CN104526112A - 一种宽间隙平对接焊接工艺及焊接结构 - Google Patents

一种宽间隙平对接焊接工艺及焊接结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种宽间隙平对接焊接工艺及焊接结构，采用铜衬垫代替陶瓷衬垫，不存在陶瓷被熔化搅拌而产生夹杂物问题；打底焊时对铜衬垫进行冷却，使得焊缝迅速冷却成型同时防止焊接接头产生过热组织，有效降低了偏析程度，提高了焊接接头的机械性能；采用实心焊丝进行打底焊，不容易产生焊缝裂纹。对比试验表明：间隙为12mm时，采用陶瓷衬垫单面CO2焊，背面焊缝表面成型很宽，打底厚度增加，焊缝过热，增强高度大，成型恶化，衬垫易脱落，冲击韧性严重下降；而采用本发明的宽间隙平对接焊接工艺，焊缝成型美观漂亮，呈金黄色，宏观试样上打底焊道晶粒细小而均匀，焊接工艺试验显示整个焊接接头机械性能的各项指标达到了EH36钢板的要求。

Description

一种宽间隙平对接焊接工艺及焊接结构
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体说是一种宽间隙平对接焊接工艺及焊接结构，尤其适用于船舶、桥梁、罐体等钢结构合拢焊缝大于10mm时的单面平对接自动焊接。
背景技术
目前船体分段大合拢焊接多采用陶瓷衬垫CO2焊，其间隙要求在5～8mm，对于间隙大于10mm的超宽焊缝(又称宽间隙)的合拢焊接，必须采用“长肉”工艺即在坡口堆焊，堆焊后修整坡口至标准间隙5～8mm，然后再采用陶瓷衬垫CO2焊，其效率不到正常的50％；如果直接采用陶瓷衬垫CO2焊进行超宽焊缝的合拢焊接，由于陶瓷衬垫的影响，打底焊道会产生严重的偏析和夹杂物，严重影响焊接接头的机械性能，甚至产生宏观的裂纹。另外，陶瓷衬垫CO2焊采用的焊丝为药芯焊丝，也容易产生焊缝裂纹。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种适于间隙大于10mm的超宽焊缝的合拢焊接的宽间隙平对接焊接工艺及焊接结构。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：
一种宽间隙平对接焊接工艺，包括：
S1、在焊接母材对接面之间形成的间隙的坡口的背面垫上铜衬垫；
S2、在CO2气体保护下，采用实心焊丝进行打底焊，焊接的同时对铜衬垫进行冷却；
S3、依次进行填充焊和盖面焊。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：
一种宽间隙平对接焊接结构，包括第一焊接母材、第二焊接母材、铜衬垫和焊接层道；所述铜衬垫设置在第一焊接母材和第二焊接母材的对接面之间形成的间隙的坡口的背面，所述铜衬垫的上表面对应于所述间隙处开设有焊缝成型凹槽，所述铜衬垫内设置有冷却水通道，所述铜衬垫的侧面开设有进水口和出水口，所述进水口和出水口分别与所述冷却水通道相连通；所述焊接层道从上至下依次包括盖面焊道、填充焊道和打底焊道，所述打底焊道由实心焊丝焊接而成。
本发明的有益效果在于：由于采用铜衬垫就不存在陶瓷被熔化搅拌而产生夹杂物的问题；由于采用强迫冷却焊道的方式，因此有效降低了偏析程度；由于使用实心焊丝，较药芯焊丝CO2焊就更不容易产生焊缝裂纹；又由于强迫冷却降低了线能量，热影响区就不会产生过热组织，还有效地防止其冲击韧性降低。综上，本发明提供的焊接工艺及焊接结构，可以直接适用于间隙大于10mm的超宽焊缝的合拢焊接，工作效率大大提高，焊缝成型美观漂亮，宏观试样上打底焊道晶粒细小而均匀，整个焊接接头机械性能的各项指标均达到了EH36钢板的要求。
附图说明
图1所示为本发明实施例的宽间隙平对接焊接工艺的流程图。
图2所示为本发明实施例的铜衬垫的结构示意图。
图3所示为本发明实施例的铜衬垫的安装示意图。
图4所示为本发明实施例的宽间隙平对接焊接结构示意图。
图5所示为本发明实施例的宽间隙平对接实心焊丝单面CO2气体保护自动焊执行机构的结构示意图。
