CN112077543A - 钢板卷制钢管焊接工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢板卷制钢管焊接工艺方法,涉及钢管制造和焊接技术领域。该钢板卷制钢管焊接工艺方法包括:钢板制备角度50°~70°钝边4~6mm的V型坡口;钢管装配时只定位点焊钢管内侧,定位焊缝要薄;根部间隙0~2mm;埋弧焊打底焊道和背面焊道焊丝必须对准坡口中心,严格执行工艺参数;内环焊缝的引、熄弧点应与外环焊缝的引、熄弧点错开200mm以上。
Description
技术领域
本发明涉及钢管制造和焊接技术领域,尤其涉及一种钢板卷制钢管焊接工艺方法。
背景技术
目前,对于中厚钢板(板厚为16~40mm)卷制焊接钢管焊接工艺方法,传统工艺方法一般采用埋弧焊焊接加反面碳弧气刨清根的焊接工艺方法。然而,这种工艺方法劳动强度大、碳弧气刨弧光强噪声大、焊缝UT检验合格率较低、效率低、成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种钢板卷制钢管焊接工艺方法,所述方法包括:
坡口制备,在制备坡口时,沿所述钢板的厚度方向,所述坡口的钝边位于坡口之上,以确保所述钝边的尺寸和均匀度;
卷制钢板,将已制备出所述坡口的钢板进行卷制,并得到具有对接纵缝的钢管;
定位对接纵缝,通过钢管内侧点焊的方式沿所述对接纵缝的长度方向设置多个第一定位焊缝;
对钢管的所述对接纵缝进行焊接;
钢管接长装配,将完成对接纵缝焊接的两根钢管同轴设置,并使两根钢管之间形成对接环缝;
定位对接环缝,通过钢管内侧点焊的方式沿所述对接环缝的周向设置多个第二定位焊缝;
对两根钢管的所述对接环缝进行焊接。
进一步的,在坡口制备的步骤中,所述坡口采用V型坡口;
所述V型坡口的坡口角度范围为50~70°,所述V型坡口的钝边厚度范围为4~6mm。
进一步的,在所述坡口制备的步骤与所述卷制钢板的步骤之间还设有坡口打磨清理的步骤。
进一步的,在所述定位对接纵缝的步骤中,相邻两个所述第一定位焊缝之间的距离范围为350~400mm,单个所述第一定位焊缝的长度范围为100~150mm;
其中,所述第一定位焊缝采用焊高K=4mm的手工电弧焊工艺施焊,焊缝余高≤1.5mm。
进一步的,在所述定位对接环缝的步骤中,相邻两个所述第二定位焊缝之间的距离范围为350~400mm,单个所述第二定位焊缝的长度范围为100~150mm;
其中,所述第二定位焊缝采用焊高K=4mm的手工电弧焊工艺施焊,焊缝余高≤1.5mm。
进一步的,在钢管接长装配的步骤中,两根钢管的根部间隙保持在0~2mm范围内;
如果根部间隙超出前述范围,采用二氧化碳气保焊进行打底,打底厚度不能超过钝边厚度;
如果焊缝余高>1.5mm,需要磨削至<1mm。
进一步的,在对钢管的所述对接纵缝进行焊接的步骤中,需要采用埋弧焊焊接工艺对所述对接纵缝的内侧和外侧分别进行焊接处理;
在对两根钢管的所述对接环缝进行焊接的步骤中,需要采用埋弧焊焊接工艺对所述对接环缝的内侧和外侧分别进行焊接处理;
其中,所述埋弧焊焊接工艺包括以下步骤:
在坡口面打底第一焊道;
紧邻所述第一焊道熔敷第二焊道;
在与所述坡口面相对的非坡口面熔敷反面焊道;
紧邻所述第二焊道继续熔敷第三焊道,以填满所述坡口。
进一步的,在打底所述第一焊道的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流480~520A,焊接电压26~28V,焊接速度50~55cm/min;
在熔敷所述第二焊道的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流520~570A,焊接电压27~30V,焊接速度50~55cm/min;
在熔敷所述反面焊道的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流600~650A,焊接电压31~33V,焊接速度45~50cm/min;
在填满所述坡口的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流550~650A,焊接电压30~36V,焊接速度40~60cm/min。
进一步的,在对两根钢管的所述对接环缝进行焊接的步骤中,焊丝逆回转方向距钢管圆周中心位置偏移预设距离;
其中,在所述对接环缝的外侧焊接时偏移10mm,在所述对接环缝的内侧焊接时偏移30~50mm。
进一步的,所述对接环缝的内侧焊接时的引、熄弧点与所述对接环缝的外侧焊接时的引、熄弧点错开设置。
有益效果:
