CN114367723A - 一种x80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，属于焊接领域。对X80钢管道组对完成后进行下向焊接，所述下向焊接包括依次进行根焊、热焊、填充、立焊和盖面，根焊和热焊以Ar气作为保护气体，填充、立焊和盖面以CO2作为保护气体。采用半自动焊气保护药芯焊丝对X80钢管道进行半自动焊，减少了马氏体组织，提高了焊缝的韧性，气保护半自动焊工艺，既解决了自保护半自动焊韧性不稳定的问题，又兼顾了半自动焊的轻便和灵活，便于在山区水网地区推广应用，扩大了焊接方法的适用范围，焊接的X80钢管道焊缝的焊纹细密、均匀、美观，焊缝的力学性能有很好的保证，能满足X80钢管道焊接要求，且焊接方法适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法。
背景技术
在对X80钢进行自保护药芯焊丝半自动焊焊接工艺评定及对部分已建X80钢管道环焊缝性能的复检中，发现采用自保护药芯焊丝半自动焊焊接的环焊接头冲击韧性值不稳定，且出现达不到技术要求所规定指标的情况。
管道自动焊技术由于焊接效率高、劳动强度小、焊接过程受人为因素影响小、焊接质量可靠等优势，适合应用于平缓地段的大口径、厚壁管道建设。随着国内大口径、高钢级管道的大规模建设，管道自动焊的应用范围开始逐渐扩大，自动焊接技术占比不断提升。但是，自动焊技术仍有许多制约因素。在断点较多、山区水网丘陵等地段，自动焊的效率较低。同时，坡度对自动焊的应用有很大制约，全自动焊适用于坡度＜12°，对于坡度超过20°地段，组合自动焊也难以实施。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法。本发明焊接的X80钢管道焊缝的焊纹细密、均匀、美观，焊缝的力学性能有很好的保证，能满足X80钢管道焊接要求，且焊接方法适用范围广。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，包括以下步骤：
对X80钢管道组对完成后进行下向焊接，所述下向焊接包括依次进行根焊、热焊、填充、立焊和盖面，所述根焊和热焊以Ar气作为保护气体，所述填充、立焊和盖面以CO2作为保护气体。
优选地，所述根焊的电流为110～150A，电压为10～13V，焊接速度为7～12cm/min，Ar气流量为12～18L/min，热输入为8.7～16.7KJ/cm。
优选地，所述热焊的电流为170～190A，电压为11～15V，焊接速度为16～18cm/min，Ar气流量为12～18L/min，热输入为8.9～10.7KJ/cm。
优选地，所述填充的电流为150～240A，电压为17～20V，焊接速度为17～28cm/min，CO2流量为25～30L/min，热输入为6.4～16.9KJ/cm，送丝速度为100～120in/min。
优选地，所述立焊的电流为165～240A，电压为17～20V，焊接速度为25～36cm/min，CO2流量为10～30L/min，热输入为5.2～10.6KJ/cm，送丝速度为100～120in/min。
优选地，所述盖面的电流为150～245A，电压为17～20V，焊接速度为12～18cm/min，CO2流量为25～30L/min，热输入为10.7～24.5KJ/cm，送丝速度为100～120in/min。
优选地，所述下向焊接采用直流正接。
优选地，所述管道组对的坡口钝边为0.5～1.6mm，对口间隙为2.5～3.5mm，错边为0～0.8mm。
优选地，所述根焊使用的焊丝的直径为2.4mm，所述热焊、填充和盖面使用的气保护药芯焊丝的直径为1.6mm。
本发明提供了一种X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，包括以下步骤：对X80钢管道组对完成后进行下向焊接，所述下向焊接包括依次进行根焊、热焊、填充、立焊和盖面，所述根焊和热焊以Ar气作为保护气体，所述填充、立焊和盖面以CO2作为保护气体。本发明采用半自动焊气保护药芯焊丝对X80钢管道进行半自动焊，减少了马氏体组织，提高了焊缝的韧性，气保护半自动焊工艺，既解决了自保护半自动焊韧性不稳定的问题，又兼顾了半自动焊的轻便和灵活，便于在山区水网地区推广应用，扩大了焊接方法的适用范围，焊接的X80钢管道焊缝的焊纹细密、均匀、美观，焊缝的力学性能有很好的保证，能满足X80钢管道焊接要求，且焊接方法适用范围广。
进一步地，本发明通过具体限定了根焊、热焊、填充、立焊和盖面的具体参数，协同作用，提高了焊缝的抗拉强度、屈服强度、伸长率和-10℃V型缺口冲击试验吸收能量。
附图说明
图1为焊接接头的结构示意图，其中α为坡口角度，b为对口间隙，P为钝边。
