网络教育学院

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题    目：    浅析单面焊双面成型焊接工艺                       

学习中心：                   

             层    次：     专科起点本科    

专    业：               

年    级：               

学    号：                   

学    生：                  

指导教师：                

完成日期：   2021 年9月17日

内容摘要

单面焊双面成型的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。本文详细的介绍焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条类形、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成型技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷。详细的分析单面焊双面成型技术焊接质量差所引起的一系列问题及造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成型技术的缺陷，使单面焊双面成型技术进一步完善，加以推广，并对单面焊双面成型作业具有一定的指导作用。

关键词：单面焊双面成型；焊接缺陷；预防措施

目     录

内容摘要... I

引   言... 1

1  单面焊双面成型概述... 3

1.1  单面焊双面成型基本概念... 3

1.2  单面焊双面成型应用概况... 3

2  单面焊双面成型焊接方法的焊接缺陷及原因分析... 10

2.1  可能产生的焊接缺陷... 10

2.2  焊接缺陷产生的原因分析... 12

3  单面焊双面成型产生焊接缺陷的危害及防止措施分析... 15

3.1  焊接缺陷的危害... 15

3.2  防止产生焊接缺陷的预防措施... 15

4  结论与展望... 18

引   言

焊接技术是一门重要的金属加工技术，尽管焊接技术发展很快，自动化程度也越来越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成型焊接技术的作用更显突出。优质的单面焊双面成型焊接的焊缝表面应圆滑过渡至母材，表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、

咬边等缺陷。焊缝内部同样不允许有缺陷，但焊接过程中由于设备、材料、工艺

及操作等原因，使得形成的焊缝达不到质量要求，从而对结构的工作质量和使用

寿命产生严重的影响。不论怎样的发展，焊接技术事一门不可取代的技术行业。

焊接不仅能解决各种钢材的连接，而且还能解决有色金属和钛、锆等特种金属材料的连接。焊接既能连接异种金属，又能连接厚薄相差悬殊的金属。随着现代工业生产的需要和科学技术的蓬勃发展，焊接技术进步很快。到现在焊接方法已发展到数十种之多。目前许多新的焊接工艺正逐步用于焊接生产，极大地提高了焊接生产率和焊接质量。

从焊接生产工艺装备水平来看，我国近年来，生产了成套的焊接工艺装备和焊接生产线，也有的厂家从国外引进了自动化水平较高的焊接辅助装置，焊接质量和生产效率有了很大提高。计算机控制系统在焊接生产工艺的应用，在国外已经比较普遍，除用于焊接工艺参数的控制之外，还可用于整条生产线、焊机的群控。它还可以根据材料厚度自动选择并预置焊接工艺参数，对焊接过程实现自适应控制、最佳控制以及智能控制等。从焊接装备上讲，具有智能的焊接机器人，特别是具有自动路径规划，自动校正轨迹，自动控制熔深的机器人以及特殊用途的焊接专用装备是近期重点发展方向。从焊接工艺上讲，优质、高效、低成本以及绿色、节能的焊接工艺，如复合热源焊接，是未来发展的重方向。

船舶工业高效焊接技术指导组以来，以统一规划、分类指导、整体推进的方针指导下进行了20多年的卓越的推广与应用工作，成效比较显著的有在船舶行业中大力推广应用铁粉焊条、重力焊条、下行焊条、CO2气保护焊、药芯焊丝、单面焊技术、多丝埋弧焊技术、气电垂直自动焊、气电横向自动焊、多丝高速自动角焊、双丝MAG焊、双丝气电垂直自动焊、管子法兰自动机器人焊等项高效焊接工艺、材料与设备等方面的推广与应用，焊接生产效率大幅度地提高，从而促进了船舶产量的大幅度的增长，基本满足了主力船型（油船、散货船、集装箱船）LPG船、LNG船、FPSO船、VLCC船的建造和质量要求，从中可见船舶焊接技术是船舶建造中的关键技术之一，是对推进先进船舶建造技术，缩短造船周期起着关键作用。

