CN102528304A

CN102528304A - 板材对接焊接方法及焊接坡口

Info

Publication number: CN102528304A
Application number: CN2012100088935A
Authority: CN
Inventors: 刘鹰
Original assignee: ZHEJIANG BOFAN POWER EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG BOFAN POWER EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: CN102528304B

Abstract

本发明针对现有技术中焊接板材时单一采用埋弧焊焊接，需在焊接面进行气刨和砂轮打磨，使产品质量不稳定、工人劳动强度大的不足，提供一种板材对接焊接方法及焊接坡口，该焊接方法中其焊接坡中采用在板材的上焊接面及焊接面设置的上坡口，和下坡口，所述上坡口与所述下坡口相对设置，所述的上坡口与所述的下坡口间留有钝边D；用等离子弧焊焊接方法在所述上坡口内进行焊接，然后用埋弧焊在所述下坡口内进行至少两道次焊接，直到焊接盖面完成，再在所述上坡口内进行最终道次焊接，采用发明方法进行焊接时，省去了碳弧气刨、打磨等工序，提高了劳动效率。

Description

板材对接焊接方法及焊接坡口

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及板材对接焊接方法及焊接坡口。

背景技术

在现有技术中，常用埋弧焊机用双面焊组对焊接的方法对板材进行对接焊接。焊接时，采用如图1、2所示的“V“形坡口或“Y形坡口”，先在D面依次进行第1、2、3道焊接，而后在C面进行碳弧气刨，然后再用磨光机对气刨部位进行打磨以去除碳弧气刨留下的杂物，保证焊接质量，最后在C面的经气刨和打磨部位进行第4道焊接。上述方法存在如下缺点：(1)焊接时需进行气刨和打磨，因此焊丝、焊剂、砂轮磨片、碳弧气棒、石灰等物料消耗高，能耗、人力成本比较大；另一方面由于板材厚度一般在15-40mm，是深Y形坡口，焊后钢板的变形量比较大，易造成钢板或筒节焊后外观变形，严重影响产品的质量；(2)用砂轮磨片进行打磨时，由于打磨是人工进行的，因此打磨后的坡口形式受人为因素的影响较大，坡口的开口大小、打磨的深浅及坡口的流线很不规整，所以在埋弧焊时很难保证焊接工艺参数的执行，因此很难保证焊缝的质量；(3)人工打磨时，加工量比较大、劳动工序繁琐，工人劳动强度大，打磨过程中伴随飞尘、噪音，劳动环境比较恶劣，对人体产生一定的危害且生产效率低下；(4)需采用碳棒进行碳弧气刨，以去除钝边部份未融合处的金属，此时为了防止气刨时产生的金属屑飞溅污染到板材的表面，必须用粘稠的石灰水刷焊缝两侧很宽的区域，增加了劳动量；(5)碳弧气刨很容易出现渗碳现象，去除不干净会严重影响产品质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中焊接板材时，单一采用埋弧焊接需在焊接面进行气刨和砂轮打磨，至使产品质量不稳定、工人劳动强度大，作业环境差、生产效率低的不足，提供一种焊接后不需进行气刨和打磨的板材对接焊接方法及焊接坡口。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种板材对接焊接方法，包括如下步骤：

A、在板材上设置坡口：在板材的上焊接面上设置上坡口，在下焊接面上设置下坡口，所述上坡口与所述下坡口相对设置，所述的上坡口与所述的下坡口间留有钝边D；

B、用等离子弧焊焊接方法在所述上坡口内进行焊接，使被焊接件熔接；然后用埋弧焊在所述下坡口内进行至少两道次焊接，直到焊接盖面完成，再在所述上坡口内进行最终道次焊接；

所述的上坡口为“V”形坡口、“Y”形坡口或“U”形坡口中的一种；

所述的上坡口的开口α为65°±5°；

所述的上坡口的开口深度A为4-8mm；

所述的下坡口为“V”形坡口、“Y”形坡口或“U”形坡口中的一种；

所述的“U”形坡口的圆弧半径R为3-6.5mm；

所述的“U”形坡口侧壁的倾角β为10°-25°；

所述的钝边D的长度为5-6mm；

焊接件的厚度H为15-40mm；

所述的等离子弧焊的焊接电压为25-26V、焊接电流为270-290A、焊接速度为135-145mm/min、离子气流量为5-6L/min、背保护气25L/min，托罩气2.5mm³/h，保护气0.5mm³/h；

所述的SAW焊接时，焊接电流为400-500A、焊接电压为30-35V、焊接速度为400-600mm/min；

在所述的步骤B中，用等离子弧焊焊接方法在所述上坡口内进行第一道焊接，使被焊接件熔接；然后用埋弧焊在所述下坡口内进行第二道及第三道次焊接，完成盖面焊接，再在所述上坡口内进行第四道次焊接。

