度上影响着焊缝的熔透和外表成形，焊前应仔细检查。焊接接头要求装配间隙均匀，高低平整、错变量小，接头的组装误差主要决定与划线、下料、成形和坡口加工的精度。因此，接头的装配质量是通过严格控制前道工序的加工偏差来保证的。特别是单面焊双面成形焊时，因接头的装配间隙是决定熔透深度的重要因素，装配间隙应严格控制，同一条焊缝上装配间隙的误差不应超过1mm。否则就很难保证单面焊双面成形的均匀熔透。焊接接头的错边也应控制在允许范围之内，错边超差，不仅影响焊缝外形，而且还会引起咬边、夹渣等缺陷。接头的错变量应控制在不超过接头板厚的10%，且不超过3mm。

对直缝焊件的装配，在焊缝两端应加装引弧板和收弧板，待焊后再割掉，其目的是使焊接接头的始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，而且还可除去引弧和收弧容易出现的缺陷。定位焊用的焊条，原则上应与焊缝等强度。定位焊缝应平整，不许有气孔、夹渣等缺陷，长度一般应大于30mm。

埋弧焊用的焊丝和焊剂，参加焊接冶金反应对焊缝金属的成分、组织和性能影响较大。因此焊前必须清理好焊丝表面和烘干焊剂。

焊丝在拉制成形后，应妥善保存，防锈、防蚀，必要时镀上防锈层（如镀铜），使用前、要求焊丝的表面清洁状况良好，不应有氧化皮、铁锈、油污等。焊丝表面的清理，可在焊丝除锈机上进行，在除锈的同时，还可矫直焊丝并装盘。

为了保证焊接质量，焊剂在保存时，应注意防潮，使用前必须按规定的温度烘干并保温，剩余的焊剂应回收，下次使用前重新烘干。

焊前的准备工作是保证焊接质量的前提，所以一定要把焊接前的准备工作做好，这样才能做出完美的焊接工艺。

工艺参数的选择与焊条电弧焊相比，埋弧焊需要控制的工艺参数较多，对焊接质量和焊缝成形影响较大的工艺参数有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度、焊丝倾角、装配间隙与坡口的大小等，此外焊剂层厚度及粒度对焊缝质量也有影响。下面分别讲述它们对焊缝质量和成型的影响。

5.1. 焊接电流 随着焊接电流的增加，熔深和焊缝余高都有显著增加，而焊缝的宽度变化不大。这是由于焊接电流增加时，电弧产生的热量也增加，传给焊件的热量也增加，电弧对熔池的作用力也相应在增强，所以熔深相应随之增加。同时，随着焊接电流的增加，焊丝的熔化量也相应增加，这就使焊缝的余高增加。反之，则熔深和余高都减小。

但是，当焊接电流太大时，由于熔深较深，而焊缝宽度变化不大，会使热影响区过大并产生焊瘤及焊件被烧穿等缺陷。也会使熔池中的气体和夹杂物上浮及逸出困难，焊缝易产生气孔、夹渣和裂纹等缺陷。电流过小时，则熔深不足，易产生熔合不好、未焊透和夹渣等缺陷。因此为了提高焊接质量，在增加焊接电流的同时，必须相应地提高电弧电压，以保证相应的焊缝宽度。

5.2. 电弧电压 当其他参数不变时，随着电弧电压的增加，焊接宽度明显增加，而熔深和焊缝余高则有所下降。这是由于电弧电压与电弧长度成正比，电弧电压的增加，也就是电弧长度的增加，这样焊件被电弧加热的面积也增加，结果使焊缝的宽度增加。同时电弧长度的增加，会使较多的热量用来熔化焊剂，而焊丝的熔化量没有增加，并且熔化的焊丝要分配在较大的面积上，所以焊缝的余高会降低。另外，由于弧长的增加，电弧摆动作用会加剧，电弧对熔池的作用力相对减弱，从而使焊缝熔深变小。埋弧焊时，电弧电压是依据焊接电流调整的，即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证焊接电弧的稳定燃烧，所以电弧电压的变化范围是有限的。

但是电弧电压太大时，不仅使熔深变小，产生未焊透，而且会导致焊缝成形差、脱渣困难，甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时，还应适当增加焊接电流。

5.3. 焊接速度 当其他焊接参数不变而焊接速度增加时，焊接热输入量相应减小，从而使焊缝的熔深也减小。同时，焊缝单位长度内所得到的焊丝熔化量减少，所以焊缝的宽度及余高也相应地减小，焊接速度太大时，熔化金属量不足，容易产生咬边、未焊透等缺陷。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量，即为了提高生产率而提高焊接速度的同时，也相应提高焊接电流和电弧电压，才能保证焊缝质量。

5.4. 焊丝直径与伸出长度

5.4.1焊丝直径 焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊丝直径不同，焊缝形状会发生变化。其他条件不变，熔深与焊丝直径成反比关系，但这种关系随电流密度的增加而减弱，这是由于随着电流密度的增加，熔池熔化金属量不断增加，熔深增加较慢，并随着熔化金属量的增加，余高增加焊缝成形变差，所以埋弧焊时增加焊接电流的同时要增加电弧电压，以保证焊缝成形质量。

5.4.2 焊丝伸出长度 当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时，电阻也随之增大，伸出部分焊丝所受到的预热作用增加，焊丝熔化速度加快，结果使熔深变浅，焊缝余高增加。焊丝伸出太长，会使导电嘴以下焊丝发红。因此须控制焊丝伸出长度，不宜过长。

5.5.  焊丝倾角 焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。反之，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。

5.6. 其他

5.6.1 坡口形状 当其他焊接参数不变时，增加坡口的深度和宽度时，焊缝熔深增加，焊缝余高和熔合比显著减小，但焊缝厚度大致保持不变。

5.6.2 根部间隙 在对接焊缝中，焊件的根部间隙增加，熔深也随着增加。

5.6.3 焊件厚度和焊件散热条件 当焊件厚度较厚和散热条件较好时，焊缝宽度会减小，并且余高将增加。

5.6.4 焊剂层太薄时，容易露出焊接电弧，电弧保护不好，容易产生气孔或裂纹；焊剂层太厚时，焊缝变窄，成形系数减小。

5.6.5 一般情况下，焊剂粒度对焊缝成形影响不大，但采用小直径焊丝焊接薄板时，焊剂粒度对焊缝成形有影响。若焊剂粒度太大、电弧不稳定，焊缝表面粗。

来源：中国焊接协会、电气百科、网络等综合

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