CN101439433A - 大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，包括以下步骤：(1)设定富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机的焊接工艺参数，并将大直径钢构件安装到焊接滚轮架上；(2)制备坡口，并将两块需焊接母材料进行对口装配，对口点固焊，再确定导电嘴到工件距离的调整；(3)定位焊的焊接选用材料应与焊接同类型的材料，装配定位焊缝长度一般不小于50mm，定位焊接的电流大于正常焊接时的电流；(4)启动焊接滚轮架，转动大直径钢构件，同时启动富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机，进行打底焊接；(5)再进行填充、盖面焊接，必要时摆动焊枪。本发明能够减轻劳动强度、质量稳定、工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢构件的焊接方法。
背景技术
大直径构件被广泛应用到电力、建筑等钢结构设施中。对钢管法兰环向焊缝以及钢球赤道焊接，以往一般都采用手工电焊、二氧化碳气体保护半自动焊，因构件大，导致焊工劳动强度大、质量不稳定、工作效率低。
发明内容
为了克服已有的大直径钢构件的焊接工艺的劳动强度大、质量不稳定、工作效率低的不足，本发明提供一种能够减轻劳动强度、质量稳定、工作效率高的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，所述焊接方法包括以下步骤：
(1)、设定富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机的焊接工艺参数，并将大直径钢构件安装到焊接滚轮架上；
(2)、焊前准备：制备坡口，并将两块需焊接母材料进行对口装配，对口点固焊，再确定导电嘴到工件距离的调整，焊丝伸出长度控制在15～25mm；
(3)、装配定位焊要求：定位焊的焊接选用材料应与焊接同类型的材料，装配定位焊缝长度一般不小于50mm，定位焊接的电流大于正常焊接时的电流；
(4)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接：启动焊接滚轮架，转动大直径钢构件，同时启动富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机，采用自动气保焊枪打底焊接；
(5)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊填充、盖面焊接：启动焊接滚轮架，转动大直径钢构件，同时启动富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机，采用自动气保焊枪进行填充、盖面焊接。
作为优选的一种方案：在所述步骤(5)中，盖面焊道的焊接参数如下：焊丝直径选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为270～310A，焊接速度为200～250mm/min；填充金属厚度为4.0～5.0mm。
作为优选的一种方案：在所述步骤(5)中，填充焊道的焊接参数如下：焊丝直径选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为280～320A，焊接速度为260～480mm/min；填充金属厚度为4.0～5.0mm。
作为优选的再一种方案：在所述步骤(4)中，富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底时焊接参数如下：焊丝选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为15～20L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为22～26V，焊接电流为170～200A，焊接速度为250～280mm/min；富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底的每层焊层厚度控制在2.8～3.6mm范围内。
作为优选的另一种方案：在所述步骤(4)中，如果气温低于-5℃或厚度大于25mm时，对待焊区进行预热，预热温度为100～120℃，预热宽度以坡口边缘算起每侧大于等于母材壁厚的5倍。
进一步，在所述步骤(2)中，对坡口及其内外壁两侧进行清理，直至30mm范围露出金属光泽。
更进一步，在所述步骤(2)中，进行对口装配时确认被焊接部位及其边缘30mm范围内无缺陷。
再进一步，在所述步骤(1)中，焊接工艺参数采用小的线能量并采用多层多道焊。
本发明的技术构思为：设备由焊接滚轮架、富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机组成。
所谓细丝且焊丝选用Φ1.2mm的较小直径，其目的使焊缝成型美观。
所谓富氩且选用85％的氩气15％的二氧化碳气体作为保护气体，其目的是实现焊缝内在质量达到无缺陷的优质品。
采用富氩焊接且是一种低氢的焊接方法，实现细化焊缝金属的晶粒度，改善焊缝的综合机械性能，提高焊缝冲击韧性实现焊缝冲击功比纯二氧化碳焊高20％及以上。
定制专用焊机，采用自动摇摆跟踪装置进行全位置焊接实现焊缝成型美观，表面鱼鳞状的精品。
细丝混合气体保护自动焊接工艺，在5℃以上的操作环境下，采用富氩/二氧化碳混合气体保护焊进行打底焊接，采用富氩/二氧化碳混合气体保护焊进行填充、盖面焊接。
本发明的钢构件是指钢管或钢球，尤其是大型钢管和大型钢球。
本发明的有益效果主要表现在：降低生产成本、减轻劳动强度、获得稳定的质量，提高工作效率。
附图说明
图1是直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法的焊接点示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1，一种大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，所述焊接方法包括以下步骤：
(1)、设定富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机的焊接工艺参数，并将大直径钢构件安装到焊接滚轮架上；
(2)、焊前准备：制备坡口，并将两块需焊接母材料进行对口装配，对口点固焊，再确定导电嘴到工件距离的调整，焊丝伸出长度控制在15～25mm；
(3)、装配定位焊要求：定位焊的焊接选用材料应与焊接同类型的材料，装配定位焊缝长度一般不小于50mm，定位焊接的电流大于正常焊接时的电流；
