CN104923892B - 优化设计管线钢埋弧焊工艺参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种优化设计管线钢埋弧焊工艺参数的方法。所述方法如下进行：1、计算焊接面能量Q；2、计算单位时间焊丝熔敷量G；3、计算单位时间熔敷金属的体积；4、计算单位时间焊缝坡口体积V_坡；5、计算焊缝余高；6、计算内焊缝熔透量H_内；7、计算外焊缝熔透量H_外；8、计算内外焊缝重熔量e；9、综合分析并兼顾焊接面能量的取值范围：100J/mm²＜Q≤220J/mm²，焊缝余高的取值范围：0.5mm≤≤2.5mm，内外焊缝重熔量的取值范围：1.5mm≤e≤3.0mm，优化设计焊接坡口尺寸、焊接规范及焊接工艺参数。该方法通过控制焊接面能量、焊缝余高和内外焊缝重熔量建立管线埋弧焊工艺参数的数学模型，对管线钢埋弧焊工艺参数进行优化设计。

Description

优化设计管线钢埋弧焊工艺参数的方法

技术领域

本发明涉及到钢管焊接领域，特别涉及到一种优化设计管线钢埋弧焊工艺参数的方法。

背景技术

油气输送用管线钢钢管的生产在国外始于上世纪50年代，而我国则始于上世纪90年代中期。油气输送用管线钢钢管已从最初的X52发展到X80,且正在开发X90～X120超高强度管线钢钢管，油气输送管线钢钢管在世界上得到广泛应用，其中埋弧焊管线钢钢管用量最大。油气输送埋弧焊管线钢钢管通常有严格的焊接质量要求：焊缝与母材平滑过渡，焊缝余高0.5-2.5mm；内外焊缝重熔量1.5-3.0mm；焊接接头夏比低温冲击韧性100J(实际生产时在技术规范要求的基础上增加一定的富裕量)以上。选择合适的焊接材料后如何精确设计不同规格油气埋弧焊管线钢钢管焊接工艺参数确保焊接质量要求，通常的做法是设计多种试板坡口尺寸及多组焊接工艺参数进行焊接工艺评定，试焊后根据焊缝宏观形貌和力学性能优选，这导致生产成本高且效率低。

广东石油化工学院张立斌在2014年《焊接技术》第1期发表的《埋弧焊工艺参数优化与模型建立》的文章显示，采用单元正交多项式回归设计方法对中薄板埋弧焊单面焊双面成形焊接工艺参数与板厚的关系进行了优化，建立了焊接工艺参数与板厚的数学模型，可以用来确定中薄板埋弧焊单面焊双面成形焊接工艺参数。钢板厚度3-13mm、焊接电流范围400-890A、电弧电压28-40V、焊接速度0.37-0.78m/min。该数学模型只是保证钢板焊透，对焊缝与母材平滑过渡及焊缝余高没有强制要求，也没有控制焊接热输入量保证焊接接头低温冲击韧性的要求，同时油气输送埋弧焊管线钢钢管采用内外双面单道焊，钢板厚度通常为6-40mm、焊接电流范围450-1600A、电弧电压30-46V、焊接速度1.0-2.5m/min。因此上述数学模型不适合管线钢钢管埋弧焊工艺参数优化设计。

天津大学材料科学与工程学院王海波在2012年《电焊机》第8期发表的《多层多道埋弧焊工艺参数优化设计方法》的文章显示，采用底层焊(打底焊)、填充焊和盖面焊的焊接参数设定和优化的基本原则，设计了相应的参数设定和优化软件，对中厚钢板单面多层多道埋弧焊焊接电流、焊接速度、焊接电压、热输入以及焊道数等基本参数进行优化。不适合油气输送埋弧焊管线钢钢管内外双面单道焊工艺参数优化设计。

