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钢筋水平窄间隙焊在工程中的应用(图)

摘　要:钢筋水平窄间隙焊接技术是建设部推广的十项新技术之一,钢筋的焊接是建筑施工中的一个重要环节,解决好钢筋的焊接问题,有助于工程质量的提高。
关键词:钢筋;水平窄间隙焊;焊缝;焊条

　　竖向钢筋的焊接由于电渣压力焊的广泛应用,提高了功效和保证了质量,但水平钢筋的焊接方法一直不稳定,施工现场连接技术大多采用邦条焊、坡口焊、对焊等一些传统的焊接方法,势必造成耗时多、耗材多、耗工多、劳动强度大并需要专用设备、工人操作技能要求高等缺点,而钢筋水平窄间隙焊接,则较好地解决了此类问题。结合施工体会,阐述一下施工方法。
1　水平窄间隙焊接特点
1. 1　设备简单
　　水平窄间隙焊与常规方法相比具有设备简单,只需每部焊机配置2～3套紫铜模具即可满足施工要求,模具简单,可定做,亦可自行加工。
1. 2　操作简单
　　水平窄间隙焊方法是将两根钢筋置于U型铜模中,留出一定间隙并予以固定随后采用手工弧焊连续填满间隙而形成接头的一种焊接方法,不需要开坡口,焊前准备简单,辅助劳动少,操
作技术要求不高,便于掌握。
1. 3　质量可靠
　　由于连续堆焊,因此具有多层焊的特点,而多层焊的热循环特性产生的逐层焊道间的后热作用,可使焊缝金属性能得以改善,整个过程是在U型铜模包围下而完成,而铜模具有保温和散
热均匀的特点,使焊接接头的温度梯度较小,冷却速度较慢,又因焊接过程中,上部焊道具有一定的回火作用,而避免产生脆硬组织,这对于冬季负温下的焊接更具有优势。接头外观质量容易控制,由于焊接操作总是在平焊位置,有U型铜模作依托。强迫焊缝成型、大大减少了对焊工技能的要求。
1. 4　提高生产率
　　与邦条焊、搭接焊、坡口焊等方法相比,填充金属少,又是连续施焊,故单个接头的焊接按时间大为减少,可提高工效5倍左右,同时又由于窄间隙焊基本不受周围环境条件的影响可直接在模板内施焊,使钢筋一次到位,减少大量辅助劳动,提高整体工效。
1. 5　节约材料
　　与搭接焊、邦条焊、坡口焊相比较,材料节约十分显著,以á 25钢筋为例,与4d的双面搭接焊接头相比较,每10个接头节约钢筋1m,焊条用量仅为搭接焊的35%。
2　焊接工艺
　　(1)水平窄间隙焊主要焊接参数包括钢筋对接间隙,焊条直径,焊接电流,见表1。


　　(2)水平钢筋窄间隙焊U型铜夹具尺寸与钢筋直径的关系,见表2。

　(3)工艺流程,施工准备:下料→焊条烘干、焊接性试验→焊接参数选择→安装夹具固定钢筋→焊接操作焊接成型→卸夹具。
3　焊接操作过程
　　(1)焊接端部倾斜插入钢筋间隙底部,从一侧钢筋端面引弧,充分溶透钢筋端面的下口使熔池金属超过1 /2间隙,接着将电流移至间隙底部另一侧钢筋端面,焊条左右摆动,使熔池金属与两侧钢筋连成一体,完成打底焊,见图1。

图1　完成打底焊焊接图

　　(2)完成打底焊之后连续不断地左右,前后运焊条施焊,使熔池金属逐渐填充间隙的4 /5高度。注意熔池与两侧钢筋熔合充分,并注意向两侧排渣,见图2。

图2　逐渐填充间隙焊接图

　　(3)继续连续施焊增加焊缝宽度与钢筋的断面状态相适宜,增加焊缝高度(见图3) ,温度太高可断续焊,注意填满弧坑防止产生气泡及收缩孔,整个焊接过程结束等自然冷却后,除去渣壳,即完成操作工作。

图3　填满弧坑焊接图

4　焊接材料及设备
　　用于建筑工程中的受力主筋一般为Ⅱ、Ⅲ级炭素钢,采用窄间隙焊时。必须选用强度相应的焊条,实际证明, Ⅱ级钢筋采用结506焊条, Ⅰ级钢筋采用结422焊条, Ⅲ级钢筋采用结606焊条为宜。焊接设备,可采用普通交直流焊机即可。
5　焊接时值得注意的问题
　　(1)钢筋的切断面要垂直。如出现斜面,装配时斜坡面应向上,以便于操作。
　　(2)焊条焊前必须经300℃左右温度烘烤2小时,并保温随取随用,用多少烘烤多少,不可反复烘烤,切勿受潮。
　　(3)铜模具尺寸与钢筋直径的尺寸要适应,铜模不可太大,否则成型较差,底部焊缝过高容易产生气孔。
　　(4)焊接过程中应注意排渣,避免夹渣,运焊条至两侧钢筋断面时,稍作停留,使熔池与钢筋熔合充分,避免未熔合缺陷。整个焊缝与钢筋截面状态相适宜,使焊缝饱满匀称平缓过渡至钢筋表面。
　　钢筋水平窄间隙焊工艺方法对提高工程结构质量,降低工程成本,加快工程进度等方面将发挥重要作用。

2011
06/01
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焊接钢管知识

焊接钢管

焊接钢管也称焊管，是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管生产工艺简单，生产效率高，品种规格多，设备投资少，但一般强度低于无缝钢管。 20 世纪 30 年代以来，随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步，焊缝质量不断提高，焊接钢管的品种规格日益增多，并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。直缝焊管生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加 30~100% ，而且生产速度较低。因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊。

1. 低压流体输送用焊接钢管 （ gb/t3092-1993 ）也称一般焊管，俗称黑管。是用于输送水、煤气、空气、油和取暖蒸汽等一般较低压力流体和其他用途的焊接钢管。钢管接壁厚分为普通钢管和加厚钢管；接管端形式分为不带螺纹钢管（光管）和带螺纹钢管。钢管的规格用公称口径（ mm ）表示，公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示，如 11/2 等。低压流体输送用焊接钢管除直接用于输送流体外，还大量用作低压流体输送用镀锌焊接钢管的原管。

