CN108213658A - 一种打底焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于自动焊接技术领域，具体涉及一种针对U型坡口管道的打底焊接方法。为了解决采用常规的自动钨极惰性气体焊无法对组对间隙大的U型坡口管道进行打底焊接的问题，本发明公开了一种全新的打底焊接方法。该打底焊接方法，采用同步脉冲模式的自动钨极惰性气体焊；其中，在焊接过程中，钨极在坡口内进行水平方向的往复摆动；钨极的摆动频率与电流的脉冲频率相同，并且中间电流值比两侧电流值大，中间送丝速度比两侧送丝速度大。采用本发明的打底焊接方法，不仅可以完成自动钨极惰性气体焊对组对间隙在1.5～4mm之间管道的打底焊接，而且可以保证打底焊缝的质量。

Description

一种打底焊接方法
技术领域
本发明属于自动焊接技术领域，具体涉及一种针对U型坡口管道的打底焊接方法。
背景技术
目前，在对开设有U型坡口的管道进行组对焊接时，首先根据焊接工艺进行管道之间的组对，对组对间隙和组对错边量进行调节，然后依次进行打底焊接、填充焊接和盖面焊接。其中，在采用自动钨极惰性气体焊(简称TIG)焊接技术进行上述管道的焊接时，通过单道脉冲方式进行打底焊接，其要求组对间隙不能超过1.5mm。
当组对间隙超过1.5mm时，如果继续采用单道脉冲方式进行打底焊接，则会出现烧穿、穿丝、塌陷以及背部焊瘤等问题，无法完成打底焊接。此时，如果不考虑焊接效率，通常改为手工焊接的方式进行打底焊接，保证打底焊接的完成。但是，当管道的壁厚较厚、坡口为窄坡口时，焊枪喷嘴无法抵达坡口根部或焊工的可视性不好，也同样无法完成打底焊接。这种情况下只能对管道的组对间隙进行再次调整，以满足焊接要求，或者在组对的焊缝背部进行手工封底焊接。
发明内容
为了解决采用常规的自动钨极惰性气体焊无法对组对间隙大的U型坡口管道进行打底焊接的问题，本发明提出了一种全新的打底焊接方法。该打底焊接方法，采用同步脉冲模式的自动钨极惰性气体焊；其中，在焊接过程中，钨极在坡口内进行水平方向的往复摆动；钨极的摆动频率与电流的脉冲频率相同，并且中间电流值比两侧电流值大，中间送丝速度比两侧送丝速度大。
优选的，管道的U型坡口中，钝边的厚度尺寸为1.5～2.5mm，钝边的宽度尺寸为1.5～3.0mm。
优选的，管道的组对间隙为1.5～4mm时，所述中间电流值为130～200A，所述两侧电流值为50～90A，所述中间送丝速度值为50～100cm/min，所述两侧送丝速度值为12～65cm/min，电压值为8～12V，焊接速度值为5～10cm/min，电流的脉冲频率为1～3Hz，电流的脉宽为50％。
进一步优选的，管道的组对间隙为1.5～2.0mm时，所述中间电流值为190～200A，所述两侧电流值为80～90A，所述中间送丝速度值为90～100cm/min，所述两侧送丝速度值为51～65cm/min，所述电压值为9.5～10.5V，所述焊接速度值为6.5cm/min，电流的脉冲频率为2Hz，电流的脉宽为50％。
进一步优选的，管道的组对间隙为3.5～4.0mm时，所述中间电流值为130～140A，所述两侧电流值为50～60A，所述中间送丝速度值为50～65cm/min，所述两侧送丝速度值为12～25cm/min，所述电压值为8.5～9.5V，所述焊接速度值为6.0cm/min，电流的脉冲频率为2Hz，电流的脉宽为50％。
采用本发明的打底焊接方法对组对间隙大的U型坡口管道进行打底焊接时，具有以下有益效果：