为降低生产成本、提高生产效率，需针对油气输送埋弧焊管线钢钢管构建埋弧焊工艺参数的数学模型，实现管线钢钢管埋弧焊工艺参数优化设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用公式计算出焊接面能量、焊缝余高和内外焊缝重熔量比较值，利用比较值确定优化设计管线钢埋弧焊工艺参数的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种优化设计管线钢埋弧焊工艺参数的方法，其特征在于：

所述方法如下进行：

1、计算焊接面能量Q：焊接面能量由下列公式计算

式中Q为焊接面能量，单位为J/mm²，I为焊接电流，单位为安培；U为电弧电压，单位为伏特；V为焊接速度，单位为mm/min，t为钢管壁厚，单位为mm,n为焊枪电极总数，i为焊枪电极序号,i＝1,2,3......n，焊接面能量计算出比较值的取值范围为100J/mm²＜Q≤220J/mm²；

2、计算单位时间焊丝熔敷量G：单位时间焊丝熔敷量由下列公式计算：

式中G为单位时间焊丝熔敷量，单位为g/min；I为焊接电流，单位为安培；U为电弧电压，单位为伏特；n为焊枪电极总数，i为焊枪电极序号,i＝1,2,3......n；

3、计算单位时间熔敷金属的体积：单位时间熔敷金属体积由下列公式计算：

V_金＝G×1000÷7.85

式中V_金为单位时间熔敷金属的体积，单位为mm³/min，G为单位时间焊丝熔敷量，单位为g/min；

4、计算单位时间焊缝坡口体积V坡：单位时间焊缝坡口体积由下列公式计算：

V_坡＝Vh²t_gα

式中V_坡为单位时间焊缝坡口体积，单位为mm³/min，V为焊接速度，单位为m m/min，h为坡口深度，单位为mm，α为坡口角度，单位为度；

5、计算焊缝余高δ：计算公式如下：

δ＝2.5(V_金-V_坡)÷BV

式中

δ为焊缝余高，单位为mm；V_金为单位时间熔敷金属的体积，单位为mm³/min，V_坡为单位时间焊缝坡口体积，单位为mm³/min；B为焊缝宽度，单位为mm；V为焊接速度，单位为mm/min，焊缝余高计算出比较值的取值范围为0.5mm≤δ≤2.5mm，焊缝宽度范围为10-30mm；

6、计算内焊缝熔透量H_内：内焊缝熔透量由下列公式计算：

H_内＝0.98I_1内 ^1.27U_1内 ^0.08V_1内 ^-0.96

式中H_内为内焊缝熔透量，单位为mm；I_1内为内焊一丝焊接电流，单位为安培；U_1内为內焊一丝电弧电压，单位为伏特；V_1内为内焊一丝焊接速度，单位为mm/min；

7、计算外焊缝熔透量H_外：外焊缝熔透量由下列公式计算：

H_外＝0.98I_1外 ^1.27U_1外 ^0.08V_1外 ^-0.96

式中H_外为外焊缝熔透量，单位为mm；I_1外为外焊一丝焊接电流，单位为安培；U_1外为外焊一丝电弧电压，单位为伏特；V_1外为外焊一丝焊接速度，单位为mm/min；

8、计算内外焊焊缝重熔量e：内外焊焊缝重熔量由下列公式计算：

e＝(H_内+H_外)-(b+4 ct_gα)

式中H_内为内焊缝熔透量，单位为mm；H_外为外焊缝熔透量，单位为mm；b为钝边，单位为mm；α为坡口角度，单位为度；内外焊焊缝重熔量计算出比较值的取值范围为1.5mm≤e≤3.0mm；

9、综合分析并兼顾焊接面能量的取值范围：100J/mm²＜Q≤220J/mm²，焊缝余高的取值范围：0.5mm≤δ≤2.5mm，内外焊焊缝重熔量的取值范围：1.5mm≤e≤3.0mm，优化设计出焊接规范以及焊接工艺参数。

