中厚板i型坡口大間隙不清根焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，包括如下的步驟：切割及焊前裝配步驟，采用等離子切割中厚板，將中厚板裝配形成I型坡口，坡口根部間隙小于等于3mm，坡口正面間隙小于等于5mm。正面打底焊，以小電流擺動(dòng)焊接方式在坡口正面進(jìn)行打底焊，正面打底焊在大間隙中形成焊縫但不焊穿。正面蓋面焊，以小電流在坡口正面進(jìn)行埋弧焊，正面蓋面焊過程中不燒穿打底焊的焊縫。背面埋弧焊，不經(jīng)過碳刨清根直接在坡口背面進(jìn)行埋弧焊，背面埋弧焊的電流使得背面埋弧焊熔深h3為中厚板厚度T的3/4。
【專利說明】中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及中厚板焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]中厚板結(jié)構(gòu)在船舶船板和殼體、港口機(jī)械箱梁、跨海大橋面板等廣泛應(yīng)用。中厚鋼板對(duì)接拼焊是鋼結(jié)構(gòu)制作中占重要的組成部分，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的方法一般采用開V型坡口，正面焊接，背面清根，再進(jìn)行焊接，其焊接制作效率低下，耗能高，環(huán)境污染嚴(yán)重，成本高，急需一種高效低碳不清根I型坡口焊接新方法，即:不開V型坡口、不清根的焊接方法。
[0003]目前，I型坡口不清根埋弧自動(dòng)焊方法多采用雙面單道埋弧焊，但對(duì)坡口及裝配間隙要求嚴(yán)格，其應(yīng)用的前提是坡口為直邊，裝配間隙< 1mm，錯(cuò)變量< Imm才能實(shí)現(xiàn)。但在中厚鋼板切割中，由于等離子切割是火焰切割效率的3倍，而被廣泛采用，但等離子切割導(dǎo)致切割坡口質(zhì)量差，切割面垂直度不高，導(dǎo)致板材拼焊時(shí)，形成一定坡口角度5?10°，間隙3?5mm。若采用目前的I型坡口不清根埋弧焊(SAW)，其焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生夾雜、氣孔和未熔合等缺陷，造成大量的返修。因此，中厚鋼板需采用火焰切割或機(jī)械加工，且裝配間隙控制Imm以內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)I型坡口焊接。但由于采用火焰切割效率低下，機(jī)械加工增加工序，而且拼裝間隙要求嚴(yán)格，造成I型坡口不清根焊接整體效率低下。因此，在切割質(zhì)量和預(yù)拼裝精度不高情況下，實(shí)現(xiàn)I型坡口不清根焊接已成為難題。
[0004]此外，在船舶用中厚板I型坡口不清根埋弧焊焊接質(zhì)量要求不是很高，一般要求5%的UT超聲波探傷抽查，而對(duì)于重型機(jī)械中厚板I型坡口焊縫要求嚴(yán)格，要求100%的UT探傷，并且20%的RT拍片。因此，船舶企業(yè)采用的I型坡口不清根焊接方法:雙面單道埋弧焊方法對(duì)于切割質(zhì)量不高、裝配間隙大的I型坡口焊接，焊接質(zhì)量不合格，無法滿足重型裝備企業(yè)對(duì)于I型坡口不清根焊接的質(zhì)量要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提出一種能夠應(yīng)用于等離子切割工藝的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，包括如下的步驟:
[0007]切割及焊前裝配步驟，采用等離子切割中厚板，將中厚板裝配形成I型坡口，坡口根部間隙小于等于3_，坡口正面間隙小于等于5_。
[0008]正面打底焊，以小電流擺動(dòng)焊接方式在坡口正面進(jìn)行打底焊，正面打底焊在大間隙中形成焊縫但不焊穿。
[0009]正面蓋面焊，以小電流在坡口正面進(jìn)行埋弧焊，正面蓋面焊過程中不燒穿打底焊的焊縫。
[0010]背面埋弧焊，不經(jīng)過碳刨清根直接在坡口背面進(jìn)行埋弧焊，背面埋弧焊的電流使得背面埋弧焊熔深h3為中厚板厚度T的3/4。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，切割及焊前裝配步驟包括采用熔化極氣體保護(hù)焊GMAW進(jìn)行點(diǎn)焊加固，焊接采用實(shí)心焊絲。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，正面打底焊采用熔化極氣體保護(hù)焊GMAW，保護(hù)氣體為CO2，使用實(shí)心焊絲焊接。比如，正面打底焊采用直徑為1.2mm的實(shí)心焊絲焊接，正面打底焊熔深hi為中厚板厚度T的1/3?2/3。