CN104942412A - 一种埋弧焊中薄板背部不清根工艺 - Google Patents

一种埋弧焊中薄板背部不清根工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢结构制造焊接领域，更具体地说，涉及一种埋弧焊中薄板背部不清根工艺。包括如下步骤：焊接前装配步骤，将中薄板采取火焰切割形成X型坡口，所述坡口钝边尺寸为4mm，错边量在1mm内，焊缝宽在0.5mm之内；正面打底焊步骤，采用实芯焊丝气保焊焊接方式在坡口正面进行打底焊，焊接过程中不烧穿焊缝；正面埋弧焊步骤，使用小电流在坡口正面进行埋弧焊；背面埋弧焊步骤，坡口背面在不进行清根的情况下采用大电流埋弧焊直接焊接。有益效果在于：采用该工艺生产效率大大提高、且生产成本较低、焊接质量稳定、环境污染较少，适合工业推广使用。

Description

一种埋弧焊中薄板背部不清根工艺
技术领域
本发明涉及钢结构制造领域，更具体地说，涉及一种埋弧焊中薄板背部不清根工艺。
背景技术
压力容器制造业中，对中薄板埋弧焊多采用正面开V型坡口多道焊，反面碳弧气刨清根多道焊。对于中薄板焊接自动化程度不高，一般需要手把电弧焊打底、埋弧焊焊接、反面碳弧气刨清根打磨和埋弧焊焊接四个步骤。这使得埋弧焊不能完全实现自动化，增加了焊接过程中的明弧刺激和碳刨过程中的噪音对操作工人的影响，同时也增加了焊接工作周期，恶化了工人的劳动条件。
在实际焊接过程中，焊缝的缺陷经常出现在第一道焊缝的根部。这其中原因是焊丝具有一定的直径，在实际焊接过程中不可能伸到最根部如图1。而为了保证不打底自动焊接时不击穿，又理所当然的在第一道焊缝使用小电流，这就使得焊缝不容易焊透。如何确保在实际焊接过程中既保证焊透，又不击穿焊缝，成为无清根埋弧焊的难点。
现有操作工艺存在生产效率低、成本高、环境污染严重的弊端，且工人操作劳动强度较大，工作效率较低。目前还没有一种有效的工艺方案能够解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种生产效率高、成本较低、焊接质量稳定且环境污染较少的埋弧焊中薄板背部不清根工艺。
本发明公开了一种中薄板X型坡口埋弧焊反面不清根焊接工艺，包括如下 步骤：
焊接前装配步骤，将中薄板采取火焰切割形成X型坡口，所述坡口钝边尺寸为4mm，错边量在1mm内，焊缝宽在0.5mm之内；
正面打底焊步骤，采用实芯焊丝气保焊焊接方式在坡口正面进行打底焊，焊接过程中不烧穿焊缝；
正面埋弧焊步骤，使用小电流在坡口正面进行埋弧焊；
背面埋弧焊步骤，坡口背面在不进行清根的情况下采用大电流埋弧焊直接焊接。
优选方案如下：
正面打底焊步骤中使用的是直径为2.5-3.2mm的实芯焊丝，电流为300-350A,电压为29-30V，焊接速度为340-360mm/min。
正面埋弧焊步骤中使用的是直径为3.2-4mm的实心焊丝，电流为400-420A，电压为29-31V，焊接速度为360-380mm/min。
背面埋弧焊步骤中使用的是直径为3.2-4mm的实心焊丝，电流为400-420A，电压为29-31V，焊接速度为360-380mm/min。
中薄板的板厚为8-14mm。
工作原理： 
1、坡口
焊接件坡口越大，越容易焊接；但同时也增加填充金属的量和焊接的工作量；坡口越小，越容易造成脱渣困难和焊接时焊缝中央出现冷裂纹，选择合适的坡口对焊接工作至关重要。
一般来说，常规X型坡口都是60°，为确保直接使用埋弧焊不击穿，还要留有4～6mm厚的钝边，组对不留间隙。
对于中薄板(8～14mm)来说，如果也拘泥于60°的坡口就会发现实际坡口非常小，甚 至焊丝都不能伸进焊缝。在这种情况下，可以控制坡口宽度来代替坡口角度。在中薄板，坡口很小的情况下，控制角度很困难，而无论坡口角度多大，都能单道焊完，实际焊接工作量的变化可以忽略不计。
2、对接
对于焊接而言，影响质量的对接装配间隙和错边量，这相当与直接改变了坡口的形式。只要定位焊本身也是合格的焊缝，在使用埋弧焊焊接时可以不清除，同时保证整个焊缝的合格，但定位焊必须选择在后焊的一侧。无论是纵缝还是环缝，定位在内侧都比较方便，且能够保证定位焊的焊接质量。
对于埋弧焊反面不清根焊的焊接而言，装配间隙直接影响第一道焊缝是否击穿，在实际焊接工程中发现，大于0.5mm的对接很容易击穿，装配的间隙因此要严把对接关，对接透光就不能直接进行埋弧焊焊接。
装备的错边量将直接影响焊丝是否与焊缝在同一直线上，从而影响能否焊透，于埋弧焊反面不清根焊的焊接要求错变量在1mm之内，这个要求大大超过了GB150等相关标准。事实证明，经过严格的卷圆、对接过程的控制，30mm以下的钢板的错变量是能够控制在1mm以下的。而30mm以上的钢板其刚性过大，强行对接将造成应力增大，而且板厚越厚，返修的工作量也越大，因此也不能完全的排斥碳弧气刨，可以使用碳弧气刨对组装好的坡口进行修正。
3、焊接
无清根埋弧焊必须使用焊缝跟踪仪，以确保焊接时焊丝一定对准焊缝中央。焊接时首先焊接外侧(表1中的上部)，8～16mm钢板因为比较薄，推荐使用以4mm的焊丝，以使用常用的H10Mn2配SJ101焊剂为例。其工艺参数如表2。其电流只能在表2所的±30A之内变化，电压只能在±2V之内变化，熔敷金属的量可以通过速度调节。同样，板厚再增加需要多层，多道焊接的，与使用清根的没有区别了。
4、实际应用 
实践证明，使用焊缝跟踪仪焊接，并通过对焊接坡口、对接、焊接过程的严格控制，对于10mm～25mm厚的钢板使用埋弧焊中薄板背部不清根工艺可以将焊接的UT，RT合格率控制在99.5％左右。可以广泛运用于实际生产。对于30mm以上的钢板，随着焊接层数、焊接工作量的增大，合格率有所下降，一旦返修，工作量也很大，需要慎用。
本发明的有益效果在于：采用该工艺生产效率大大提高、且生产成本较低、焊接质量稳定、环境污染较少，适合工艺推广使用。
附图说明
图1是本发明的实验钢板标号示意图。
图中：1、A区，2、B区，3、C区，4、引弧区，5、AB过渡区，6、BC过渡区，7、熄弧区。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1：
一、制定实验计划：实验组的变量包括:电流I、电压U、焊速V。
二、将实验样板设计为：δ*1000*100的板(δ＝8、10、12、14)组装时，控制错位≤0.5mm焊丝采用H08MnAФ4，焊剂采用HJ431。正反面均采用单道单面焊。
X型坡口，坡口加工余量大，双面坡口，故成本节省最少。钝边设置为4mm，错边量控制在1mm内，焊缝宽控制在0.5mm之内，否则极容易击穿。其坡口形式(见表1)。
表1 X型坡口形式
三、制定实验数据表格：
将试件δ*1000*100均匀分成3段，由图1所示，依次分为A区1、B区2和C区3，用试笔标出，则钢板被分为引弧区4，AB过渡区5，BC过渡区6和熄弧区7。操作埋弧焊时只需调节电流即可，电压、焊速和钝边保持不变。可以节约测试钢板，并提高数据的说服性。
一种中薄板X型坡口埋弧焊反面不清根焊接工艺，包括如下步骤：
焊接前装配步骤，将中薄板采取火焰切割形成X型坡口，所述坡口钝边尺寸为4mm，错边量在1mm内，焊缝宽在0.5mm之内；
正面打底焊步骤，采用实芯焊丝气保焊焊接方式在坡口正面进行打底焊，焊接过程中不烧穿焊缝；
正面埋弧焊步骤，使用小电流在坡口正面进行埋弧焊；
背面埋弧焊步骤，坡口背面在不进行清根的情况下采用大电流埋弧焊直接焊接。
控制可变数据，正面打底焊步骤中使用的是直径为2.5-3.2mm的实芯焊丝，电流为300-350A,电压为28-30V，焊接速度为340-360mm/min。正面埋弧焊步骤中使用的是直径为3.2-4mm的实心焊丝，电流为400-420A，电压为29-31V，焊接速度为360-380mm/min。背面埋弧焊步骤中使用的是直径为3.2-4mm的实心 焊丝，电流为400-420A，电压为29-31V，焊接速度为360-380mm/min。中薄板的板厚为8-14mm。
设计实验表格，统计数据如下：
表2 X型坡口8*1000*100正面参数表
表3 X型坡口8*1000*100反面参数表
表4 X型坡口10*1000*100正面参数表
表5 X型坡口10*1000*100反面参数表
表6 X型坡口12*1000*100正面参数表
表7 X型坡口12*1000*100反面参数表
表8 X型坡口14*1000*100正面参数表
表9 X型坡口14*1000*100反面参数表
总结：根据表格参数实验，通过外观筛选实验组，除去烧穿组，其余全部进行100％RT检测，根据表格记录缺陷，并逐步讨论缩小参数范围，重复实验，直至获得满意参数。由参数制定新工艺的参数，并呈报上级经批准后投入生产。

