CN104985305A - 改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，包括采用坡口形式，打磨接头，拼接，定位焊，外环缝焊接，内环缝焊接，探伤等步骤。本发明可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是工艺复杂、工序繁琐、操作难度大、焊接速度慢，以及焊件点焊后放置时容易受潮氧化导致焊接时产生气孔，从而影响焊接的质量的问题。

Description

改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接加工技术领域，尤其涉及特高压输电线路钢管塔构件中钢管与带颈法兰环向对接埋弧焊焊接方法。
背景技术
近年来,国内特高压输电线路正处于高速发展时期，钢管塔在特高压输电线路中的应用越来越广泛。据报道，中国电力科学研究院通过对钢管与带颈法兰构件的真型试验结果表明，带颈法兰应用于输电线路钢管塔是可行的、安全的。由此，对特高压钢管塔用带颈法兰的推广应用提供了强有力的技术保障。对于及以上管径，壁厚8mm及以上的钢管与带颈法兰对接焊焊接量相当大，并且焊缝等级均为一级焊缝。
在本发明之前，上述规格的钢管与带颈法兰对接焊传统焊接方法是：采用半自动气体保护焊打底填充及盖面，然后在对其内环缝进行清根并打磨干净；在转入下道工序进行封底焊接。由于钢管与带颈法兰对接焊缝多为受力焊缝，需经射线探伤合格才能使用，因此，焊接过程需要经验丰富的焊工对每一道工序都要细致到位，精心操作。但是以上的钢管与带颈法兰对接焊接方法存在以下缺陷：不仅工艺复杂、工序又显得相对繁琐、操作难度大、焊接速度慢，而且焊件点焊后放置时容易受潮氧化导致焊接时产生气孔，从而影响了焊接的质量；同时现有的焊接方法故障率高，焊缝金属的强度和韧性低，焊接质量一般。
发明内容
鉴于以上所述，提供一种改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是工艺复杂、工序繁琐、操作难度大、焊接速度慢，以及焊件点焊后放置时容易受潮氧化导致焊接时产生气孔，从而影响焊接的质量的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，包括以下步骤：
a.坡口形式：根据管壁的厚度进行坡口加工，坡口的形式可为Y型，坡口角度32.5°，钝边8.0mm；
b.打磨接头：用砂轮机将钢管与带颈法兰焊件的焊接端面及20mm范围内进行打磨，清除铁锈、夹杂铁末及氧化皮；
c.拼接：将打磨后的钢管与带颈法兰拼装在一起，使得待焊接端面间的距离不大于1mm，错边S≤1.5mm；
d.定位焊：定位焊所用的焊丝需与母材匹配，类型为气体保护焊用实芯焊丝；定位焊的焊丝在坡口内施焊，焊点长度为20～30mm，定位焊高度2～3mm，其间距不宜超过400mm,且不少于3点，定位焊应保证焊透和无缺陷，焊接完成后检查定位焊质量是否合格，合格后将定位焊两端打磨至斜坡过渡。
e.外环缝焊接：施焊前，需调整外环缝的焊枪角度为前倾30°，使焊枪偏离至管中心线15mm～75mm，保证焊枪处于下坡状态进行施焊，并保证焊接时的熔深为焊件厚度的40％～50％；
f.内环缝焊接：施焊前，需调整内环缝的焊枪角度为后倾15°，使焊枪偏离至管中心线15mm～75mm，保证焊枪处于上坡状态进行施焊，并保证焊接时的熔深为焊件厚度的50％～60％；
g.探伤。
步骤e中，对外环缝进行焊接时：焊枪偏离至管中心线15mm～75mm处于下坡状态进行施焊，可保证焊缝外观成型平整、均匀；焊枪角度前倾30°，可减少焊缝的宽度，避免热影响区较大，并加大了焊缝的熔深；焊接时控制焊接参数使熔深为焊件厚度的40％～50％，可避免焊缝被击穿。
步骤f中，对内环缝进行焊接时：焊枪偏离至管中心线15mm～75mm处于上坡状态进行施焊，可保证焊缝外观成型平整、均匀，避免鱼骨状焊缝成型产生；焊枪角度后倾15°，可控制焊缝宽度，避免热影响区较大；焊接时控制焊接参数使焊缝熔深为焊件厚度的50％～60％，从而可以保证焊缝接头完全熔透。
