CN106378516A - 厚板对接高效组合式自动tig 焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，包括以下步骤：S1、将待焊工件连接部位加工成带钝边的单面坡口。S2、采用自动深孔型TIG封根焊在坡口外进行钝边的自熔焊接，实现单面焊双面成形。S3、采用自动窄间隙TIG填充焊进行坡口填充。本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，结合了自动深孔型TIG封根焊和自动窄间隙TIG填充焊两种自动TIG焊接方法的优点，焊接质量稳定，焊接效率高，适用性强，综合成本低。

Description

厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺
技术领域
本发明涉及材料焊接领域，一种厚板对接的高效组合式自动TIG焊接工艺。
背景技术
目前，焊接技术广泛应用于冶金、机械、船舶、石油化工、海洋装备、核电装备等领域。
窄间隙焊接技术作为一种先进的焊接技术被广泛的应用于厚板焊接，其具有焊缝质量好、节约焊材成本、效率高的优点。
目前工程上应用较多的窄间隙焊接方法有窄间隙埋弧焊、窄间隙熔化极气体保护焊和窄间隙非熔化极气体保护焊(窄间隙TIG)。相比于前两种焊接方法，窄间隙TIG焊具有焊接热输入小、焊接质量更加稳定、焊接过程绿色环保等特点。对于厚板的焊接，传统的窄间隙TIG焊接工艺有两种，一种是正面填充焊接后对根部进行清根处理，然后进行封根焊接；另外一种是根部留2mm左右的钝边，然后在坡口内采用单面焊双面成形工艺进行焊接。
对于清根加封根焊工艺，工序繁琐，浪费焊接材料，而坡口内的单面焊双面成形技术对坡口的装配精度要求高，工艺难度大，特别是背面成形质量控制困难。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，用以解决现有的窄间隙TIG焊接工艺方法在厚板焊接时，存在清根、封根焊工序繁琐，浪费焊接材料，坡口内的单面焊双面成形技术对工件装配精度要求高，工艺过程控制困难，焊缝成形质量不稳定等缺点。本发明采用的技术手段如下：
一种厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，包括以下步骤：
S1、将待焊工件连接部位加工成带钝边的单面坡口。
S2、采用自动深孔型TIG封根焊在坡口外进行钝边的自熔焊接，实现单面焊双面成形。
S3、采用自动窄间隙TIG填充焊进行坡口填充。
作为优选所述的待焊工件所加工成型的单面坡口为带钝边的单面U型窄间隙坡口。
作为优选所述的带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边厚度为K，5mm≤K≤12mm，U型窄间隙坡口的角度为α，2°≤α≤3°，装配间隙为I，0mm≤I≤2mm，错边量为0～2mm。
作为优选自动深孔型TIG封根焊采用的钨极直径为6.3mm，焊接电流为400A～600A，电弧电压为10V～20V，焊接速度为100mm/min～300mm/min。
作为优选当采用自动深孔型TIG封根焊进行封根焊时，为了保证单面焊双面成形的质量，在坡口内采用氩气进行保护，氩气纯度为99.999％。
作为优选所述的自动窄间隙TIG填充焊为自动窄间隙TIG单层单道钨极摇动焊接方法；在进行正面坡口自动窄间隙TIG填充焊时，每层排1道熔敷金属，焊接时钨极周期性的在窄间隙坡口内摇动，电弧随之在坡口两侧壁左右摆动。
作为优选坡口内自动窄间隙TIG填充焊时，当钨极指向焊缝中心位置时的焊接电流为100A～200A；当钨极指向坡口侧壁时的焊接电流为200A～300A；电弧电压为9V～15V，焊接速度为50mm/min～150mm/min，送丝速度为1000mm/min～3000mm/min，钨极伸出长度为10mm～20mm，钨极摇动角度为15°～45°。
作为优选当自动深孔型TIG封根焊在坡口内形成的背透焊道余高小于2mm，在自动深孔型TIG封根焊时坡口内所形成的单面焊双面成形焊道上直接进行填丝的自动窄间隙TIG填充焊，若自动深孔型TIG封根焊在坡口内形成的背透焊道余高大于2mm，则先进行不填丝的自动深孔型TIG封根焊，余高降低后再进行填丝的自动窄间隙TIG填充焊。
作为优选焊前对所述单面坡口内侧及表面5mm范围进行清理，去除影响焊接质量的杂质。
作为优选当带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边为碳钢材料，钝边厚度K不大于10mm；当带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边为不锈钢材料，钝边厚度K不大于12mm。