一种焊接坡口，包括设置在上焊接面的上坡口及设置在下焊接面的下坡口，所述上坡口及所述下坡口相对设置，在所述上坡口及所述下坡口间设置有钝边D所述上坡口为敞口形，所述下坡口为“U”形坡口，所述的上坡口的开口α为65°±5°，所述的上坡口的开口深度A为4-8mm，所述的“U”形坡口的底弧半径R为3-6.5mm，所述“U”形坡口侧壁的倾角β为10°-25°，所述的钝边D的长度为5-6mm；

所述的敞口坡口为“V”形坡口或“Y”形坡口；

所述的焊接件的厚度H为15-40mm。

采用本发明的方法进行焊接时，采用由上坡口与下坡口组成的组合坡口，上坡口及下坡口分别设置在上焊接面及下焊接面上，且相对设置，用等离子弧焊组合埋弧焊接代替单一的埋弧焊接，用等离子焊组对焊接时，利用等离子弧直接熔化母材上留有的长度为D的钝边，达到直接焊透目的，焊缝熔接后，因为在下焊接面设置有下坡口，肉眼能够直观地看见等离子弧焊的质量情况，因此焊接时易进行焊接质量控制，焊接质量高，因此不需要碳弧气刨及打磨可直接利用埋弧焊在下焊接面的下坡口内进行焊接；由于下坡口为敞口坡口，采用SAW焊接时不会或很少产生熔接死角，所以具有以下优点：①省去了碳弧气刨、打磨等工序，提高了劳动效率；②改善了焊缝的外观变形，提高了焊缝质量合格率；③省去了一部分焊材、碳弧气棒、砂轮磨片、电耗等，减少了企业生产成本；④改善了工作环境，减少了劳动强度；⑤焊接时减少或避免了熔接真空，从而可减少或避免未熔合、夹层等焊接缺陷。

采用本发明的焊接坡口进行焊接时，由于上坡口为V形或Y形的敞口坡口，下坡口为”U”形坡口，在所述上坡口及所述下坡口间设置有钝边D，所述的上坡口的开口α为65°±5°，所述的上坡口的开口深度A为4-8mm，所述的“U”形坡口的圆弧半径R为3-6.5mm，所述“U”形坡口侧壁的倾角β为10°-25°，所述的钝边D的长度为5-6mm，具有如下优点：这种优化的上坡口与下坡口的形状及尺寸组合，不仅能避免熔接真空，从而避免未熔合、夹层等焊接缺陷，还可保证等离子弧焊透钝边D，直接观察等离子焊的情况，在等离子焊完成后可直接进行埋弧焊而不再需进行碳弧气刨和修磨，这样不仅可省去碳弧气刨和修磨工序，而且可保证焊接的质量。

附图说明

图1为现有技术中板材对接焊接方法的结构示意图；

图2为现有技术中焊接流程示意图；

图3本发明板材对接焊接方法的焊接坡口结构示意图；

图4本发明焊接方法的焊接流程示意图。

附图标记说明

1-上焊接面 2-上坡口 3-下坡口 4-下焊接面 5-第一道焊接6-第二道焊接 7-第三道焊接 8-第四道焊接

具体实施方式

焊接时，组对钢板或筒节时要紧密接触，组对间隙≤1mm，坡口表面无裂纹、小孔、油污等缺陷。采用如下工艺进行焊接：

如图3-4所示，本发明的坡口采用由设置在上焊接面1上的上坡口2和对应设置在下焊接面4上的下坡口3的组合坡口，在上坡口2及下坡口3间设置钝边D；首先采用等离子弧焊(以下简称PAW)在上坡口2内进行第一道焊接4，对母材进行熔接，而后采用埋弧焊或半埋弧焊(以下简称SAW)在下坡口3内根据板厚进行多层次焊接，最后在上坡口内用埋弧焊进行最后一次焊接，即盖面焊接。当板材厚度为15-40mm时，根据情况宜采用四层或者更多层的焊接，如图4所示，先采用PAW在上坡口2内进行第一道焊接5，而后采用SAW在下坡口3内进行第二道6、第三道焊接7，最后在上坡口2内用埋弧焊进行第四道焊接8，完成对板材的焊接。