(4)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接：启动焊接滚轮架，转动大直径钢构件，同时启动富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机，采用自动气保焊枪打底焊接，如果气温低于-5℃或厚度大于25mm时，对待焊区进行预热，预热温度为100～120℃，预热宽度以坡口边缘算起每侧大于等于母材壁厚的5倍；
(5)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊填充、盖面焊接：启动焊接滚轮架，转动大直径钢构件，同时启动富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机，采用自动气保焊枪进行填充、盖面焊接，必要时焊枪稍作摆动。
在所述步骤(5)中，盖面焊道的焊接参数如下：焊丝直径选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为270～310A，焊接速度为200～250mm/min；填充金属厚度为4.0～5.0mm。
在所述步骤(5)中，填充焊道的焊接参数如下：焊丝直径选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为280～320A，焊接速度为260～480mm/min；填充金属厚度为4.0～5.0mm。
在所述步骤(4)中，富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底时焊接参数如下：焊丝选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为15～20L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为22～26V，焊接电流为170～200A，焊接速度为250～280mm/min；富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底的每层焊层厚度控制在2.8～3.6mm范围内。
在所述步骤(2)中，对坡口及其内外壁两侧进行清理，直至30mm范围露出金属光泽；进行对口装配时确认被焊接部位及其边缘30mm范围内无缺陷。
在所述步骤(1)中，焊接工艺参数采用小的线能量并采用多层多道焊。
本实施例的设备由焊接滚轮架、富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机组成。
所述细丝且焊丝选用Φ1.2mm的较小直径，其目的使焊缝成型美观。
所述富氩且选用85％的氩气15％的二氧化碳气体作为保护气体，其目的是实现焊缝内在质量达到无缺陷的优质品。
采用富氩焊接且是一种低氢的焊接方法，实现细化焊缝金属的晶粒度，改善焊缝的综合机械性能，提高焊缝冲击韧性实现焊缝冲击功比纯二氧化碳焊高20％及以上。
定制专用焊机，采用自动摇摆跟踪装置进行全位置焊接实现焊缝成型美观，表面鱼鳞状的精品。
细丝混合气体保护自动焊接工艺，在5℃以上的操作环境下，采用富氩/二氧化碳混合气体保护焊进行打底焊接，采用富氩/二氧化碳混合气体保护焊填充、盖面焊接，按照下列步骤进行操作：1.焊接工艺参数的确定；2.焊前准备：制备坡口、对口装配；3.装配定位焊要求；4.富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊打底焊接；5.富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊填充、盖面焊接。
本实施例在工艺上进行了严密、详细的设计，为大直径钢管环向焊接提供了规范性的工艺操作守则。
(1)、焊接工艺参数的确定
常用的Q345钢属于碳锰钢，碳当量为0.345％～0.491％，屈服点等于343MPa(强度级别属于343MPa级)。Q345钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于Q345钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下(如冬季露天作业)或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施，并采用多层多道焊，焊接层数随着焊缝高度及板材厚度的变化而变化。
气体流量对焊接质量也有很大的影响，流量过大，会产生不规则湍流，保护效果反而差。同时应合理地控制堆焊速度，速度过快会引起气孔等缺陷，过慢则效率低，输入焊缝地热量过多，敷层金属晶粒粗大，成型差。参照图1中，按照1、2、3、4、5、6，分为六层进行焊接。
(2)、焊前准备：
①制备坡口，并对坡口及其内外壁两侧进行清理，直至30mm范围露出金属光泽；
②将两块需焊接母材料进行对口装配，并确认被焊接部位及其边缘30mm范围内无缺陷；
③对口点固焊：点固焊的焊接材料、焊接工艺与富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接时相同；
④导电嘴到工件距离的调整：焊丝伸出长度控制在15～25mm。若焊丝伸出太长，造成气体保护效果差，飞溅严重，且空气吹动影响焊接电弧，造成气孔增多；反之，若焊丝伸出太短，容易造成电弧烧坏导电嘴或飞溅物堵塞喷嘴现象。
(3)、装配定位焊要求：
为防止定位焊焊缝开裂，定位焊的焊接选用材料应与焊接同类型的材料。装配定位焊缝长度一般不小于50mm，定位焊的顺序，以防止较大的拘束为原则，允许工件有适当的变形，其焊缝应均匀对称分布，定位焊接的电流应稍大于正常焊接时的电流。
(4)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接：
采用细丝混合气体保护自动焊焊枪打底焊接若干层，焊枪无须摆动。富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底时焊接参数如下：焊丝选用Φ1.2mm的ER50-6，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为15～20L/min，氩气纯度在99.95％以上；
当气温低于-5℃或厚度大于25mm时，对待焊区进行预热，预热温度为100～120℃，预热宽度以坡口边缘算起每侧大于等于母材壁厚的5倍；
焊接电弧电压为22～26V，焊接电流为170～200A，焊接速度为250～280mm/min；焊接电源选择为林肯CV500-I焊机。
富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底的每层焊层厚度控制在2.8～3.6mm范围内；
(5)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊填充焊接：
采用自动摆动跟踪焊的焊接方法(必要时焊枪稍作摆动)。
填充焊道的焊接参数如下：
焊丝选用Φ1.2mm的ER50-6，焊道数为若干道，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；
焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为280～320A，焊接速度为260～480mm/min；焊接电源选择为林肯CV500-I。
填充金属厚度为4.0～5.0mm。
(6)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊盖面焊接：
采用自动摆动跟踪焊的焊接方法(必要时焊枪稍作摆动)。
盖面焊道的焊接参数如下：
焊丝选用Φ1.2mm的ER50-6，焊道数为若干道，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；
焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为270～310A，焊接速度为200～250mm/min；焊接电源选择为林肯CV500-I。
填充金属厚度为4.0～5.0mm。
本实施例的焊接后得到的产品质量稳定：焊缝成型美观，不会因人而异；工作效率高：可连续作业，比人工半自动焊接效率提高1倍以上；操作简单：由于自动焊接100％的焊接参数都是预先设定好的，焊接操作工只要按一下电源就可以实现自动焊接，采用一般的人员就能掌握技术要领，大大降低劳动强度，操作轻松。
舟山跨海与大陆联网工程总高370米钢管高塔大直径钢管(2米、1.9米、1.8米等直径)与法兰焊接，采用上述工艺，效果良好；
舟山跨海与大陆联网工程总高370米钢管高塔大直径钢球(2米、1.8米、1.6米、1.2米直径)赤道焊缝焊接也采用上述工艺，符合质量要求。已通过焊接工艺评定。
Claims (8)
1、一种大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：所述焊接方法包括以下步骤：
(1)、设定富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机的焊接工艺参数，并将大直径钢构件安装到焊接滚轮架上；
(2)、焊前准备：制备坡口，并将两块需焊接母材料进行对口装配，对口点固焊，再确定导电嘴到工件距离的调整，焊丝伸出长度控制在15～25mm；
(3)、装配定位焊要求：定位焊的焊接选用材料应与焊接同类型的材料，装配定位焊缝长度一般不小于50mm，定位焊接的电流大于正常焊接时的电流；
(4)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接：启动焊接滚轮架，转动大直径钢构件，同时启动富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机，采用自动气保焊枪打底焊接；
(5)、富氩/二氧化碳混合气体保护焊填充、盖面焊接：启动焊接滚轮架，转动大直径钢构件，同时启动富氩/二氧化碳混合气体保护自动焊机，采用自动气保焊枪进行填充、盖面焊接。
2、如权利要求1所述的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：在所述步骤(5)中，盖面焊道的焊接参数如下：焊丝直径选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为270～310A，焊接速度为200～250mm/min；填充金属厚度为4.0～5.0mm。
3、如权利要求1所述的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：在所述步骤(5)中，填充焊道的焊接参数如下：焊丝直径选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为18～25L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为28～32V，焊接电流为280～320A，焊接速度为260～480mm/min；填充金属厚度为4.0～5.0mm。
4、如权利要求1—3之一所述的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底时焊接参数如下：焊丝选用Φ1.2mm，混合气体比例为Ar:CO2＝85％:15％，气体流量为15～20L/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为22～26V，焊接电流为170～200A，焊接速度为250～280mm/min；富氩/二氧化碳混合气体保护焊打底的每层焊层厚度控制在2.8～3.6mm范围内。
5、如权利要求4所述的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，如果气温低于-5℃或厚度大于25mm时，对待焊区进行预热，预热温度为100～120℃，预热宽度以坡口边缘算起每侧大于等于母材壁厚的5倍。
6、如权利要求4所述的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，对坡口及其内外壁两侧进行清理，直至30mm范围露出金属光泽。
7、如权利要求6所述的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，进行对口装配时确认被焊接部位及其边缘30mm范围内无缺陷。
8、如权利要求1—3之一所述的大直径钢构件细丝混合气体保护自动焊接方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，焊接工艺参数采用小的线能量并采用多层多道焊。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Dai Gangping Inventor after: Wang Shuhong Inventor after: Zhang Guoxun Inventor after: Bao Zhenhui Inventor after: Ye Yin Inventor after: Guo Yong Inventor before: Dai Gangping Inventor before: Wang Shuhong Inventor before: Zhang Guoxun Inventor before: Bao Zhenhui |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: DAI GANGPING WANG SHUHONG ZHANG GUOXUN BAO ZHENHUI TO: DAI GANGPING WANG SHUHONG ZHANG GUOXUN BAO ZHENHUI YE YIN GUO YONG |
|
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20090527 |