2. 低压流体输送用镀锌焊接钢管 （ gb/t3091-1993 ）也称镀锌电焊钢管，俗称白管。是用于输送水、煤气、空气、油及取暖蒸汽、暖水等一般较低压力流体或其他用途的热浸镀锌焊接（炉焊或电焊）钢管。钢管接壁厚分为普通镀锌钢管和加厚镀锌钢管；接管端形式分为不带螺纹镀锌钢管和带螺纹镀锌钢管。钢管的规格用公称口径（ mm ）表示，公称口径是内径的近似值。

2011
06/01
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炉用机械焊接结构件T型接头焊脚尺寸的确定

中冶京诚（扬州）冶金科技产业有限公司 陆志军

［摘要］ 本文通过计算与分析，确定了炉用机械焊接结构件各类T型接头的焊脚尺寸。

［关键词］ 炉用机械；T型接头；焊脚尺寸

1 问题的提出

1.1 加热炉炉用机械如炉底机械、装出钢机、炉门升降机械等设备，主体结构均为焊接结构，而非传统的铸件。在制作这些焊接结构时，遇到大量的T型焊接接头，设计图纸在处理这些T 型接头时，仅仅画出是T型接头，而未注明熔透要求或焊脚尺寸，这样在实际制作时，对此类T型接头常常无据可依。

1.2 常见的焊接结构T型接头型式见下图：图1为不开坡口；图2为开小坡口局部熔透；图3为开全坡口全熔透。

2 各种T型接头分析

2.1 图1情况T型接头为角焊缝，一般情况下为不受力的联系焊缝。若作为受力焊缝，是通过两侧角焊缝的计算厚度（图中a尺寸），来计算该两断面的剪应力或拉、压应力。炉用机械的装、出钢机齿轮箱箱体、轴承座箱体、液压缸座体等，各类加强筋板与箱体板的连接均为此类接头。这类焊缝一般不作受力计算，根据规范，通常按加强筋板厚度δ1的0.5~0.6倍，确定焊脚尺寸K值，即K=（0.5～0.6）δ1。

在焊缝受力计算时，是取焊喉断面为计算断面，故计算厚度a≈0.7K。由于计算厚度a无法实测，在实际焊接生产过程中，都是通过用焊缝检验尺来测量焊脚高度（尺寸）K，来保证a。值得注意的是，在测量三角形焊缝的两个K值时，以小值为保证值。

2.2 实际焊接结构中，T型接头焊缝大多数情况下只承受较小剪切应力或仅作为联系焊缝，因此一般规范厚度在30mm以下可以不开坡口。但对于要求承受载荷的T型接头，或设计图纸中有熔透深度要求的，为了保证焊透，需要开坡口。坡口型式应根据工件厚度、焊接方法及焊后变形的要求来确定。因此就出现图2、图3两种情况的T型接头。在炉用机械的装出钢机托杆、炉底机械的斜轨座、炉门升降机械的链轮座等主受力结构的焊缝，均为此类接头。

图4即为局部熔透情况，由于δ1板较厚（δ1≥40），若不开坡口，按等强度计算。

[σ]×δ1=2×0.7K[τ]

式中：δ1-薄板厚度

[σ]-钢材抗拉、压许用应力

[τ]-钢材抗剪切许用应力

K-焊角尺寸

[τ]=0.7[σ]，代入上式计算，可得K≈δ1。

如δ1=50，则K=50，显然要达至焊脚高度为50，在全位焊手工焊中是不切实际的。在这种情况下为了达到规定的熔透深度，又要能便于施焊成形，就需开坡口。但往往设计图纸中未注明开坡口的深度，这种局部熔透坡口应属对接与角接的组合焊缝，按前等强度计算公式，可得

[σ]（δ1-2a1）=2×0.7K[τ]

（δ1-2a1）=0.98K

全位置手工焊较好成形的焊角尺寸K=10~15，这样开坡口深度a1=（δ1-0.98K）/2，经过换算a1=（0.3~0.4）δ1。

2.3 图3情况为典型全熔透组合焊缝, 这种T型接头若按受力计算，可不留焊角K，但考虑到改善力的传递，避免应力集中，一般都要有一个焊角K。这种T型接头在设计图纸中很明确，规定为全熔透结构。设计图纸所画的坡口型式，是依据国标制定的，在这里需要说明的是，坡口型式应该可由制造厂根据板厚、施焊方法、施焊条件确定, 不一定非要教条地采用图纸设计的坡口型式，只要你采用的坡口可以保证焊缝能达到全熔透。一般手工焊采用K 型坡口、坡口角度40°~50°、深度为板厚一半，正面打底焊后，背面清根后再焊，保证焊透。

这类T型接头设计图纸中主要问题是角焊缝焊脚尺寸，图中一般给出的为坡口等腰直角三角形的另一边，即板厚的一半。若δ1=50，则图中焊脚尺寸K1=50，见图5。显然整个焊缝截面超过了焊缝的计算厚度。过大的焊脚高度不但增加了施焊难度，而且加大了焊接热影响区，增加了焊接变形。

关于全熔透T型接头焊角尺寸，已有相关标准作出了规定。JB/T9186-1999 《二氧化碳气体保护焊工艺规程》坡口型式及尺寸表规定，这种全焊透的T型接头焊脚尺寸“ δ＜K≤10”。同样在GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》4.7.13条规定：“T 型接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接和角对接组合焊缝，其焊脚尺寸应不小于t/4；设计有疲劳验算要求的吊车梁或类似构件的腹板与上翼缘板连接焊缝的焊脚尺为t/2，且不应大于10”。YB9254-1995《钢结构制作安装施工规程》表5.4.4-2中也规定了熔透的组合焊缝的焊角尺寸为“

δ＜K≤10”。YB3301-2005《焊接H 型钢》表3焊缝焊脚尺寸允许偏差，一般全焊透的角接与对接组合焊缝，“hh =t/4，且≤10”。据此，可以规定一般全熔透组合焊缝的焊脚尺寸 δ＜K ≤10为宜。

3 结束语

通过以上分析与计算可知，图1、2、3三种T型接头，在确定焊角尺寸时，若设计图纸中无具体规定、或图中有矛盾时，可按如下确定：图1未开坡口的K=（0.5~0.6）δ1；图2局部熔透的，坡口深度a1=（0.3~0.4）δ1、 K=10~15（δ1＞30）；图3全熔透的焊角尺寸 δ＜K≤10。

参考文献

[1] 机械设计手册 单行本. 常驻用设计资料. 化学工业出版社. 2004年1月第一版

[2] GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范.

[3] YB3301-2005 焊接H型钢. 冶金工业出版社. 2005 年10月第一版

[4] YB9254-1995钢结构制作安装施工规程.