标号说明：
1-第一焊接母材；2-第二焊接母材；3-铜衬垫；4-自动焊接小车；5-打底焊道；6-填充焊道；7-盖面焊道；8-焊剂层；30-冷却水通道；31-焊缝成型凹槽。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：采用铜衬垫代替陶瓷衬垫，不存在陶瓷被熔化搅拌而产生夹杂物的问题；打底焊时对铜衬垫进行冷却，使得焊缝迅速冷却成型同时防止焊接接头产生过热组织，有效降低了偏析程度，提高了焊接接头的机械性能；采用实心焊丝进行打底焊，不容易产生焊缝裂纹，不长刺。采用衬垫焊剂保证了焊缝成形。
具体的，请参照图1至图5所示，本发明的宽间隙平对接焊接工艺，包括：
S1、在焊接母材(第一焊接母材1和第二焊接母材2)对接面之间形成的间隙的坡口的背面垫上铜衬垫3；
S2、在CO2气体保护下，采用实心焊丝进行打底焊，焊接的同时对铜衬垫3进行冷却；
S3、依次进行填充焊和盖面焊接。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：由于采用铜衬垫就不存在陶瓷被熔化搅拌而产生夹杂物的问题；由于采用强迫冷却焊道的方式，因此有效降低了偏析程度；由于使用实心焊丝，较药芯焊丝CO2焊就更不容易产生焊缝裂纹且不产生刺；又由于强迫冷却降低了线能量，热影响区就不会产生过热组织，还有效地防止其冲击韧性降低。综上，本发明提供的宽间隙平对接焊接工艺，可以直接适用于间隙大于10mm的超宽焊缝的合拢焊接，且工作效率大大提高，焊缝成型美观漂亮，宏观试样上打底焊道晶粒细小而均匀，整个焊接接头机械性能的各项指标均达到了EH36钢板的要求。
进一步的，在S1中，垫上铜衬垫3后，在坡口间隙铺洒NSH-1R焊剂以遮住铜衬垫3，铺洒的量以刚刚遮住铜衬垫3为宜，铺洒衬垫焊剂保证了焊缝的背面成形。
进一步的，在S2中，所述实心焊丝为直径1.2mm的ER50-6实心焊丝。
进一步的，在S2中，焊接电流为120～180A，电弧电压为20～23V，焊枪前倾与水平夹角为70～75度，CO2气体流量为23L/min。
进一步的，在S3中，所述填充焊和盖面焊接均要求多道焊焊接，焊接采用的焊丝为直径1.2mm的ER50-6实心焊丝或E501T-1药芯焊丝。
进一步的，在S3中，焊接电流为200～300A，电弧电压为22～30V，焊枪后倾与水平夹角为70～75度，CO2气体流量为23L/min，焊缝宽度≤25mm。
进一步的，在S2中，通过在铜衬垫3内设置冷却水通道30，焊接的同时向所述冷却水通道30中通入冷却水对铜衬垫3进行冷却。
进一步的，采用自动焊接小车4进行打底焊、填充焊和盖面焊。自动焊接小车4能够保证焊道长时间成型的稳定，有效减少了打底焊道5的接头和焊缝收缩孔及收缩孔尖端裂纹；在提高效率的同时大大地降低了焊工的劳动强度。在空间限制的场合亦可用手工操作焊接即半自动焊接。
具体的，请参照图2至图5所示，本发明提供的宽间隙平对接焊接结构，包括第一焊接母材1、第二焊接母材2、铜衬垫3和焊接层道；所述铜衬垫3设置在第一焊接母材1和第二焊接母材2的对接面之间形成的间隙的坡口的背面，所述铜衬垫3的上表面对应于所述间隙处开设有焊缝成型凹槽31，所述铜衬垫3内设置有冷却水通道30，所述铜衬垫3的侧面开设有进水口和出水口，所述进水口和出水口分别与所述冷却水通道30相连通；所述焊接层道从上至下依次包括盖面焊道7、填充焊道6和打底焊道5，所述打底焊道5由实心焊丝焊接而成。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：由于采用铜衬垫就不存在陶瓷被熔化搅拌而产生夹杂物的问题；由于采用强迫冷却焊道的方式，因此有效降低了偏析程度；由于使用实心焊丝，较药芯焊丝CO2焊就更不容易产生焊缝裂纹且不长刺；又由于强迫冷却降低了线能量，热影响区就不会产生过热组织，还有效地防止其冲击韧性降低。综上，本发明提供的宽间隙平对接焊接结构，可以直接适用于间隙大于10mm的超宽焊缝的合拢焊接，且工作效率大大提高，焊缝成型美观漂亮，宏观试样上打底焊道晶粒细小而均匀，整个焊接接头机械性能的各项指标均达到了EH36钢板的要求。
