CN101817113A - 一种厚板的悬空焊接工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种厚钢板的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序。本发明与现有技术相比，只需用原焊接制造工艺十五道工序中的六道工序即30％左右的生产时限和成本，就可以保质保量保进度地完成100％的焊接制造任务，提高焊接效率2～4倍以上，有效地缩短了生产周期。由于焊缝中焊接材料填充量大为减少，只占原焊接工艺V形坡口填充量的1/3～2/5。

Description

一种厚板的悬空焊接工艺
技术领域
本发明属于焊接工艺，特别属于厚板的焊接工艺。
背景技术
由于埋弧焊(SAW)的熔深熔透性较好，所以厚度δ12mm以下的I形平对接熔透性焊缝或H型T形角接船形全熔透焊缝，多采用不开坡口、不刨焊根悬空式焊接工艺技术，而δ12mm以上厚板埋弧悬空焊接，无论从板材厚度、焊接参数值选用与热输入量、焊材与母材的焊接熔合比、焊缝的熔深熔透质量比值与稳定性、力学性能检测的质量等诸多主要焊接要素，随之发生的变化给悬空全熔透焊接工艺技术带来了不同程度的制约性与不确定性。为了确保钢材厚度大于δ12mm的全熔透的焊接质量，如δ14、δ16、δ18、δ20乃至δ25以上的板材I形平板对接全熔透焊缝、H型T形角接船形全熔透焊缝，常采用切割坡口和刨削焊根的工艺形式，所谓开坡口和焊缝背面刨削焊根的工艺形式，就是将焊缝母材边沿上部分厚度大于δ12的母材金属，将其切削剔除掉，其工艺为：(1)板材校平→(2)板材切割下料→(3)清理切割熔渣氧化皮→(4)切割对角接坡口→(5)清理切割熔渣氧化皮打磨焊口→(6)组立装配点焊焊缝→(7)Co2手工半自动焊打底、填充坡口焊缝→(8)清除焊接飞溅、熔渣→(9)用炭弧气刨刨削背面焊根→(10)清理打磨刨削熔渣、氧化皮和局部刨削残留在焊缝内的渗铜渗碳等杂质→(11)Co2手工半自动焊打底、填充背面刨削的焊缝→(12)清理飞溅和熔渣→(13)SAW盖面焊接→(14)超声波探伤→(15)宏观表检验收。以δ20为例，坡口剔除的优质母材金属尺寸约为10×12×16的三角形计量，每米正面焊缝被剔除的母材金属约0.47Kg，背面刨削焊根被剔除的优质母材金属每米0.26～0.40Kg，两者相加约每米为0.73～0.84Kg；然后再用焊接材料(焊条、焊丝)将正反两面的坡口和刨削后的焊根沟槽填充补平焊接起来，这一割一刨一焊，造成每米损耗金属材料约1.68～1.84Kg，还要付出批量性的人力物力财力电力。随着母材板厚的增加，所造成的金属耗损量将随之增加，在人力、物力、财力、电力、辅料等方面耗损更多，加工制造困难更大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、效率高、质量好、速度快、劳动强度低的用于钢材厚度大于δ12mm的全熔透焊接方法。
本发明解决技术问题的技术方案为：
一种厚钢板的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，
在正反面焊接工序中，所述的焊接为埋弧焊，正面打底焊缝熔深为焊件厚度比值的45-65％。
在正反面焊接工序中，反面焊缝熔深为焊件厚度比值的60-70％。
所用的钢材的牌号为Q345B。
在正反面焊接工序中，所用的焊丝的牌号为H08MnA，直径为4mm。
在正反面焊接工序中，所用的焊剂的牌号为HJ431。
在正反面焊接工序中，焊接电流为700-1000A，电弧电压为37-42V，焊接速度为22-26cm/min，干伸长度为25-30mm，焊接极性为反接。
所述的厚钢板厚度为δ12-25mm。
本发明的焊缝平整光洁、宽窄度适中，无气孔咬边缺陷，100％超声波探伤焊缝内外质量符合GB11345B级检验的II级以上标准，焊缝横截面抛光酸洗后，显现出来的正反两面焊接的焊缝，单边熔深度尺寸分别是δ16为9.5～13.0mm，δ18为8.5～13.5mm，δ20为10～11.5mm，熔透混合交汇部分分别为3～4mm、2～2.5mm、1.5mm，H型T形角接焊缝熔合比值分别是δ25/16为11.3～10.8mm、δ28/18为13.5～11.5mm、δ40/20为11～11.5mm，正反对称顺序焊缝熔深交汇尺寸为5.5mm、5mm、2.5mm，截面所形成的结晶组织光洁细腻、无裂纹、无气孔等缺陷。
申请人认为正面打底埋弧焊的熔深度为焊件厚度45～65％左右较为理想，因为这个熔深度为两面焊接后的熔合线奠定了相互熔融的良好条件，同时也做到了焊缝底(背面)部不焊穿、不挂瘤、不积渣、不清理打磨；背面焊缝的焊接，是在正面焊缝焊接熔深比值的基础上，适当地调节规范参数，增大电流和密度(约增加正面焊接电流值的10～15％)，以强化对背面焊缝熔深度的冲击力度，使正面焊接余留下的I形未熔缝隙，H型T形角接未熔缝隙，得以超值性熔融，并形成正反面焊缝熔融值的交合比。
本发明与现有技术相比，只需用原焊接制造工艺十五道工序中的六道工序即30％左右的生产时限和成本，就可以保质保量保进度地完成100％的焊接制造任务，提高焊接效率2～4倍以上，有效地缩短了生产周期。由于焊缝中焊接材料填充量大为减少，只占原焊接工艺V形坡口填充量的1/3～2/5。
附图说明
图1为厚度为δ16的I形坡口SAW全熔透焊缝横截面正反焊缝熔深交汇示意图。
图2为厚度为δ18的I形坡口SAW全熔透焊缝横截面正反焊缝熔深交汇示意图。
图3为厚度为δ20的I形坡口SAW全熔透焊缝横截面正反焊缝熔深交汇示意图。
图4为厚度为δ25的I形坡口SAW全熔透焊缝横截面正反焊缝熔深交汇示意图。
图5为厚度为δ25/16的H型T形角焊缝SAW全熔透焊缝横截面正反焊缝熔深交汇示意图。
图6为厚度为δ28/18的H型T形角焊缝SAW全熔透焊缝横截面正反焊缝熔深交汇示意图。
图7为厚度为δ25/16的H型T形角焊缝SAW全熔透焊缝横截面正反焊缝熔深交汇示意图。
在图1-7中，1为正面焊缝熔深。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细的说明。
本发明的Q345B母材的技术指标如表1所示：
Figure GSA00000054596600041
所用的焊丝为φ4mm的H08MnA，其屈服强度σ0.2＝415Mpa；抗拉强度σb＝510Mpa，延伸率为30.2％，冲击吸收功为90J。
所用的焊剂为HJ431。
实施例1：
钢板的厚度为δ16，坡口形式为I型的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，
