CN110328449A - 一种管线钢中厚板的激光-mig电弧复合焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管线钢中厚板的激光‑MIG电弧复合焊接方法，包括以下步骤：针对管线钢中厚板，接头为对接接头，开单V型坡口，坡口角度为30°，钝边为8mm；根据被焊钢板的性能选择填充焊丝；采用激光在前、电弧在后的方式，进行打底焊和填充焊，设置激光离焦量为‑2~0mm，光丝间距为1~2mm，完成激光‑MIG电弧复合焊接。本发明适用于管线钢中厚板，焊接效率高，能够降低焊接缺陷、改善焊缝成形、降低焊接应力和变形。

Description

一种管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法
技术领域
本发明属焊接技术领域，具体涉及一种管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法。
背景技术
激光-MIG电弧复合焊接具有热输入低、焊接热影响区窄、接头强度高等优点，与激光焊相比，复合焊具有更强的桥接能力，通过填充焊丝材料熔池增大，从而允许较大的装配公差，减少待焊接头加工和装夹的精度要求；与传统的MIG焊相比，复合焊可以明显提高焊接速度和焊接过程稳定性。激光-MIG电弧复合焊接可适用于全位置焊接，实现输气管道用管线钢现场焊接，在汽车、机械、桥梁、压力容器、石油化工等制造领域都有一定的应用。但是，针对管线钢中厚板，并无合适的激光-MIG电弧复合焊接工艺可供指导，而以传统工艺进行加工，具有焊接缺陷多，焊缝成形差，焊接应力高等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，解决了传统工艺中焊接缺陷多、焊缝成形差、焊接应力高的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，包括以下步骤：
针对管线钢中厚板，接头为对接接头，开单V型坡口，坡口角度为30°，钝边为8mm；
根据被焊钢板的性能选择填充焊丝；
采用激光在前、电弧在后的方式，进行打底焊和填充焊，设置激光离焦量为-2~0mm，光丝间距为1~2mm，完成激光-MIG电弧复合焊接。
优选的，所述管线钢中厚板为厚度为10~30mm的钢板。
优选的，所述坡口的间隙为0~0.5mm。
优选的，激光-MIG电弧复合焊接中使用的激光器为光纤激光器，采用纯氩气作为激光保护气，纯氩气的流量为25~30L/min。
优选的，在打底焊中设置激光功率为8~9kW，焊接速度为1.2~1.5m/min。
优选的，在打底焊中设置MIG焊接电流为190~220A，焊接电压为18~20V。
优选的，在填充焊中设置激光功率为4~5kW，焊接速度为0.8~1.0m/min。
优选的，在填充焊中设置MIG焊接电流为190~220A，焊接电压为18~20V。
优选的，MIG焊枪与焊板之间的夹角为60°~70°。
优选的，激光焊枪与焊板之间的角度为89°~91°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的焊接方法，适用于管线钢中厚板，焊接效率高，能够降低焊接缺陷、改善焊缝成形、降低焊接应力和变形，能够有效地指导碳钢、低合金高强钢、合金钢等其它金属材料中厚板结构的焊接。
附图说明
图1是实施例1中获得的成形焊缝图；
图2是实施例1中焊缝的截面形貌图；
图3是实施例2中获得的成形焊缝图；
图4是实施例2中焊缝的截面形貌图；
图5是实施例3中获得的成形焊缝图；
图6是实施例3中焊缝的截面形貌图；
图7为实施例3中采用焊条电弧焊得到的焊缝截面形貌图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种激光-MIG电弧复合焊接方法，针对X80管线钢，钢板尺寸为200mm（长）×100mm（宽）×18.4mm（厚），采用的复合焊接系统由10kW的光纤激光器和MIG电弧焊机构组成。
焊接接头为对接接头，开单V型坡口，坡口角度为30°，钝边为8mm，坡口的间隙为0.5mm；根据被焊钢板的性能选择填充材料为直径φ1.2mm的Merit JM-80焊丝。
采用激光在前、电弧在后的方式，分别进行打底焊和填充焊，焊接过程中采用纯氩气作为激光保护气，纯氩气的流量为25L/min，MIG焊枪与焊板之间的夹角为60°，激光焊枪与焊板之间的夹角为90°。设置打底焊的工艺参数为：激光功率为8kW，离焦量为-2mm，光丝间距为2mm，焊接速度为1.5m/min；MIG焊接电流为220A，焊接电压为18V。设置填充焊的工艺参数为：激光功率为5kW，离焦量为-2mm，光丝间距为2mm，焊接速度为1.0m/min，MIG焊接电流为190A，焊接电压为18V。然后根据设定的参数完成激光-MIG电弧复合焊接。
如图1为成形焊缝图，由图可知，焊缝表面成形良好，飞溅较小，无表面气孔、裂纹缺陷。如图2为焊缝截面宏观形貌图，由图可知，焊缝根部焊透，成形良好，无内部气孔、未熔合等缺陷。
实施例2
本实施例提供一种激光-MIG电弧复合焊接方法，针对X100管线钢，钢板尺寸为200mm（长）×100mm（宽）×14.3mm（厚），采用的复合焊接系统由10kW的光纤激光器和MIG电弧焊机构组成。
