CN107052539A

CN107052539A - 一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺

Info

Publication number: CN107052539A
Application number: CN201710083899.1A
Authority: CN
Inventors: 吕仲光; 曹文辉; 张光先; 孙润生; 刘汉阳; 李敏; 沈英; 马维丽; 许虹; 宋满堂
Original assignee: SHANDONG AOTAI ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: SHANDONG AOTAI ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2017-08-18

Abstract

本发明公开了一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺：坡口准备：将两块需焊接的钢板根据板厚特点，设计相应的坡口形式并进行加工；装配准备：将两板进行组对调整坡口间隙达到所规定的装配间隙；焊前准备：选择前后丝焊接电源，调整前后丝角度及焊丝间距；正面焊接：按既定焊接工艺进行正面的焊接施工；反面焊接：坡口背面在不进行清根的情况下，按既定焊接工艺进行反面的焊接施工。本发明合理利用双丝双弧埋弧焊焊接参数对焊缝成形的特点，合理匹配双丝双弧的焊接电流、焊接电压、行走速度、两丝间距和角度等参数，在减少工艺步骤的同时保证焊缝探伤的合格率和机械性能，节约了焊接工时和焊接材料，焊接效率提高5倍以上。

Description

一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，具体涉及一种26-40mm中厚板免清根的双丝双弧埋弧焊接工艺。

背景技术

随着各类高压、超高压压力容器设备日益增多，对焊接中厚壁压力容器在焊接效率和质量方面提出了更高的要求。其中中厚板因其应用广泛，其焊接技术的不断革新一直是行业发展趋势。中厚板多采用Y型、X型、U型和双U型等坡口形式，传统的中厚板焊接分为手工焊打底、正面埋弧焊焊接、反面碳弧气刨清根打磨、反面埋弧焊焊接四步，其中背面清根的目的是保证正反底层焊道重叠和焊接质量。背面清根的双面埋弧焊工艺一般采用双面多层多道的焊接方法，虽然可以保证焊接质量，但是背面碳弧气刨清根工序不仅耗费工时和焊材，而且在碳弧气刨过程中产生大量的烟尘、有害气体及高达90～120分贝的噪音，严重污染生产现场环境，影响焊接人员的身体健康，焊接效率较低、恶化工作环境、工人劳动强度大、增加生产成本。因此，针对采用背面免清根焊接且保证焊缝熔透，探索合适的埋弧焊焊接方法，从而简化焊接工艺、减少浪费材料、提高焊接生产率、减少环境污染、保护焊接人员身体健康是非常必要的。

单丝埋弧焊具有电流大、熔覆率高的优点是目前压力容器制造等行业中应用最为广泛的焊接方法。与传统的单丝埋弧焊相比，双丝埋弧焊作为一种先进高效的焊接方法，双丝的引入减少了焊接层次和道次，焊接生产效率得到大幅度提高，双丝埋弧焊有其独特的工艺参数：双丝电流的种类和大小、双丝的位置组合、双丝的间距、双丝熔池共用与否、不同的坡口形式等。免清根的双丝埋弧工艺采用串列双丝焊接电源，前置焊丝为平特性直流焊接电源和等速送丝式焊机，引弧容易；后置焊丝采用空载电压较高的下降特性交流焊接电源，配合变速送丝式焊机，减小了磁偏吹，从而使前置焊丝可以用较大的焊接电流。焊接时，直流用大电流低电压，保证熔深；交流用小电流高电压，增加熔宽，使焊缝具有适当的熔池形状及焊缝形状系数。双丝埋弧焊填充焊丝熔敷速度高且两个电弧形成一个熔池，熔池体积大、存在时间长、冶金反应充分，既有利于气体逸出，又有利于焊缝的合金化和微量元素的扩散，对气孔敏感性小，使得双丝埋弧焊接头具有良好的力学性能。免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺的应用，使焊接中厚板焊缝金属熔敷效率及焊速都远高于传统单丝埋弧焊，有效降低了焊接成本，大幅提高了生产率，具有良好的效果且应用前景广泛。因此，有必要探讨一种适用中厚板的免清根双丝双丝埋弧焊焊接方法，实现高效率焊接的同时改善生产现场环境。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺。

本发明所采用的技术方案是：

一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，步骤如下：

(1)坡口准备：将两块需焊接的钢板根据板厚特点，设计相应的坡口形式并进行加工；

(2)装配准备：将两板进行组对，调整坡口间隙达到所规定的装配间隙；

(3)装配工序：固定焊在背面进行，固定焊后在钢板两端加引弧板；

(4)焊前准备：选择前后丝焊接电源，调整前后丝角度及焊丝间距；

(5)正面焊前准备：清理坡口及坡口两侧20mm～50mm范围内钢板表面上的铁锈、氧化皮及油污，保证前后焊丝在一条直线上，埋弧焊小车轨道的调整，保证焊丝中心对准坡口中心；