本文共分为四个章节，对单面焊双面成型焊接工艺进行了研究。

第一部分：简单介绍了单面焊双面成型的基本概念、应用状况，以及优点，并对Co2气体保护焊于单面焊双面成型进行了研究。

第二部分：分析了单面焊双面成型焊接方法可能出现的焊接缺陷，以及原因分析。

第三部分：分析了单面焊双面成型焊接缺陷带来的危害，并提出了防止产生单面焊双面成型焊接缺陷的预防措施。

第四部分：对本文进行总结并对单面焊双面成型焊接工艺未来进行了展望。

1  单面焊双面成型概述

1.1  单面焊双面成型基本概念

单面焊双面成型就是在一面焊接，另一面焊缝也能够成形良好，多用在小直径容器及管子焊接上，内部无法再进行焊接，单面焊双面成型有连弧焊、断弧焊之说。单面焊双面成形操作技术是采用普通焊条，以特殊的操作方法，在坡口的正面，焊后保证坡口正反两面都能得到的一种操作方法。单面焊双面成型技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接，就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成型良好，符合质量要求的焊缝。在接缝间隙处依靠控制熔池金属的操作技术来实现单面焊接，正、反双面成型。焊接时随着电弧热源的稳定，液态金属熔池沿前线熔化，沿后端线结晶，高温液态熔池处于悬空状态，从而达到焊接技术的要求的方法。这种方法主要适用于板材对接接头、管状对接接头和骑座式管板接头。是锅炉、压力容器焊工应熟练掌握的操作技能。

把握单面焊双面成型技术，是我们以后能更好的在这一领域发展的前提和基础。焊接技术是一门重要的金属加工技术, 尽管焊接技术发展很快，自动化程度也越来越高，但手工电弧焊仍占有不可替代的地位。尤其在小直径容器和管道的焊接方面，单面焊双面成型焊接技术的作用更显突出[1]。

1.2  单面焊双面成型应用概况

焊接技术的应用焊接是金属连接的一种工艺方法，也是一门综合性应用技术。目前，随着中国经济的发展，中国作为“世界制造工厂”，那么焊接技术的应用是很广泛的。随着焊接技术的发展和进步，焊接结构的应用越来越广泛，焊接结构几乎渗透到国民经济的各个领域，如工业中的石油与化工机械、重型与矿山机械、起重与吊装设备、冶金建筑、各类锻压机械等；交通运输业中的汽车、船舶、车辆、拖拉机的制造；兵器工业中的常规兵器、火箭、深潜设备；航空航天技术中的人造卫星和载人飞船等。大到航天技术，小到生活中应用的电子机械东西，我们无处不得应用我们传统的焊接技术。甚至对于许多产品，例如用于核电站的工业设备以及海洋资源所必须的海上平台、海底作业机械或者潜水装置等，为了确保加工质量和后期使用的可靠性，除了采用焊接技术外，难以找到比焊接更好的制造技术，也难以找到比只有通过焊接工艺才能确保这些机械结构满足其使用性能要求的更好的其他方法。焊接方法以自身的优越性，确保了自身的不可代替性。焊接方法不但易于保证焊接结构等强度的要求，而且相对来说工艺比较简单，加工成本比较低廉，所以焊接方法得到了广泛的应用。

焊接技术的发展在金属加工工艺领域，焊接属于连接方法之一。焊接工艺发展历史虽然不长，但近年来焊接技术的发展是十分迅速的。现代焊接技术的发展始于19世纪80年代。目前工业生产应用的焊接方法却是19世纪末20年代初现代科学技术发展的产物。科学技术的进步，为焊接的发展提供了理论基础和物质条件。随着新焊接能源的开发和应用，新的焊接方法不断涌现，推动了焊接技术的应用范围不段扩大。而一些高、精、大型产品制造的高要求，又有力地推动了焊接技术的发展。迄今为止，焊接技术已发展为一门独立的学科，在能源、交通、建筑，特别是在机器制造部门中，已成为不可缺少的工艺方法，并将发挥越来越大的作用[2]。

1.3  单面焊双面成型焊接的优点

1.3.1  焊接质量好

传统的双面焊工艺：正面焊接→工件翻身→清根打磨→反面焊接。常用的清根方法是采用碳弧气刨云除焊缝根部的渣壳，而碳弧气刨对工人的技术水平要求高，操作不当，容易产生渗碳、夹渣、烧穿等缺陷，从而影响后道工序的焊接。而且，由于清根不易彻底，焊缝极易产生夹渣、气孔、裂纹等焊接缺陷，当采用手工电弧焊接时，焊缝质量受焊工操作水平的限制，在起弧、收弧处容易产生弧坑裂纹。采用单面焊双面成型工艺，焊缝金属熔化后充分结晶，将熔池中的杂质随焊渣浮出表面，彻底消除了焊接缺陷。经X射线抽样检测，按照料JB/T4730.2标准评定，Ⅰ级焊缝占8%，Ⅱ级焊缝占75%，全部达到Ⅲ级以上。

