1.2埋弧焊工艺概述

1.2.1埋弧焊过程及原理

埋弧焊是通过专用焊丝与待焊工件之间在埋弧焊焊剂层下燃烧的电弧产生的热量，熔化焊剂焊丝以及工件母材金属从而完成焊接连接的熔化极电弧焊方法。在进行埋弧焊焊接时，焊接电源的两极分别连接在待焊工件和导电嘴上，在焊丝和工件周围均匀地铺上焊剂[6]。焊丝通过埋弧焊导电嘴与工件接触，接通电源后，电流经导电嘴、焊丝然后流经待焊工件形成焊接回路[7]。焊接过程中，导电嘴的位置、焊丝的输送、以及引弧、焊接小车的移动等过程全部可以进行机械化控制，操作人员只需按照焊接工艺调节相关的焊接参数即可完成埋弧焊焊接。埋弧焊装置示意图如图1-1。

图1-1埋弧焊装置示意图

在焊接过程中，埋弧焊焊剂由漏斗流出均匀地铺敷在装配完成的工件上，焊丝由送丝机构经过焊丝盘、送丝轮和导电嘴送进电弧区域。焊接电源的正极和负极分别连接在导电嘴和工件上，以此形成完整的回路。控制面板、焊剂漏斗和送丝机构一般都安装在一台小车上从而实现焊接过程中电弧的移动。

1.2.2埋弧焊在制造业各领域的应用

埋弧自动焊具有焊接过程稳定、焊接生产效率高、焊接熔深大焊缝质量优秀、机械化程度高等特点，广泛应用于锅炉压力容器焊接制造、船舶制造、桥梁搭建、大型工程机械制造、海洋结构制造、核电设备制造等方面，如图1-2。特别适合用于厚板中厚板、长焊缝的焊接。

（1）船舶制造行业。上世纪70年代末，随着全世界经济的迅猛发展，经济全球化程度越日益提高，极大地推动了航运业的发展。我国因其特有的地理优势，大力发展对外贸易发展海洋经济，为我国造船业提供了丰富的市场需求。我国作为世界上造船大国之一，船舶的产量也不断刷新着世界纪录，目前我国的船舶年产量已连续13年位居世界第三。20世纪90年代以来船东对船舶的质量要求越来越高而工期却越缩越短，为了提高船舶制造的质量和效率以此来创造更多的经济价值，国内船舶制造企业在研究和推广较为先进的焊接技术的同时，也在积极投入使用高效自动的焊接方法。在一些中厚板的大面积拼接和长角焊缝焊接中开始投入使用埋弧自动焊，并在一些重要的焊缝处使用熔化极气体保护焊[8]。埋弧自动焊的推广使用，不仅极大地提高了焊接生产效率，还因其高度的自动化节省了劳动力成本。

（2）压力容器行业。压力容器是承受内外压力的特种设备，广泛应用于锅炉、石油冶炼、化学化工、火电站核电站等行业。压力容器由壳体、管道、支座、法兰等结构组成，而且这些结构件是通过焊接来完成组装的。压力容器作为国民经济生产发展中的重要特种设备，对焊接的质量和机械化、自动化水平有着严格的要求，焊缝的致密性必须得到保证，焊接接头的质量满足相应的力学性能要求。所以在压力容器的制造过程中，焊接是核心内容之一。目前，国内生物化工、石油等行业广泛应用的大型储油罐的罐壁环向焊缝、罐脚节点焊缝以及罐面罐底焊缝都采用埋弧自动焊技术。早在上世纪70年代，西欧、日本等工业基础较发达的国家开始着力研究压力容器全位置自动化焊接[9]。与此同时，通用型自动埋弧焊焊机在我国也被普遍运用。目前我国压力容器的埋弧焊焊接主要采用烧结焊剂，烧结焊剂除了具有高速焊接时的优良的焊接工艺性能外，焊接接头的质量也符合标准规范。所焊焊缝外形平整光滑、低温韧性好、具有一定的抗锈能力[10]。

（3）桥梁制造行业。在桥梁建设制造过程中，钢箱梁的焊接需求量极大。20世纪以来，埋弧焊自动焊因其焊接生产效率高、焊接接头质量优良、焊缝成型美观等优点，受到越来越多桥梁专业的业内人士的欣赏青睐。