CN110000447A - 一种eh36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,包括以下步骤:在EH36高强度钢厚板的焊接处加工V型焊接坡口,通过卡码对焊接板材进行装配,其中卡码装配于V型焊接坡口的背面侧;并在V型焊接坡口的背面侧设置陶瓷衬垫;通过半自动式CO2气体保护焊的方式在V型焊接坡口的两端分别焊接引弧板和熄弧板;选用直径为1.2mm的药芯焊丝对焊接板材进行焊接;焊接过程中道间温度保持230℃以下,每道焊缝焊接结束后,均进行清渣工作。本发明能够有效避免焊接裂纹的产生以确保焊缝质量,同时减少焊前预热的设备、能源、人工等的投入,减少生产成本,缩短生产周期。
Description
技术领域
本发明涉及不预热气体保护焊工艺,具体涉及一种EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法。
背景技术
风电安装的平台在作业过程中,固桩室、桩腿、桩靴是平台的主要支撑结构,不仅要承受船体重量和吊机负载,还要承受海浪、海风等环境形成的冲击载荷,因此其结构性能直接决定了风电安装平台的工作能力。
EH36是一种屈服强度级别大于等于355MPa的高强度船体结构用钢,具有良好的低温冲击韧性,已经应用于固桩室、桩靴外板和加强结构,而且多为厚板设计,能够提高平台抗冲击能力。但是EH36厚板焊接过程中,由于拘束度较大,而且厚板散热较快,冷却速度大,容易在焊接接头中形成冷裂纹,通常需要进行焊前预热的工艺措施。而焊前预热需要提供较多设备、能源、人工等投入才能完成,生产成本大且生产周期长。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提出一种EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,能够有效避免焊接裂纹的产生以确保焊缝质量,同时减少焊前预热的设备、能源、人工等的投入,减少生产成本,缩短生产周期。
本发明的技术方案是这样实现的:一种EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,具体包括以下步骤:
步骤1,在EH36高强度钢厚板的焊接处加工V型焊接坡口,其中V型焊接坡口的相应参数分别为:坡口角度为35°~45°,钝边为0~1mm,根部间隙为6~10mm;加工好后,对V型焊接坡口面的氧化层及V型焊接坡口周围20-30mm范围内的杂质进行清理;
步骤3,通过卡码对焊接板材进行装配,其中卡码装配于V型焊接坡口的背面侧,卡码装配间距为300-400mm;然后将卡码焊接于V型焊接坡口的背面侧;并在V型焊接坡口的背面侧设置陶瓷衬垫,其中陶瓷衬垫的中心线正对V型焊接坡口的中心线;
步骤4,通过半自动式CO2气体保护焊的方式在V型焊接坡口的两端分别焊接引弧板和熄弧板;
步骤5,选用直径为1.2mm的药芯焊丝对焊接板材进行焊接,并且药芯焊丝的性能符合AWS A5.20焊材标准中E71T-1CJ的相应技术指标;焊接过程采用纯度为99.9%以上的CO2气体进行保护,保护气体流量为20-25L/min,焊丝导电咀到工件距离12-15mm;其中,焊接过程中各位置的焊接参数为:
平焊、横焊、仰焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流170-200A,焊接电压23-25V,焊接速度8-10cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流220-240A,焊接电压24-27V,焊接速度25-35cm/min;
上行焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流160-190A,焊接电压23-25V,焊接速度5-7cm/min
填充焊道焊接时,焊接电流200-220A,焊接电压25-28V,焊接速度8-15cm/min;
焊接过程中道间温度保持230℃以下,每道焊缝焊接结束后,均进行清渣工作。
进一步的,还包括:
步骤2,在V型焊接坡口的两端分别装配引弧板和熄弧板,然后清理各坡口处的杂质;其中,引弧板及熄弧板的材质均与EH36高强度钢厚板的材质一致,引弧板及熄弧板的厚度均与EH36高强度钢厚板的厚度一致,引弧板及熄弧板的坡口与EH36高强度钢厚板的V型焊接坡口一致。
进一步的,焊接过程中各位置的焊接参数为:
平焊、横焊、仰焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流183A,焊接电压24V,焊接速度9.5cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流231A,焊接电压25V,焊接速度31.5cm/min;
上行焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流174A,焊接电压24V,焊接速度5.6cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流200A,焊接电压27V,焊接速度12.2cm/min。
进一步的,步骤5中,焊接过程中道间温度保持在86-186℃之间,每道焊缝焊接结束后进行清渣工作。
进一步的,步骤1中,加工V型焊接坡口时,可采用火焰切割方式、等离子切割方式或机械切削方式。
进一步的,还包括:
步骤6,焊后24h对焊接接头表面进行磁粉检测,确定焊缝表面无缺陷;并通过超声波检测焊接接头的焊缝内部质量是否合格。
进一步的,所述EH36高强度钢厚板的厚度小于或等于60mm。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:通过本发明方法,在厚度小于等于64mm的EH36高强度钢厚板上进行气体保护焊时,避免了焊前预热工序,减少了焊前预热的设备、能源、人工等的投入,减少了生产成本,缩短了生产周期;另外,本发明方法能够有效避免焊接裂纹的产生,确保了焊缝质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为EH36高强度钢厚板的焊接坡口的结构示意图;
图2为EH36高强度钢厚板的正面结构示意图;
图3为EH36高强度钢厚板的背面结构示意图;
图4为EH36高强度钢厚板的剖面结构示意图。
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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1~图4为EH36高强度钢厚板进行装配时的结构示意图,下面结合图1~图4及实施例进行具体阐述。
实施例1
本实施例公开了一种焊接板材为EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,其中EH36高强度钢厚板的厚度小于等于64mm,具体包括以下步骤:
步骤1,在EH36高强度钢厚板的焊接处加工V型焊接坡口,V型焊接坡口的相应参数分别为:坡口角度为35°~45°,钝边为0~1mm,根部间隙为6~10mm;加工好后,对V型焊接坡口面的氧化层及V型焊接坡口周围20-30mm范围内的杂质(包括坡口处的氧化层、铁锈、水分或其他杂质等)进行清理,以防止在焊接过程中,V型焊接坡口附近的杂质焊入焊缝中,进而容易产生裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷;
V型焊接坡口便于后续在其背面安装陶瓷衬底,且适用于翻身的结构件进行焊接。
本发明实施例中,坡口角度如果过大则焊材填充量增加,而坡口角度过小则焊枪无法深入焊接坡口,较难焊接。
而对于钝边,若钝边长度过大则根部容易形成未熔合缺陷;而对于根部间隙,若根部间隙过小则容易形成未熔合缺陷,根部间隙过大则浪费焊材。
其中,加工V型焊接坡口时,可采用火焰切割方式、等离子切割方式或机械切削方式等方式进行加工。V型焊接坡口附近的杂质包括坡口处的氧化层、铁锈、水分或其他杂质等。
步骤2,在V型焊接坡口的两端分别装配引弧板和熄弧板,然后清理各坡口处的杂质;其中,引弧板及熄弧板的材质均与EH36高强度钢厚板的材质一致,引弧板及熄弧板的厚度均与EH36高强度钢厚板的厚度一致,引弧板及熄弧板的坡口与EH36高强度钢厚板的V型焊接坡口一致。