本发明的积极效果为：

1、该方法通过控制焊接面能量、焊缝余高和内外焊焊缝重熔量建立管线钢埋弧焊工艺参数的数学模型，对管线钢埋弧焊工艺参数进行优化设计；

2、该方法所建立的数学模型，也适用于钢级为X50-X70的管线钢钢管埋弧焊工艺参数进行优化设计，保证其焊接接头力学性能及外观形貌；

3、该方法实现了管线钢钢管埋弧焊工艺参数的精确设计，从而降低了生产成本，提高了效率。

附图说明

图1、X80焊接面能量与焊缝低温冲击值变化趋势曲线示意图。图中上方1号曲线为在试验温度为-10℃时的试验温度变化趋势线，下方2号曲线为在试验温度为-20℃时的试验温度变化趋势线。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例一

以X80、Φ1219×26.4西气东输三线直缝埋弧焊管为例

1、焊接方法和焊接材料的选取

(1)焊接方法：用混合气体Ar+CO₂保护外焊根部预焊后，再1道次内4丝埋弧焊，1道次外4丝埋弧焊；

(2)焊接材料：预焊选择Φ3mmCHW50C8焊丝及混合气体Ar+CO₂，内外埋弧焊选择Φ4mmH08C焊丝和SJ101G焊剂；

2、选取焊接参数，预焊混合气体Ar+CO₂比列为4：1，流量60L/min，焊接坡口为内外对称的x坡口，坡口钝边b＝10±0.5mm，上下坡口深度h＝8.2±0.5mm，上下坡口角度α＝37±2°，预焊电流750±50A,预焊电弧电压22±2V，内外四丝埋弧焊采用相同的焊接规范，一丝焊接电流I₁＝1100±50A，电弧电压U₁＝36±2V；二丝焊接电流I₂＝800±50A,电弧电压U₂＝38±2V，三丝焊接电流I₃＝700±50A,电弧电压U₃＝40±2V，四丝焊接电流I₄＝600±50A,电弧电压U₄＝42±2V，焊接速度V＝1.4±0.1m/min，钢管壁厚t＝26.4mm，焊缝宽度B＝30mm，焊枪电极总数n＝4；

3、计算焊接面能量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出比较值：

计算出的Q比较值为200J/mm²,在Q取值范围100J/mm²＜Q≤220J/mm²内，属于适用数值；

4、计算单位时间焊丝熔敷量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出数值

G＝803g/min；

5、计算单位时间熔敷金属的体积：将计算出的G数值代入下列公式算出数值

V_金＝G×1000÷7.85＝102293mm³/min；

6、计算单位时间焊缝坡口体积：将步骤2中的相关数值代入下列公式算出数值

V_坡＝vh²t_gα＝1400×8.2²×t_g37°＝70936mm³/min；

7、计算焊缝余高：将步骤2、5、6中的相关数值代入下列公式中计算出焊缝余高比较值

δ＝2.5(V_金-V_坡)÷BV＝1.9mm

所算出的焊缝余高比较值在取值范围0.5mm≤δ≤2.5mm内，属于适用数值；

8、计算内外焊缝熔透量，因为内外焊采用相同的焊接规范，因此H_内＝H_外，将步骤2中的相关数值代入下列公式

H_内＝0.98I_1内 ^1.27U_1内 ^0.08V_1内 ^-0.96

计算出H_内＝H_外＝9.07mm；

9、计算内外焊焊缝重熔量：将步骤2和8中的相关数值代入下列公式中计算出内外焊焊缝重熔量的比较值：

e＝(H_内+H_外)-(b+4 ct_gα)＝2.8mm

所算出的内外焊缝重熔量比较值为2.8mm，在取值范围1.5mm≤e≤3.0mm内，属于适用数值。

10、按上述步骤1和2要求所焊X80、Φ1219×26.4直缝埋弧焊管焊缝与母材平滑过渡，焊缝余高1.9mm；内外焊缝重熔量2.8mm；焊接接头-10℃夏比低温冲击韧性焊缝为185J,焊接接头其他检试验结果均符合Q/SY GJX 101-2010《天然气输送管道用钢管通用技术条件》及GP-01-GI00-PL-DS-001《西气东输三线西段工程干线线路用管材数据单》规定要求。