1、在本发明中采用同步脉冲模式的自动钨极惰性气体焊，通过对钨极的摆动频率、电流的脉冲频率以及送丝速度进行相互匹配，从而可以直接对组对间隙在1.5～4.0mm之间的U型坡口管道进行打底焊接。其中，当钨极摆动至中间位置时，电流值和送丝速度达到最大值；当钨极摆动至两侧时，电流值和送丝速度降至最小值。此时，利用中间的大电流在坡口中间位置形成较大的熔池，同时配合熔化更多的焊丝对熔池进行充分填充，从而实现对两侧钝边的连接。与此同时，利用两侧的小电流进行焊接温度的维持并且对两侧坡口钝边的熔化程度进行保持，防止熔化过度导致其强度下降而无法对中间熔池提供足够的支撑力以及温度过低导致钝边无法与熔池进行充分融合，从而达到两侧坡口钝边为中间熔池提供支撑力以及两侧坡口钝边与中间熔池充分熔合的平衡，形成高度均匀稳定的焊缝余高。这样，不仅实现了采用自动钨极惰性气体焊对组对间隙在1.5～4.0mm之间管道的打底焊接，而且还保证了打底焊缝的质量。
2、在本发明中，根据组对管道之间实际组对间隙的大小，对焊接过程的参数进行了匹配设定，尤其是对焊接电流、送丝速度以及焊接速度之间的匹配设定，保证了焊接过程中，中间位置形成的熔池大小、焊丝熔化速度、焊丝熔化量以及两侧钝边熔化程度之间的相互匹配，从而保证了打底焊缝的形成以及由此形成的打底焊缝质量。
附图说明
图1为本发明中钨极在坡口内部往复摆动的示意图；
图2为实施例1中获得打底焊缝的背部照片；
图3为实施例2中获得打底焊缝的背部照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明中的技术方案进行详细介绍。
结合图1所示，在本发明中，采用同步脉冲模式的自动钨极惰性气体焊，对组对间隙在1.5～4.0mm之间的U型坡口管道进行打底焊接。在焊接前将钨极1置于管道2的坡口内部中间位置，并且在焊接过程中对钨极1进行水平方向的往复摆动，从而在同一截面内形成左中右三个焊接位置，即两侧焊接位置和中间焊接位置。
与此同时，在钨极进行往复摆动的过程中，焊接的电流值也伴随着进行脉冲变化，并且电流的脉冲频率与钨极的摆动频率保持相同。其中，当钨极摆动至中间位置时，电流值升至最大；当钨极摆动至两侧位置时，电流值降至最小，即中间电流值大于两侧电流值。并且，当钨极摆动至中间位置时，送丝速度值也达到最大；当钨极摆动至两侧位置时，送丝速度值降低至最小，即中间送丝速度值大于两侧送丝速度值。
另外，在进行焊接操作前，需要将管道的组对端加工为U型坡口。其中，坡口钝边的厚度尺寸为1.5～2.5mm，坡口钝边的宽度尺寸为1.5～3.0mm。当管道的组对间隙为1.5～4mm时，将中间电流值设定为130～200A，两侧电流值设定为50～90A，中间送丝速度值设定为50～100cm/min，两侧送丝速度值设定为12～65cm/min，电压值设定为8～12V，焊接速度值设定为5～10cm/min，电流的脉冲频率设定为1～3Hz，电流的脉宽为50％。
实施例1
采用本发明的打底焊接方法，通过Liburdi窄间隙自动焊机对奥氏体不锈钢管道进行打底焊接。
首先，对两个管道的组对端进行U型坡口加工，其中坡口的钝边厚度尺寸控制为1.5～2.5mm，坡口的钝边宽度尺寸控制为1.5～3.0mm；接着，对管道进行组对，将管道之间的组对间隙控制为1.5～2.0mm；然后，对焊机进行安装固定，将钨极置于坡口底部的中间位置并对焊机进行参数设定。其中，将焊接速度设定为6.5cm/min，并且根据该焊接速度将整圈打底焊接过程中的中间电流值设定为190～200A，两侧电流值设定为80～90A，中间送丝速度值设定为90～100cm/min，两侧送丝速度值设定为51～65cm/min，电压值设定为9.5～10.5V，电流的脉冲频率设定为2Hz，电流的脉宽设定为50％。