与现有技术比较，本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，具有以下优点：
1、本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，结合了自动深孔型TIG封根焊和自动窄间隙TIG填充焊两种自动TIG焊接方法的优点，焊接质量稳定，焊接效率高，适用性强，综合成本低。
2、本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，坡口钝边K最大为12mm，采用自动深孔型TIG封根焊，进行自熔不填丝封根焊接，节约了焊材成本，大幅度的提高了总体焊接效率。
3、本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，采用的自动深孔型TIG封根焊，其电弧能量高，对焊接件的装配精度要求低，适用性强。
4、本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，相比于普通单层多道TIG焊工艺，其坡口尺寸更窄，小于普通坡口尺寸的30％以上，焊接效率高，节约焊材成本。焊接过程中钨极在坡口内周期性的摇动，保证了坡口侧壁的熔合质量，焊接质量更加稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺坡口示意图。
图2是本发明厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺焊接接头示意图。
图中：H为钢板厚度，K为坡口根部钝边，I为装配间隙，B为坡口宽度，α为坡口角度，A为自动深孔型TIG封根焊区域，B为自动窄间隙TIG填充焊区域；
1，2，3…表示焊缝焊接顺序号，其中1为自动深孔型TIG封根焊焊道，2～21为自动窄间隙TIG填充焊焊道。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，包括以下步骤：
S1、将待焊工件连接部位加工成带钝边的单面坡口；焊前对所述的单面坡口内侧及表面50mm范围进行清理，采用机械抛磨或丙酮进行擦拭，去除油污、锈迹、氧化物等影响焊接质量的杂质。
所述的待焊工件所加工成型的单面坡口为带钝边的单面U型窄间隙坡口。所述的带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边厚度为K，5mm≤K≤12mm，U型窄间隙坡口的角度为α，2°≤α≤3°，装配间隙为I，0mm≤I≤2mm，错边量为0～2mm。
当带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边为碳钢材料，钝边厚度K不大于10mm；当带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边为不锈钢材料，钝边厚度K不大于12mm。
S2、采用自动深孔型TIG封根焊在坡口外进行钝边的自熔焊接，实现单面焊双面成形；当采用自动深孔型TIG封根焊进行封根时，采用自熔焊的方式，在单面坡口背面将钝边熔化，实现单面焊双面成形，无需添加焊接材料。
自动深孔型TIG封根焊采用的钨极直径为6.3mm，焊接电流为400A～600A，电弧电压为10V～20V，焊接速度为100mm/min～300mm/min，焊接保护气体流量15L/min～25L/min，背面保护气体流量15L/min～20L/min。
焊接时电弧被高度压缩，电弧能量高，在焊接方向形成了一个动态的漏斗形熔池，形成类似激光焊和电子束焊的焊接小孔，通过电弧吹力、熔池表面张力、熔池金属自身重力的平衡，来维持焊接熔池的稳定性。
S3、采用自动窄间隙TIG填充焊进行坡口填充。当采用自动深孔型TIG封根焊进行封根焊时，为了保证单面焊双面成形的质量，在坡口内采用氩气进行保护，氩气纯度为99.999％。
所述的自动窄间隙TIG填充焊为自动窄间隙TIG单层单道钨极摇动焊接方法；在进行正面坡口自动窄间隙TIG填充焊时，每层排1道熔敷金属，焊接时钨极周期性的在窄间隙坡口内摇动，电弧随之在坡口两侧壁左右摆动，达到良好的坡口侧壁熔合质量。
坡口内自动窄间隙TIG填充焊时，当钨极指向焊缝中心位置时的焊接电流，即基值电流为100A～200A，当钨极指向坡口侧壁时的焊接电流，即峰值电流为200A～300A。