实施例二

以X80、Φ1219×18.4西气东输二线螺旋埋弧焊管为例

1、焊接方法和焊接材料的选取

(1)焊接方法：采用1道次内2丝埋弧焊，1道次外2丝埋弧焊；

(2)焊接材料：内外埋弧焊选择Φ4mmH08C焊丝和SJ101G焊剂；

2、选取焊接参数：焊接坡口为内外对称X坡口，坡口钝边尺寸b＝8.4±0.5m m，上下坡口深度h＝5±0.5mm，上下坡口角度α＝40±2°。内外2丝埋弧焊采用相同的焊接规范：一丝焊接电流I₁＝1050±50A，电弧电压U₁＝33±2V；二丝焊接电流I₂＝500±50A,电弧电压U₂＝35±2V，焊接速度V＝1.5±0.1m/min；钢管壁厚t＝18.4mm，焊缝宽度B＝17mm，焊枪电极总数n＝2；

3、计算焊接面能量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出比较值

Q＝113J/mm²；

计算出的Q比较值为113J/mm²；在Q取值范围100J/mm²＜Q≤220J/mm²内，属于适用数值；

4、计算单位时间焊丝熔敷量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出数值：

得到G＝403g/min；

5、计算单位时间熔敷金属的体积：将计算出的G数值代入下列公式算出数值

V_金＝G×1000÷7.85＝51337mm³/min；

6、计算单位时间焊缝坡口体积：将步骤2中的相关数值代入下列公式算出数值

V_坡＝vh²t_g α＝1500×5²×t_g40°＝31466mm³/min；

7、计算焊缝余高：将步骤2、5、6中的相关数值代入下列公式中计算出焊缝余高比较值

δ＝2.5(V_金-V_坡)÷BV＝1.9mm

所算出的焊缝余高比较值在取值范围0.5mm≤δ≤2.5mm内，属于适用数值；

8、计算内外焊缝熔透量，因为内外焊采用相同的焊接规范，因此H_内＝H_外，将步骤2中的相关数值代入下列公式

H_内＝0.98I_1内 ^1.27U_1内 ^0.08V_1内 ^-0.96

计算出H_内＝H_外＝7.95mm；

9、计算内外焊焊缝重熔量：将步骤2和8中的相关数值代入下列公式中计算出内焊焊缝重熔量的比较值

e＝(H_内+H_外)-(b+4 ct_gα)＝2.7mm

所算出的内外焊焊缝重熔量比较值为2.7mm，在取值范围1.5mm≤e≤3.0mm内，属于适用数值。

10、按上述步骤1和2要求所焊X80、Φ1219×18.4螺旋埋弧焊管焊缝与母材平滑过渡，焊缝余高1.9mm；内外焊焊缝重熔量2.7mm；焊接接头-20℃夏比低温冲击韧性焊缝为193J,焊接接头其他检试验结果均符合《西气东输二线管道工程螺旋埋弧焊钢管技术规格书》规定要求。