Claims (5)

1.一种中薄板X型坡口埋弧焊反面不清根焊接工艺，其特征在于包括如下步骤：
焊接前装配步骤，将中薄板采取火焰切割形成X型坡口，所述坡口钝边尺寸为4mm，错边量在1mm内，焊缝宽在0.5mm之内；
正面打底焊步骤，采用实芯焊丝气保焊焊接方式在坡口正面进行打底焊，焊接过程中不烧穿焊缝；
正面埋弧焊步骤，使用小电流在坡口正面进行埋弧焊；
背面埋弧焊步骤，坡口背面在不进行清根的情况下采用大电流埋弧焊直接焊接。
2.根据权利要求1所述的一种中薄板X型坡口埋弧焊反面不清根焊接工艺，其特征在于：所述的正面打底焊步骤中使用的是直径为2.5-3.2mm的实芯焊丝，电流为300-350A,电压为28-30V，焊接速度为340-360mm/min。
3.根据权利要求1所述的一种中薄板X型坡口埋弧焊反面不清根焊接工艺，其特征在于：所述的正面埋弧焊步骤中使用的是直径为3.2-4mm的实心焊丝，电流为400-420A，电压为29-31V，焊接速度为360-380mm/min。
4.根据权利要求1所述的一种中薄板X型坡口埋弧焊反面不清根焊接工艺，其特征在于：所述的背面埋弧焊步骤中使用的是直径为3.2-4mm的实心焊丝，电流为400-420A，电压为29-31V，焊接速度为360-380mm/min。
5.根据权利要求1所述的一种中薄板X型坡口埋弧焊反面不清根焊接工艺，其特征在于：所述的中薄板的板厚为8-14mm。
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