(6)正面焊接：按既定焊接工艺进行正面的焊接施工；

(7)反面焊接准备：正面焊接完成后，钢板翻身，清理坡口及坡口两侧20mm～50mm范围内的表面上的铁锈、氧化皮及油污，调整埋弧焊小车的轨道，保证焊丝中心对准坡口中心；

(8)反面焊接：坡口背面在不进行清根的情况下，按既定焊接工艺进行反面的焊接施工。

如上述工序，焊接完成后，该对钢板的拼焊工作即完成。

优选的，焊接工艺可焊接厚度16-40mm钢板角接焊缝。

优选的，所述步骤(1)焊缝坡口形式为I型、Y型或X型坡口，切削加工方式为机械或火焰切割加工。当板厚≤20mm时不开坡口，钢板加工成I型；当板厚为22～28mm时开Y型坡口，钝边尺寸为16-20mm；当板厚为30～40mm时开X型坡口；钝边尺寸为16-20mm；；Y型和X型的坡口角度在70°～90°范围内。随着坡口深度的增大，坡口角度减小，本发明所设计坡口，所留钝边大，坡口截面积小，所需焊接材料大幅减少。因坡口采用大钝边，焊接中不会产生烧穿现象，同时为坡口机械加工及焊接节省了时间，提高了工作效率。

优选的，所述步骤(2)装配间隙为0-2mm，优选装配间隙为0mm；当装配间隙大于0.5mm时，焊缝反面只需加衬垫或焊条电弧焊溜缝，即可以防止焊接中铁水外流。

优选的，所述步骤(3)焊接时固定焊优先在背面进行，当板厚≥30mm时固定焊在正面也适用。

优选的，所述步骤(3)固定焊长度不小于50mm，间距不大于600mm。无论是纵缝还是环缝，固定焊无需清除，即可保证整个焊缝的合格。

优选的，所述步骤(4)焊前准备：焊接过程采用双焊丝前丝直流后丝交流电源焊接：前丝为直流反接，后丝为交流电源，前丝前倾10°～15°，后丝后倾10°～15°，前后丝间距为10～15mm，前后丝采用一个熔池。前丝采用直流大电流低电压，充分发挥直流电弧的穿透力，保证坡口根部的熔深；后丝采用相对较小焊接交流小电流大电压，克服前道大电流可能形成的熔化金属堆积，配合高速度焊接，保证焊缝的熔宽，同一熔池热能损失更小，使得焊缝表面成形美观。

优选的，所述步骤(6)正面埋弧焊参数设定：两根焊丝均采用直径为4.0mm的埋弧焊丝，直流规范：860～910A、33～35V，交流规范：340～360A、39～41V，焊接行车速度：56～60cm/min，干伸长：35～40mm。

优选的，所述步骤(8)反面埋弧焊参数设定，两根焊丝均采用直径为4.0mm的埋弧焊丝，直流规范：860～910A、33～35V，交流规范：340～360A、39～41V，焊接行车速度：56～60cm/min，干伸长：35～40mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的中厚板免清根的双丝双弧埋弧焊工艺，根据不同厚度钢板设计了相应的坡口形式，有效降低了坡口机械加工切削量，同时采用双丝双弧焊接工艺，可以克服单丝埋弧焊焊接的局限性，更好地保证了中厚板焊缝大熔深、熔宽及3.0～4.0mm熔高要求的焊接接头成形，具有焊接变形小、正反焊缝成型美观、脱渣容易、焊接质量稳定等优点。

(2)本发明焊接工艺效率明显高于单丝多层多道工艺，对于30mm以上钢板，焊接效率明显提高。焊缝金属熔敷效率及焊接速度都远高于传统单丝埋弧焊，正面焊缝无烧穿现象，探伤合格率高并焊接接头机械性能良好。

(3)该工艺免清根、免打底、根焊及表面成形一次完成，减少焊接工序，正反面各采用一次性完成焊缝的打底和盖面，无需考虑变形。节约了焊接工时和焊接材料，降低了焊接成本，节约了劳动力，生产效率提高5倍以上。适合各类碳钢中厚板的焊接，可以广泛应用于实际生产。

附图说明

图1埋弧双丝焊接纵列布置形式示意图；

图2是26mm钢板Y型坡口示意图；

图3是26mm焊接接头宏观金相照片；

图4是26mm焊接接头微观组织照片；

图5是32mm钢板X型坡口示意图；

图6是32mm焊接接头宏观金相照片；

图7是32mm焊接接头微观组织照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1

一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，步骤如下：

(1)坡口准备：将两块厚度为26mm的Q345R钢板加工成坡口角度α＝80°、坡口深度h＝6mm、钝边尺寸c＝20mm的Y型坡口形式，如图2所示；

(2)装配准备：将两板进行组对，调整坡口间隙为b＝0mm；

(4)焊前准备：采用双焊丝前丝直流后丝交流电源焊接：前丝为直流反接，后丝为交流电源，前丝前倾10°～15°，后丝后倾10°～15°，前后丝间距为10～15mm，前后丝采用一个熔池；埋弧双丝焊接纵焊丝位置如图1所示。