本发明实施例中,引弧板、熄弧板的作用是将起弧点和收弧点引出正式焊缝,因为起弧点和收弧点焊接参数是不稳定的,容易形成焊接弧坑和其他缺陷;因此,采用引弧板、熄弧板焊接,焊后切除掉可以避免起弧点和收弧点焊接缺陷的危害。
步骤3,通过卡码对焊接板材进行装配,其中卡码装配于V型焊接坡口的背面侧,卡码装配间距为300-400mm;然后将卡码焊接于V型焊接坡口的背面侧;并在V型焊接坡口的背面侧设置陶瓷衬垫,其中陶瓷衬垫的中心线正对V型焊接坡口的中心线;
陶瓷衬垫能够托住打底焊道的熔融金属,确保其背面成型。其中,陶瓷衬垫的底部通常设有凹槽,与焊缝余高形状相当,若衬垫中心偏离坡口中心,则会影响焊缝背面成型。
如图4所示,本发明实施例中,先安装焊接板材,确保焊接板材的平整度及间隙,然后通过卡码进行固定,以避免焊接过程中装配板材错边、间隙增大等问题,也可以避免焊接过程中板材发生变形而引起的裂纹。
步骤4,通过半自动式CO2气体保护焊的方式在V型焊接坡口的两端分别焊接引弧板和熄弧板;
步骤5,选用直径为1.2mm的药芯焊丝对焊接板材与焊接板材的焊接接头进行多层多道连续焊接,并且药芯焊丝的性能符合AWS A5.20焊材标准中E71T-1CJ的相应技术指标;焊接过程采用纯度为99.9%以上的CO2气体进行保护,能够有效控制电弧的氢气氛,对于控制氢致冷裂纹具有积极作用,其中保护气体流量为20-25L/min,焊丝导电咀到工件距离12-15mm;其中,焊接过程中各位置的焊接参数为:
平焊、横焊、仰焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流170-200A,焊接电压23-25V,焊接速度8-10cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流220-240A,焊接电压24-27V,焊接速度25-35cm/min;
立焊位置处,采用上行焊方式:
打底焊道焊接时,焊接电流160-190A,焊接电压23-25V,焊接速度5-7cm/min
填充焊道焊接时,焊接电流200-220A,焊接电压25-28V,焊接速度8-15cm/min。
焊接过程中道间温度保持230℃以下,每道焊缝焊接结束后,均进行清渣工作,以避免焊接过程中有杂质焊接入焊缝中,进而形成焊接缺陷;其中,道间温度若高于230℃,焊接接头受热严重,会直接影响其力学性能,造成强度降低、韧性降低。
立焊包括上行焊和下行焊,本发明实施例中,由于下行焊对设备、焊接材料、焊接技能等要求较高,因此本发明实施例在进行立焊时采用上行焊方式。
其中,E71T-1CJ是AWS A5.20里面的一种型号,AWS A5.20的标准中会规定焊丝的化学成分、强度、冲击韧性等技术指标;而不同厂家会根据该指标制造属于自己品牌的焊丝。而且本发明实施方式中,选用直径为1.2mm的药芯焊丝对焊接板材进行焊接,并且该药芯焊丝的性能符合AWS A5.20焊材标准中E71T-1CJ的相应技术指标;采用该药芯焊丝进行平焊、横焊、仰焊及上行焊时,其相应焊接电流、焊接电压及焊接速度分别如上所示,可避免焊接裂纹的产生,并且焊接过程中不用预热。
焊接过程中,采用药芯焊丝气体保护焊,一方面保护气体对电弧进行保护,另一方面药芯焊丝受热融化形成焊渣,由于其密度远低于融合进水而浮在熔化进水而浮在熔化金属表面,从而形成保护层。
步骤6,焊后24h对焊接接头表面进行磁粉检测,确定焊缝表面无缺陷;并通过超声波检测焊接接头的焊缝内部质量是否合格;
检测结果显示,焊缝表面无缺陷,且焊接接头的焊缝内部质量合格。
本发明实施方式中,焊后24h内焊缝有可能出现延迟裂纹,24h后再对焊缝进行检测所得出的检测结果比较准确。
步骤7,检测焊接接头的力学性能是否合格。
本发明实施例中,经过焊接工艺评定测试,其中:焊接接头抗拉强度≥490MPa,弯曲试验在弯芯直径4a下弯曲180°接头试样表面的开口缺陷长度≤3mm或没有开口缺陷,冲击温度-20℃下接头各区域平均冲击功≥34J。因此本发明实施例所焊接的焊接接头性能均满足ABS船级社和CCS船级社规范要求。
通过本发明方法,在厚度不低于64mm的EH36高强度钢厚板上进行气体保护焊时,焊前不需要预热,减少了焊前预热的设备、能源、人工等的投入,减少了生产成本,缩短了生产周期;另外,本发明方法能够有效避免焊接裂纹的产生,确保了焊缝质量。
实施例2