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，正面蓋面焊采用直徑4.0mm的實(shí)心焊絲進(jìn)行埋弧焊，正面蓋面焊熔深h2小于正面打底焊熔深hi。較佳的，正面蓋面焊采用小電流交流埋弧焊。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，背面埋弧焊采用直徑4.0mm的實(shí)心焊絲進(jìn)行埋弧焊，熔深焊透根部，背面埋弧焊熔深h3滿足T-hl〈h3 ( T，其中T為中厚板的板厚，hi為正面打底焊熔深。較佳的，背面埋弧焊采用大電流直流埋弧焊。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，中厚板的板厚為7?14mm。
[0016]本發(fā)明的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝在I型坡口焊接中的適用性更強(qiáng)，對(duì)等離子切割質(zhì)量不高、裝配間隙大、錯(cuò)變量變化不敏感，可實(shí)現(xiàn)大間隙I型坡口背面不碳刨清根焊接。焊接質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫滿足一級(jí)焊縫要求，100% UT探傷，100% RT拍片合格。中厚板不需火焰切割或機(jī)加工坡口，裝配間隙要求不嚴(yán)，焊接生產(chǎn)效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本發(fā)明上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中:
[0018]圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝的流程圖。
[0019]圖2揭示了本發(fā)明的方法中裝配形成的大間隙I型坡口的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3揭示了本發(fā)明的方法中正面打底焊的示意圖。
[0021]圖4揭示了本發(fā)明的方法中正面蓋面焊的示意圖。
[0022]圖5揭示了本發(fā)明的方法中背面埋弧焊的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中中厚板在等離子切割質(zhì)量不高、存在自然坡口、裝配間隙大、焊縫質(zhì)量要求為一級(jí)焊縫的情況，本發(fā)明提出一種適用于中厚板I型坡口大間隙不清根的焊接方法，基本過程是S-M-S (SAW-MAG-SAW)，即采用實(shí)心焊絲氣體保護(hù)焊打底(MAG)，正面埋弧焊(SAW)，背面埋弧焊(SAW)。
[0024]參考圖1所示，本發(fā)明揭示了一種中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝100，包括如下的步驟:
[0025]102.切割及焊前裝配步驟。采用等離子切割中厚板，將中厚板裝配形成I型坡口，坡口根部間隙δ小于等于3mm，坡口正面間隙小于等于5mm。自然坡口(斜邊)向上，裝配間隙以根部間隙為準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，切割及焊前裝配步驟102還包括焊前去除表面鐵銹及氧化皮，并采用熔化極氣體保護(hù)焊GMAW進(jìn)行點(diǎn)焊加固，焊接采用實(shí)心焊絲。圖2本發(fā)明的方法中裝配形成的大間隙I型坡口的結(jié)構(gòu)圖。[0026]104.正面打底焊。以小電流擺動(dòng)焊接方式在坡口正面進(jìn)行打底焊，正面打底焊在大間隙中形成焊縫但不焊穿。在一個(gè)實(shí)施例中，正面打底焊采用熔化極氣體保護(hù)焊GMAW，保護(hù)氣體為CO2，使用實(shí)心焊絲焊接。比如，正面打底焊采用直徑為1.2mm的實(shí)心焊絲焊接，正面打底焊熔深hi為中厚板厚度T的1/3?2/3。正面打底焊采用實(shí)心焊絲CO2熔化極氣體保護(hù)焊GMAW進(jìn)行打底焊，采用小電流，擺動(dòng)焊，保證大間隙焊縫成形，但不能焊穿。采用實(shí)心焊絲氣保焊打底解決了等離子切割存在自然坡口、裝配間隙過大的問題，同時(shí)實(shí)心焊絲打底焊縫無藥皮和焊渣，從而避免了正面埋弧焊在大間隙下燒穿、或根部出現(xiàn)夾渣、氣孔等缺陷。圖3正面打底焊的示意圖。圖3中的標(biāo)記A代表正面打底焊的焊縫。