焊接接头为对接接头，开单V型坡口，坡口角度为30°，钝边为8mm，坡口的间隙为0.5mm；根据被焊钢板的性能选择填充材料为直径φ1.2mm的Merit JM-80焊丝。
采用激光在前、电弧在后的方式，分别进行打底焊和填充焊，焊接过程中采用纯氩气作为激光保护气，纯氩气的流量为30L/min，MIG焊枪与焊板之间的夹角为60°，激光焊枪与焊板之间的夹角为90°。设置打底焊的工艺参数为：激光功率为9kW，离焦量为-1mm，光丝间距为1mm，焊接速度为1.2m/min；MIG焊接电流为220A，焊接电压为20V。设置填充焊的工艺参数为：激光功率为4kW，离焦量为-1mm，光丝间距为1mm，焊接速度为0.9m/min，MIG焊接电流为200A，焊接电压为20V。然后根据设定的参数完成激光-MIG电弧复合焊接。
如图3为成形焊缝图，由图可知，焊缝表面成形良好，飞溅较小，无表面气孔、裂纹缺陷。如图4为焊缝截面宏观形貌图，由图可知，焊缝根部焊透，成形良好，无内部气孔、未熔合等缺陷。
实施例3
本实施例提供一种激光-MIG电弧复合焊接方法，针对X100管线钢，钢板尺寸为200mm（长）×100mm（宽）×18.4mm（厚），采用的复合焊接系统由10kW的光纤激光器和MIG电弧焊机构组成。
焊接接头为对接接头，开单V型坡口，坡口角度为30°，钝边为8mm，坡口的间隙为0.5mm；根据被焊钢板的性能选择填充材料为直径φ1.2mm的Merit JM-80焊丝。
采用激光在前、电弧在后的方式，分别进行打底焊和填充焊，焊接过程中采用纯氩气作为激光保护气，纯氩气的流量为27L/min，MIG焊枪与焊板之间的夹角为60°，激光焊枪与焊板之间的夹角为90°。设置打底焊的工艺参数为：激光功率为9kW，离焦量为0mm，光丝间距为1.5mm，焊接速度为1.2m/min；MIG焊接电流为200A，焊接电压为18V。设置填充焊的工艺参数为：激光功率为4kW，离焦量为0mm，光丝间距为1.5mm，焊接速度为0.8m/min，MIG焊接电流为210A，焊接电压为18V。然后根据设定的参数完成激光-MIG电弧复合焊接。
如图5为成形焊缝图，由图可知，焊缝表面成形良好，飞溅较小，无表面气孔、裂纹缺陷。如图6为焊缝截面宏观形貌图，由图可知，焊缝根部焊透，成形良好，无内部气孔、未熔合等缺陷，且焊后变形很小。图7为采用同样板厚的X100管线钢采用焊条电弧焊得到的焊缝截面形貌图，可以看出，共焊了5层，填充金属量相对激光-MIG复合焊要大得多，且焊接残余变形较大。
综上，本发明提供的焊接方法，适用于管线钢中厚板，焊接效率高，能够降低焊接缺陷、改善焊缝成形、降低焊接应力和变形，能够有效地指导碳钢、低合金高强钢、合金钢等其它金属材料中厚板结构的焊接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
针对管线钢中厚板，接头为对接接头，开单V型坡口，坡口角度为30°，钝边为8mm；
根据被焊钢板的性能选择填充焊丝；
采用激光在前、电弧在后的方式，进行打底焊和填充焊，设置激光离焦量为-2~0mm，光丝间距为1~2mm，完成激光-MIG电弧复合焊接。
2.根据权利要求1所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，所述管线钢中厚板为厚度为10~30mm的钢板。
3.根据权利要求1所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，所述坡口的间隙为0~0.5mm。
4.根据权利要求1所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，激光-MIG电弧复合焊接中使用的激光器为光纤激光器，采用纯氩气作为激光保护气，纯氩气的流量为25~30L/min。
5.根据权利要求1所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，在打底焊中设置激光功率为8~9kW，焊接速度为1.2~1.5m/min。
6.根据权利要求5所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，在打底焊中设置MIG焊接电流为190~220A，焊接电压为18~20V。
7.根据权利要求1所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，在填充焊中设置激光功率为4~5kW，焊接速度为0.8~1.0m/min。
8.根据权利要求7所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，在填充焊中设置MIG焊接电流为190~220A，焊接电压为18~20V。
9.根据权利要求1所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，MIG焊枪与焊板之间的夹角为60°~70°。
10.根据权利要求9所述的管线钢中厚板的激光-MIG电弧复合焊接方法，其特征在于，激光焊枪与焊板之间的角度为89°~91°。
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