本发明提供的钢板卷制钢管焊接工艺方法,通过设置坡口制备、卷制钢板、定位对接纵缝、对钢管的对接纵缝进行焊接、钢管接长装配、定位对接环缝以及对两根钢管的对接环缝进行焊接等步骤,可以实现对钢板卷制钢管的免清根全熔透焊接。具体的,综合考虑不清根全熔透焊接中影响焊缝质量的关键因素,本焊接工艺方法中,在制备坡口时,沿钢板的厚度方向,坡口的钝边位于坡口之上,以确保钝边的尺寸和均匀度,进而确保全熔透的深度和避免烧穿;并且,定位对接纵缝和定位对接环缝的步骤,能够确保定位焊缝不影响埋弧焊熔深。通过该钢板卷制钢管焊接工艺方法,可以实现对钢板卷制钢管的全熔透焊接,以提高焊缝UT检验的合格率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的钢板卷制钢管焊接工艺方法中气割坡口的示意图;
图2为本发明实施例提供的钢板卷制钢管焊接工艺方法中钢管接长装配的示意图;
图3为本发明实施例提供的钢板卷制钢管焊接工艺方法中埋弧焊的示意图;
图4为本发明实施例提供的钢板卷制钢管焊接工艺方法中焊接时焊丝与钢管的位置示意图。
图标:
100-第一焊道;200-第二焊道;300-反面焊道;400-第三焊道;500-焊丝。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图,对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供了一种钢板卷制钢管焊接工艺方法,该方法包括:
坡口制备,在制备坡口时,沿钢板的厚度方向,坡口的钝边位于坡口之上,以确保钝边的尺寸和均匀度;
卷制钢板,将已制备出坡口的钢板进行卷制,并得到具有对接纵缝的钢管;
定位对接纵缝,通过钢管内侧点焊的方式沿对接纵缝的长度方向设置多个第一定位焊缝;
对钢管的对接纵缝进行焊接;
钢管接长装配,将完成对接纵缝焊接的两根钢管同轴设置,并使两根钢管之间形成对接环缝;
定位对接环缝,通过钢管内侧点焊的方式沿对接环缝的周向设置多个第二定位焊缝;
对两根钢管的对接环缝进行焊接。
本实施例提供的钢板卷制钢管焊接工艺方法,通过设置坡口制备、卷制钢板、定位对接纵缝、对钢管的对接纵缝进行焊接、钢管接长装配、定位对接环缝以及对两根钢管的对接环缝进行焊接等步骤,可以实现对钢板卷制钢管的全熔透免清根焊接。具体的,综合考虑不清根全熔透焊接中影响焊缝质量的关键因素,本焊接工艺方法中,在制备坡口时,沿钢板的厚度方向,坡口的钝边位于坡口之上,以确保钝边的尺寸和均匀度,进而确保全熔透的深度和避免烧穿;并且,定位对接纵缝和定位对接环缝的步骤,能够确保定位焊缝不影响埋弧焊熔深。通过该钢板卷制钢管焊接工艺方法,可以实现对钢板卷制钢管的全熔透焊接,以提高焊缝UT检验的合格率。
本实施例的钢板卷制钢管焊接工艺方法适用于直径大于1米以上、板厚为16~40mm的中厚钢板。
需要说明的是,钢板卷制钢管焊接工艺方法,能否成功的关键因素在于:在保证合适的焊接线能量(不同的钢材有不同的焊接线能量适用范围),合适的埋弧自动焊焊缝形状系数(埋弧焊焊缝形状系数>1.3焊接质量有保证)的情况下,坡口的类型和角度(坡口的类型和大小直接影响能采取的最大电流值,从而影响熔透深度)、钝边大小和均匀度(钝边的大小影响要熔透的深度,钝边的均匀度影响熔透和烧穿)、定位焊缝的位置和焊脚高度(影响熔透和均匀度)、根部间隙的大小(间隙大会造成烧穿)、焊丝对准的位置(影响电弧熔深的位置)、焊接电流(影响熔深和焊缝的形状系数比)、焊接电压(影响熔深和焊缝的形状系数比)、焊接速度(影响熔深和焊缝的形状系数比)。考虑以上因素,本实施例提供了钢板卷制钢管焊接工艺方法。
如图1和图2所示,在坡口制备的步骤中,坡口采用V型坡口;V型坡口的坡口角度范围为50~70°,V型坡口的钝边厚度h1范围为4~6mm。示例性地,V型坡口的钝边厚度h1可以为4mm、5mm或6mm。如此设置,以便气割工随时调节割嘴,保证钝边的尺寸和均匀度。
在坡口制备的步骤与卷制钢板的步骤之间还设有坡口打磨清理的步骤,以提高坡口的表面质量,为后续焊接做好准备。
具体的,V型坡口的坡口角度为60°;在定位对接纵缝的步骤中,相邻两个第一定位焊缝之间的距离范围为350~400mm,单个第一定位焊缝的长度范围为100~150mm;其中,第一定位焊缝采用焊高K=4mm的手工电弧焊工艺施焊,焊缝余高≤1.5mm,如果定位焊缝余高过大,会影响全熔透。
示例性地,相邻两个第一定位焊缝之间的距离可以为350mm、360mm、370mm、380mm、390mm或400mm;单个第一定位焊缝的长度可以为70mm、80mm或90mm。
具体的,在定位对接环缝的步骤中,相邻两个第二定位焊缝之间的距离范围为350~400mm,单个第二定位焊缝的长度范围为70~90mm;其中,第二定位焊缝采用焊高K=4mm的手工电弧焊工艺施焊,焊缝余高≤1.5mm。具体可参照对定位对接纵缝的步骤,在此不再赘述。