本实施例公开了一种焊接板材为EH36高强度钢厚度小于等于64mm的厚板不预热气体保护焊方法,具体包括以下步骤:
步骤1,在EH36高强度钢厚板的焊接处加工V型焊接坡口,V型焊接坡口的相应参数分别为:坡口角度为35°~45°,钝边为1mm,根部间隙为6~10mm;加工好后,对V型焊接坡口面的氧化层及V型焊接坡口周围20-30mm范围内的杂质(包括坡口处的氧化层、铁锈、水分或其他杂质等)进行清理,以防止在焊接过程中,V型焊接坡口附件的杂质焊入焊缝中,进而容易产生裂纹;
其中,加工V型焊接坡口时,可采用火焰切割方式、等离子切割方式或机械切削方式等方式进行加工。V型焊接坡口附近的杂质包括坡口处的氧化层、铁锈、水分或其他杂质等。
步骤2,在V型焊接坡口的两端分别装配引弧板和熄弧板,然后清理各坡口处的杂质;其中,引弧板及熄弧板的材质均与EH36高强度钢厚板的材质一致,引弧板及熄弧板的厚度均与EH36高强度钢厚板的厚度一致,引弧板及熄弧板的坡口与EH36高强度钢厚板的V型焊接坡口一致;
步骤3,通过卡码对焊接板材进行装配,其中卡码装配于V型焊接坡口的背面侧,卡码装配间距为300-400mm;然后将卡码焊接于V型焊接坡口的背面侧;并在V型焊接坡口的背面侧设置陶瓷衬垫,其中陶瓷衬垫的中心线正对V型焊接坡口的中心线;
步骤4,通过半自动式CO2气体保护焊的方式在V型焊接坡口的两端分别焊接引弧板和熄弧板;
步骤5,选用直径为1.2mm的药芯焊丝对焊接板材进行焊接,并且药芯焊丝的性能符合AWS A5.20焊材标准中E71T-1CJ的相应技术指标;焊接过程采用纯度为99.9%以上的CO2气体进行保护,保护气体流量为20-25L/min,焊丝导电咀到工件距离12-15mm;其中,焊接过程中各位置的焊接参数为:
平焊、横焊、仰焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流183A,焊接电压24V,焊接速度9.5cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流231A,焊接电压25V,焊接速度31.5cm/min;
上行焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流174A,焊接电压24V,焊接速度5.6cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流200A,焊接电压27V,焊接速度12.2cm/min;
焊接过程中每道焊缝焊接结束后进行清渣工作,清渣过程中道间温度保持在86-186℃之间;
其中,E71T-1CJ是AWS A5.20里面的一种型号,AWS A5.20的标准中会规定焊丝的化学成分、强度、冲击韧性等技术指标;而不同厂家会根据该指标制造属于自己品牌的焊丝。而且本发明实施方式中,选用直径为1.2mm的药芯焊丝对焊接板材进行焊接,并且该药芯焊丝的性能符合AWS A5.20焊材标准中E71T-1CJ的相应技术指标;采用该药芯焊丝进行平焊、横焊、仰焊及上行焊时,其相应焊接电流、焊接电压及焊接速度分别如上所示,可避免焊接裂纹的产生,并且焊接过程中不用预热。
步骤6,焊后24h对焊接接头表面进行磁粉检测,确定焊缝表面无缺陷;并通过超声波检测焊接接头的焊缝内部质量是否合格;
下面对本发明实施例焊接后的焊接接头进行焊接工艺评定测试,其焊接接头抗拉强度检测结果、焊接接头弯曲试验检测结果、焊接接头冲击韧性检测结果分别如下所示:
焊接接头拉抗拉强度检测结果
焊接接头弯曲试验检测结果
焊接接头冲击韧性检测结果
其中,上述表格中,WM表示焊缝中心位置,FL表示熔合线位置,FL+1表示距离熔合线1mm的热影响区位置,FL+2表示距离熔合线2mm的热影响区位置,FL+5表示距离熔合线5mm的热影响区位置;面部为焊接接头后焊侧,距离试样表面2mm处;根部为焊接接头钝边位置。
以上检测结果表明,本发明实施例中:焊接接头抗拉强度≥490MPa,弯曲试验在弯芯直径4a下弯曲180°接头试样表面的开口缺陷长度≤3mm或没有开口缺陷,冲击温度-20℃下接头各区域平均冲击功≥34J。因此本发明实施例所焊接的焊接接头性能均满足ABS船级社和CCS船级社规范要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,在EH36高强度钢厚板的焊接处加工V型焊接坡口,其中V型焊接坡口的相应参数分别为:坡口角度为35°~45°,钝边为0~1mm,根部间隙为6~10mm;加工好后,对V型焊接坡口面的氧化层及V型焊接坡口周围20-30mm范围内的杂质进行清理;
