CN102744499A - 一种管道根层的双面双弧焊工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道根层的双面双弧焊工艺，包括焊前准备和打底焊接。本发明的管道根层双面双弧焊打底焊接工艺，能使管道内外焊缝一次成形，管道熔池两面始终处于氩气的保护之中，避免了气孔的产生，管道内外焊缝成形好，组对尺寸要求相对降低，降低了焊工施焊难度，减少焊接变形，加快了焊接速度，提高了焊接效率、减少焊接缺陷，节约了能源和焊接材料，减少焊接成本。同时，通过管道内外焊枪工艺参数的设计，在双弧的吹力作用下，改善了熔池金属的流动性，双弧的热能得到充分发挥，提高了熔透能力，适应于不锈钢的焊接特性，从而改善了焊接接头质量，确保了焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域，特别涉及一种适用于大口径管道（DN≥450）根层的双面双弧焊工艺。
背景技术
在管道施工中，焊接是整个管道施工的核心环节，工程质量要靠焊接质量来体现。而采用高效率、高质量，低成本及易于操作的方法施工，以解决施工进度和施工质量的矛盾，一直是本领域技术人员追求的目标。
目前的不锈钢管道多是采用的单面焊双面成型，即采用一只焊枪在管道的外侧进行打底焊接，而在管道的内侧整体填充惰性气体如氩气对焊缝处进行保护，防止氧化，对于大口径的管道，需要消耗大量的氩气且用较长时间进行置换空气作焊前准备工作，如果置换不完全，在焊接时便会造成焊缝氧化或背面局部氧化，无法保证焊接质量，而且单面焊双面成型的焊接工艺焊接难度较大，其对管道的组对尺寸、焊工技术水平要求高，易产生焊接变形等焊接缺陷。
为了解决上述技术问题，中国发明专利92100917.8公开了一种对弧打底焊接法，其具体公开了采用两把焊枪在焊缝的两侧同时操作，以解决焊接前的繁杂准备工作，不须在焊缝背面进行充氩保护。又如中国发明专利200410082758.0公开了一种双面双弧焊焊接方法，其也具体公开了采用两把焊枪对焊缝处进行同时操作的技术方案。但是在上述技术方案中，焊缝两侧的焊枪其参数完全一致，这样，相比单面焊双面成型的工艺，其虽然降低了焊接难度、提高了焊接效率，但是在焊接质量上仍然会出现焊接缺陷，如产生咬边、焊瘤、未焊透等现象。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效降低焊接难度、提高焊接生产效率且保证焊接质量的管道根层的双面双弧焊工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（一）焊前准备
a）、将待焊接管道的焊缝对应处制作成V形坡口，并将其坡口及其内外表面不小于20mm范围内的部位清理干净；
b）、对管道采用V形对接坡口进行组装，焊接位置为全位置；
c）、采用钨极氩弧焊进行点固焊；
d）、在管道焊缝处外侧设置主枪，其侧添加焊丝，在管道焊缝处内侧对应设置副枪；
e）、设置焊接工艺参数，所述主枪与施焊点切线呈75～85°的夹角α，所述副枪）与施焊点切线呈65～75°的夹角β，所述主枪的焊接电流为50～60A，副枪的焊接电流为40～50A，所述主枪和副枪的气体流量一致；
（二）打底焊接，主枪和副枪在管道内外自下而上相互配合的同时进行钨极氩弧焊，主枪和副枪同步且保持在同一个熔池长度，所述副枪不能超过主枪。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在焊前准备的步骤e）中，所述主枪的焊接电流比副枪的焊接电流大10～20%。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在焊前准备的步骤e）中，所述焊丝与施焊点切线呈10～20°的夹角γ。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在焊前准备的步骤e）中，所述主枪和副枪的喷嘴与管道焊缝处的间距为6～10mm。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在焊前准备的步骤e）中，所述所述主枪和副枪的气体流量均为15cm/min。