进一步的,如图2所示,在钢管接长装配的步骤中,两根钢管的根部间隙Z保持在0~2mm范围内;如果根部间隙Z超出前述范围,采用二氧化碳气保焊进行打底,打底厚度不能超过钝边厚度;如果焊缝余高>1.5mm,需要磨削至<1mm。埋弧焊打底焊道和背面焊道焊丝必须对准坡口中心,严格执行工艺参数;内环焊缝的引、熄弧点应与外环焊缝的引、熄弧点错开200mm以上。通过这些技术措施可以保证免清根全熔透焊接。
示例性地,两根钢管的根部间隙Z可以保持在0mm、1mm或2mm。
更具体的,如图3所示,在对钢管的对接纵缝进行焊接的步骤中,需要采用埋弧焊焊接工艺对对接纵缝的内侧和外侧分别进行焊接;在对两根钢管的对接环缝进行焊接的步骤中,需要采用埋弧焊焊接工艺对对接环缝的内侧和外侧分别进行焊接处理;其中,埋弧焊焊接工艺包括以下步骤:
在坡口面打底第一焊道100;
紧邻第一焊道100熔敷第二焊道200;
在与坡口面相对的非坡口面熔敷反面焊道300;
紧邻第二焊道200继续熔敷第三焊道400,以填满坡口。
其中,第三焊道400可以包括多条焊接,即通过多次焊接将坡口填满。
具体的,在打底第一焊道100的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流480~520A,焊接电压26~28V,焊接速度50~55cm/min;在熔敷第二焊道200的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流520~570A,焊接电压27~30V,焊接速度50~55cm/min;在熔敷反面焊道300的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流600~650A,焊接电压31~33V,焊接速度45~50cm/min;在填满坡口的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流550~650A,焊接电压30~36V,焊接速度40~60cm/min。
示例性地,在打底第一焊道100的步骤中,焊接电流可以为480A、490A、500A、510A或520A,焊接电压可以为26V、27V或28V,焊接速度可以为50cm/min、51cm/min、52cm/min、53cm/min、54cm/min或55cm/min;在熔敷第二焊道200的步骤中,焊接电流520A、530A、540A、550A、560A或570A,焊接电压可以为27V、28V、29V或30V,焊接速度可以为50cm/min、51cm/min、52cm/min、53cm/min、54cm/min或55cm/min;在熔敷反面焊道300的步骤中,焊接电流可以为600A、610A、620A、630A、640A或650A,焊接电压可以为31V、32V或33V,焊接速度可以为45cm/min、46cm/min、47cm/min、48cm/min、49cm/min或50cm/min;在填满坡口的步骤中,焊接电流可以为550A、560A、570A、580A、590A、600A、610A、620A、630A、640A或650A,焊接电压可以为30V、31V、32V、33V、34V、35V或36V,焊接速度可以为40cm/min、50cm/min或60cm/min。
其中,焊接电流、焊接电压、焊接速度(焊接速度必须根据实际测量出,不能估计)、焊丝伸出长度直接影响焊道的熔深、余高以及焊缝宽度,因此必须严格执行工艺参数,以防止发生未焊透,影响焊缝质量。
进一步的,如图2所示,焊接时,焊丝必须对准坡口中心(最好用指针),以防止发生未焊透。
如图4所示,在对两根钢管的对接环缝进行焊接的步骤中,焊丝500逆回转方向距钢管圆周中心位置偏移预设距离;其中,在对接环缝的外侧焊接时偏移10mm,在对接环缝的内侧焊接时偏移30~50mm,如此设置,有利于熔池和渣的凝固、焊缝成形、防止烧穿,如偏移距离过小,易使焊缝余高过高;如偏移距离过大,易使焊缝中心塌陷成形不美观。
示例性地,在对接环缝的内侧焊接时可偏移30mm、40mm或50mm。
本实施例中,对接环缝的内侧焊接时的引、熄弧点与对接环缝的外侧焊接时的引、熄弧点错开设置。
优选的,对接环缝的内侧焊接时的引、熄弧点与对接环缝的外侧焊接时的引、熄弧点错开200mm,以保证引息弧点的熔透。
综合以上,本实施例的钢板卷制钢管焊接工艺方法还具有以下优点:
避免了碳弧气刨清根易造成积碳,影响焊缝质量的问题。
与碳弧气刨清根的埋弧焊相比,焊接质量受焊工人为因素影响小,可以更好的保证焊接质量。
填充金属减少25%以上,即可以节约25%以上的焊材。
不使用碳棒,每米焊缝节约3元以上。
省去了清根工序和清根后磨光机打磨工序,效率提高约1倍以上。
避免了碳弧气刨弧光和噪声对焊工的职业病危害。
对焊工的技能要求低,焊工培训时间大大缩短,减少了焊工的培训费用,大幅度的降低了焊工的劳动强度,保证了焊接质量。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种钢板卷制钢管焊接工艺方法,所述方法包括:
坡口制备,在制备坡口时,沿所述钢板的厚度方向,所述坡口的钝边位于坡口之上,以确保所述钝边的尺寸和均匀度;
卷制钢板,将已制备出所述坡口的钢板进行卷制,并得到具有对接纵缝的钢管;
定位对接纵缝,通过钢管内侧点焊的方式沿所述对接纵缝的长度方向设置多个第一定位焊缝;
对钢管的所述对接纵缝进行焊接;
钢管接长装配,将完成对接纵缝焊接的两根钢管同轴设置,并使两根钢管之间形成对接环缝;
定位对接环缝,通过钢管内侧点焊的方式沿所述对接环缝的周向设置多个第二定位焊缝;
对两根钢管的所述对接环缝进行焊接。
2.根据权利要求1所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在坡口制备的步骤中,所述坡口采用V型坡口;
所述V型坡口的坡口角度范围为50~70°,所述V型坡口的钝边厚度范围为4~6mm。
3.根据权利要求2所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在所述坡口制备的步骤与所述卷制钢板的步骤之间还设有坡口打磨清理的步骤。
4.根据权利要求1所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在所述定位对接纵缝的步骤中,相邻两个所述第一定位焊缝之间的距离范围为350~400mm,单个所述第一定位焊缝的长度范围为100~150mm;
其中,所述第一定位焊缝采用焊高K=4mm的手工电弧焊工艺施焊,焊缝余高≤1.5mm。
5.根据权利要求1所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在所述定位对接环缝的步骤中,相邻两个所述第二定位焊缝之间的距离范围为350~400mm,单个所述第二定位焊缝的长度范围为100~150mm;
其中,所述第二定位焊缝采用焊高K=4mm的手工电弧焊工艺施焊,焊缝余高≤1.5mm。
6.根据权利要求4或5所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在钢管接长装配的步骤中,两根钢管的根部间隙保持在0~2mm范围内;
如果根部间隙超出前述范围,采用二氧化碳气保焊进行打底,打底厚度不能超过钝边厚度;
如果焊缝余高>1.5mm,需要磨削至<1mm。
7.根据权利要求1-5任一项所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在对钢管的所述对接纵缝进行焊接的步骤中,需要采用埋弧焊焊接工艺对所述对接纵缝的内侧和外侧分别进行焊接处理;
在对两根钢管的所述对接环缝进行焊接的步骤中,需要采用埋弧焊焊接工艺对所述对接环缝的内侧和外侧分别进行焊接处理;
其中,所述埋弧焊焊接工艺包括以下步骤:
在坡口面打底第一焊道;
紧邻所述第一焊道熔敷第二焊道;
在与所述坡口面相对的非坡口面熔敷反面焊道;
紧邻所述第二焊道继续熔敷第三焊道,以填满所述坡口。
8.根据权利要求7所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在打底所述第一焊道的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流480~520A,焊接电压26~28V,焊接速度50~55cm/min;
在熔敷所述第二焊道的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流520~570A,焊接电压27~30V,焊接速度50~55cm/min;
在熔敷所述反面焊道的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流600~650A,焊接电压31~33V,焊接速度45~50cm/min;
在填满所述坡口的步骤中,采用的焊丝为H10Mn2,焊剂为SJ101,焊丝直径为φ4,直流反接,焊接电流550~650A,焊接电压30~36V,焊接速度40~60cm/min。
9.根据权利要求1-5任一项所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,在对两根钢管的所述对接环缝进行焊接的步骤中,焊丝逆回转方向距钢管圆周中心位置偏移预设距离;
其中,在所述对接环缝的外侧焊接时偏移10mm,在所述对接环缝的内侧焊接时偏移30~50mm。
10.根据权利要求9所述的钢板卷制钢管焊接工艺方法,其特征在于,所述对接环缝的内侧焊接时的引、熄弧点与所述对接环缝的外侧焊接时的引、熄弧点错开设置。
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