 1.3.2  焊缝成型好

埋弧焊接，焊接熔深大，熔化的金属一次性凝固成型，正反两面焊缝都平整、均匀、美观；按照上述工艺参数焊接的焊缝，正面宽度13～16mm，余高0.5～1.5mm，反面宽度8～10mm，余高1～2.5mm，完全符合工艺要求。

1.3.3  生产效率高

采用单面焊双面成型工艺，不仅将两次焊接变成一次，缩短了焊接时间，而且去除了工件翻身、清根打磨工序，减少了工件装夹、起吊等辅助时间。经现都场测试，工作效率提高了三倍。

1.3.4  生产成本低

由于减少了一次焊接，又去除了清根打磨工序，可节约焊丝、焊剂、碳棒、电能、辅助材料消耗等近50%。

1.3.5  劳动环境改善

采用传统的双面焊接时，需要对拼接后的工件进行翻身，此时工件尺寸大（通常为6000mm×8000mm),吊装时占用空间大，操作不方便，存在较大的安全隐患；清根打磨时，又有大量的灰尘、飞渣等污染环境，直接影响工人的身体健康。采用单面焊双面成型工艺后，改善了工作环境，提高了作业的安全性[3]。

1.4  Co2气体保护焊于单面焊双面成型简介

1.4.1  Co2气体保护焊

二氧化碳气体保护电弧焊的保护气体为二氧化碳（有时采用 CO2＋O2 的混

合气体）。由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩 颈爆断、因此，与MIG 焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的刘质量焊接接头。 因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。

1.4.2   Co2气体保护焊的应用范围

厚度范围较大的材料适合采用CO2气体保护焊，最薄的目前焊到0.6mm，最厚的焊到150mm。根据具体的CO2气体保护焊工艺的不同，合理的应用范围也不同。如细丝CO2气体保护焊适宜焊接厚度0.8mm~4mm的薄板，粗丝和药芯焊丝适宜焊接中厚板，窄间隙气体保护焊在焊接厚度大于50mm的厚板时显示了优越性。

CO2半自动焊用于短焊缝及曲线焊缝的焊接，采用短路过渡时，可以进行全位置焊接，对于长直焊缝和环缝，一般都采用CO2自动焊，CO2自动焊主要用于水平位置的焊接，在有特殊装备的情况下，可以进行立焊和横焊。

CO2气体保护焊目前在造船工业、汽车制造与车辆制造工业、石油化工、冶金、机械、建筑等部门都能得到了广泛的应用，部分取代了焊条电弧焊和埋弧焊，已经发展成为一种常用的熔化焊工艺[4]。

1.4.3   CO2气体保护焊工艺参数

为了保证CO2气体保护焊能获得优良的焊接质量，除了要有合适的焊接设备和焊接材料外，还应选择合理的焊接工艺参数，包括：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长工、焊接速度、气流量、电源极性及回路电感等八种工艺参数。

（1）焊丝直径：焊丝直径根据焊件厚度、焊缝空间位置及生产率等条件来选择薄板或中板的立、横、仰焊时，多采用直径1.6mm以下的细焊丝。当平焊位置焊接中厚板时，可采用直径大于1.6mm的粗丝。

表1.1  不同直径的焊丝的适用范围表

（2）焊接电流：当CO2用于焊接时，焊接电流是最重要的参数。 由于焊接电流，确定了焊接过程中液滴转移的形式，这对飞溅程度和电弧稳定性有很大影响。 同时，焊接电流对穿透力和生产率具有决定性影响。 电流增加，穿透深度增加，熔体宽度略微增加，线熔化速度增加，并且生产率增加。 然而，当电流太大时，飞溅增加，并且容易产生诸如倾倒和孔隙的缺陷。 另一方面，如果电流太小，则电弧不稳定，并且焊缝没有被穿透，并且焊道形成不良。