实施例三

以X70、Φ1016×21川气出川天然气管道工程直缝埋弧焊钢管为例

1、焊接方法和焊接材料的选取

(1)焊接方法：用混合气体Ar+CO₂保护外焊根部预焊后，再1道次内4丝埋弧焊，1道次外4丝埋弧焊；

(2)焊接材料：预焊选择Φ3mmCHW50C8焊丝及混合气体Ar+CO₂，内外埋弧焊选择Φ4mmH08C焊丝和SJ101G焊剂；

2、选取焊接参数，预焊混合气体Ar+CO₂比列为4：1，流量60L/min，预焊电流750±50A,电弧电压22±2V，焊接坡口为内外对称x坡口，坡口钝边b＝6±0.5mm，上下坡口深度h＝7.5±0.5mm，上下坡口角度α＝37±2°，内外四丝埋弧焊采用相同的焊接规范，一丝焊接电流I₁＝950±50A，电弧电压U₁＝36±2V；二丝焊接电流I₂＝750±50A,电弧电压U₂＝38±2V，三丝焊接电流I₃＝650±50A,电弧电压U₃＝40±2V，四丝焊接电流I₄＝550±50A,电弧电压U₄＝42±2V，焊接速度V＝1.5±0.1m/min，钢管壁厚t＝21mm，焊缝宽度B＝22mm，焊枪电极总数n＝4；

3、计算焊接面能量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出比较值

Q＝213J/mm²；

计算出的Q比较值为213J/mm²，在Q取值范围100J/mm²＜Q≤220J/mm²内，属于适用数值；

4、计算单位时间焊丝熔敷量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出数值

得到G＝709g/min；

5、计算单位时间熔敷金属的体积：将计算出的G数值代入下列公式算出数值

V_金＝G×1000÷7.85＝90299mm³/min；

6、计算单位时间焊缝坡口体积：将步骤2中的相关数值代入下列公式算出数值

V_坡＝vh²t_g α＝1500×7.5²×t_g37°＝63581mm³/min；

7、计算焊缝余高：将步骤2、5、6中的相关数值代入下列公式中计算出焊缝余高比较值

δ＝2.5(V_金-V_坡)÷BV＝2.0mm

所算出的焊缝余高比较值在取值范围0.5mm≤δ≤2.5mm内，属于适用数值；

8、计算内外焊缝熔透量，因为内外焊采用相同的焊接规范，因此H_内＝H_外，将步骤2中的相关数值代入下列公式

H_内＝0.98I_1内 ^1.27U_1内 ^0.08V_1内 ^-0.96

计算出H_内＝H_外＝7.05mm；

9、计算内外焊焊缝重熔量：将步骤2和8中的相关数值代入下列公式中计算出内焊焊缝重熔量的比较值

e＝(H_内+H_外)-(b+4 ct_gα)＝2.8mm

所算出的内外焊焊缝重熔量比较值为2.8mm，在取值范围1.5mm≤e≤3.0mm内，属于适用数值。

10、按上述步骤1和2要求所焊X70、Φ1016×21直缝埋弧焊管焊缝与母材平滑过渡，焊缝余高2.0mm，内外焊焊缝重熔量2.8mm，焊接接头-20℃夏比低温冲击韧性焊缝为192J,焊接接头其他检试验结果均符合《川气出川天然气管道工程直缝埋弧焊钢管技术规格书》规定要求。

实施例四

以X65、Φ813×12.7武汉市天然气高压外环线工程直缝埋弧焊钢管为例

1、焊接方法和焊接材料的选取

(1)焊接方法：用混合气体Ar+CO₂保护外焊根部预焊后，再1道次内3丝埋弧焊，1道次外3丝埋弧焊；

(2)焊接材料：预焊选择Φ3mmCHW50C8焊丝及混合气体Ar+CO₂，内外埋弧焊选择Φ4mmH08C焊丝和SJ101G焊剂；

2、选取焊接参数，预焊混合气体Ar+CO₂比列为4：1，流量60L/min，预焊电流700±50A,电弧电压22±2V，焊接坡口为内外对称x坡口，坡口钝边b＝4.7±0.5mm，上下坡口深度h＝4±0.5mm，上下坡口角度α＝45±2°，内外3丝埋弧焊采用相同的焊接规范，一丝焊接电流I₁＝850±50A，电弧电压U₁＝36±2V；二丝焊接电流I₂＝600±50A,电弧电压U2＝39±2V，三丝焊接电流I₃＝500±50A,电弧电压U₃＝42±2V，焊接速度V＝1.7±0.1m/min，钢管壁厚t＝12.7mm，焊缝宽度B＝23mm，焊枪电极总数n＝3；