电弧电压为9V～15V，焊接速度为50mm/min～150mm/min，送丝速度为1000mm/min～3000mm/min，钨极伸出长度为10mm～20mm，钨极摇动角度为15°～45°。
并且当自动深孔型TIG封根焊在坡口内形成的背透焊道余高小于2mm，在自动深孔型TIG封根焊时坡口内所形成的单面焊双面成形焊道上直接进行填丝的自动窄间隙TIG填充焊，若自动深孔型TIG封根焊在坡口内形成的背透焊道余高大于2mm，则先进行不填丝的自动深孔型TIG封根焊，余高降低后再进行填丝的自动窄间隙TIG填充焊。
本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，省去了传统对接焊缝的清根工序，节约制造成本，缩短制造工期。相比于坡口内的单面焊双面成形技术，本发明所适用的坡口钝边留量更大，对装配精度要求更低，效率更高。坡口内采用自动窄间隙TIG单层单道钨极摇动焊方法进行填充，相比于普通窄间隙TIG单层多道焊，焊接坡口更窄，效率更高，节约焊材成本，焊接质量稳定。
在不清根的情况下，普通的带钝边坡口的钝边一般不超过2mm，而本发明所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺中的带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边厚度K不小于5mm，用于配合自动深孔型TIG封根焊的单面焊双面成形，工艺过程实施简单，无需清根处理，在坡口背面对于5mm～12mm厚的根部钝边，焊接过程无填充金属，节约焊材成本，正面填充焊接采用自动窄间隙TIG单层单道钨极摇动焊接方法，相比于普通的窄间隙TIG单层多道焊，坡口尺寸更窄，填充金属更少，在保证了坡口侧壁熔合质量的前提下，节约了焊材成本，提高了焊接效率。本发明所述的这种组合式高效自动TIG焊接工艺方法，特别适用于对焊缝质量要求较高的核电装备厚板的对接焊。
实施例1，本实施例提供一种用于100mm厚S30408不锈钢板对接的高效组合式自动TIG焊工艺，包括以下步骤：
(1)坡口采用图1所示的带钝边的单面U型窄间隙坡口，坡口角度为2°，根部钝边为12mm，装配间隙为0～1mm，错边量为1mm，采用机械加工的方式进行坡口加工。
(2)焊前对坡口内侧及外表面距坡口边缘50mm范围使用干净的白布蘸丙酮溶液进行擦拭，去除油污等影响焊接质量的杂质。
(3)采用自动深孔型TIG封根焊进行封根自熔焊接，选用的钨极直径为6.3mm，其工艺规范为：焊接电流480A～500A，电弧电压18V～20V，焊接速度200mm/min～220mm/min，焊接保护气体流量18L/min～20L/min，背面保护气体流量16L/min～18L/min。
(4)将工件翻个，坡口朝上，使用专用不锈钢刷进行坡口内封根时背面成形焊缝的清理，去除少量的氧化物杂质。
(5)采用自动窄间隙TIG填充焊，单层单道钨极摇动焊进行坡口填充，选用的焊材与不锈钢母材等强度匹配，焊丝直径为1.2mm，钨极直径为3.2mm，其工艺规范为：基值电流140A～160A，峰值电流200A～220A，电弧电压9V～11V，焊接速度50mm/min～70mm/min，送丝速度1800mm/min～2000mm/min，钨极伸出长度14mm～16mm，钨极摇动角度22°～25°。
步骤(5)所述的自动窄间隙TIG填充焊过程中，需使用不锈钢刷对每一层焊道进行清理，去除氧化物等杂质，露出金属光泽后再进行下一道的焊接。为了控制不锈钢的焊接变形，在填充焊接过程中，需控制层间温度不大于100℃。
实施例2，本实施例提供一种用于120mm厚核电用SA508-3钢板对接的高效组合式自动TIG焊工艺，包括以下步骤：
(1)坡口采用图1所示的带钝边的单面U型窄间隙坡口，坡口角度2.1°，根部钝边为10mm，装配间隙为0～1mm，错边量为1mm，采用机械加工的方式进行坡口加工。
(2)焊前对坡口内侧及外表面距坡口边缘50mm范围使用干净的白布蘸丙酮溶液进行擦拭，去除油污、锈迹等影响焊接质量的杂质。
(3)采用自动深孔型TIG封根焊，进行封根自熔焊接，选用的钨极直径为6.3mm，其工艺规范为：焊接电流450A～470A，电弧电压18V～20V，焊接速度190mm/min～210mm/min，焊接保护气体流量18L/min～20L/min，背面保护气体流量16L/min～18L/min。
(4)将工件翻个，坡口朝上，使用钢丝刷进行坡口内封根时背面成形焊缝的清理，去除少量的氧化物杂质。