摘自《现代焊接》杂志2010年12月刊

2011
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低碳钢棒料闪光对焊焊接工艺参数

低碳钢棒料闪光对焊焊接工艺参数直径（或短边）/mm伸出长度/mm烧化留量/mm顶锻留量/mm烧化时间/s59311.506113.51.31.9081341.52.251017523.2512226.52.54.25142472.85.001628836.75183093.37.502034103.69.00254212.54.013.003050154.620.004066206.045.005082256.690.00

2011
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我国双头相位摩擦焊机和球沟道数控铣床成功研发


长春数控机床有限公司仅用四个多月的时间，就研发成功CX-12型双头相位摩擦焊机和XK9360球沟道数控铣床两种目前国内不能生产的重要设备，从而为我国装备制造业的自主创新做出了贡献。

双头相位摩擦焊机目前世界上只有少数几个发达国家能生产，国内不但没有生产厂家，连使用者都鲜见。该类设备主要用于汽车传动轴的生产，其优点是效率高、质量好、无污染。特别是随着我国汽车工业的发展，对双头摩擦焊机的需求越来越大。从国外进口一台双头摩擦焊机需近千万元，而该企业研发的摩擦焊机价格仅为国外产品的八分之一，而且质量水平毫不逊色。

XK9360球沟道数控铣床是汽车行业加工万向节的急需专用设备。该企业研发的数控铣床精度和效率高，稳定性好，可以铣代磨，而且价格低于进口产品。据悉，以上两种新设备将在第八届中国机床工具商品交易会上亮相。





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船舶焊缝常见缺陷与对策

在钢质船舶建造过程中，焊接是重要工序之一，焊接工时占船体建造总工时的30%左右，焊缝金属占船体金属重量的1.5%左右。在船舶建造过程中，尤其是客渡船、交通艇之类的小型船舶，船体线型变化较大，且相对尺度小，在焊接时多为手工施焊，就是大型船舶建造中手弧焊亦占有很大比重。手弧焊焊缝质量与焊工的技术、设备、工作环境有关。本文仅就钢质船体手弧焊焊接质量检查中的常见缺陷，对其产生原因、危害程度作一分析，并提出预防措施。

所谓焊缝和焊接接头的缺陷通常分为两类：即外部缺陷和内部缺陷。常见的焊缝外部缺陷有：焊缝形状和尺寸不符合要求、焊瘤、咬边、烧穿、未焊透、夹渣、气孔、焊接裂纹等。常见的焊缝内部缺陷有：未焊透、夹渣、气孔、焊接裂纹等。

1.焊缝形状和尺寸不符合要求。即焊缝宽度沿长度方向宽窄不齐、焊缝截面不丰满或增强高过高。

（1）产生原因及危害：焊缝宽度不一致是由各种因素造成的，如焊条不正确的摇动和移动不均匀，焊件边缘切割不齐等。在焊接过程中当电流过小或焊接速度太慢时，会使焊缝的增强高过高。有人误认为焊缝的增强高愈高，焊缝强度也愈大，殊不知增强高过高会引起应力集中，易产生裂纹。尺寸过小的焊缝，有效工作截面减少，焊接接头强度降低；尺寸过大的焊缝将引起应力集中。

（2）防止措施：选择合理的坡口角度（45°为宜）和均匀的装配间隙（2mm为宜）；保持正确的运条角度匀速运条；根据装配间隙变化，随时调整焊速及焊条角度；视钢板厚度正确选择焊接工艺参数。

2.焊瘤。焊接过程中溶化金属流淌到焊缝之外未溶化的母材上所形成的金属瘤。

（1）产生原因及危害：产生焊瘤的主要原因，一是操作不熟练和运条方法不当；二是电弧拉得过长、焊速太慢、溶池温度过高等。焊瘤在横、立、仰焊中最为常见，在平焊的焊缝背面有时也可产生。焊瘤使焊缝的实际尺寸发生偏差，尺寸变化较大处易引起应力集中，且焊瘤下面往往存在夹渣。

（2）防止措施：尽量采用短弧焊接（弧长≤焊条直径），适当加快焊速使溶池温度不致过高，选择合适的焊接电流，保持正确的运条角度（与焊件夹角450为宜）。

3.咬边。沿焊趾的母材部位产生的沟槽和凹陷。

（1）产生原因及危害：焊接电流过大，电弧过长且偏吹，运条角度不当及焊速不合适，均可引起咬边。咬边缺陷多见于横、立、仰焊。咬边不仅减少了焊接接头的有效工作截面，而且在咬边处造成严重的应力集中。在承受动载荷或交变载荷的部位，如船舯0.4L(船长)范围内，尾机型船舶的机舱附近，对焊缝咬边有严格限制。

（2）防止措施：选择合适的焊接电流和焊接速度，电弧不应过长，选用正确的焊条角度和运条方法。

4.烧穿。常见于薄板焊接时，在焊缝上形成穿孔。

（1）产生原因及危害：电流过大而焊速太慢，焊件装配间隙太大等，都有可能引起烧穿，使焊缝的强度和水密性荡然无存。

（2）防止措施：正确选择焊接电流和焊接速度，严格控制焊件的装配间隙并保持均匀一致，电弧在焊缝接头处不能长时间停留，要匀速运条。

5.未焊透。焊接时接头根部未完全熔透的现象。

（1）产生原因及危害：焊件坡口角度和装配间隙过小，钝边太大和坡口边缘不齐，电流小而运条速度过快，焊条倾斜角度不正确等，此外，焊件坡口表面清理不净、背面清根不彻底也容易产生未焊透。未焊透减少了焊缝的有效工作截面，造成严重的应力集中，大大降低了焊接强度，因此，船体重要结构均不允许存在未焊透。

（2）防止措施：正确选定坡口形式和装配间隙，认真清除坡口边缘两侧污物。选择合适的焊接电流，运条时随时注意调整焊条角度，使熔敷金属和母材之间充分均匀地加热和熔化，合为一体。

6.夹渣。焊后残留在金属中的熔渣，是焊缝中常见缺陷。

（1）产生原因及危害：由于焊件边缘清理不净，有残留氧化物铁皮和碳化物等，在熔敷金属冷凝时，熔渣不能及时浮出熔池表面，一部分留在焊缝中即形成夹渣。当坡口角度或焊接电流过小，也容易产生夹渣。