步骤3,通过卡码对焊接板材进行装配,其中卡码装配于V型焊接坡口的背面侧,卡码装配间距为300-400mm;然后将卡码焊接于V型焊接坡口的背面侧;并在V型焊接坡口的背面侧设置陶瓷衬垫,其中陶瓷衬垫的中心线正对V型焊接坡口的中心线;
步骤4,通过半自动式CO2气体保护焊的方式在V型焊接坡口的两端分别焊接引弧板和熄弧板;
步骤5,选用直径为1.2mm的药芯焊丝对焊接板材进行焊接,并且药芯焊丝的性能符合AWS A5.20焊材标准中E71T-1CJ的相应技术指标;焊接过程采用纯度为99.9%以上的CO2气体进行保护,保护气体流量为20-25L/min,焊丝导电咀到工件距离12-15mm;其中,焊接过程中各位置的焊接参数为:
平焊、横焊、仰焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流170-200A,焊接电压23-25V,焊接速度8-10cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流220-240A,焊接电压24-27V,焊接速度25-35cm/min;
上行焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流160-190A,焊接电压23-25V,焊接速度5-7cm/min
填充焊道焊接时,焊接电流200-220A,焊接电压25-28V,焊接速度8-15cm/min;
焊接过程中道间温度保持230℃以下,每道焊缝焊接结束后,均进行清渣工作。
2.如权利要求1所述EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,其特征在于,还包括:
步骤2,在V型焊接坡口的两端分别装配引弧板和熄弧板,然后清理各坡口处的杂质;其中,引弧板及熄弧板的材质均与EH36高强度钢厚板的材质一致,引弧板及熄弧板的厚度均与EH36高强度钢厚板的厚度一致,引弧板及熄弧板的坡口与EH36高强度钢厚板的V型焊接坡口一致。
3.如权利要求1所述EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,其特征在于,步骤5中,焊接过程中各位置的焊接参数为:
平焊、横焊、仰焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流183A,焊接电压24V,焊接速度9.5cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流231A,焊接电压25V,焊接速度31.5cm/min;
上行焊位置处:
打底焊道焊接时,焊接电流174A,焊接电压24V,焊接速度5.6cm/min;
填充焊道焊接时,焊接电流200A,焊接电压27V,焊接速度12.2cm/min。
4.如权利要求1所述EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,其特征在于,步骤5中,焊接过程中道间温度保持在86-186℃之间,每道焊缝焊接结束后进行清渣工作。
5.如权利要求1所述EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,其特征在于,步骤1中,加工V型焊接坡口时,可采用火焰切割方式、等离子切割方式或机械切削方式。
6.如权利要求1所述EH36高强度钢厚板的不预热埋弧焊方法,其特征在于,还包括:
步骤6,焊后24h对焊接接头表面进行磁粉检测,确定焊缝表面无缺陷;并通过超声波检测焊接接头的焊缝内部质量是否合格。
7.如权利要求1~6任一所述EH36高强度钢厚板的不预热气体保护焊方法,其特征在于,所述EH36高强度钢厚板的厚度小于或等于60mm。
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