摘 要：文章主要介绍了将电焊机极向改为直流正接，通过改变手法 ，由“正抬弧”改成“反抬弧”，使背面凸出板
2 mm~ l-。此手法填补了焊接书籍里所没有介绍的直流 J506[E5ol6]焊条焊接仰平脸的焊接手法，为以后建筑
业提供一 条可行范例。
关键词：直流正接；单面焊双面成形
在实际安装中，箱形梁，大跨度的安装接 口的施
焊，给焊接带来一些困难。因为箱形梁里带隔板，人进
不去，就无法清理背面焊根。如若割人孔进去清根 ，最
后的补焊人孔 ，将使箱形梁的强度下降。如果在焊缝
背面加垫板，焊缝间隙必须加大，这样，不但增加焊量
延缓下一道工序的衔接，而且使热输人增加 ，焊接热影
响区加大，冲击韧度下降，也不是理想方法。
可取的是单面焊双 面成形。在单 面焊 双面成
形 ，在 以往施焊背面都出现塌陷 ，这样使箱形梁在焊
缝背面产生应力集 中。降低抗拉强度，而疲劳强度
也降低 ，在诸多不利的情况下 ，只有仰平脸焊缝背面
达到平或更鼓一些才是最理想方法。
在培训和施工程中通过反复试验 ，几经改变手
法 ，使 背 面成 型从 塌 陷到平 ，又从 平 到 凸 出板 面
2 II11TI，使背面形成叠纹。现将此手法可为建筑行业提供一条可行的技艺方案。
1 装配要求及焊接手法
图 1 试板对接立焊的装配尺寸
试板材 料：Q345B(16Mn)；板 厚 ：12 mm；板长
300 mm；坡 口角度 ：60。；钝边 ：1．0～1．5 mm；间隙头4．2 mill，尾 5．0 mill(如图 1)；焊条直径 ：∞ ．
J5o6焊条[E5016]低氢型，交直流两用；反变形
电流 ：80 120 A；极相：采用直流正接 ；方法 ：断
接 。
2 焊接程序
2．1 直流正接
(1)焊条处于负极 ，焊缝处于阳极 ，阴极 区
一
般达 2 130 3 230 cI=放 出热量 占 36％左右
区很窄 ，约 10～ 一10～cm。
阳极不发射电子，消耗能量少 ，因此在材料
时阳 极 区 温 度 高 于 阴 极 区，温 度 一 般 2
3 930 cI=，放 出热量占43％左右，阳极区较阴极
约为 10—5 10—6cm2…。
(2)直流正接还有不利的因素 ，如若采用直
接焊接 ，熔滴 向熔池过渡时将受 到由熔 池方向
的正离子离撞击 ，由于离子质量 比电子大 J
阻碍熔滴向熔池过渡的力就 大，造成 电弧不稳
溅现象，但工件为阳极，能接受电子轰击时放
部动能和逸出功。电弧 比较集中，阳极加热面
因此能获得窄而深 的焊缝。穿透力增加 。由
正接和虽然对穿透有利 ，但是其飞溅较 直流反
大，表现在 ，由于碱性 焊条药皮 中含有 较多的
(CaF2)在 电弧气氛 中分解 出电离 电位较高 的
这会使电弧的稳定性大大降低。
2．2 焊接条件
焊接先在焊缝间隙窄的端头处 ，先焊一个
然后将焊条与板面 的角控制在 70。 80。形成
接(见图 2)；按正 常焊接方法 ，背面会形成 凹
背面想要 凸出板面 ，就必须增加电弧钢直度
度就是电弧受外力干扰情况下，电弧能保持
焊条轴心线的力度。
图2 灭弧焊时的焊条倾 角
钢直度与以下条件有关 ：
(1)压力：当电弧受压时，电弧的钢直度增加。