具体实施方式
本发明提供了一种X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，包括以下步骤：
对X80钢管道组对完成后进行下向焊接，所述下向焊接包括依次进行根焊、热焊、填充、立焊和盖面，所述根焊和热焊以Ar气作为保护气体，所述填充、立焊和盖面以CO2作为保护气体。
在本发明中，所述管道组对的坡口钝边优选为0.5～1.6mm，对口间隙为优选2.5～3.5mm，错边优选为0～0.8mm。
图1为焊接接头的结构示意图，其中α为坡口角度，b为对口间隙，P为钝边，其中α优选为22°±1°，b优选为2.5～3.5mm，P优选为0～0.8mm。
在本发明中，所述管道组对优选使用内对口器或外对口器。
在本发明中，所述X80钢在进行管道组对前优选还包括清理，所述清理优选为对所述X80钢的内外表面坡口及两侧清理干净，不应有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质。在本发明中，所述内外表面坡口及两侧优选为半径150mm。
本发明优选在所述管内外表面坡口两侧半径25mm范围内采用机械法清理至显现金属光泽。
在本发明中，所述下向焊接优选采用直流正接，焊接电源具有陡降外特性。
在本发明中，所述下向焊接优选在全封闭的防风棚内进行。
在本发明中，所述下向焊接优选用卡具将地线与被焊X80钢的钢管牢固接触，不应产生电弧灼伤母材。
在本发明中，所述下向焊接的引弧优选在坡口内或已完成的焊缝表面进行，不在钢管表面引弧。
在本发明中，所述下向焊接的焊接设备启动前，优选检查指示仪表、开关位置和电源极性。
在本发明中，所述下向焊接的相邻焊道的起弧或收弧处优选相互错开30mm以上，所述下向焊接前优选每个弧点和接头进行修磨。
在本发明中，所述下向焊接优选在前一焊道全部完成后再开始下一道的焊接。
在本发明中，所述下向焊接进行焊接下一道前优选用动力角向砂轮机磨除已完成焊道的熔渣、密集气孔、引弧点或接头高凸处，焊口完成后，优选将接头表面的熔渣、飞溅物清楚干净。
在本发明中，所述下向焊接的焊接过程中发现的层间缺陷优选采用打磨或焊接进行修补。
在本发明中，所述根焊使用的焊丝的标准号优选为GB/T 39280。
在本发明中，所述热焊使用的焊丝的标准号优选为GB/T 39280。
在本发明中，所述填充使用的焊丝的标准号优选为GB/T 36233。
在本发明中，所述立焊使用的焊丝的标准号优选为GB/T 36233。
在本发明中，所述盖面使用的焊丝的标准号优选为GB/T 36233。
在本发明中，所述根焊使用的焊丝的直径优选为2.4mm，所述热焊、填充和盖面使用的焊丝的直径优选为1.6mm。
在本发明中，所述填充优选填充或修磨至距离管外表面1～2mm，保证盖面焊接的良好成型。
在本发明中，所述下向焊接的每处修补长度优选为50～200mm。
在本发明中，所述下向焊接的每处修补长度优选大于50mm，且小于等于200mm。
在本发明中，相邻两修补处的距离小于50mm时，优选按一处缺陷进行。
在本发明中，所述下向焊接的每道焊口优选连续完成，当日不能完成的焊口优选完成50％钢管壁厚的焊接，并优选放置在防风棚内，次日焊接前，优选预热至100～150℃。
在本发明中，所述下向焊接时Ar气或CO2的压力低于0.98Mpa时，优选停止使用。
在本发明中，所述下向焊接的焊缝余高为0～2mm、局部不大于3.0mm的长度≤50mm时，优选进行打磨，打磨避免伤及母材。
在本发明中，所述Ar气的纯度优选为≥99.96wt％，含水量优选≤0.005wt％。
在本发明中，所述CO2的纯度优选为≥99.96wt％，含水量优选≤0.005％wt％。
在本发明中，所述根焊的电流优选为110～150A，更优选为120～140A，最优选为130A，电压优选为10～13V，更优选为11～12V，焊接速度优选为7～12cm/min，更优选为8～11cm/min，最优选为10cm/min，Ar气流量优选为12～18L/min，更优选为14～16L/min，最优选为15L/min，热输入优选为8.7～16.7KJ/cm，更优选为8.9～16.5KJ/cm，进一步优选为12～14KJ/cm，最优选为13KJ/cm。
在本发明中，所述热焊的电流优选为170～190A，更优选为175～185A，最优选为180A，电压优选为11～15V，更优选为12～14V，最优选为13V，焊接速度优选为16～18cm/min，更优选为16.5～17.5cm/min，最优选为17cm/min，Ar气流量优选为12～18L/min，更优选为14～17L/min，最优选为16L/min，热输入优选为8.9～10.7KJ/cm，更优选为9.2～10.5KJ/cm，进一步优选为9.3～10.2KJ/cm，最优选为10KJ/cm。
