CN114029593A - 一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于中厚板焊接技术领域，具体涉及一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，包括以下步骤：准备好两块同尺寸待评定试验钢板，一块不加工坡口，一块加工单面V型或K型坡口，装配对接接头；采用熔化极气体保护焊焊接，利用焊枪倾斜一定角度在对接接头焊缝处多层多道焊接；参数选用大线能量，焊接完成后对焊接接头进行力学性能检验。本发明能够解决现有技术上加工坡口、焊接填充量大，变形不易控制、焊接性能检测不准确等问题，相比于现有检验钢板焊接性采用双面V型坡口对接接头的焊接方法更为高效、低耗材、精准评定钢板焊接性。
Description
技术领域
本发明属于中厚板焊接技术领域，具体涉及一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法。
背景技术
评价中厚板焊接热影响区韧性，多采用试板焊接、接头性能检测的方法进行，中厚板大量采用双V型坡口熔化极气体保护焊打底、填充及盖面方法焊接，工程上按照实际焊接坡口焊接、检测接头韧性存在局限性。如图1所示，传统评定钢板焊接性，通常采用双V型坡口对接接头，熔化极气体保护焊焊接，双V型坡口角度大，焊丝填充量大，更加耗费焊材；采用传统坡口焊接，多层多道焊接后层间热影响区交互耦合，熔合线呈X型衔接，力学性能检测时，需在熔合线及热影响区位置切割出冲击试样并加工V型坡口，V型坡口位置无法选取至热影响区以及熔合线的精确位置，所检测结果与钢板热影响区实际冲击韧性存在较大差异，对于指导焊接工艺制定以及工程运用存在安全隐患。
目前中厚板焊接接头坡口形式多种多样，如专利CN103495797B《厚板Y型坡口不等间隙不清根焊接方法》、专利CN103317219B《中厚板不等间隙I型坡口不清根焊接工艺》，主要改变坡口及装配间隙、优化焊接工艺，没有解决冲击韧性试验准确性问题。
发明内容
针对中厚板焊接热影响区韧性试验准确性较差的问题，本发明提供了一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，该方法能够达到高效、低耗材、精准评价钢板热影响区韧性的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，包括以下步骤：准备好两块同尺寸待评定试验钢板，任选一块试验钢板不加工坡口，另一块试验钢板加工单面V型坡口或K型坡口，V型坡口如附图2所示，两块试板间夹角为a，K型坡口如附图3所示，两块试板间夹角为a和b，组装以对接的方式进行连接，加工坡口便于熔敷金属的填充，装配为对接接头；采用熔化极气体保护焊焊接，利用焊枪倾斜一定角度在对接接头焊缝处多层多道焊接；其中，参数选用大线能量，焊接完成后对焊接接头进行力学性能检验。
进一步的，对接接头装配间隙为0～2mm。
进一步的，焊接轨迹设置为锯齿形。
进一步的，焊接轨迹设置焊枪摆幅，摆动幅度为2～4mm。
进一步的，焊接轨迹完成一个摆幅后，焊点位置前移，开始进行下一个摆动周期。
进一步的，焊接轨迹摆动到端点时停留0.5s，焊枪的摆动速度为100～120cm/min。
进一步的，焊枪采用直径1.2mm的实心焊丝，焊丝伸出长度15～20mm，并采用混合气体保护，气体流量20～25L/min。
进一步的，焊接电流为280～330A、焊接电压36～39V，焊接速度18～26cm/min。采用大线能量焊接，是评审钢板焊接性的重要指标，设置焊接电流、焊接电压、焊接速度，按照工艺要求焊前预热，严格控制层间温度。
进一步的，根据冲击试验要求，冲击试样V型坡口取在未加工坡口试样焊缝区及距离熔合线1mm热影响区位置处，经冲击试验机检测试样冲击性能。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明可以较为精准的检测热影响区各区域冲击吸收功，焊接性评价试验准确度高。焊接接头熔合线及热影响区呈单面V型或K型衔接，冲击试样在t1试板1/4位置取样，V型坡口可准确的落在焊缝中心及热影响区。
(2)本发明采用大线能量焊接是评价钢板焊接性的重要指标，而非检测焊接工艺的适应性。
(3)本发明利用大线能量焊接，促进根部熔透，增强熔池与母材的熔合性，保证夹杂、气孔等浮出，避免焊接清根。
(5)本发明采用锯齿形平面两点摆动方式，可增强熔池与侧壁接触面积，保证熔池与侧壁的良好熔合，同时保证不开坡口一侧，经多层多道焊后每层侧壁熔深基本保持一致。
(6)本发明的焊接接头坡口改进后较传统焊接接头坡口相比，焊丝填充量减少20％以上，焊接接头一侧无需加工坡口，可节省工时30％以上。
(7)本发明能够解决现有技术上加工坡口、焊接填充量大，变形不易控制、焊接性能检测不准确等问题，相比于现有检验钢板焊接性采用双面V型坡口对接接头的焊接方法更为高效、低耗材、精准评定钢板焊接性。
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，对于本领域普通技术人员而言，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为传统双V型坡口的结构示意图。
图2为本发明实施例1的单面V型坡口的结构示意图。
图3为本发明实施例2的单面K型坡口的结构示意图。
图4为本发明实施例的焊枪锯齿形摆动路径的示意图。
图5为本发明实施例1的单面V型坡口焊接接头制取冲击试样的示意图。
图6为本发明实施例2的单面K型坡口焊接接头制取冲击试样的示意图。
图中，t1-钢板一厚度，t2-钢板二厚度，t3-装配间隙。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，包括以下步骤：