（2）防止措施：清除焊道上的杂质、污物，尤其是焊接坡口要保持清洁干燥。正确选用电焊条，根据钢板厚度、环境温度，选用适宜的焊接电流和坡口形式。

7.气孔。焊接时，熔池中的气体在金属凝固时未能逸出而形成的空穴。气孔是常见的一种焊接缺陷，露在焊缝表面的称表面气孔，位于焊缝内部的叫做内部气孔。

（1）产生原因及危害：施焊前未将焊道上的铁锈、油污去净，在高温电弧作用下分解后放出气体；电焊条受潮或焊条烘干的温度或时间不够；焊接电弧过长使电弧区进入较多空气，焊接电流过小而焊速过快，气体来不及从熔化金属中逸出；母材或焊芯金属含碳量过高，以及焊接极性不正确等，均能造成气孔。气孔也使焊缝的有效工作截面减少，接头强度降低，水密性能变坏。

（2）防止措施：施焊前将坡口表面两侧清理干净，铁锈是使焊缝金属产生气孔的原因之一，特别是当铁锈隐藏在焊件装配间隙内部时，所受影响更大。已装配好的焊件不易将内部铁锈除净，因此除锈洁净工作应在装配前进行。焊前应将电焊条按说明书中规定的温度和时间烘培，并应保温防潮。焊接电流要适中，碱性焊条应采用短弧焊接。

8.裂纹。最危险的焊接缺陷，通常发生在焊缝金属及热影响区（焊缝两侧20mm范围）内。

（1）产生原因及危害：焊接裂纹通常分为热裂纹和冷裂纹两种。热裂纹产生的原因：在焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体，它削弱了晶粒间的联系，在高温和受到极大应力作用时，就容易在晶粒之间引起开裂。焊缝金属中含硫、铜等杂质较多时，容易产生热裂纹。冷裂纹产生的原因：碳和合金元素的含量过高，使母材金属可焊性变坏，焊缝及热影响区存在淬硬组织，焊缝金属中氢含量较高且集中。上述焊缝金属中的各种缺陷以及金属的显著过热，会形成较大的焊接拉伸应力导致冷裂纹。冷裂纹具有延迟性质，有的在焊后立即出现，也有的在焊后几小时，或数天后至个把月才发生裂纹，因此它具有更大的危险性，须引起高度重视。
焊接裂纹将引起严重的应力集中，减少有效工作截面，破坏焊接接头的不渗透性，使船艇抗沉性能变坏，并随时间的增长裂纹不断扩展，从而导致焊接构件断裂。所以船体结构均不允许存在焊接裂纹，一旦发现应立即铲除重焊。

（2）防止措施：防止产生热裂纹应选用适宜的焊接材料，严格控制有害杂质碳、硫、磷的含量。严格控制焊缝截面形状，避免突高，扁平圆弧过渡，适当提高焊缝形状系数。确定合理的焊接工艺参数，一般6mm左右厚的板对接焊，焊接坡口各搭接2～3mm，焊缝宽度以12mm左右为宜，焊缝增强高1～2mm为宜，不应超过3mm。施焊后暂缓清除焊渣，减缓焊缝的冷却速度，以减小焊接应力。

防止产生冷裂纹，重要结构应选用碱性焊条，焊条在施焊前一定要进行烘干处理，因为未经烘干的焊条内含水分较多，在高温电弧作用下会分解出大量的氢，从而增加焊缝中的氢含量；仔细清理焊道表面的油污锈迹，避免氢的侵入，使焊接金属中的气体能够充分逸出；选用合理的焊接工艺参数和施焊程序，以减小焊接应力。对淬火倾向大的钢材，应采取预热、缓冷或焊后热处理等措施。

2011
06/01
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手工电弧焊焊接工艺

工艺适用于低碳钢、低合金高强度钢、及各种大型钢结构工程制造重要结构的焊接，确保焊接生产施工质量，特制订本工艺。

　　一、焊前准备
　　1、根据施焊结构钢材的强度等级，各种接头型式选择相反强度等给牌号焊条和合适焊条直径。
　　2、当施工环境温度低于零度，或钢材的碳当量大于0·41%及结构刚性过大，构件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃～l00℃，预热范围为板厚的5倍，但不小于100毫米。
3、工件厚度大于6毫米对接焊时，为确保焊透强度，在板材的对接边沿应开切V型或X型坡口，坡口角度а为60°。钝边P=0～1毫米，装配间隙б=0～1毫米；当板厚差4毫米≥4毫米时，应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理，如图：

　　4、焊条烘培：酸性药皮类型焊条焊前烘焙150℃×2保温2小时；碱性药皮类焊条焊前必须进行300～350℃×2烘焙。并保温川、时才能使用。
　　5、焊前接头清洁要求，在坡口或焊接处两侧30毫米范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、锈脏物，氧化皮必须清洁干净。
6、在板缝两端如余量小于50毫米时，焊前两端应加引弧、熄弧板，其规格不小50×50毫米。

　　二、焊接材料的选用
　　]、首先应考虑母材强度等级与焊条强度等级相匹配和不同药皮类型焊条的使用特性。
　　2、考虑物件工作条件，几承受动载荷、高应力或形状复杂，刚性较大，应选用抗裂性能和冲击韧性好的低氢型焊条。
3、在满足使用性能和操作性能的前提下，应适当选用规格大效率高的铁粉焊条，以提高焊接生产效率。

　　三、焊接规范
　　l、应根据板厚选择焊条直径，确定焊接电流
如表：

板厚（毫米）　　焊条直径（毫米）　　焊接电流（安培）　　备注
3　　2.5　　80～90　　不开坡口
8　　3.2　　110～150　　开V型坡口
16　　4.0　　160～180　　开X型坡口
20　　4.0　　180～200　　开X型坡口

　　该电流为平焊位置焊接、立、横、仰焊时焊接电流应降低10～15%；＞16毫米板厚焊接底层选Φ3.2mm焊条，角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大。
　　2、为使对接焊缝焊透，其底层焊接应选用比其他层焊接的焊条直径较小。
　　3、厚件焊接，应严格控制层间温度，各层焊缝不宜过宽，应考虑多道多层焊接。
　　4、对接焊缝正面焊接后，反面使用碳气刨扣槽，并进行封底焊接。

