CN103934554A - 一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺：基材采用TMCP或经微合金化生产的钢板；坡口形状为双Y型圆弧倒角，且圆弧一端与钝边垂直，另一端与坡口边相切；匹配的焊丝直径在3.0~5.0mm；焊接工艺参数：正面第一道焊缝焊接线能量为15~25J/cm，在不进行清根条件下反面第一道焊缝焊接线能量为40~50J/cm，并控制两板钝边之间的上下错位不超过1.5mm；其余按照常规埋弧焊接方式进行。本发明焊缝成形良好，由于不需进行反面清根，节约了时间、人力、材料及能源，焊接效率显著提高，能产生良好的经济效益和社会效益。

Description

一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种厚钢板的埋弧焊接工艺，具体地属于一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺。
背景技术
目前，对于中厚板的焊接，均在焊接反面焊缝前，要清理焊接坡口直到见到正面焊缝（即焊缝清根），这就需要花费大量人力物力及时间，且焊缝的成形不太好，其过程如图1所示。其除了需要清根的时间及成本外，对于50mm板厚的焊缝，此种焊接工艺需增加焊缝填充量30%以上。
本申请人也曾采用双V型坡口进行不清根埋弧焊接试验，在试验过程中发现第一道焊缝的电弧容易侧偏，导致存在焊不透的问题。经分析，导致偏弧原因：一是由于焊丝端头难以接触到V型坡口的尖端处，起弧是在侧面完成；二是由于焊丝离坡口侧面更近，电弧更易形成并稳定在最短路径；三是由于工件装配及焊丝对中时不可避免存在偏差，而此种坡口对装配及对中精度非常敏感，如图2所示。
中厚板涉及桥梁、管线、容器、造船等范围很广的领域，且埋弧焊是其主要的焊接方法。因此开发40mm规格不清根埋弧焊技术具有很高的价值。
对于厚板的埋弧焊，需要考虑的主要因素如下：
焊接坡口：为了形成有效的焊缝，必须将焊接边端采用机加工等方法加工坡口，以便埋弧焊电弧加热及熔化焊接端面、填充焊缝金属。焊接坡口一般有单V型、Y型、U型、双V型、X型、双Y型及双U型等。其中双型坡口又可分为对称型与非对称，其更适用于厚板焊接。
底层焊缝叠合量：除单面焊双面成形外，双面焊缝均要求正、反面的底层焊缝有一定的叠合，这样才能得到完整的焊缝。为了实现正、反面的底层焊缝的叠合，传统的方法是在正面焊缝焊接到一定程度后，在焊接反面底层焊缝前，对反面坡口根部进行清除直到显现出正面底层焊缝。
焊接线能量：是焊缝单位长度上焊接热源的能量。能将焊接线能量提高，从而为开发不清根埋弧焊技术奠定了基础。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种焊缝成形良好，不需进行反面清根，而能提高焊接效率及降低成本的一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺。
实现上述目的的措施：
一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺：
1）使用基材条件：采用TMCP或经微合金化生产的钢板，且厚度≥40mm；
2）坡口形状：双Y型圆弧倒角，钝边为4~6mm，单侧角度在20~30°；所述圆弧倒角：圆弧一端与钝边垂直，另一端与坡口边相切，圆弧的半径在5~7mm；
3）匹配的焊丝直径在3.0~5.0mm的埋弧焊丝；
4）焊接工艺参数： 正面第一道焊缝焊接线能量为15~25J/cm，在不进行清根条件下反面第一道焊缝焊接线能量为40~50J/cm，并控制两板钝边之间的上下错位不超过1.5mm；其余按照常规埋弧焊接方式进行。
优选地：所述的正面第一道焊缝焊接线能量为18~22J/cm，反面第一道焊缝焊接线能量为42~48J/cm。
其特征在于：焊丝偏离缝隙不超过1.5mm。     
其特征在于：焊缝正面坡口深度不超过25mm，反面坡口深度不超过30mm 。   
本发明中主要工序的作用
本发明由于在坡口双Y型上采用圆弧倒角，使坡口根部设计成带圆角，焊丝端部的电弧可以保证对准需要焊接的部位而不会产生偏弧，既使电弧略有偏离也可以加热需要焊接的部位，并且离需焊接的部位更近，电弧的加热更直接有效，对焊接工件的对中精度不敏感，相比V型坡口更为可靠。
正面第一道打底焊线能量之所以采用15~25kJ/cm，其能保证埋弧焊工艺稳定性且效率高，并且会产生2~4mm的熔深，使正面打底焊缝不会烧穿。
反面第一道打底焊缝之所以采用焊接线能量为40~50kJ/cm，是由于会产生3~4mm熔深，并且由于有正面打底焊缝作为衬托，即使反面打底焊缝有较高的焊接线能量，焊缝也不会烧穿而从而提高焊接效率，而焊接热影响区性能不会产生恶化。
采用本发明与现有技术相比，焊缝成形良好，由于不需进行反面清根，节约了时间、人力、材料及能源，焊接效率显著提高，能产生良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为现有技术反面进行清根后的坡口示意图；
图2为现有技术采用双V型坡口反面不清根时的偏弧焊接示意图；
图3为本发明的双Y型圆弧倒角单侧结构示意图；
图4为本发明的双Y型圆弧倒角焊后结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺：
1）使用基材条件：采用TMCP生产的钢板，其厚度为40mm等厚对接焊接；
2）坡口形状：双Y型圆弧倒角，钝边为6mm，单侧角度为25°；圆弧倒角：圆弧一端与钝边垂直，另一端与坡口边相切，圆弧的半径为6mm；正面坡口深度为14mm，反面坡口深度20mm；
3）匹配的焊丝直径为3.0mm的埋弧焊丝；
4）焊接工艺参数： 正面第一道焊缝焊接线能量为~18J/cm，在不进行清根条件下反面第一道焊缝焊接线能量为~40J/cm，并控制两板钝边之间的上下错位在0.5mm；其余按照常规埋弧焊接方式进行。
经检测，正面焊缝没烧穿，反面焊缝为焊透，正反第一道两道焊缝的重叠量为1.6mm。由于不清根，焊接时间比原来缩短约4个小时，而且焊缝平滑，成形良好，完全满足要求。
实施例2
一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺：
1）使用基材条件：采用微合金化生产的钢板，其厚度为50mm等厚对接焊接；
2）坡口形状：双Y型圆弧倒角，钝边为5mm，单侧角度为22.5°；圆弧倒角：圆弧一端与钝边垂直，另一端与坡口边相切，圆弧的半径为5mm；正面坡口深度为20mm，反面坡口深度25mm；
3）匹配的焊丝直径为4.0mm的埋弧焊丝；
4）焊接工艺参数： 正面第一道焊缝焊接线能量为~20J/cm，在不进行清根条件下反面第一道焊缝焊接线能量为~45J/cm，并控制两板钝边之间的上下错位在1.0mm，焊丝偏离缝隙1.2mm；其余按照常规埋弧焊接方式进行。
经检测，正面焊缝没烧穿，反面焊缝为焊透，正反第一道两道焊缝的重叠量为1.8mm。由于不清根，焊接时间比原来缩短了约4个小时，而且焊缝平滑，成形良好，完全满足要求。
实施例3
一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺：
1）使用基材条件：采用微合金化生产的钢板，其厚度为60mm等厚对接焊接；
2）坡口形状：双Y型圆弧倒角，钝边为6mm，单侧角度为22.5°；圆弧倒角：圆弧一端与钝边垂直，另一端与坡口边相切，圆弧的半径为5mm；正面坡口深度为24mm，反面坡口深度30mm；
3）匹配的焊丝直径为4.0mm的埋弧焊丝；
4）焊接工艺参数： 正面第一道焊缝焊接线能量为~25J/cm，在不进行清根条件下反面第一道焊缝焊接线能量为~50J/cm，并控制两板钝边之间的上下错位在0.2mm，焊丝偏离缝隙1.0mm；其余按照常规埋弧焊接方式进行。
经检测，正面焊缝没烧穿，反面焊缝为焊透，正反第一道两道焊缝的重叠量为2.8mm。由于不清根，焊接时间比原来缩短了5小时，而且焊缝平滑，成形良好，完全满足要求。
实施例4
一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺：
1）使用基材条件：采用微合金化生产的钢板，其厚度为55mm等厚对接焊接；
2）坡口形状：双Y型圆弧倒角，钝边为5mm，单侧角度为25°；圆弧倒角：圆弧一端与钝边垂直，另一端与坡口边相切，圆弧的半径为5mm；正面坡口深度为25mm，反面坡口深度25mm；
3）匹配的焊丝直径为3.5mm的埋弧焊丝；
4）焊接工艺参数： 正面第一道焊缝焊接线能量为~22J/cm，在不进行清根条件下反面第一道焊缝焊接线能量为~48J/cm，并控制两板钝边之间的上下错位在0.2mm，焊丝偏离缝隙0.5mm；其余按照常规埋弧焊接方式进行。
经检测，正面焊缝没烧穿，反面焊缝为焊透，正反第一道两道焊缝的重叠量为2.3mm。由于不清根，焊接时间比原来缩短约4.5小时，而且焊缝平滑，成形良好，完全满足要求。
从以上实施情况可以看出，本技术对焊接工艺条件的适应性很强，尤其是当工件装配有一定的错边（1.5mm内）、焊丝与对接缝隙有一定偏离(1.5mm内)时，仍能得到成形较好的焊缝。可见，本技术相对于已有的埋弧焊工艺具有明显的优势。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (4)

1.一种焊接大于40mm厚度钢板无需清根的埋弧焊接工艺：
1）使用基材条件：采用TMCP或经微合金化生产的钢板，且厚度≥40mm；
2）坡口形状：双Y型圆弧倒角，钝边为4~6mm，单侧角度在20~30°；所述圆弧倒角：圆弧一端与钝边垂直，另一端与坡口边相切，圆弧的半径在5~7mm；
3）匹配的焊丝直径在3.0~5.0mm的埋弧焊丝；
4）焊接工艺参数： 正面第一道焊缝焊接线能量为15~25J/cm，在不进行清根条件下反面第一道焊缝焊接线能量为40~50J/cm，并控制两板钝边之间的上下错位不超过1.5mm；其余按照常规埋弧焊接方式进行。
2.如权利要求1所述的一种焊接大于40mm厚度钢板并不清根的埋弧焊接方法，其特征在于：所述的正面第一道焊缝焊接线能量为18~22J/cm，反面第一道焊缝焊接线能量为42~48J/cm。
3.如权利要求1所述的一种焊接大于40mm厚度钢板并不清根的埋弧焊接方法，其特征在于：焊丝偏离缝隙不超过1.5mm。
4.如权利要求1所述的一种焊接大于40mm厚度钢板并不清根的埋弧焊接方法，其特征在于：焊缝正面坡口深度不超过25mm，反面坡口深度不超过30mm。
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