(2)电磁收缩 ：由于焊条有电流通过 ，焊条周围
存在磁场 ，周围磁场压缩电弧使电弧面积减小，钢直
度增加。
(3)冷却速度：由于电弧受流动气体作用，带走
电弧的热量，根据最小电压原理。增加电流密度来
补充热量 ，这样电弧的钢直度增加 离子切割就是这
个原理 。
(4)喷射面积：当喷射面积受到限制 ，喷射面积
减少钢直度增加 只有电弧短 ，压力增加 钢直度才增
加，要使电弧短就必须形成反吹，在以往 的焊接 ，焊
条垂直于板面 ，在焊条端头 ，就形成套筒现象 ，焊条
前端钢芯熔化，而药皮还没有全部熔化，在前端形成
喇叭口，而焊芯离喇叭 口有 3—4 mill。
这样电弧在燃烧过程中，增加了弧长 ，也即减小
电弧的压力 ，钢直度下降，而反吹就可以避免上述缺
点，因为焊条药皮厚度大 于 1．2 mill，不会形成套筒
现象 ，焊条药皮小 于 1．2 mill也不会形成套筒，所以
药皮厚度就在 1．2 mill ]，当反吹焊接时，焊条端头
形成马蹄 口，电弧从焊条侧面过渡铁水，也就是说马
蹄 口现象 比套筒现象电弧短 ，电弧钢直度增加。
2．3 具体操作
再有反 吹现象 ，马蹄 口形成使过渡形式发生改
变 ，即垂直于板面焊条 ，端头形成套筒现象过渡形式
为颗粒过渡 ，表面张力阻碍熔滴过渡而反吹板面，焊
条端头形成马蹄 口，过渡形式为渣壁过渡。渣壁过
渡：由于熔滴没有形成就顺着渣壁过渡到熔池里，渣
壁过渡减小液体金属的张力作用，而渣壁过渡要 比
熔滴过渡的背面成形好得多。
再有正吹焊接是把电弧热能进入熔池里 ，熔池
温度升高铁水变稀，亲和力下降，背面冷却速度变
慢，电弧移走后 ，没有 电弧的托力，背面一般电弧托
力相当于0．04 MPa[引，背面就形成下陷。
而反吹是把 电弧热能传递焊缝前端 ，使 电弧热
量基本散失掉。而且反吹又扩大了熔池面积使熔池
散热速度加快，增加铁水的亲和力，使背面成形 良
好。
2．4 大间隙
在组 成 试板 时 将 间 隙缝 比以往 的间 隙加 大
1．5 I砌 以上 ，头 4．2—姗 ，尾 5．2 mill，增大间隙 ，使铁
水能更顺利 的过渡到背面。
(1)施焊 ：在焊缝间隙小 的一端先打一个基点，
并把熔孔打开 ，使第 二滴铁水能通过熔孔过渡到焊缝背面。第二滴铁水是在基点的前 方，熔孔处压低
电弧 ，形成反吹 ，使 马蹄口形成。停留 3 8，前 2 8是
往背面过渡 ，听到噗噗的穿透声，将背面填满后焊缝
两边的钝边开始熔化，此时不能灭弧，是非常重要的
一
点 。
因为此时铁水已凸出板面，而且与板面平齐，如
果这时熄灭电弧铁水因重力作用往下塌，背面形成
凹陷。这时再停留 1 S，这{zh1} 1 s是钟顶住铁水不
让其掉下来 ，因为焊条的端头和铁水相连，使电弧压
力增加 ，电弧 的钢直度增加相当于 0．04 MPa的电
弧【3I，把铁水顶 出背面 2 mm，这时顶过背 面熔池 的
表面 ，是 固液互存 ，相 当于 Fe—Fe3C相 图的 AECF
铁碳合金 的固相线 以上的温度，而熔池内部是液体，
此时灭弧，穿过背面熔池表面形成硬壳 ，熔池 内部是
液体铁水在亲和力的作用下吸附在硬壳上，使整个