在本发明中，所述填充的电流优选为150～240A，更优选为160～200A，最优选为180A，电压优选为17～20V，更优选为18～19.5V，最优选为18.5V，焊接速度优选为17～28cm/min，更优选为19～25cm/min，最优选为22cm/min，CO2流量优选为25～30L/min，更优选为26～29L/min，最优选为27L/min，热输入优选为6.4～16.9KJ/cm，更优选为7.2～16.5KJ/cm，进一步优选为8.3～13.5KJ/cm，最优选为9.5KJ/cm，送丝速度优选为100～120in/min，更优选为105～115in/min，最优选为113in/min。
在本发明中，所述立焊的电流优选为165～240A，更优选为175～210A，最优选为190A，电压优选为17～20V，更优选为18～19V，最优选为18.5V，焊接速度优选为25～36cm/min，更优选为27～35cm/min，最优选为33cm/min，CO2流量优选为10～30L/min，更优选为15～25L/min，最优选为20L/min，热输入为优选5.2～10.6KJ/cm，更优选为6.2～10.4KJ/cm，进一步优选为7.5～9.2KJ/cm，最优选为8.3KJ/cm，送丝速度优选为100～120in/min，更优选为105～113in/min，最优选为108in/min。
在本发明中，所述盖面的电流优选为150～245A，更优选为165～210A，最优选为190A，电压优选为17～20V，更优选为17.5～19.5V，最优选为19V，焊接速度优选为12～18cm/min，更优选为13～17cm/min，最优选为15cm/min，CO2流量优选为25～30L/min，更优选为26～29L/min，最优选为27L/min，热输入优选为10.7～24.5KJ/cm，更优选为10.9～24KJ/cm，进一步优选为11～20.5KJ/cm，最优选为16KJ/cm，送丝速度优选为100～120in/min，更优选为105～110in/min。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
管口组对：将钢管内外表面坡口及两侧半径150mm范围内应清理干净，不应有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质。管内外表面坡口两侧半径25mm范围内应采用机械法清理至显现金属光泽，然后用内对口器/外对口器进行对口，保证坡口钝边0.5mm、对口间隙2.5mm、错边0.8mm。
将焊枪与具有陡降外特性的直流电源相接，将工件接电源正极。
选取根焊焊丝直径为2.4mm，热焊、填充和盖面焊丝直径为1.6mm，根焊焊丝的标准号是GB/T 39280，热焊使用的焊丝的标准号为GB/T 39280，填充使用的焊丝的标准号为GB/T 36233，立焊使用的焊丝的标准号为GB/T 36233，盖面使用的焊丝的标准号为GB/T36233。
各阶段设置参数如下：第一段(根焊)电流设置110A、电压10.0V、焊接速度7cm/min、保护气体氩气流量12L/min，热输入8.9KJ/cm。第二段(热焊)电流设置170A、电压11V、焊接速度16cm/min、保护气体氩气流量12L/min，热输入9.2KJ/cm。第三段(填充)电流设置150A、焊接速度17cm/min、热输入7.2KJ/cm，第四段(立焊)电流设置165A、焊接速度27cm/min、热输入6.2KJ/cm。第五段(盖面)电流设置150A、焊接速度12cm/min、热输入10.9KJ/cm。第三段到第五段电压为17V、送丝速度100in/min、保护气体CO2流量25L/min。焊接完成后观察焊纹细密、均匀、美观，对熔覆金属进行力学性能测试，测试结果如下：抗拉强度652Mpa，屈服强度600Mpa，伸长率22.5％，-10℃V型缺口冲击试验吸收能量127、143、131J，平均值为134J。
实施例2～5
与实施例1相同，区别仅在于根焊、热焊、填充、立焊和盖面的具体参数不同，如表1所示。
表1实施例1～5的焊接参数
对实施例1～5的熔覆金属进行力学性能测试，结果如表2所示。由表2的结果可知，本发明通过具体限定了根焊、热焊、填充、立焊和盖面的具体参数，协同作用，提高了焊缝的抗拉强度、屈服强度、伸长率和-10℃V型缺口冲击试验吸收能量。
表2实施例1～5的熔覆金属进行力学性能测试结果
对比例1
与实施例1相同，区别在于未采用保护气体氩气和CO2，由焊丝中药芯造气保护熔池。
对比例1熔覆金属进行力学性能测试，测试结果如下