进一步的，所述实心焊丝为直径1.2mm的ER50-6实心焊丝。
进一步的，所述焊缝成型凹槽31与打底焊道5之间设有焊剂层8。焊剂层8的存在保证了焊缝的背面成形。
进一步的，所述焊剂层8由NSH-1R焊剂铺洒在焊缝成型凹槽31的表面后形成。
进一步的，所述盖面焊道7和填充焊道6分别有两道。
进一步的，所述盖面焊道7和填充焊道6分别由实心焊丝或药芯焊丝焊接而成，所述实心焊丝为直径1.2mm的ER50-6实心焊丝，所述药芯焊丝为E501T-1药芯焊丝。
对比试验表明：间隙为12mm时，采用陶瓷衬垫单面CO2焊，背面焊缝表面成型很宽，打底厚度增加，焊缝过热，增强高度大，成型恶化，衬垫易脱落，冲击韧性严重下降；而采用本发明的宽间隙平对接焊接工艺，焊缝成型美观漂亮，呈金黄色，宏观试样上打底焊道晶粒细小而均匀，焊接工艺试验显示整个焊接接头机械性能的各项指标达到了EH36钢板的要求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于，包括：
S1、在焊接母材对接面之间形成的间隙的坡口的背面垫上铜衬垫；
S2、在CO2气体保护下，采用实心焊丝进行打底焊，焊接的同时对铜衬垫进行冷却；
S3、依次进行填充焊和盖面焊。
2.根据权利要求1所述的宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于：在S1中，垫上铜衬垫后，在坡口间隙铺洒NSH-1R焊剂以遮住铜衬垫。
3.根据权利要求1所述的宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于：在S2中，所述实心焊丝为直径1.2mm的ER50-6实心焊丝。
4.根据权利要求1所述的宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于：在S2中，焊接电流为120～180A，电弧电压为20～23V，焊枪前倾与水平夹角为70～75度，CO2气体流量为23L/min。
5.根据权利要求1所述的宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于：在S3中，所述填充焊和盖面焊均为多道焊焊接，焊接采用的焊丝为直径1.2mm的ER50-6实心焊丝或E501T-1药芯焊丝。
6.根据权利要求1所述的宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于：在S3中，焊接电流为200～300A，电弧电压为22～30V，焊枪后倾与水平夹角为70～75度，CO2气体流量为23L/min，焊缝宽度≤25mm。
7.根据权利要求1所述的宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于：在S2中，通过在铜衬垫内设置冷却水通道，焊接的同时向所述冷却水通道中通入冷却水对铜衬垫进行冷却。
8.根据权利要求1所述的宽间隙平对接焊接工艺，其特征在于：采用自动焊接小车进行打底焊、填充焊和盖面焊。
9.一种宽间隙平对接焊接结构，其特征在于：包括第一焊接母材、第二焊接母材、铜衬垫和焊接层道；所述铜衬垫设置在第一焊接母材和第二焊接母材的对接面之间形成的间隙的坡口的背面，所述铜衬垫的上表面对应于所述间隙处开设有焊缝成型凹槽，所述铜衬垫内设置有冷却水通道，所述铜衬垫的侧面开设有进水口和出水口，所述进水口和出水口分别与所述冷却水通道相连通；所述焊接层道从上至下依次包括盖面焊道、填充焊道和打底焊道，所述打底焊道由实心焊丝焊接而成。
10.根据权利要求9所述的宽间隙平对接焊接结构，其特征在于：所述实心焊丝为直径1.2mm的ER50-6实心焊丝。
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