　　四、焊接程序:
　　l、焊接板缝，有纵横交叉的焊缝，应先焊端接缝后焊边接缝。
　　2、焊缝长度超过1米以上，应采用分中对称焊法或逐步码焊法。
　　3、结构上对接焊缝与角接焊缝同时存在时，应先焊板的对接焊缝，后焊物架的对接焊缝。最后焊物架与板的角焊缝。
　　4、凡对称物件应从中央向前尾方向开始焊接，并左、右方向对称进行。
　　5、构物件上平、立角焊同时存在时，应先焊立角焊后焊平角焊，先焊短焊缝，后焊长焊缝。
　　6、一切吊运 “马”部应用低氢焊条，焊后必须及时打渣，认真检查焊脚尺寸要求，用四周焊缝包角。
7、部件焊缝质量不好应在部件上进行反修处理合格，不得留在整体安装焊接时进行。

　　五、操作要点
　　1、焊接重要结构时使用低氢型焊条，必须经300-350℃ 2小时烘干，一次领用不超过4小时用量，并应装在保温筒内，其他焊条也应放在焊条箱妥善保管。
2、根据焊条的直径和型号，焊接位置等调试焊接电流和选择极性。
3、在保证接头不致爆裂的前提下，根部焊道应尽可能薄。
4、多层焊接时，下一层焊开始前应将上层焊缝的药皮、飞溅等表除干净，多层焊每层焊缝厚度不超过3～4毫米。
　　 5、焊前工件有预热要求时，多层多道焊应尽可能连续完成，保证层间温度不低于最低预热温度。
　　 6、多层焊起弧接头应相互错开30～40毫米，“T”和“一”字缝交叉 处50毫米范围内不准起弧和熄弧。
　　 7、低氢型焊条应采用短弧焊进行焊接，选择直流电源反极性接法。

　　 六、焊缝质量要求
　　 1、重要结构对接焊缝按设计规定技术要求进行一定数量的X光片或超声波焊缝内部检查，并按设计规定级别评定。
　　 2、外表焊缝检查，所有结构焊应全部进行检查，其焊缝外表质量要求：
1）　　焊缝直线度，任何部位在≤100毫米内直线度应≤2毫米。
2）　　焊缝过渡光顺，不能突变＜90°过渡角度。
3）　　焊缝高低差，在长度25毫米，其高低差应≤1.5毫米。
4）　　角焊缝K值公差。当构件厚度≤4毫米时0.9KO≤K≤KO+1；当物件厚度＞4毫米时，0.9KO≤K≤KO+2。（KO为设计焊脚尺寸）
5）　　焊缝咬边。当板
6）　　厚≤6毫米d≤0.3毫米，局部d部＜0.5毫米；当厚度＞6毫米时d≤0.5毫米。(d为咬边深度)
7）　　焊缝不允计低于工件表面及裂缝不熔合为缺陷存在。
8）　　多道焊缝表面堆叠相交处下凹深度应≤1毫米。
9）　　全部焊接缺陷允许进行修补，修补后应打磨光顺。
10）　　部件结构材质为铸钢件时，焊后必须经550℃退火处理，以消除应力。
3、焊接构件允许进行火工校正。


2011
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高频焊直缝管超声探伤的探头选择


樊巍川

( 包头市锅炉压力容器特种设备检验所,内蒙古 包头 014010)


摘要:本文通过用几何作图的方法并从声学原理的角度讨论了在对高频焊直缝钢管的焊缝进行超声横波探伤时,应该注意选择适当晶片尺寸的问题,并指出在管直径较小时使用较大尺寸的晶片会在工件上产生表面波及其他波型的干扰,从而影响纯横波探伤时对焊缝缺陷的正确判断.本文对于其他同类型的管材横波探伤也有参考意义.

关键词:无损检测;焊缝;超声检测

1 问题的提出

笔者在为某大型钢管公司提供超声波探伤技术咨询服务时发现,该公司对高频焊接钢管直焊缝进行超声横波探伤时,探伤工人以为采用大探头可以加快探伤速度,于是使用晶片尺寸为13*13的2.5P-K1.5探头(探伤仪是汕头产CTS-23型),探伤对象是油田用的高频焊直缝钢管,规格有外径四英寸、五英寸、六英寸、八英寸、十英寸和十二英寸,壁厚从3.5mm到10.31mm.探伤验收标准按美国石油协会的API标准即3.0毫米直径的径向通孔(柱孔)探伤耦合剂为机油或浆糊.
在这样的探伤条件下,探伤过程中经常有回波信号出现并且被判断为缺陷信号.实际上通过触摸法和声程位置判断以及解剖证实均不是焊缝缺陷回波,结果造成的误判率最高曾达到90%.造成这样高的误判率除了探伤工人本身操作技术问题和判伤经验不足以外,分析起来其使用的探头晶片选择不当也是一个重要的原因.为此,笔者进行了理论上的分析计算和探讨如下.

2 晶片尺寸大小与在管材上激发纯超声横波的关系
　　
如后面附图所示,通过简单的几何作图可以推导出斜探头晶片的切向尺寸D与钢管外半径R以及晶片上下边缘声线在钢管曲面上入射角的关系有:
　　α‘=arcsin[sinα+(D/2R)]
　　α”=arcsin[sinα-(D/2R)]
式中α‘为晶片上边缘声线在管材表面上的入射角;α”为晶片下边缘声线在管材表面上的入射角;α为晶片声轴线在管材表面上的入射角;R为管材外半径从图中可以明显看到α‘>α>α”,根据所采用的管材直径和探头型式有以下计算结果,见表1至表4.

3 讨论

从计算结果可以发现,晶片直径(或切向边长)相对钢管直径为较大的时候,其上边缘声线入射角已经接近或超出第二临界角(对于有机玻璃7钢界面,其第二临界角为58°左右)从而会激发出表面波造成干扰,钢管的曲率越大和晶片直径越大则激发表面波的机会越大,这是其一.此外,从近声场特性来看,晶片直径越大,相对于一定的频率和材料其近场长度也越大,众所周知,脉冲超声波束在近场内呈收敛状态至N点后再发散”因此对于一般斜探头斜楔中声轴线声程为10~15mm的情况下,2.5P13X13斜探头在有机玻璃斜楔中的近场长度约有38.41mm而2.5P8X10斜探头在有机玻璃斜楔中的近场长度则只有约14.55mm,显然后者上下边缘声线的收敛程度大于前者,因而其上下边缘声线入射角将会更接近声轴线的入射角,亦即有利于声束的集聚,这是其二,第三个可能造成干扰的因素是在对壁厚仅有3.5毫米的钢管探伤时”若晶片直径相对于壁厚较大,则有可能会因为粗大的波束在钢管薄壁中反射形成叠加干涉而激发出某种模式的兰姆波造成干扰.
因此,在综合考虑探伤灵敏度和探伤速度的情况下,适当选择切向边长较小而轴向尺寸较大(即较宽)的晶片应该是有利的.