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在所述焊前准备的步骤c）中，所述点固焊的长度为30cm，点焊数量为8点且均匀分布。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在所述焊前准备的步骤b）中，所述管道焊缝处形成的V型坡口其坡口角度为55～70°，间隙b为2～3mm，钝边p为0.5～1mm。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在打底焊接过程中，所述主枪与施焊点切线的夹角α以及副枪与施焊点切线的夹角β保持不变。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在打底焊接时，所述管道外侧的主枪先引弧，待管道内侧钢板发红时，管道内侧的副枪在后面0～5mm处引弧跟上，直至根层焊接结束。
本发明所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其在焊接过程中，中间停弧或换焊丝时，要及时停止副枪的工作，再次焊接时，需要打磨接头，在主枪引弧形成熔池后添加焊丝，此时副枪再引弧跟上。
本发明的管道根层双面双弧焊打底焊接工艺，能使管道内外焊缝一次成形，管道熔池两面始终处于氩气的保护之中，避免了气孔的产生，管道内外焊缝成形好，组对尺寸要求相对降低，降低了焊工施焊难度，减少焊接变形，加快了焊接速度，提高了焊接效率、减少焊接缺陷，节约了能源和焊接材料，减少焊接成本。同时，通过管道内外焊枪工艺参数的设计，在双弧的吹力作用下，改善了熔池金属的流动性，双弧的热能得到充分发挥，提高了熔透能力，适应于不锈钢的焊接特性，从而改善了焊接接头质量，确保了焊接质量。
附图说明
图1是本发明中焊枪与管道位置关系的结构示意图。
图2是管道焊缝处的结构示意图。
图中标记：1为管道，2为焊丝，3为主枪，4为副枪，α为主枪与施焊点切线夹角，β为副枪与施焊点切线夹角，γ为焊丝与施焊点切线夹角，b为焊缝间隙，p为管道钝边厚度。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种管道根层的双面双弧焊工艺，包括以下步骤：
（一）焊前准备
a）、将待焊接管道1的焊缝对应处制作成V形坡口，并将其坡口及其内外表面不小于20mm范围内的油、漆、垢、锈、毛刺及镀锌层等清理干净；
b）、对管道1采用V形对接坡口进行组装，焊接位置为全位置，如图2所示，所述管道焊缝处形成的V型坡口其坡口角度为55～70°，间隙b为2～3mm，钝边p为0.5～1mm；
c）、采用钨极氩弧焊进行点固焊，所述点固焊的长度为30cm，点焊数量为8点且均匀分布焊机电流为105A；
d）、在管道焊缝处外侧设置主枪3，其侧添加焊丝2，在管道焊缝处内侧对应设置副枪4；
e）、设置焊接工艺参数，所述主枪3与施焊点切线呈75～85°的夹角α，所述副枪4与施焊点切线呈65～75°的夹角β，所述焊丝2与施焊点切线呈10～20°的夹角γ；所述主枪的焊接电流为50～60A，副枪的焊接电流为40～50A，所述主枪的焊接电流比副枪的焊接电流大10～20%；所述主枪和副枪的气体流量一致，均为均为15cm/min；所述主枪和副枪的喷嘴与管道焊缝处的间距为6～10mm。
其中，对于焊枪与管道间的夹角设计，能够使电弧的作用力和氩气的吹力共同作用于熔池，防止熔池金属下淌，这样焊接出来的焊缝外观整齐均匀，无裂纹、气孔和夹渣，质量可靠，经过多次试验，如果焊枪的角度不合适，会产生咬边、焊瘤、未焊透等缺陷。
| α＜75°或α＞85° | α为75～85° | β＜65°或β＞75° | β为65～75° | |
| 焊工1 | 未焊透 | 无焊接缺陷成型好 | 咬边 | 无焊接缺陷 |
| 焊工2 | 未熔合 | 无焊接缺陷 | 咬边 | 无焊接缺陷 |
| 焊工3 | 咬边 | 无焊接缺陷 | 外观成型差 | 无焊接缺陷 |