(5)采用自动窄间隙TIG填充焊，单层单道钨极摇动焊进行坡口填充，选用的焊材与低合金钢母材等强度匹配，焊丝直径为1.2mm，钨极直径为3.2mm，其工艺规范为：基值电流160A～180A，峰值电流240A～260A，电弧电压9V～11V，焊接速度80mm/min～100mm/min，送丝速度2200mm/min～2400mm/min，钨极伸出长度14mm～16mm，钨极摇动角度22°～25°。
步骤(3)和(5)所述的自动深孔型TIG封根焊和自动窄间隙TIG填充焊前，均需对工件进行预热和后热处理，预热温度为150℃～250℃，后热温度为250℃～350℃，后热保温时间为1小时，预热和后热的目的是防止焊缝产生冷裂纹，减少焊接变形。
步骤(5)所述的自动窄间隙TIG填充焊接过程中，需使用钢丝刷对每一层焊道进行清理，去除氧化物等杂质，露出金属光泽后再进行下一道的焊接。为了保证焊缝组织，在填充焊接过程中，需控制层间温度不大于250℃。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1、将待焊工件连接部位加工成带钝边的单面坡口；
S2、采用自动深孔型TIG封根焊在坡口外进行钝边的自熔焊接，实现单面焊双面成形；
S3、采用自动窄间隙TIG填充焊进行坡口填充。
2.根据权利要求1所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
所述的待焊工件所加工成型的单面坡口为带钝边的单面U型窄间隙坡口。
3.根据权利要求2所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
所述的带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边厚度为K，5mm≤K≤12mm，U型窄间隙坡口的角度为α，2°≤α≤3°，装配间隙为I，0mm≤I≤2mm，错边量为0～2mm。
4.根据权利要求1所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
自动深孔型TIG封根焊采用的焊接电流为400A～600A，电弧电压为10V～20V，焊接速度为100mm/min～300mm/min。
5.根据权利要求1或4所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
当采用自动深孔型TIG封根焊进行封根焊时，为了保证单面焊双面成形的质量，在坡口内采用氩气进行保护，氩气纯度为99.999％。
6.根据权利要求1所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
所述的自动窄间隙TIG填充焊为自动窄间隙TIG单层单道钨极摇动焊接方法；
在进行正面坡口自动窄间隙TIG填充焊时，每层排1道熔敷金属，焊接时钨极周期性的在窄间隙坡口内摇动，电弧随之在坡口两侧壁左右摆动。
7.根据权利要求1或6所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
坡口内自动窄间隙TIG填充焊时，
当钨极指向焊缝中心位置时的焊接电流为100A～200A；
当钨极指向坡口侧壁时的焊接电流为200A～300A；
电弧电压为9V～15V，焊接速度为50mm/min～150mm/min，送丝速度为1000mm/min～3000mm/min，钨极伸出长度为10mm～20mm，钨极摇动角度为15°～45°。
8.根据权利要求1或6所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
当自动深孔型TIG封根焊在坡口内形成的背透焊道余高小于2mm，在自动深孔型TIG封根焊时坡口内所形成的单面焊双面成形焊道上直接进行填丝的自动窄间隙TIG填充焊，若自动深孔型TIG封根焊在坡口内形成的背透焊道余高大于2mm，则先进行不填丝的自动深孔型TIG封根焊，余高降低后再进行填丝的自动窄间隙TIG填充焊。
9.根据权利要求1、2或3所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
焊前对所述单面坡口内侧及表面5mm范围进行清理，去除影响焊接质量的杂质。
10.根据权利要求3所述的厚板对接高效组合式自动TIG焊接工艺，其特征在于：
当带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边为碳钢材料，钝边厚度K不大于10mm；
当带钝边的单面U型窄间隙坡口的钝边为不锈钢材料，钝边厚度K不大于12mm。
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