3、计算焊接面能量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出比较值

Q＝208J/mm²；

计算出的Q比较值为208J/mm²；在Q取值范围100J/mm²＜Q≤220J/mm²内，属于适用数值；

4、计算单位时间焊丝熔敷量：将步骤2中的相关数值代入下面公式计算出数值

得到G＝465g/min；

5、计算单位时间熔敷金属的体积：将计算出的G数值代入下列公式算出数值

V_金＝G×1000÷7.85＝59276mm³/min；

6、计算单位时间焊缝坡口体积：将步骤2中的相关数值代入下列公式算出数值

V_坡＝vh²t_g α＝1700×4²×t_g37°＝27200mm³/min；

7、计算焊缝余高：将步骤2、5、6中的相关数值代入下列公式中计算出焊缝余高比较值

δ＝2.5(V_金-V_坡)÷BV＝2.0mm

所算出的焊缝余高比较值在取值范围0.5mm≤δ≤2.5mm内，属于适用数值；

8、计算内外焊缝熔透量，因为内外焊采用相同的焊接规范，因此H_内＝H_外，将步骤2中的相关数值代入下列公式

H_内＝0.98I_1内 ^1.27U_1内 ^0.08V_1内 ^-0.96

计算出H_内＝H_外＝5.43mm；

9、计算内外焊焊缝重熔量：将步骤2和8中的相关数值代入下列公式中计算出内外焊焊缝重熔量的比较值

e＝(H_内+H_外)-(b+4 ct_gα)＝2.2mm

所算出的内外焊焊缝重熔量比较值为2.2mm，在取值范围1.5mm≤e≤3.0mm内，属于适用数值。

10、按上述步骤1和2要求所焊X65、Φ813×12.7直缝埋弧焊管焊缝与母材平滑过渡，焊缝余高2.0mm；内外焊焊缝重熔量2.2mm；焊接接头-20℃夏比低温冲击韧性焊缝为128J,焊接接头其他检试验结果均符合《武汉市天然气高压外环线工程直缝埋弧焊钢管技术条件》规定要求。

钢级为X80的试验数据一览表：

随X80焊缝焊接面能量增大，X80焊缝低温冲击值逐渐减小。焊缝低温冲击值减小的原因是由于焊缝焊接面能量增大后焊缝中的先共析铁素体增多并不断粗大化。为保证X80焊缝低温冲击值满足技术条件要求并有足够富余量(控制在100J以上)，X80焊缝焊接面能量上限为220J/mm2。

对于X80钢级以下的管线钢埋弧焊焊缝低温冲击值随焊缝焊接面能量增大，焊缝低温冲击值也逐渐减小，焊缝低温冲击值减小的原因也是由于焊缝焊接面能量增大后焊缝中的先共析铁素体增多并不断粗大化，因此X80钢级以下的管线钢埋弧焊焊缝低温冲击值与焊接面能量变化趋势线与X80焊缝低温冲击值与焊接面能量变化趋势线类似。由于API5L管线钢钢管规范中对管线钢(X52～X80)焊缝低温冲击值是随着钢级提高而不断提高,X80钢级的焊缝低温冲击值在X52～X80管线钢中要求是最高的，因此在未绘制X52～X70管线钢焊缝低温冲击值与焊接面能量变化趋势线的情况下用X 80焊缝焊接面能量上限220J/mm²控制X52～X70管线钢焊缝焊接面能量也能保证X5 2～X70管线钢焊缝低温冲击值满足对应钢级技术条件要求并有足够富余量。

综上所述，本发明没有给出实施例三和四的焊缝低温冲击值与焊接面能量的变化趋势曲线图，因为本领域技术人员在使用本发明的数学模型和进行有限次的试验，就能在不进行创造性劳动的情况下，轻易绘制出实施例三和四所述钢级的曲线图。如果审查员认为需要补入这两个实施例的曲线图，申请人请求在审查员认为修改不超出原说明书范围的前提下，允许申请人将两图补入说明书中。