4 实际探伤验证
　　
考虑到探伤对象是壁厚与外径之比在0.02~0.05范围的薄壁管,采用K2探头较有利于发现最常见的径向取向的焊缝缺陷,所以选择声束相对扁宽且能保证必需的发射功率以保证探伤灵敏度的2.5P8X10K2探头进行探伤.
通过对原来探伤判定不合格的数百吨钢管改用2.5P8X10K2探头进行全部复验,确认约90%的钢管并非存在不合格缺陷而不该判废,从而避免了重大的浪费.采用改进后的探伤工艺在以后的探伤中也大大降低了虚假缺陷回波信号的出现几率,大幅度提高了探伤的可靠性,显著降低了探伤的误判率.

5 结论

综上所述,笔者认为在钢管超声横波探伤中,应当注意探头晶片尺寸与钢管曲率的关系,特别是曲率较大的钢管应当采用切向尺寸较小的晶片.在综合考虑探伤灵敏度和探伤速度与效率的需要情况下,适当选择切向边长较小而轴向尺寸较大(即较宽)的晶片有利于减少干扰回波信号的产生.


（ 插图略 ）

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BFe30-1-1（焊态）在海水中的应力腐蚀试验研究(图)

摘 要：本文着重研究BFe30-1-1（焊态）材料在海水中的应力腐蚀行为，采用慢应变速率应力腐蚀试验方法，评定BFe30-1-1（焊态）材料在海水中发生应力腐蚀开裂的敏感性。
关键词：慢应变速率 海水 应力腐蚀开裂
1 前言
　　目前，人们在针对海水腐蚀环境中选用的材料越来越多，如双相不锈钢、铜合金、钛及钛合金、镍基合金等等。其中铜合金BFe10-1-1、BFe30-1-1被认为是比较好的抗海水腐蚀用材[1]，因而经常被用来作为耐海水腐蚀的热交换器、滨海工业使用的各种管道及其他耐海水腐蚀的结构件。
　　然而，近几年来，在石油、化工、核电、海洋等领域内出现设备应力腐蚀开裂的报道越来越多[2] [3]，在海水腐蚀环境（尤其是被污染的海水）中出现设备应力腐蚀开裂的情况也经常发生[4] [5]，尤其是焊态设备，焊接过程中容易产生热应力，因而使得设备更容易产生应力腐蚀开裂，多数设备应力腐蚀开裂事故都与设备的焊接过程有直接的关系[5]。
　　本文着重研究BFe30-1-1（焊态）材料在模拟海水中的应力腐蚀行为，采用慢应变速率应力腐蚀试验方法，评定BFe30-1-1（焊态）材料在海水中发生应力腐蚀开裂的敏感性。为BFe30-1-1材料在海水腐蚀环境的应用提供理论依据。
　　慢应变速率应力腐蚀破裂试验研究技术（SSRT）[6]是二十世纪七十年代后逐步发展起来的，最大的优点是可将实际用材与实际工况直接相结合，快速、准确地进行抗应力腐蚀开裂（SCC）性能的评估[7]。在石油、化工、海洋、核电等领域内，这一试验研究技术得到大量的应用，为选用抗SCC 用材提供了可靠的依据，并取得巨大的经济效益。
2 试验条件
　　2.1试验设备
　　2.1.1进行SSRT试验的试验机是日本东申工业株式会社制造的SERT-5000-D9H型恒慢应变速率应力腐蚀试验机(CONSTANT-SLOW EXTENSIONRATE TESTING TYPE STRESS CORROSIONCRACKING TESTER)，如图1 所示。


　　2.1.2断口微观扫描电镜为日本日立公司生产的S—570型扫描电镜。
　　2.2试验方法
　　2.2.1 本次试验研究采用的慢应变速率应力腐蚀试验方法按照GB/T15970.7 — 2000（idtISO7539-7：1989）《金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第7部分：慢应变速率试验》（Corrosion ofmetalandalloys –Streecorrosiontesting-Part7:Slowstrain rate testing）标准执行。
　　2.2.2模拟的海水溶液按3.5％NaCl水溶液配制。
　　2.3试样
　　2.3.1试样的化学成分
　　试样的化学成分见表1。

　　2.3.2试样的力学性能
　　试样的力学性能见表2。

　　2.3.3试样的尺寸
　　按照GB/T15970.7–2000标准，进行本次试验的试样为光滑的板状试样。试样的形状及尺寸如图2所示，试样取向为横向。

　　2.3.4试样的编号
　　HBT 试样——在常温海水中使用了二年以上的试样。
　　BT 试样——目前产品出厂时制的试样。
　　2.4试验温度、压力条件
　　本次试验研究选用的试验温度为室温，压力为常压。
　　2.5试验介质
　　本次试验研究确定的试验的介质为海水溶液，按3.5％NaCl水溶液配制。
　　2.6应变速率的确定
　　控制SCC 的关键就是应变速率，已经研究的结果[8]及大量的资料和文献都证明，产生SCC 敏感的应变速率都集中在10-5～10-7S-1范围内。在此基础上，并根据本次试验采用的标准，确定本次试验研究的应变速率为10-6S-1数量级。
3 试验结果的评定
　　至于SSRT试验结果的评定，一般原则（ISO、英国、日本、美国、比利时、荷兰、德国、加拿大、前苏联采用的SSRT试验方法及制定的有关标准）上由以下几种方法进行评定：
　　3.1在载荷—拉伸曲线上，将在惰性介质中的各特征参数与在腐蚀介质中的特征参数进行对比，从而判断应力腐蚀敏感性。
　　3.2借助低倍显微镜，对断裂的试样表面进行二次裂纹的观察以做定性的评定，然后用金相技术，对二次裂纹的长度进行测量，再根据试样的破断时间可以计算出平均裂纹扩展速率，以进行应力腐蚀敏感性的评定。
　　3.3借助扫描电镜，对断口上应力腐蚀区域进行测量，按其所占的比例进行应力腐蚀敏感性的评定。
　　除上述方法以外，还有人用其他方法来进行SSRT 的试验结果的评定。
　　本次试验根据我们已研究的结果[8]及有关文献[9]采用下述三种方法进行SSRT试验结果的综合评定。
　　3.3.1在载荷—拉伸曲线上，将在惰性介质中的各特征参数与在腐蚀介质中的特征参数进行对比，采用公式进行SSRT试验结果评定，公式如下：