(6)正面焊接：按照表1中规范，进行正面双丝双弧埋弧焊焊接；

(8)反面焊接：坡口背面在不进行清根的情况下，按照表1中规范，进行反面双丝双弧埋弧焊焊接。

表1 26mm钢板焊接规范

按照JB/T4730.2-2005标准，经射线探伤焊缝为Ⅰ级无缺陷，外观参数和力学性能结果见表2。

表2 26mm焊缝外观和力学性能结果

试件的微观组织从金相观察上看,金相组织基本一致，焊缝区为索氏体+铁素体，热影响区为贝氏体回火组织，母材区为铁素体+珠光体。焊接接头宏观金相照片和焊接接头微观组织照片结果见图3和图4。

实施例2

一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，步骤如下：

(1)坡口准备：将两块厚度为32mm的Q245R钢板加工成上坡口角度α＝80°、下坡口角度β＝80°、上坡口深度h₁＝6mm、下坡口深度h₂＝6mm、坡口钝边尺寸c＝20mm的双V型坡口，如图5所示；

(2)装配准备：将两板进行组对，调整坡口间隙为b＝0mm；

(6)正面焊接：按照表3中规范，进行正面双丝双弧埋弧焊焊接；

(8)反面焊接：坡口背面在不进行清根的情况下，按照表3中规范，进行反面双丝双弧埋弧焊焊接。

表3 32mm钢板焊接规范

按照JB/T4730.2-2005标准，经射线探伤焊缝为Ⅰ级无缺陷，外观参数和力学性能结果见表4。

表4 32mm焊缝外观和力学性能结果

试件母材区、焊缝区和热影响区三个区域的微观组织均为铁素体+珠光体。但在先共析铁素体的分布形态和柱状晶的生长程度上有较大差别。焊缝接头宏观金相照片和焊接接头微观组织照片结果见图6和图7。

综上，采用本发明所提出的中厚板免清根双丝双弧埋弧焊工艺，能产生较大熔深并保证熔宽，得到的接头焊缝形状合理，力学性能满足生产的要求。双丝埋弧焊焊缝金属冷却速度慢，焊缝金属中的微量元素有较长时间进行扩散，过冷度降低使热影响区金属的成分偏析减弱，因此焊缝金属晶粒较为粗大，其冲击性能比热影响区性能稍低，但焊接接头焊缝区及热影响区的冲击韧性仍比母材金属要高。采用双丝埋弧焊焊接中厚度板时，焊缝金属熔敷效率及焊接速度都远高于传统单丝埋弧焊，很大程度地降低了焊接成本，节约了劳动力，生产效率提高5倍以上。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征在于，包含以下步骤：

(6)正面焊接：按既定焊接工艺进行正面的焊接施工；

2.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征为：焊接工艺可焊接厚度16-40mm钢板角接焊缝。

3.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征为：所述步骤(1)中焊缝坡口形式为I型、Y型或X型坡口，切削加工方式为机械或火焰切割加工；当板厚≤20mm时不开坡口，钢板加工成I型；当板厚为22～28mm时开Y型坡口，钝边尺寸为16-20mm；当板厚为30～40mm时开X型坡口；钝边尺寸为16-20mm；；Y型和X型的坡口角度在70°～90°范围内。

4.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征为：步骤(2)的装配间隙为0-2mm，当装配间隙大于0.5mm时，焊缝反面需加衬垫或焊条电弧焊溜缝。

5.根据权利要求4所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征为：步骤(2)的装配间隙为0mm。

6.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征为：步骤(3)的固定焊的长度不小于50mm，间距不超过600mm。

7.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征为：所述步骤(3)焊接时固定焊优先在背面进行，当板厚≥30mm时固定焊在正面也适用。

8.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征为：所述步骤(4)中焊接过程采用双焊丝前丝直流后丝交流电源焊接：前丝为直流反接，后丝为交流电源，前丝前倾10°～15°，后丝后倾10°～15°，前后丝间距为10～15mm，前后丝采用一个熔池。

9.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征在于，所述步骤(6)中，两根焊丝均采用直径为4.0mm的埋弧焊丝，直流电流为860～910A，直流电压为33～35V，交流电流为340～360A，交流电压为39～41V，焊接速度为56～60cm/min，干伸长为35～40mm。

10.根据权利要求1所述的一种免清根的中厚板双丝双弧埋弧焊工艺，其特征在于，所述步骤(8)中，两根焊丝均采用直径为4.0mm的埋弧焊丝，直流电流为860～910A，直流电压为33～35V，交流电流为340～360A，交流电压为39～41V，焊接速度为56～60cm/min，干伸长为35～40mm。