以上所述仅是本发明的非限定实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种优化设计管线钢埋弧焊工艺参数的方法，其特征在于：

所述方法如下进行：

(1)、计算焊接面能量Q：焊接面能量由下列公式计算

$Q=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{60I_i{U}_i}{Vt}$

式中Q为焊接面能量，单位为J/mm²，I为焊接电流，单位为安培；U为电弧电压，单位为伏特；V为焊接速度，单位为mm/min，t为钢管壁厚，单位为mm,n为焊枪电极总数，i为焊枪电极序号,i＝1,2,3......n，焊接面能量计算出比较值的取值范围为100J/mm²＜Q≤220J/mm²；

(2)、计算单位时间焊丝熔敷量G：单位时间焊丝熔敷量由下列公式计算：

$G=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}0.12I_i^{1.24}{U}_i^{-0.24}$

式中G为单位时间焊丝熔敷量，单位为g/min；I为焊接电流，单位为安培；U为电弧电压，单位为伏特；n为焊枪电极总数，i为焊枪电极序号,i＝1,2,3......n；

(3)、计算单位时间熔敷金属的体积：单位时间熔敷金属的体积由下列公式计算

V_金＝G×1000÷7.85

式中V_金为单位时间熔敷金属的体积，单位为mm³/min，G为单位时间焊丝熔敷量，单位为g/min；

(4)、计算单位时间焊缝坡口体积V_坡：单位时间焊缝坡口体积由下列公式计算：

V_坡＝Vh²t_gα

式中V_坡为单位时间焊缝坡口体积，单位为mm³/min，V为焊接速度，单位为mm/min，h为坡口深度，单位为mm，α为坡口角度，单位为度；

(5)计算焊缝余高δ，计算公式如下：

δ＝2.5(V_金-V_坡)÷BV

式中

δ为焊缝余高，单位为mm；V_金为单位时间熔敷金属的体积，单位为mm³/min，

V_坡为单位时间焊缝坡口体积，单位为mm³/min；B为焊缝宽度，单位为mm；V为焊接速度，单位为mm/min，焊缝余高计算出比较值的取值范围为0.5mm≤δ≤2.5mm，焊缝宽度范围为10-30mm；

(6)、计算内焊缝熔透量H_内：内焊缝熔透量由下列公式计算：

H_内＝0.98I_1内1.27U_1内0.08V_1内-0.96

式中H_内为内焊缝熔透量，单位为mm；I_1内为内焊一丝焊接电流，单位为安培；U_1内为內焊一丝电弧电压，单位为伏特；V_1内为内焊一丝焊接速度，单位为mm/min；

(7)、计算外焊缝熔透量H_外：外焊缝熔透量由下列公式计算：

H_外＝0.98I_1外1.27U_1外0.08V_1外-0.96

式中H_外为外焊缝熔透量，单位为mm；I_1外为外焊一丝焊接电流，单位为安培；U_1外为外焊一丝电弧电压，单位为伏特；V_1外为外焊一丝焊接速度，单位为mm/min；

(8)、计算内外焊焊缝重熔量e:内外焊焊缝重熔量由下列公式计算：

e＝(H_内+H_外)-(b+4ct_gα)

式中H_内为内焊缝熔透量，单位为mm；H_外为外焊缝熔透量，单位为mm；b为钝边，单位为mm；α为坡口角度，单位为度；内外焊焊缝重熔量计算出比较值的取值范围为1.5mm≤e≤3.0mm；

(9)、综合分析并兼顾焊接面能量的取值范围：100J/mm²＜Q≤220J/mm²，焊缝余高的取值范围：0.5mm≤δ≤2.5mm，内外焊焊缝重熔量的取值范围为1.5mm≤e≤3.0mm，优化设计出焊接规范以及焊接工艺参数。