打底焊接完成后，对本实施例中获得的打底焊缝进行无损检测，结果显示本实施例中获得的焊缝均匀，内部不存在塌陷、穿丝和烧穿等缺陷问题。进一步对该焊缝背部进行外观检查获得如图2所示的照片，从图2中可以看出，打底焊缝的背部形成了高度和宽度均匀的焊缝余高，并且没有出现焊瘤等缺陷，从而保证了焊缝根部的焊透，形成了良好的打底焊缝。
实施例2
采用与实施例1相同的方法对奥氏体不锈钢管道进行打底焊接，其区别仅在于：将管道之间的组对间隙调整至3.5～4.0mm，同时将焊接速度设定为6.0cm/min，中间电流值设定为130～140A，两侧电流值设定为50～60A，中间送丝速度值设定为50～65cm/min，两侧送丝速度值设定为12～25cm/min，电压值设定为8.5～9.5V。
在完成打底焊接后，对本实施例中获得的打底焊缝进行无损检测，结果同样显示焊缝均匀，内部不存在塌陷、穿丝和烧穿等缺陷问题；对焊缝背部进行外观检查获得如图3所示的照片，从图3中可以看出，打底焊缝的背部同样形成高度和宽度均匀的焊缝余高，并且没有出现焊瘤等缺陷，从而保证了焊缝根部的焊透，形成了良好的打底焊缝。
此外需要说明的是，本发案的提出是针对组对间隙超过1.5mm的情况，并且在具体实施例部分主要是对实际焊接过程中遇到最多的1.5～4.0mm的情况进行介绍，但是本方案同样适用于组对间隙在0～1.5mm的情况。

Claims (5)

1.一种打底焊接方法，其特征在于，采用同步脉冲模式的自动钨极惰性气体焊；其中，在焊接过程中，钨极在坡口内进行水平方向的往复摆动；钨极的摆动频率与电流的脉冲频率相同，并且中间电流值比两侧电流值大，中间送丝速度比两侧送丝速度大。
2.根据权利要求1所述的打底焊接方法，其特征在于，管道的U型坡口中，钝边的厚度尺寸为1.5～2.5mm，钝边的宽度尺寸为1.5～3.0mm。
3.根据权利要求2所述的打底焊接方法，其特征在于，管道的组对间隙为1.5～4mm时，所述中间电流值为130～200A，所述两侧电流值为50～90A，所述中间送丝速度值为50～100cm/min，所述两侧送丝速度值为12～65cm/min，电压值为8～12V，焊接速度值为5～10cm/min，电流的脉冲频率为1～3Hz，电流的脉宽为50％。
4.根据权利要求3所述的打底焊接方法，其特征在于，管道的组对间隙为1.5～2.0mm时，所述中间电流值为190～200A，所述两侧电流值为80～90A，所述中间送丝速度值为90～100cm/min，所述两侧送丝速度值为51～65cm/min，所述电压值为9.5～10.5V，所述焊接速度值为6.5cm/min，电流的脉冲频率为2Hz，电流的脉宽为50％。
5.根据权利要求3所述的打底焊接方法，其特征在于，管道的组对间隙为3.5～4.0mm时，所述中间电流值为130～140A，所述两侧电流值为50～60A，所述中间送丝速度值为50～65cm/min，所述两侧送丝速度值为12～25cm/min，所述电压值为8.5～9.5V，所述焊接速度值为6.0cm/min，电流的脉冲频率为2Hz，电流的脉宽为50％。
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