在正反面焊接工序中，正面打底的焊接条件为：焊接电流750～800A，电弧电压为38～40V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为焊件厚度9.5mm。
背面焊接条件为：焊接电流850～880A，电弧电压为40±2V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为13mm。其结果如图1所示。
实施例2：
钢板的厚度为δ18，坡口形式为I型的焊接方法，所述的焊接方法为埋弧自动焊，包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，
在正反面焊接工序中，正面打底的焊接条件为：焊接电流780～850A，电弧电压为37～39V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为8.5mm。
背面焊接条件为：焊接电流890～920A，电弧电压为40～42V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为13.5mm。其结果如图2所示。
实施例3：
钢板的厚度为δ20，坡口形式为I型的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，
在正反面焊接工序中，正面打底的焊接条件为：焊接电流820～860A，电弧电压为38～40V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为10mm。
在背面焊接工序中，焊接电流890～930A，电弧电压为40～42V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为11.5mm。其结果如图3所示。
实施例4
钢板的厚度为δ25，坡口形式为I型的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，在正反面焊接工序中：焊接电流正面860～880A，背面为940～960A电弧电压正反面均为40±2V，焊接速度为30±2Cm/min，焊接极性为直流反接，正面焊缝熔深为15mm，其结果如图4所示。
实施例5
钢板的厚度为δ25/16，坡口形式为H型T形的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，
在正反面焊接工序中，正面打底的埋弧焊的焊接条件为：焊接电流890～920A，电弧电压为38～40V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为10.8mm。
背面焊接条件为：焊接电流920～950A，电弧电压为39～41V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为11.3mm。其结果如图5所示。
实施例6
钢板的厚度为δ28/18，坡口形式为H型T形的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，
在正反面焊接工序中，正面打底的焊接条件为：焊接电流920～950A，电弧电压为38～40V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为11.5mm。
背面焊接条件为：焊接电流920～950A，电弧电压为38～40V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为13.5mm。其结果如图6所示。
实施例7
钢板的厚度为δ40/20，坡口形式为H型T形的焊接方法，所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序，
在正反面焊接工序中，正面打底的焊接条件为：焊接电流930～980A，电弧电压为40～42V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为11mm。
背面焊接条件为：焊接电流930～980A，电弧电压为40～42V，焊接速度为24±2Cm/min，干伸长度为25～30mm，焊接极性为直流反接，焊缝熔深为11.5mm。其结果如图7所示。
实施例1-7的埋弧焊缝经超声波检测，其缺陷等级均为I级；宏观酸蚀试验符合要求，焊件的力学性能检测符合GB/T1591/1994《低合金高强度钢》和JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的规定。

Claims (8)

1.一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：所述的焊接方法包括以下工序：切割下料工序、清理割渣氧化皮工序、组立装配点焊工序、正反面焊接工序、超声波探伤工序、交检验收工序。
2.根据权利要求1所述的一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：在正反面焊接工序中，所述的焊接为埋弧焊，正面打底焊缝熔深为焊件厚度比值的45-65％。
3.根据权利要求1所述的一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：在正反面焊接工序中，反面焊缝熔深为焊件厚度比值的60-70％。
4.根据权利要求1所述的一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：所用的钢材的牌号为Q345B。
5.根据权利要求1所述的一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：在正反面焊接工序中，所用的焊丝的牌号为H08MnA，直径为4mm。
6.根据权利要求1所述的一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：在正反面焊接工序中，所用的焊剂的牌号为HJ431。
7.根据权利要求1所述的一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：在正反面焊接工序中，焊接电流为700-1000A，电弧电压为37-42V，焊接速度为22-26cm/min，干伸长度为25-30mm，焊接极性为反接。
8.根据权利要求1所述的一种厚钢板的焊接方法，其特征在于：所述的厚钢板厚度为δ12-25mm。
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