　　其中：ISCC ——应力腐蚀敏感性指数
　　I惰－在惰性介质中的试验参数（σb、δ5、ψ）
　　I腐－在腐蚀介质中的试验参数（σb、δ5、ψ）
　　ISCC 值越大，应力腐蚀敏感性越大。
　　3.3.2借助低倍显微镜进行二次裂纹的宏观观察。
　　3.3.3借助扫描电镜对断口形貌进行分析，对断裂试样的断口形貌进行观察以定性的评定，然后对有SCC 区域的长度及宽度进行测量，再根据试样的破断时间可以计算出平均裂纹扩展速率，进行应力腐蚀敏感性的评定。
4 慢拉伸试验结果
　　4. 1 HBT试样慢拉伸试验结果列于表3，拉伸曲线见图3，断口形貌见图4、图5。




　　4.2 BT 试样慢拉伸试验结果列于表4，拉伸曲线见图6，断口形貌见图7、图8。




5 试验结果分析与讨论
　　关于选取试验曲线中什么参数来评定应力腐蚀开裂敏感性指数Iscc，目前比较认可的为：屈服强度σs、抗拉强度σb、、断面收缩率Ψ、延伸率δ、试验拉伸曲线围成的面积（内积功）等。
　　根据我们大量的研究结果[10]，测量断面SCC脆断区的长度，计算应力腐蚀开裂的平均裂纹扩展速率，用应力腐蚀开裂的平均裂纹扩展速率来评定应力腐蚀开裂敏感性的大小，也是一种比较好的方法。本次试验研究中，由于试样断口没有SCC 脆断区，也就无法进行应力腐蚀开裂的平均裂纹扩展速率的计算。
　　关于应力腐蚀开裂敏感性指数Iscc衡量应力腐蚀开裂敏感性大小的一般评定：当Iscc 大于35%，研究体系具有明显的应力腐蚀倾向；当Iscc介于25%~35% 之间，研究体系有应力腐蚀倾向；当Iscc 小于25%，研究体系没有明显的应力腐蚀倾向[10]。
　　根据上述的原则，我们进行以下的试验结果分析：
　　5.1 图3的试验曲线、表3的试验数据表明：HBT试样在3.5％NaCl溶液中没有应力腐蚀倾向，表现为：HBT 的强度指标、塑性指标均没有明显的下降,各项应力腐蚀开裂敏感性指数ISCC 均很小。图4、图5 的断口形貌也说明了HBT 试样在3.5%NaCl溶液中没有明显的应力腐蚀倾向，表现为：空气和介质中的试样断口形貌均为韧窝，没有SCC 脆断区。
　　5.2 图6的试验曲线、表4的试验数据表明：BT 试样在3.5％NaCl 溶液中没有应力腐蚀倾向，表现为：BT 的强度指标、塑性指标均没有明显的下降,各项应力腐蚀开裂敏感性指数Iscc均很小。图7、图8的断口形貌也说明了BT试样在3.5%NaCl溶液中没有明显的应力腐蚀倾向，表现为：空气
和介质中的试样断口形貌均为韧窝，没有SCC 脆断区。
　　5.3 上述1、2 的试验结果分析可以看出：在常温海水中使用了二年以上的试样（HBT试样）与目前产品出厂时制的试样（BT 试样）相比，各项应力腐蚀开裂敏感性指数ISCC 基本在相同的范围，断口形貌也基本一致，这充分说明了BFe30-1-1（焊态）材料具有良好的抗常温海水应力腐蚀开裂性能。
6 结论
　　6.1 常温海水中使用了二年以上的BFe30-1-1（焊态）试样在常温3.5％NaCl溶液中没有应力腐蚀倾向。
　　6.2 目前产品出厂时BFe30-1-1（焊态）试样在常温3.5％NaCl溶液中没有应力腐蚀倾向。
　　6.3 BFe30-1-1（焊态）材料具有良好的抗常温海水应力腐蚀开裂性能。

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焊接电流对焊接烟尘气溶胶粒径分布的影响

焊接烟尘是以气溶胶的形式存在于大气环境中的，细小的气溶胶颗粒对环境及人体具有严重的影响。
通过对焊接烟尘的分粒径收集，来研究焊接电流改变对焊接烟尘气溶胶粒径分布的影响，以更好地控制焊接烟尘。

　　大气颗粒物对人体的危害主要取决于其浓度、化学组成及粒径。大量研究表明对人体产生危害的多环芳烃和重金属主要富集在细粒子当中，而水溶性硫酸及硫酸盐、硝酸及硝酸盐和铵盐等成分主要以细粒子的形态存在。毒理学的试验表明金属元素是大气颗粒物中造成危害的可能性组分。研究表明金属元素可以产生活性氧化物，活性氧化物在体外和体内催化细胞炎性反应路径；可溶性Zn是有毒元素；Pb导致人群特别是儿童的严重的神经上和血液的负效应；砷、镍、镉通过空气吸入导致人体的致癌效应；钒的化合物主要是五价氧化物与人体呼吸道健康效应有关；暴露在高含量Mn的颗粒物中导致神经损伤，高含量的Cu会刺激呼吸系统。而细小颗粒与大粒径的颗粒物相比，更容易提供比表面积，这为一些化学物质、细菌、病毒提供了载体。并且细小颗粒由于不能被鼻孔、喉咙所阻挡，能够通过呼吸系统被吸入沉积到肺泡，甚至通过肺换气到达其他器官，如果长期吸入细颗粒物的污染空气，会导致呼吸系统和其他系统和结构的损害。

　　焊接烟尘同大气颗粒物具有相同的性质和危害，因此气溶胶粒径越细小的焊接烟尘对人体及环境的危害越大。研究焊接烟尘的气溶胶粒径分布，可以直观地表现出各个粒径尺度下气溶胶的物相、含量，焊接烟尘中有毒有害物质主要存在的粒径尺度级别，以及通过改变焊接方法、焊接材料使得粒径分布发生的改变。这对于降低焊接材料对环境负荷的影响具有重要意义。通过分粒径研究焊接烟尘气溶胶，了解有害物质所处在的粒径范围，可以更加有针对性的改变焊接工艺参数或者焊丝药芯成分配比，以此来降低该粒子尺度下的气溶胶含量，从而进一步降低有害物质的排放。