熔池不再下坠 ，这{zh1}停留 1 S非常重要。
(2)灭弧方向：灭弧方向必须与焊接方向相反，
而且还必须向两侧斜撇 30o方 向灭弧 ，形成正八字反
灭弧(见图 3)。这是因为如果按老的焊接方法往前
灭弧 ，是把背面固体液体并存的熔池外壳又加热使
其不能马上形成硬壳 ，往前灭弧会把顶过背面的铁
水重新收下来 ，形成凹陷而且前灭弧又把焊缝重新
预热 ，对第二滴铁水 的冷却不利。还有前灭弧会把
飞溅带到焊缝里 ，而反灭弧就避免上述缺陷的产生。
V。一引弧方向；v2一灭弧方向；—一表示电弧稍做停留
图3 灭弧焊时的操作手法
(3)斜 30。灭弧原因：如果平行于焊缝灭弧，焊缝
正面中间凸两边凹的地方层间焊时产生夹渣或局部
未熔合等不 良现象 。
这样一次一次的灭弧，使背面形成一个片状一
个片状铁水的叠加 ，使穿透背面铁水超出平面 2 mill
以上 ，焊缝照相全部合格，这不但在鸟巢大梁空中接
口时实用，而且管道固定 口的焊接中，在管道{zd2}下
的仰平脸断(5点一7点)位置上，此手法更为实用。
在大型箱形梁安装时，仰脸的焊缝低的凹陷处 ，
产生应力集中，而仰脸位位于最薄弱环节，当板材屈
服强度超过 345 MPa时，S =32 mill厚 以上 的焊缝
都存在微裂，而在承受振动载荷时，焊缝的微裂现象
对抗拉强度没有影响，而当疲劳达到一定值时微裂
开始在有应力集 中的地方开始延伸 ，达到一定程度
时形成裂纹，而裂纹在受应力作用下开始延伸造成
焊缝失效。所以箱形梁安装的仰平脸的背面凸出板
面 2 mill减少应力集中显得重中之重 o
3 反抬弧法的应用
此手法不但用在大型箱形梁空中接口焊接，也
适用于 500 mill以下的管道焊接 ，人不能钻进去 ，进
行清理焊根，如果按以往的手法，仰脸部位凹陷，管
内的压力增加时，在凹陷部位存在应力集中，由于在
焊缝 中氢可以在铁 的分子间 自由存在 ，氢一般是焊
缝应力集 中的地方聚集 ，当氢 聚集到一定程度就形
成氢致裂纹——延迟裂纹【4】，所以，仰平脸背面凸出
是非常重要的。再有湿式煤气柜 的上挂圈的施焊过
程中仰平脸背面也无法进入 清理焊根 ，按 以往的手
法 ，仰平脸背面 凹陷，低于母材 3 mill，而上挂圈是在
水里常期腐蚀条件下，低于焊缝凹处{zx0}腐蚀漏泄 ，
这就减少挂圈寿命 ，再有焊接球形 网架时，球与管的
仰平脸出现背面凹陷时，如果安装后球形网架下挠
时，焊缝底部受力，仰平脸的焊缝最容易断裂，所以
仰平脸背面凸出更显重要。
4 结束语
通过总结的经验和改变手法将仰平脸焊缝背面
凸出2 mill，对该技术进行推广，为以后建筑行业提
供一条种行的方法。
参 考 文 献
[1]邵奇惠，史丽雯，李成云 ．高级焊接技术[M]．北
京：机械工业 出版社 ．1999．
[2]沈惠塘 ．焊接技术与高招[M]．北京：机械工业
出版社 ．2004．
[3]田井丰、王洪军、刘志文 ．焊工上岗应试宝典
[M]．北京：人民邮电出版社 2004．
[4]龚国尚，严绍华 ．焊工实用手册[M]．北京：中国
应该修改部分 规范就可以成自己的了，不过有的地方不通顺
劳动 出版社 1993．