上坡口和下坡口均可采用“Y”形坡口、“U”形坡口、V形坡口等敞口形的坡口，上述坡口可任意组合形成本申请的组合坡口。

采用本发明的上坡口为敞口形的坡口，下坡口为”U”形坡口，上坡口与下坡口用钝边D相连接的组合形坡口，在上坡口2内用PAW进行焊接，在下坡口3内用SAW进行焊接，可减少或避免焊接时熔化的金属产生焊接死角，因此，焊接时减少或避免了熔接真空，从而可减少或避免未熔合、夹层等焊接缺陷；因为下坡口3与上坡口2相对设置，且分别设置在上焊接面1及下焊接面4上，采用等离子弧焊接时，可直接熔穿钝边D，无需再对下焊接面4进行气刨，无需进行打磨，同时操作人员可直观地观察下坡口的熔透情况，提高了焊接的准确性，提高了焊接的质量，所以也无需再进行打磨，因此省去了打磨工序。

优先选择上坡口为“V”形坡口或“Y”形坡口，而下坡口为“U”形坡口的组合坡口。采用此种组合坡口时，由于上坡口为“Y”形或“V”形，下坡口为“U”形，下坡口3内留有R圆弧，在下坡口内采用SAW焊接时熔化的金属没有死角，因此不会产生熔接真空，避免出现未熔合、夹层等焊接缺陷，提高了焊接质量。

焊接时优选“V”形坡口或“Y”形坡口的开口α为60°-90°，更优选为65°±5°，这样可以保证焊接面焊接熔池的形状，获得好的焊接质量；”U”形弧的两侧壁最好为斜侧壁，优选“U”形坡口侧壁的倾角β为10°-25°，这样可获得适合的焊缝宽度并能减少焊接熔合比；钝边长度D为5-6mm，这样可节省填充金属，减少成本投入。本发明坡口更适合焊接厚度为20-30mm厚的焊接件。

焊接时，当焊接件的焊接厚度为20-30mm、“Y”形坡口的开口α为65°±5°，”U”形弧的两侧壁的倾角β为10°-25°，钝边长度D为5-6mm时，上坡口的开口深度A为4-8mm，“U”形坡口的圆弧半径R为3-6.5mm时，这种搭配不仅能避免熔接真空，从而避免未熔合、夹层等焊接缺陷，更能够保证PAW等离子弧焊熔透的焊接质量及SAW的焊接质量。

组合后的焊接坡口结构不再使用碳弧气刨，避免了渗碳缺陷的产生。

当进行PAW焊接时，优选采用如下工艺参数：焊接电压为25-26V、焊接电流为270-290A、焊接速度为135-145mm/min；离子气流量为5-6L/min；背保护气20-30L/min，托罩气2.0-3.0mm³/h，保护气0.3-0.7mm³/h。

焊接电压25-26V；焊接电流270-290A；焊接速度135-145mm/min；离子气流量5-6L/min；背保护气25000000mm³/min；最好托罩气为2.5mm³/h；保护气为0.5mm³/h。

当进行SAW焊接时，优选采用如下工艺参数：焊接电流400-500A；焊接电压30-35V；焊接速度：400-600mm/min。

下表1为坡口结构实施例。

表1：

实施例1：

焊接厚度为15mm的板材。在上焊接面上设置“V”形上坡口，在下焊接面设置“U”形下坡口，上坡口的开口α为60°，上坡口的开口深度A为4mm，下坡口的圆弧半径R为3mm，下坡口侧壁的倾角β为20°，上坡口与下坡口间留有长度为6mm的钝边D，用等离子弧焊焊接方法在上坡口内进行第一道焊接，使被焊接件熔接；然后用埋弧焊在下坡口内进行第二道和第三道焊接，再在上坡口内进行第四道焊接，当进行PAW焊接时，焊接电压为25V、焊接电流为270A、焊接速度为135mm/min；离子气流量为5L/min；背保护气20L/min，托罩气2.0mm³/h，保护气0.3mm³/h，当进行SAW焊接时，焊接电流为400A、焊接电压30V、焊接速度为400mm/min。

实施例2：

焊接厚度为20mm的板材。在上焊接面上设置“V”形上坡口，在下焊接面设置“U”形下坡口，上坡口的开口α为65°，上坡口的开口深度A为5.5mm，下坡口的圆弧半径R为4mm，下坡口侧壁的倾角β为20°，上坡口与下坡口间留有长度为5mm的钝边D，用等离子弧焊焊接方法在上坡口内进行第一道焊接，使被焊接件熔接；然后用埋弧焊在下坡口内进行第二道和第三道焊接，再在上坡口内进行第四道焊接，当进行PAW焊接时，焊接电压为26V、焊接电流为290A、焊接速度为145mm/min；离子气流量为6L/min；背保护气30L/min，托罩气3.0mm³/h，保护气0.7mm³/h，当进行SAW焊接时，焊接电流为500A、焊接电压为35V、焊接速度为600mm/min。

