CN103406644A - 用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其包括步骤：第一步预制焊接坡口；第二步组对焊接坡口；第三步对焊接坡口进行预热；第四步对正面坡口进行封底和填充盖面焊接；第五步对背面坡口进行填充盖面焊接；第六步对焊接件进行检验；可以高效焊接管段纵缝和环缝且焊接质量佳，节省焊接材料，改善焊工工作环境，降低工作强度。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工艺，尤其涉及一种用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺。
背景技术
在导管架、钢桩和组块的建造中，管段的纵缝焊接和环缝接长工作一般在制管车间完成。传统的焊接工艺为STT+SAW（STT为表面张力过渡熔化极气体保护焊，属于半自动焊接，保护气体为CO2，焊丝为林肯锦州JM-58焊丝，主要用于管段的封底焊接；SAW为埋弧自动焊，属于机械自动焊接。该工艺的焊接工序（以X字形坡口为例）为先用表面张力过渡熔化极气体保护焊（简称为STT）进行封底焊接，正面坡口进行埋弧自动焊(简称为SAW)的填充和盖面焊接，由于STT背面效果不好，在背面焊缝焊接前，要进行气刨清根打磨，防止出现未熔合、未焊透等焊接缺陷，气刨打磨后，再使用SAW进行背面焊缝的填充和盖面。该工艺焊接工序较多，效率较低，而且有气刨打磨工序，增大了焊材的消耗，影响焊工的工作环境。
在上述传统焊接工艺的基础上，业内人员研发了大钝边埋弧自动焊焊接工艺。该焊接工艺为直接采用埋弧自动焊进行焊缝的封底、填充和盖面。该工艺剔除了表面张力过渡熔化极气体保护焊封底工序，直接采用埋弧自动焊封底，这无形中降低了封底焊丝和气体的消耗，节约了成本；此外，坡口形式减小，从而可降低焊材成本。但是该工艺坡口制备时，留取的钝边较大，一般为3至5mm。在现场施工过程中，焊缝组对会出现错边，导致钝边达8mm，仅靠背面埋弧自动焊的熔化很难完全清除钝边母材，因此需要采用气刨清根工序，这样会导致焊材浪费，影响焊工工作环境。此外，由于大钝边坡口加工时，在板材切割中需要增加一道切割工序，无形中增加了工作量。该工艺存在的缺点有待进行改进。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，可以高效焊接管段纵缝和环缝且焊接质量佳，节省焊接材料，改善焊工工作环境，降低工作强度。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于， 包括以下步骤：第一步预制焊接坡口；第二步组对焊接坡口；第三步对焊接坡口进行预热；第四步对正面坡口进行封底和填充盖面焊接；第五步对背面坡口进行填充盖面焊接；第六步对焊接件进行检验。
前述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其中，所述预制的焊接坡口为X字形坡口或者单边V字形坡口；该坡口的角度为55至65度，钝边尺寸为1至2mm。
前述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其中，所述焊接坡口组对间隙为0至1mm。
前述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其中，所述正面坡口的封底、填充和盖面焊接以及背面坡口的填充和盖面焊接采用埋弧自动焊焊接；该埋弧自动焊焊接使用的埋弧焊丝型号为JW-1或者LA-71，焊丝直径为4.0mm，埋弧焊剂型号为SJ101或者880M。
前述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其中，所述封底工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为420至500A，电压为25至30V，焊接速度为350至450mm/min，热输入为1.10至1.90KJ/mm。
前述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其中，所述填充工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为420至700A，电压为25至40V，焊接速度为250至500mm/min，热输入为1.90至4.50KJ/mm。
前述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其中，所述盖面工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为450至700A，电压为25至40V，焊接速度为250至550mm/min，热输入为2.0至4.0KJ/mm。
本发明用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺的有益效果，该工艺所用坡口钝边尺寸为1至2mm，坡口组对间隙为0至1mm，可以直接采用埋弧自动焊进行封底填充和盖面焊接；即使焊接组对过程中出现错边，背面埋弧自动焊工艺也可以把钝边处完全熔化掉，杜绝未熔合和未焊透等缺陷的出现，避免使用气刨清根工序，工艺简化；另外缩小坡口面积，可以降低焊材消耗量，节约成本。
具体实施方式
本发明用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其包括以下步骤：第一步预制焊接坡口；第二步组对焊接坡口；第三步对焊接坡口进行预热；第四步对正面坡口进行封底和填充盖面焊接；第五步对背面坡口进行填充盖面焊接；第六步对焊接件进行检验。
本发明用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其中，所述预制的焊接坡口为X字形坡口或者单边V字形坡口；该坡口的角度为55至65度，钝边尺寸为1至2mm。所述焊接坡口组对间隙为0至1mm。所述正面坡口的封底、填充和盖面焊接以及背面坡口的填充和盖面焊接采用埋弧自动焊焊接；该埋弧自动焊焊接使用的埋弧焊丝型号为JW-1或者LA-71，焊丝直径为4.0mm，埋弧焊剂型号为SJ101或者880M。所述封底工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为420至500A，电压为25至30V，焊接速度为350至450mm/min，热输入为1.10至1.90KJ/mm。所述填充工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为420至700A，电压为25至40V，焊接速度为250至500mm/min，热输入为1.90至4.50KJ/mm。所述盖面工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为450至700A，电压为25至40V，焊接速度为250至550mm/min，热输入为2.0至4.0KJ/mm。
实施例一：
对荔湾3-1项目导管架主立柱进行卷制焊接。导管架主立柱材质为GB712 D36-Z35，最大规格为Φ4200mmX100mm，使用本发明焊接工艺进行焊接主要操作步骤如下：
1、纵缝焊前准备工序：
①制备坡口：对下好料的D36-Z35钢板，使用磁力小车切割加工成X字形坡口，坡口角度为60度，人工打磨完成钝边为1mm；对坡口及其内外壁两侧25mm的范围采用钢丝刷进行清理，直至露出金属光泽。
②卷管：将制备好坡口钢板卷制成直径为4200mm的管段。
③组对：调整根部间隙至0 mm。
④选定焊接材料：焊丝采用林肯的LA-71焊丝，直径为φ4.0mm。
⑤焊前预热：对施焊部位及其周围75mm的范围内进行预热，最低预热温度为110℃，预热方法采用电阻加热器加热。
2、环缝焊前准备工序：
①制备坡口：与纵缝坡口同时制备，磁力小车切割加工坡口为X字形，人工打磨完成钝边为1mm；对坡口及其内外壁两侧25mm的范围采用钢丝刷进行清理，直至露出金属光泽。
②组对：纵缝无损检验合格后进行环缝组对，调整根部间隙至1mm。
③选定焊接材料：焊丝采用林肯的LA-71焊丝，直径为φ4.0mm。
④焊前预热：对施焊部位及其周围75mm的范围内进行预热，最低预热温度为110℃，预热方法采用电阻加热器加热。
3、对正面坡口施焊，封底焊道采用埋弧自动焊，封底完成后，清理焊渣，然后继续采用埋弧自动焊完成正面坡口的填充和盖面，填充盖面焊时宜采用中等电流多层多道次焊接。
4、对背面坡口施焊。 正面坡口焊接完成后，利用吊机完成焊件的重新定位，对背面焊道进行简单的打磨后，即可采用埋弧自动焊完成背面焊口的填充和盖面，无需采用气刨清根工序。
本实施例中的焊接工艺参数见表1所示，封底焊接工序，直接采用埋弧自动焊（SAW）进行封底焊接，焊接参数应适当减小以防止烧穿，电流范围在420至500A之间，电压为26至30V，焊接速度为370至450mm/min，热输入为1.13至1.88KJ/mm。填充盖面焊接工序是在封底完成后，清理焊渣，然后继续采用埋弧自动焊完成正面坡口的填充和盖面，填充盖面焊时宜采用多层多道焊接；填充焊接参数为：电流为430至680A，电压为28至38V，焊接速度为260至500mm/min，热输入为1.92至4.21kj/mm；盖面焊接参数为：电流为490至680A，电压为28至36V，焊接速度为300至520mm/min，热输入为2.32至3.84kj/mm。此外，背面第一道焊缝电流建议在580至650A之间，大于封底电流，目的是完全熔化钝边母材，防止出现未熔合和未焊透情况。
本实施例中未进行说明的内容为现有技术，故不再进行赘述。
5、焊接试验件检验，检验结果如下：
（1）外观检验和NDT检验：该工艺试验件外观检验和NDT检验完全合格，满足焊接标准AWS D1.1的要求。
（2）力学性能试验：
A、拉伸。拉伸试验抗拉强度都大于该材料标准（D36材料）要求的最小值（490MPa），拉伸试验合格，结果如表2所示。
B、弯曲。弯曲试验件的受弯面无裂纹和其他缺陷，符合AWS D1.1标准的要求，弯曲试验合格，结果如表3所示。
C、低温冲击韧性（-20℃）。冲击试验的试验温度为-20℃，冲击数值均满足规格书的要求（平均值34J，最小值27J）。根部位置冲击数值较好，远高于规格书的要求，表明该部位性能良好，结果如表4至表7所示。
D、宏观以及硬度试验。焊件接头硬度符合规格书要求（最大值≤325HV10）。焊缝根部熔合良好，无未焊透情况出现，结果如表8所示。
表1 焊接工艺参数
表 2拉伸试验结果
抗拉强度高于母材规定的最小抗拉强度，拉伸试验合格。
表3弯曲试验结果
表4低温韧性试验结果
表5低温韧性试验结果
表6低温韧性试验结果
表7低温韧性试验结果
表8硬度试验结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于， 包括以下步骤：
第一步预制焊接坡口；
第二步组对焊接坡口；
第三步对焊接坡口进行预热；
第四步对正面坡口进行封底和填充盖面焊接；
第五步对背面坡口进行填充盖面焊接；
第六步对焊接件进行检验。
2.根据权利要求1所述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于，所述预制的焊接坡口为X字形坡口或者单边V字形坡口；该坡口的角度为55至65度，钝边尺寸为1至2mm。
3.根据权利要求1所述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于，所述焊接坡口组对间隙为0至1mm。
4.根据权利要求1所述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于，所述正面坡口的封底、填充和盖面焊接以及背面坡口的填充和盖面焊接采用埋弧自动焊焊接；该埋弧自动焊焊接使用的埋弧焊丝型号为JW-1或者LA-71，焊丝直径为4.0mm，埋弧焊剂型号为SJ101或者880M。
5.根据权利要求4所述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于，所述封底工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为420至500A，电压为25至30V，焊接速度为350至450mm/min，热输入为1.10至1.90KJ/mm。
6.根据权利要求4所述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于，所述填充工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为420至700A，电压为25至40V，焊接速度为250至500mm/min，热输入为1.90至4.50KJ/mm。
7.根据权利要求4所述的用于管段纵缝环缝焊接的埋弧焊工艺，其特征在于，所述盖面工序的埋弧自动焊焊接，电流范围为450至700A，电压为25至40V，焊接速度为250至550mm/min，热输入为2.0至4.0KJ/mm。
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