| 焊工4 | 气孔 | 无焊接缺陷 | 气孔 | 无焊接缺陷 |
| 焊工5 | 咬边 | 无焊接缺陷 | 咬边 | 无焊接缺陷 |
其中，对于焊枪焊接电流的设计也会直接影响焊接质量的好坏，我们选择与焊接质量密切相关的参数和影响进行分析，采用正交试验，对所焊的试件进行打分评价，其结果如下：
| 主枪焊接电流（A） | 副枪焊接电流（A） | 主枪电压（V） | 副枪电压（V） | 焊接质量评分 | |
| 1 | 40 | 30 | 8 | 6 | 30 |
| 2 | 40 | 35 | 8 | 6 | 28 |
| 3 | 40 | 40 | 10 | 8 | 28 |
| 4 | 40 | 45 | 10 | 10 | 26 |
| 5 | 40 | 50 | 8 | 10 | 26 |
| 6 | 45 | 35 | 10 | 8 | 30 |
| 7 | 45 | 40 | 10 | 8 | 28 |
| 8 | 45 | 45 | 10 | 10 | 26 |
| 9 | 45 | 50 | 8 | 10 | 23 |
| 10 | 45 | 55 | 10 | 10 | 24 |
| 11 | 50 | 40 | 10 | 8 | 44 |
| 12 | 50 | 45 | 10 | 8 | 45 |
| 13 | 50 | 50 | 14 | 12 | 40 |
| 14 | 50 | 55 | 12 | 14 | 35 |
| 15 | 50 | 60 | 12 | 14 | 34 |
| 16 | 55 | 45 | 12 | 10 | 43 |
| 17 | 55 | 50 | 12 | 12 | 40 |
| 18 | 55 | 55 | 12 | 12 | 36 |
| 19 | 55 | 60 | 12 | 14 | 34 |
| 20 | 55 | 65 | 12 | 14 | 33 |
| 21 | 60 | 50 | 14 | 12 | 45 |
| 22 | 60 | 55 | 14 | 12 | 38 |
| 23 | 60 | 60 | 14 | 14 | 37 |
| 24 | 60 | 65 | 14 | 14 | 36 |
| 25 | 60 | 70 | 14 | 16 | 32 |
| 26 | 65 | 55 | 14 | 12 | 29 |
| 27 | 65 | 60 | 14 | 12 | 30 |
| 28 | 65 | 65 | 14 | 14 | 24 |
| 29 | 65 | 70 | 14 | 16 | 23 |
| 30 | 65 | 75 | 14 | 16 | 22 |
由上表可以看出，当主枪焊接电流为50～60A，副枪的焊接电流为40～50A，同时主枪的焊接电流比副枪的焊接电流大10～20%时，焊接的质量最好。
其中，对于焊枪喷嘴与管道焊缝处的间距，所述主枪3和副枪4的喷嘴与管道1焊缝处的间距为6～10mm，喷嘴到焊件的距离越远，保护效果越差，喷嘴到焊件的距离越近，保护效果越好，但影响操作者的视线，经过多次试验，喷嘴与焊件间距离一般取6～10mm，通常为8mm。
（二）打底焊接，主枪和副枪在管道内外自下而上相互配合的同时进行钨极氩弧焊，所述主枪与施焊点切线的夹角α以及副枪与施焊点切线的夹角β保持不变；在在打底焊接时，所述管道外侧的主枪先引弧，待管道内侧钢板发红时，管道内侧的副枪在后面0～5mm处引弧跟上，主枪和副枪同步且保持在同一个熔池长度，所述副枪不能超过主枪。若在焊接过程中，中间停弧或换焊丝时，要及时停止副枪的工作，再次焊接时，需要打磨接头，在主枪引弧形成熔池后添加焊丝，此时副枪再引弧跟上，直至根层焊接结束。
以材质为1Cr18Ni9Ti，规格为φ530×16的不锈钢管道采用双面双弧焊接进行打底。
焊接前准备好两台直流氩弧焊机，优选采用WS-400 IGBT；两把焊枪，优选气冷350A，两套控制系统和控气系统，认真检查所使用的焊接设备，如氩气瓶、氧气表、气管、控制线、焊把线等设备具备良好的技术状况。完成焊接设备检验调试工作。