进一步，所述步骤(e)和(f)中，焊接电源为奧太MZ-1250Ⅳ，电源极性为直流反极性；所述的焊丝可采用GB/T5293-1999，焊丝的品牌可采用H08MnA，焊接采用的焊剂的规格牌号可为SJ301。
再进一步，步骤(e)和(f)中，所述的法兰及管壁厚度为8～24mm，焊丝直径为3.2～5.0mm，焊接电流为510～900A，电弧电压为29～36V，焊接速度为32～60cm/min，施焊时，先焊外环缝，再焊内环缝，焊丝伸出长度一般为25～45mm，焊剂堆高一般在25～40mm，并保证在丝极周围埋住电弧。
更进一步，所述步骤(e)和(f)中，为保证顺利引弧，引弧前需剪断焊丝端头部分，引弧顺序为：调整焊丝伸长度使焊丝端头紧贴焊缝表面→释放焊剂并保证一定的堆高→启动滚轮旋转→启动焊接开关，焊接时，也要随时观察红外线灯或指针位置，以便微调焊枪与坡口中心距离，避免焊丝走偏造成未融合或未焊透等现象。收弧时，连续施焊与起弧焊缝接头处重叠20～30mm保证接头处熔合良好。
本发明的有益效果是，相较于现有技术，本发明通过采用双面埋弧焊接，从而减少了二氧化碳气体保护焊打底以及背面清根等工序，提高了焊接速度；同时本发明通过在焊接时提高了焊件的温度，从而常有效的避免了焊件点焊后放置时容易氧化而导致焊接时气孔的产生，进一步提高了焊接的质量；此外，采用本发明的钢管与帯颈法兰埋弧焊接方法后，仅需对外环缝施焊一道再对内环缝施焊一道，共施焊2道就可完成焊接任务，从而在焊接时减少了焊丝的填充量，提高了焊接效率，而且本发明的焊接方法操作简单，焊缝表面光洁、平整、成形美观，缺陷、故障率低，一次成型合格率98％以上；另外，本发明中当焊接端面间的距离小于1mm时，可以保证大电流不会烧穿焊件，同时焊缝金属的强度和韧性最好；焊接电流为510～900A，电弧电压为29～36V，焊接速度为34～60cm/min时，所得焊件，焊缝内部断截面的锯齿形较好，效果最好。最后，电弧在焊剂下燃烧没有弧光的有害影响，放出的烟尘少，从而改善了焊工的工作环境。
附图说明
图1是本发明钢管与带颈法兰环焊接后立体图。
图2是图1的截面图；
图3是图1所示的钢管与带颈法兰环焊接后的焊接效果的局部截面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
结合参阅图1至图3，本发明进行了一系列实验，以选择本发明提供的管管对接水平转动埋弧焊接方法的工艺条件等，证明本发明焊接方法的有效性。焊件为钢管10与带颈法兰20。
实验例1，焊接接头端面间的距离对焊接效果的影响。
发明时选用厚度为8～24mm的焊件，焊接端面间的距离分别设置为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mm，采用常规的焊接条件进行焊接，结果显示：当焊接接头端面间的距离小于1mm时，大电流不仅不会将焊件烧穿，而且焊缝金属的强度和韧性最好。
实验例2，焊接电流、电弧电压及焊接速度对焊接效果的影响
发明时选用厚度为8～24mm的焊件，焊丝直为3.2～5mm，采用不同的焊接电流、电弧电压和焊接速度进行焊接，结果显示：焊接电流为510～900A，电弧电压为29～36V，焊接速度为32～60cm/min时，所得焊件接头断截面的锯齿形状较好；
实验例3，内外焊枪位移管中心线距离对焊缝成型的影响
发明时选用管径为的焊件，采用实验例2中的焊接参数，在焊接时分别对内外焊枪做不同距离的位移，结果显示：当管径大于等于325mm、小于等于1016mm，内(外)焊枪位移15～75mm(随管径增大位移距离也随之增大)并处于上(下)坡状态焊接时，焊缝的外观成型平整、均匀，并能够符合焊缝外观质量1级要求；
实验例4：内外焊枪倾斜角度对焊缝成型的影响