实施例3：

焊接厚度为25mm的板材。在上焊接面上设置“V”形上坡口，在下焊接面设置“U”形下坡口，上坡口的开口α为70°，上坡口的开口深度A为6mm，下坡口的圆弧半径R为5mm，下坡口侧壁的倾角β为25°，上坡口与下坡口间留有长度为5.5mm的钝边D，用等离子弧焊焊接方法在上坡口内进行第一道焊接，使被焊接件熔接；然后用埋弧焊在下坡口内进行第二道和第三道焊接，再在上坡口内进行第四道焊接，当进行PAW焊接时，焊接电压为26V、焊接电流为280A、焊接速度为140mm/min；离子气流量为4L/min；背保护气25L/min，托罩气2.5mm³/h，保护气0.5mm³/h，当进行SAW焊接时，焊接电流为450A、焊接电压为33V、焊接速度为500mm/min。

实施例4：

上坡口采用”U”形坡口，下坡口采用”U”形坡口，焊接板材的厚度、坡口的结构参数见表1的坡口结构实施例4，其余同实话例1。

实施例5：

上坡口采用“Y”形坡口，下坡口采用“U”形坡口，焊接板材的厚度、坡口的结构参数见表1，其余同实话例1。

实施例5：

上坡口采用“Y”形坡口，下坡口采用“U”形坡口，焊接板材的厚度、坡口的结构参数见表1的坡口结构实施例5，用埋弧焊在下坡口内进行第二道、第三道和第四道焊接，再在上坡口内进行第五道焊接，其余同实话例2。

实施例6：

上坡口采用“Y”形坡口，下坡口采用“U”形坡口，焊接板材的厚度、坡口的结构参数见表1的坡口结构实施例5，用埋弧焊在下坡口内进行第二道、第三道、第四道和第五道焊接，再在上坡口内进行第五道焊接，其余同实话例3。

Claims

1.一种板材对接焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、在板材上设置坡口：在板材的上焊接面(1)上设置上坡口(2)，在下焊接面(4)上设置下坡口(3)，所述上坡口(2)与所述下坡口(3)相对设置，所述的上坡口与所述的下坡口间留有钝边D；

B、用等离子弧焊焊接方法在所述上坡口(2)内进行焊接，使被焊接件熔接；然后用埋弧焊在所述下坡口(3)内进行至少两道次焊接，直到焊接盖面完成，再在所述上坡口(2)内进行最终道次焊接。

2.如权利要求1所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的上坡口为“V”形坡口、“Y”形坡口或“U”形坡口中的一种。

3.如权利要求2所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的上坡口的开口α为65°±5°。

4.如权利要求2所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的上坡口的开口深度A为4-8mm。

5.如权利要求1所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的下坡口为“V”形坡口、“Y”形坡口或“U”形坡口中的一种。

6.如权利要求5所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的“U”形坡口的圆弧半径R为3-6.5mm。

7.如权利要求5所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的“U”形坡口侧壁的倾角β为10°-25°。

8.如权利要求1所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的钝边D的长度为5-6mm。

9.如权利要求1所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：焊接件的厚度H为15-40mm。

10.如权利要求1所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的等离子弧焊的焊接电压为25-26V、焊接电流为270-290A、焊接速度为135-145mm/min；离子气流量为4-6L/min；背保护气20-30L/min，托罩气2.0-3.0mm³/h，保护气0.3-0.7mm³/h。

11.如权利要求1所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：所述的SAW焊接时，焊接电流为400-500A、焊接电压为30-35V、焊接速度为400-600mm/min。

12.如权利要求1所述的一种板材对接焊接方法，其特征在于：在所述的步骤B中，用等离子弧焊焊接方法在所述上坡口(2)内进行第一道焊接，使被焊接件熔接；然后用埋弧焊在所述下坡口(3)内进行第二道及第三道次焊接，完成盖面焊接，再在所述上坡口(2)内进行第四道次焊接。

13.一种焊接坡口，其特征在于：包括设置在上焊接面(1)的上坡口(2)及设置在下焊接面(4)的下坡口(3)，所述上坡口及所述下坡口相对设置，在所述上坡口及所述下坡口间设置有钝边D，所述上坡口为敞口形，所述下坡口为“U”形坡口，所述的上坡口的开口α为65°±5°，所述的上坡口的开口深度A为4-8mm，所述的“U”形坡口的圆弧半径R为3-6.5mm，所述“U”形坡口侧壁的倾角β为10°-25°，所述的钝边D的长度为5-6mm。

14.如权利要求13所述的一种焊接坡口，其特征在于：所述的敞口坡口为“V”形坡口或“Y”形坡口。

15.如权利要求13所述的一种焊接坡口，其特征在于：所述的焊接件的厚度H为15-40mm。