　　分粒径烟尘收集设备

　　1.烟尘收集系统

　　对于焊接烟尘的收集存在多种不同的收集方法，各国对于焊接烟尘发尘率的测定都制定了相关的标准，我国对于烟尘采集和发尘率的测试在《焊条检验、包装和标记》国家标准GB1225-76中规定了半密封抽气捕集法，本试验利用该标准所用设备（如图1中集尘器筒体部分），与外加设备——气溶胶颗粒采样仪，联用形成实现焊接烟尘分级收集的收集系统。

2.气溶胶颗粒采样仪

对不同粒径下焊接气溶胶的研究首先需要将焊接烟尘中不同粒径的气溶胶粒子分级收集，这样可以更好地分析不同粒径下气溶胶的各种特性及粒子分布谱特征。测定焊接气溶胶粒子大小和分布的方法主要是利用光学显微镜或电镜的分级计数法和利用冲击采样器的分级测重法等，随着科技的进步，相对于传统的气溶胶采集方法来说，又产生了很多现代的气溶胶测量技术，包括空气动力学粒度仪、低切割粒径冲击式采样仪、电子级联冲击器（ECI）、气溶胶化学成分自动分析仪、以及20世纪70年代由Knutson提出的利用电迁移率测试技术的DMPS法。

本试验选用芬兰DEKATI公司生产的LOW PRESSURE IMPACTOR（气溶胶颗粒采样仪）对焊接烟尘按不同粒径分做13级进行收集(如表1)。


表一

该设备基于气溶胶粒子的惯性分级和重力分析原理，将气溶胶粒子在级联低压冲击器中根据空气动力学直径按尺寸分级，在13级收集通道中所收集到的气溶胶粒子粒径范围为0.03~10μm。该设备中每级冲击器都可以看作是一个单独的单元，由两个共线的板组成，其中一个带有小孔。气溶胶粒子高速通过小孔，在两板之间随着气流产生急转，其中惯性充分的粒子会冲击到第二层板上附着并被收集，惯性足够小的粒子则继续保持在气流中进入下一级冲击器。其中带孔的板称作喷射板，另一个则称作收集板（如图2）。根据每级冲击器的收集效率曲线，定义收集效率为50%的粒子尺寸为该冲击器的切割直径。级连冲击器由多个切割直径递减的冲击器组成，最高级（stage 13）的切割直径为10μm，最低级（stage 1）的切割直径为0.03μm。该设备可以较为精确的将气溶胶粒子按粒径分布收集，准确的表现粒径分布的变化规律，可用来分析气溶胶粒子在不同条件下的分布规律以及对每一级粒径范围内所收集到的粒子进一步进行微观分析。

该设备通过对传统的级联式冲击器的成功改进，引用微孔（Micro-Orifice）和低压（Low-Pressure）技术，不仅设备简单，不需要对收集前的气溶胶粒子进行充电处理，而且可以获得非常小的切割粒径，具有良好的切割锐度。

焊接电流改变对烟尘气溶胶粒径分布的影响

　　改变焊接电流可以改变焊接过程中的热输入，而热输入的增加势必增加熔滴及熔池的蒸发量，从而增大焊丝的发尘率。从熔滴及熔池所蒸发出来的蒸发物，在环境冷空气的影响下，达到形核条件则形成凝结核，并且根据各自的形核方式实现形核、长大，形成粒径大小不同的气溶胶状物质。若条件发生改变时各粒径不同的气溶胶在形核过程中并非等量形核，那么焊接气溶胶的粒径分布就必然发生相应的变化。

表二

试验通过单独改变焊接电流，而保持其他焊接条件不变，使用CO2气保护焊机对试验所用焊丝施焊，试验在图1所示焊接烟尘收集系统中完成，所收集到的各粒径烟尘通过称量计算整理得到结果，如表2所示。

从试验结果可以看出，单独增大电流，焊接气溶胶峰值粒径由0.3μm逐渐变化至0.7μm，并且其峰值也有所增加。

焊接电流的增大会增加焊丝熔化速度，增加热输入，增大电磁力，使得单位时间内形成的熔滴和过渡的熔滴数量增多，并且通过增加熔滴及熔池的蒸发量来增大焊接烟尘的发尘率。当大量蒸发物存在于焊接区附近，根据气溶胶形核原理，达到形核条件的元素不断形核并长大，而电流的增大恰恰增大了焊接区附近的温度，增大了过冷度，促进了气溶胶粒子的形核，并且由于气溶胶粒子在不同粒径范围内所具有的形核机制的差异，使得粒子在形核过程中，虽然形核数量均有所增加，但是增大的幅度却各有不同。从所占质量百分比的角度来看，焊接电流的增大，使得气溶胶粒子长大的趋势更为明显，可能是由于气溶胶形成过程中，随着电流的增大所获得的能量增多，足够多的能量使得气溶胶粒子发生聚集的能力增强，多个小粒子聚集成一个整体运动，从而使得粒子直径增大，也因此减少了小粒径粒子所占的比例。

对不同粒径下所收集到的气溶胶粒子进行X射线衍射分析，分别观察在不同的粒径范围内所生成的气溶胶粒子的物相，发现不同粒径下的气溶胶粒子具有不同的物相结构，而同一粒径的气溶胶粒子在改变电流的情况下，物相结构不变。


图3 不同电流气溶胶粒径分布曲线

选取不同电流条件下，对0.3μm以及0.7μm粒径下所收集到的气溶胶粒子进行XRD衍射分析，得到不同的电流在同一粒径范围所得到的衍射图相同，而同一电流条件不同粒径的气溶胶粒子的衍射结果可以看出，具有不同的物相结构，证明药芯焊丝的药芯成分中的各元素在进入烟尘并形成气溶胶的过程中，会依据相互间性质的差异而形成不同粒径大小的气溶胶粒子，仅改变焊接电流或者焊接电压，由于没有新元素的加入，因此并不会改变各元素在进入烟尘后所形成的气溶胶粒子的物相结构，而是依靠能量的变化，对不同元素所形成的气溶胶粒子的物相结构的形成过程及形成核数量产生影响，并且由于各个粒径下形成的物相不同，影响不同，由此使得焊接电流或电压的变化改变了气溶胶的粒径分布。同时还可以认为焊丝中的有毒或者有害的元素在进入烟尘时可能会存在于某一个或者某几个粒径范围，这就使得分粒径研究焊接烟尘气溶胶变得有意义。

焊接电流的增加使得焊接烟尘气溶胶粒子更多的生成相对较大粒径的粒子。不同粒径范围内所生成的气溶胶粒子物相结构存在差异。改变电流不会改变不同粒径下所生成的物相。

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