发明时选用管径为的焊件，采用实验例2中的焊接参数及实验例3中的焊枪位移管中心线距离，采用常规的焊接条件进行焊接并分别对内外焊枪做不同程度的倾斜角度，结果显示：当焊枪前倾30°对外环缝进行下坡焊接时，焊缝的外观成型在实验例3的基础上又得到了进一步的改善，使焊缝成型更加均匀、美观，并且由于焊枪处于前倾状态在一定程度上又加大了焊缝的熔深，弥补了下坡焊熔深浅的缺点；当焊枪后倾15°对内环缝进行上坡焊接时，由于是上坡状态焊接，其在实验例3的基础上又加大了焊缝的熔深、同时也弥补了焊枪前倾熔深浅的缺点并控制了焊缝宽度。
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内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，包括以下步骤：
a.采用坡口形式：根据管壁的厚度进行坡口加工，坡口的形式为Y型，坡口角度32.5°，钝边8.0mm；
b.打磨接头：用砂轮机将钢管与带颈法兰焊件的焊接端面及20mm范围内进行打磨，清除铁锈、夹杂铁末及氧化皮；
c.拼接：将打磨后的钢管与带颈法兰拼装在一起，使得待焊接端面间的距离不大于1mm，错边S≤1.5mm；
d.定位焊：定位焊所用的焊丝需与母材匹配，类型为气体保护焊用实芯焊丝；定位焊的焊丝在坡口内施焊，焊点长度为20～30mm，定位焊高度2～3mm，其间距不宜超过400mm,且不少于3点，定位焊应保证焊透和无缺陷，焊接完成后检查定位焊质量是否合格，合格后将定位焊两端打磨至斜坡过渡；
e.外环缝焊接：施焊前，需调整外环缝的焊枪角度为前倾30°，使焊枪偏离至管中心线15mm～75mm，保证焊枪处于下坡状态进行施焊，并保证焊接时的熔深为焊件厚度的40％～50％；
f.内环缝焊接：施焊前，需调整内环缝的焊枪角度为后倾15°，使焊枪偏离至管中心线15mm～75mm，保证焊枪处于上坡状态进行施焊，并保证焊接时的熔深为焊件厚度的50％～60％；
g.探伤。
2.根据权利要求1所述的改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，其特征在于：步骤(e)和(f)中，焊接电源品牌型号选用奧太MZ-1250Ⅳ，电源极性为直流反极性。
3.根据权利要求1所述的改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，其特征在于：步骤(e)和(f)中，所述的焊丝采用GB/T5293-1999，焊丝的品牌型号采用H08MnA，焊接采用的焊剂的规格牌号为SJ301。
4.根据权利要求1所述的改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，其特征在于：步骤(e)和(f)中，带劲法兰及管壁厚度为8～24mm，焊丝直径为3.2～5.0mm，焊接电流为510～900A，电弧电压为29～36V，焊接速度为32～60cm/min。
5.根据权利要求4所述的改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，其特征在于：步骤(e)和(f)中，施焊时，焊丝伸出长度为25～45mm，焊剂堆高在25～40mm，并保证在丝极周围埋住电弧。
6.根据权利要求1所述的改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，其特征在于：步骤(e)和(f)中，在引弧前需剪断焊丝端头部分，引弧顺序为：调整焊丝伸长度使焊丝端头紧贴焊缝表面→释放焊剂并保证一定的堆高→启动滚轮旋转→启动焊接开关，焊接时，要随时观察红外线灯或指针位置，以便微调焊枪与坡口中心距离，避免焊丝走偏造成未融合或未焊透等现象，收弧时，连续施焊与起弧焊缝接头处重叠20～30mm保证接头处熔合良好。
7.根据权利要求1所述的改进的钢管与带颈法兰对接埋弧焊接方法，其特征在于：焊件管径选用厚度选用8～24mm。
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