CN104526112B - 一种宽间隙平对接焊接工艺 - Google Patents

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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
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 (6)

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；
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；
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。
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。
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，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。
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：采用自动焊接小车进行打底焊、填充焊和盖面焊。
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