在打底焊时，由两名钨极氩弧焊工，采用WS-400 IGBT焊机，分别在管道的内外自下而上的同时进行手工钨极氩弧焊，管道外的主枪先引弧，管道内焊工见到钢板发红时，使副枪在后面5mm处引弧跟上，两枪要基本同步，两枪间距保持一个熔池长度，其中以管外的焊枪为主，添加焊丝，管内焊工注意观察熔池的温度，根据熔池温度调节焊接速度，在确保熔池温度满足焊接要求的同时对焊缝起保护作用，防止焊缝根层氧化。管道内的副枪不能超前，中间停弧或换焊丝时，要及时告诉对方，再次焊接时，需打磨接头，在引弧形成熔池后，方可加焊丝。
采用上述焊接工艺，效果方面：节约时间，提高效率，焊接完成后，焊缝内外质量好，焊缝成形美观，进行X射线检查，合格率为100%。
实施例2：以材质为00Cr19Ni10，规格φ1117×5的不锈钢管道采用双面双弧焊进行根层焊接，焊接工艺与实施例1相同。对焊缝进行外观检查、PT检查、X射线检查，100%合格。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（一）焊前准备
a）、将待焊接管道的焊缝对应处制作成V形坡口，并将其坡口及其内外表面不小于20mm范围内的部位清理干净；
b）、对管道采用V形对接坡口进行组装，焊接位置为全位置；
c）、采用钨极氩弧焊进行点固焊；
d）、在管道焊缝处外侧设置主枪，其侧添加焊丝，在管道焊缝处内侧对应设置副枪；
e）、设置焊接工艺参数，所述主枪与施焊点切线呈75～85°的夹角α，所述副枪）与施焊点切线呈65～75°的夹角β，所述主枪的焊接电流为50～60A，副枪的焊接电流为40～50A，所述主枪和副枪的气体流量一致；
（二）打底焊接，主枪和副枪在管道内外自下而上相互配合的同时进行钨极氩弧焊，主枪和副枪同步且保持在同一个熔池长度，所述副枪不能超过主枪。
2.根据权利要求1所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在焊前准备的步骤e）中，所述主枪的焊接电流比副枪的焊接电流大10～20%。
3.根据权利要求2所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在焊前准备的步骤e）中，所述焊丝与施焊点切线呈10～20°的夹角γ。
4.根据权利要求3所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在焊前准备的步骤e）中，所述主枪和副枪的喷嘴与管道焊缝处的间距为6～10mm。
5.根据权利要求4所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在焊前准备的步骤e）中，所述所述主枪和副枪的气体流量均为15cm/min。
6.根据权利要求1所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在所述焊前准备的步骤c）中，所述点固焊的长度为30cm，点焊数量为8点且均匀分布。
7.根据权利要求1所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在所述焊前准备的步骤b）中，所述管道焊缝处形成的V型坡口其坡口角度为55～70°，间隙b为2～3mm，钝边p为0.5～1mm。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在打底焊接过程中，所述主枪与施焊点切线的夹角α以及副枪与施焊点切线的夹角β保持不变。
9.根据权利要求8所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在打底焊接时，所述管道外侧的主枪先引弧，待管道内侧钢板发红时，管道内侧的副枪在后面0～5mm处引弧跟上，直至根层焊接结束。
10.根据权利要求9所述的管道根层的双面双弧焊工艺，其特征在于：在焊接过程中，中间停弧或换焊丝时，要及时停止副枪的工作，再次焊接时，需要打磨接头，在主枪引弧形成熔池后添加焊丝，此时副枪再引弧跟上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |