CN104475920A - 一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法 - Google Patents

一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，包括如下具体步骤：（1）焊接试板制备，焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双面V型坡口为对称双面V型坡口或非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为20-60°，背面坡口角度B为25-70°，正面坡口深度t为钢板厚度T的50-70%，焊接坡口不留钝边；（2）将焊接试板进行组对，预留3-8mm的组对间隙；（3）进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进行强制冷却；（4）进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块进行强制冷却；本发明设计的焊接接头力学综合性能优良，不但操作简单快捷，实用性强，而且可以有效降低焊接生产成本，适合于大型海洋结构及船舶等钢铁结构焊接的推广。

Description

一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法
技术领域
本发明属于钢铁材料焊接领域，涉及一种焊接接头综合力学性能优良的焊接工艺，具体地说是一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法。
背景技术
目前，构件正朝着大型化、重载荷的方向快速发展，焊接越来越成为制约企业快速发展的瓶颈之一，特别是随着船舶与海工制造业的快速发展，迫切需要一种高效焊接方法来提高生产效率。气电立焊（EGW）就是一种通过增加焊接热输入来快速完成焊接操作的高效焊接方法，它是一种由电渣焊发展演变形成的高效焊接技术，因其高效率、低成本的优点而成为一种快速发展的先进焊接方法，能够很好的迎合现代焊接技术的要求。
但是，由于气电立焊焊接线能量较大，造成焊接接头的拉伸性能、冲击性能等力学性能低下，不能满足高性能焊接接头的要求钢铁结构，所以现在暂时应用于性能要求较低的钢铁结构中。
更重要的是，目前气电立焊主要还应用于板厚低于50mm的钢板焊接，而对于50mm以上，特别是50～80mm厚钢板由于没有合适的焊接工艺而无法使用气电立焊这种高效的工艺方法。所以，发明一种焊接接头力学综合性能优良、并且能够适合于50～80mm厚钢板的气电立焊方法具有十分必要的现实意义，对于推动我国气电立焊技术的发展有着极为重要的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，本发明设计的焊接接头力学综合性能优良，不但操作简单快捷，实用性强，而且可以有效降低焊接生产成本，适合于大型海洋结构及船舶等钢铁结构焊接的推广。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，包括如下具体步骤：
（1）焊接试板制备，焊接坡口型式采用双面V型坡口，双面V型坡口为对称双面V型坡口或非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为20-60°，背面坡口角度B为25-70°，正面坡口深度t为钢板厚度T的50-70%，焊接坡口不留钝边；
（2）将焊接试板进行组对，预留3-8mm的组对间隙；
（3）进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进行强制冷却；
（4）进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块进行强制冷却。
本发明进一步限定的技术方案是：
其中，步骤（1）中焊接试板坡口加工面粗糙度≤Ra25；步骤（2）中，使用手工电弧焊、CO2气体保护焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度≥10mm，焊缝高度≥5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm；步骤（3）和步骤（4）中，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2≥98%；气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及重量百分比为：C：0.06-0.18%，Mn：0.9-2.0%，Si：0.25-0.70%，S：≤0.03%，P：≤0.03%，Ni：0.45-1.20%，Mo：0.25-1.00 %，Ti：≤0.05%，余量为Fe及不可避免杂质；焊接电流为300-420A，焊接电压为30-36V，焊接速度为6-9cm/min。
本发明的有益效果是：
本发明设计的焊接方法可以满足50～80mm厚钢板的气电立焊，达到高效、快速地完成焊接施工，而且坡口于焊接前完成全部加工，有别与常规情况下正面焊接后再进行背面坡口加工的气电立焊方法，极大地缩短了坡口加工时间，节约了大量时间，大大地降低了焊接成本；而且本焊接方法只需要进行2次焊接操作，可操作性好，大大减少了产生焊接气孔、夹渣等焊接缺陷的产生概率；本发明形成的焊接接头力学性能优良，能够满足对焊接接头力学性能有较高要求的焊接施工。
本发明在大幅度提高50～80mm厚钢板焊接效率的同时，可以保证焊接接头具有优良的综合力学性能，操作简单快捷，实用性强，可以有效降低焊接生产成本，适合于大型海洋结构及船舶等钢铁结构焊接的推广。
附图说明
图1为本发明的坡口示意图；
其中，A-正面坡口角度,B-背面坡口角度,d-组对间隙,T-钢板厚度,t-正面坡口深度。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，结构如图1所示，包括如下具体步骤：
（1）制备焊接试板：屈服强度为428MPa、抗拉强度为590MPa，-40℃冲击功Akv>80J，试板尺寸为400mm（长）×200mm（宽）×50mm（厚），焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双面V型坡口为非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为35°，背面坡口角度B为40°，正面坡口深度t为20mm，焊接坡口不留钝边，焊接试板坡口加工面粗糙度为Ra25；
（2）将焊接试板进行组对，预留组对间隙d为3mm，使用手工电弧焊、CO2气体保护焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度≥10mm，焊缝高度≥5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm；
（3）进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进行强制冷却；
（4）进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块进行强制冷却。
前述步骤（3）和步骤（4）中，气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及重量百分比为：C：0.06%，Mn：0.9%，Si：0.25%，S：0.03%，P：0.03%，Ni：0.45%，Mo：0.25%，Ti：0.05%，余量为Fe及不可避免杂质，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2≥98%，焊接电流为420A，焊接电压为34V，焊接速度为9cm/min，焊接线能量为122kJ/cm。
实施例2
本实施例提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，结构如图1所示，包括如下具体步骤：
（1）制备焊接试板：屈服强度为419MPa、抗拉强度为592MPa，-40℃冲击功Akv>80J，试板尺寸为800mm（长）×200mm（宽）×60mm（厚），焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双面V型坡口为非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为30°，背面坡口角度B为35°，正面坡口深度t为35mm，焊接坡口不留钝边，焊接试板坡口加工面粗糙度为Ra25；
（2）将焊接试板进行组对，预留组对间隙d为8mm，使用手工电弧焊、CO2气体保护焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度≥10mm，焊缝高度≥5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm；
（3）进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进行强制冷却；
（4）进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块进行强制冷却。
前述步骤（3）和步骤（4）中，气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及重量百分比为：C：0.18%，Mn：2.0%，Si：0.70%，S：0.02%，P：0.02%，Ni：1.20%，Mo：1.00 %，Ti：0.03%，余量为Fe及不可避免杂质，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2≥98%，焊接电流为390A，焊接电压为34V，焊接速度为8cm/min，焊接线能量为132kJ/cm。
实施例3
本实施例提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，结构如图1所示，包括如下具体步骤：
（1）制备焊接试板：屈服强度为409MPa、抗拉强度为578MPa，-40℃冲击功Akv>80J，试板尺寸为800mm（长）×200mm（宽）×80mm（厚），焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双面V型坡口为非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为25°，背面坡口角度B为30°，正面坡口深度t为50mm，焊接坡口不留钝边，焊接试板坡口加工面粗糙度为Ra25；
（2）将焊接试板进行组对，预留组对间隙d为6mm，使用手工电弧焊、CO2气体保护焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度≥10mm，焊缝高度≥5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm；
（3）进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进行强制冷却；
（4）进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块进行强制冷却。
前述步骤（3）和步骤（4）中，气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及重量百分比为：C：0.012%，Mn：1.5%，Si：0.45%，S：0.01%，P：0.01%，Ni：0.85%，Mo：0.65 %，Ti：0.01%，余量为Fe及不可避免杂质，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2≥98%，焊接电流为380A，焊接电压为33V，焊接速度为5cm/min，焊接线能量为150kJ/cm。
经过上述实施例1-3的焊接方法后，对焊接接头进行手工超声波探伤和力学性能检测。超声波探伤结果Ⅰ级合格，焊接接头力学性能检测结果如表1所示。
表1 焊接接头的综合性能
可见，实施例1-3得到的焊接接头不仅具有优异的综合力学性能，而且无焊接缺陷产生，焊接过程稳定快捷，可以满足对焊接接头有较高性能要求金属结构的焊接施工。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
（1）焊接试板制备，焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双面V型坡口为对称双面V型坡口或非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为20-60°，背面坡口角度B为25-70°，正面坡口深度t为钢板厚度T的50-70%，焊接坡口不留钝边；   
（2）将焊接试板进行组对，预留3-8mm的组对间隙；
（3）进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进行强制冷却；
（4）进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块进行强制冷却。
2.根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步骤（1）中焊接试板坡口加工面粗糙度≤Ra25。
3.根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步骤（2）中，使用手工电弧焊、CO2气体保护焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度≥10mm，焊缝高度≥5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm。
4.根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步骤（3）和步骤（4）中，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2≥98%。
5.根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步骤（3）和步骤（4）中，气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及重量百分比为：C：0.06-0.18%，Mn：0.9-2.0%，Si：0.25-0.70%，S：≤0.03%，P：≤0.03%，Ni：0.45-1.20%，Mo：0.25-1.00 %，Ti：≤0.05%，余量为Fe及不可避免杂质。
6.根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，步骤（3）和步骤（4）中，焊接电流为300-420A，焊接电压为30-36V，焊接速度为6-9cm/min。
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