抗拉强度630Mpa，屈服强度570Mpa，伸长率19.5％，-10℃V型缺口冲击试验吸收能量65、80、115J，平均值为86.7J，可以看出V型缺口冲击试验吸收能量下降很多，且离散性(或者波动性)较大。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
对X80钢管道组对完成后进行下向焊接，所述下向焊接包括依次进行根焊、热焊、填充、立焊和盖面，所述根焊和热焊以Ar气作为保护气体，所述填充、立焊和盖面以CO2作为保护气体。
2.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述根焊的电流为110～150A，电压为10～13V，焊接速度为7～12cm/min，Ar气流量为12～18L/min，热输入为8.7～16.7KJ/cm。
3.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述热焊的电流为170～190A，电压为11～15V，焊接速度为16～18cm/min，Ar气流量为12～18L/min，热输入为8.9～10.7KJ/cm。
4.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述填充的电流为150～240A，电压为17～20V，焊接速度为17～28cm/min，CO2流量为25～30L/min，热输入为6.4～16.9KJ/cm，送丝速度为100～120in/min。
5.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述立焊的电流为165～240A，电压为17～20V，焊接速度为25～36cm/min，CO2流量为10～30L/min，热输入为5.2～10.6KJ/cm，送丝速度为100～120in/min。
6.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述盖面的电流为150～245A，电压为17～20V，焊接速度为12～18cm/min，CO2流量为25～30L/min，热输入为10.7～24.5KJ/cm，送丝速度为100～120in/min。
7.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述下向焊接采用直流正接。
8.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述管道组对的坡口钝边为0.5～1.6mm，对口间隙为2.5～3.5mm，错边为0～0.8mm。
9.根据权利要求1所述的X80钢管道半自动焊气保护药芯焊丝下向焊接方法，其特征在于，所述根焊使用的焊丝的直径为2.4mm，所述热焊、填充和盖面使用的气保护药芯焊丝的直径为1.6mm。
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|---|---|---|---|---|
| US20180104773A1 (en) * | 2015-04-28 | 2018-04-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Flux-cored wire for gas-shielded arc welding and welding method |
| CN111136366A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-12 | 苏州科赛精密机械有限公司 | 一种用于高压无缝钢管的焊接工艺 |
| CN113770489A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-10 | 四川石油天然气建设工程有限责任公司 | 长输管道全位置用气保护药芯焊丝下向半自动焊接方法 |
-
2022
- 2022-03-02 CN CN202210196674.8A patent/CN114367723A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180104773A1 (en) * | 2015-04-28 | 2018-04-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Flux-cored wire for gas-shielded arc welding and welding method |
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