准备好两块同尺寸待评定试验钢板，钢板一厚度t1为50mm，钢板二厚度t2为50mm，钢种为Q690D；采用82％Ar+18％CO2气体保护、直径Ф1.2mm实芯焊丝；钢板一不加工坡口，钢板二加工V型坡口，装配形式如图2所示，装配间隙t3为0～2mm，背面组装钢板衬垫，采用多层多道焊填充坡口，自动化化大线能量焊接，背面无须清根补焊。
1.焊前准备
按照图2样式对试验板进行切割，钢板一不加工坡口，钢板二加工V型坡口，坡口角度40°，装配时，根部间隙保持在0～2mm均可；焊前打磨侧面及边缘30mm位置，去除焊接周围的铁锈及油污，避免出现裂纹及气孔等缺陷，焊前预热120℃。
2.设置焊接工艺参数
采用熔化极气体保护，大线能量进行焊接，焊接电流310±5A、焊接电压38±1V，焊接速度28cm/min，层间温度＜200℃，干丝伸出长度17mm，气体流量22L/min，焊接前设置两点摆动模式，采用锯齿形摆动方式，摆幅3mm，端点停留时间0.5s，摆动速度为114cm/min，焊枪锯齿形摆动路径如图4所示。
将焊枪的焊接轨迹设置为近似锯齿形，摆动形式为两点摆动，采用锯齿形平面两点摆动方式，可增强熔池与侧壁接触面积，保证熔池与侧壁的良好熔合，同时保证不开坡口一侧，经多层多道焊后每层侧壁熔深保持一致。
3.焊接接头力学性能检验
如图5所示，焊接接头熔合线及热影响区呈单面V型衔接，冲击试样在t1试板1/4位置取样，切割焊接试板制取冲击试样多根，冲击试样V型坡口取在未加工坡口试样焊缝区及距离熔合线1mm热影响区位置处，经冲击试验机检测试样冲击性能，试验结果见表1。
实施例2
一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，包括以下步骤：
准备好两块同尺寸待评定试验钢板，钢板一厚度t1为80mm，钢板二厚度t2为80mm，钢种为Q550D；采用82％Ar+18％CO2气体保护、直径Ф1.2mm实芯焊丝；钢板一不加工坡口，钢板二加工K型坡口，装配形式如附图3所示，装配间隙t3为0～2mm，背面组装钢板衬垫，采用多层多道焊、自动化大线能量焊接，背面无须清根补焊。
1.焊前准备
按照图3样式对试验板进行切割，钢板一不加工坡口，钢板二加工K型坡口，坡口对称，坡口角度为45°，装配时，根部间隙保持在0mm。焊前打磨侧面及边缘20mm位置，去除焊接周围的铁锈及油污，避免出现裂纹及气孔等缺陷，焊前预热120℃。
2.设置焊接工艺参数
采用熔化极气体保护，大线能量进行焊接，焊接电流305±5A、焊接电压36±1V，焊接速度31cm/min，层间温度控制≤180℃，干丝伸出长度17mm气体流量23L/min，焊接前设置两点摆动模式，采用锯齿形摆动方式，摆幅3mm；端点停留时间0.5s，摆动速度为117cm/min，焊枪锯齿形摆动路径如图4所示。
3.焊接接头力学性能检验
如图6所示，焊接接头熔合线及热影响区呈单面V型衔接，冲击试样在t1试板1/4位置取样，切割焊接试板制取冲击试样多根，冲击试样V型坡口取在未加工坡口试样焊缝区及距离熔合线1mm热影响区位置处，经冲击试验机检测试样冲击性能，试验结果见表1。
表1实施例1和实施例2的冲击检测结果
通过实施例1和实施例2进行多组冲击试验检测，焊缝中心位置及熔合线外1mm位置冲击吸收功平均值的波动范围小，本发明方法重复性好，准确度高。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，包括以下步骤：准备好两块同尺寸待评定试验钢板，一块不加工坡口，一块加工单面V型或K型坡口，装配对接接头；采用熔化极气体保护焊焊接，利用焊枪倾斜一定角度在对接接头焊缝处多层多道焊接；其中，参数选用大线能量，焊接完成后对焊接接头进行力学性能检验。
2.如权利要求1所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，对接接头装配间隙为0～2mm。
3.如权利要求1所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，焊接轨迹设置为锯齿形。
4.如权利要求3所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，焊接轨迹设置焊枪摆幅，摆动幅度为2～4mm。
5.如权利要求4所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，焊接轨迹完成一个摆幅后，焊点位置前移，开始进行下一个摆动周期。
6.如权利要求5所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，焊接轨迹摆动到端点时停留0.5s，焊枪的摆动速度为100～120cm/min。
7.如权利要求1所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，焊枪采用直径1.2mm的实心焊丝，焊丝伸出长度15～20mm，并采用混合气体保护，气体流量20～25L/min。
8.如权利要求1所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，焊接电流为280～330A、焊接电压36～39V，焊接速度18～26cm/min。
9.如权利要求1所述的一种评定中厚板焊接热影响区韧性的焊接性试验方法，其特征在于，根据冲击试验要求，冲击试样V型坡口取在未加工坡口试样焊缝区及距离熔合线1mm热影响区位置处，经冲击试验机检测试样冲击性能。
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