[0027]106.正面蓋面焊。以小電流在坡口正面進(jìn)行埋弧焊，正面蓋面焊過程中不燒穿打底焊的焊縫。在一個(gè)實(shí)施例中，正面蓋面焊采用直徑4.0mm的實(shí)心焊絲進(jìn)行埋弧焊，正面蓋面焊熔深h2小于正面打底焊熔深hl，即h2 ( hl，防止將打底焊縫燒穿。較佳的，正面蓋面焊采用小電流交流埋弧焊。正面蓋面焊采用小電流埋弧焊SAW，電流選擇應(yīng)保證不將打底焊縫燒穿，若打底焊縫被正面埋弧焊燒穿，會(huì)導(dǎo)致液態(tài)金屬下淌，根部易出現(xiàn)夾雜、氣孔、未熔合等缺陷。圖4揭示了正面蓋面焊的示意圖。圖4中的標(biāo)記B代表正面蓋面焊的焊縫。
[0028]108.背面埋弧焊。不經(jīng)過碳刨清根直接在坡口背面進(jìn)行埋弧焊，背面埋弧焊的電流使得背面埋弧焊熔深h3為中厚板厚度T的3/4。在一個(gè)實(shí)施例中，背面埋弧焊采用直徑
4.0mm的實(shí)心焊絲進(jìn)行埋弧焊，熔深焊透根部，背面埋弧焊熔深h3滿足T_hl〈h3 < T，其中T為中厚板的板厚，hi為正面打底焊熔深。較佳的，背面埋弧焊采用大電流直流埋弧焊。背面埋弧焊采用大電流，有效地保證根部氣孔、夾雜的浮出，根部完全焊透，避免焊接缺陷，保證UT和RT合格，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。從而背面不需碳弧氣刨清根。應(yīng)注意背面埋弧焊電流不宜過大，防止隨著焊接的不斷進(jìn)行，熱量不斷輸入，熔深增加，在后期將試板燒穿，或者在后期將電流略微調(diào)小。圖5揭示了背面埋弧焊的示意圖。圖5中的標(biāo)記C代表背面埋弧焊的焊縫。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝100使用的中厚板的板厚為7?14mm。
[0030]下面以板厚為IOmm的中厚板、根部間隙δ為3mm的的大間隙I型坡口不清根焊接工作為例進(jìn)行說明:
[0031]I)焊前裝配:根部裝配間隙δ為3臟，等間隙裝配。采用Φ 1.2mm實(shí)心焊絲氣體保護(hù)焊點(diǎn)焊定位。
[0032]2)實(shí)心焊絲氣體保護(hù)焊(GMAW)打底焊:采用Φ 1.2mm實(shí)心焊絲氣體保護(hù)焊打底，電流 I=150-200A，電壓 U=23-25V，焊接速度 V=200-300mm/min。
[0033]3)正面埋弧焊(正面SAW):采用Φ 4.0mm的焊絲進(jìn)行正面埋弧焊，電流I=400-500A，電壓 U=29-31V，焊接速度 V=400-500mm/min。
[0034]4)背面埋弧焊(背面SAW):采用Φ4.0mm的焊絲進(jìn)行背面埋弧焊，焊接電流I=700A,配合電壓 U=31-35V，焊接速度 V=400-500mm/min。
[0035]采用此種焊接方法，選擇合理的電流，配以合適的電壓和焊接速度，進(jìn)行中厚板大間隙I型坡口不清根焊接，焊縫成形良好，滿足一級(jí)焊縫要求，無任何缺陷。
[0036]本發(fā)明的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝在I型坡口焊接中的適用性更強(qiáng)，對(duì)等離子切割質(zhì)量不高、裝配間隙大、錯(cuò)變量變化不敏感，可實(shí)現(xiàn)大間隙I型坡口背面不碳刨清根焊接。焊接質(zhì)量穩(wěn)定，焊縫滿足一級(jí)焊縫要求，100% UT探傷，100% RT拍片合格。中厚板不需火焰切割或機(jī)加工坡口，裝配間隙要求不嚴(yán)，焊接生產(chǎn)效率高。
[0037]上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化而不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，包括: 切割及焊前裝配步驟，采用等離子切割中厚板，將中厚板裝配形成I型坡口，坡口根部間隙小于等于3mm，坡口正面間隙小于等于5mm ； 正面打底焊，以小電流擺動(dòng)焊接方式在坡口正面進(jìn)行打底焊，正面打底焊在大間隙中形成焊縫但不焊穿； 正面蓋面焊，以小電流在坡口正面進(jìn)行埋弧焊，正面蓋面焊過程中不燒穿打底焊的焊縫； 背面埋弧焊，不經(jīng)過碳刨清根直接在坡口背面進(jìn)行埋弧焊，背面埋弧焊的電流使得背面埋弧焊熔深h3為中厚板厚度T的3/4。
2.如權(quán)利要求1所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，所述切割及焊前裝配步驟包括采用熔化極氣體保護(hù)焊GMAW進(jìn)行點(diǎn)焊加固，焊接采用實(shí)心焊絲。
3.如權(quán)利要求1所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，所述正面打底焊采用熔化極氣體保護(hù)焊GMAW，保護(hù)氣體為CO2，使用實(shí)心焊絲焊接。
4.如權(quán)利要求3所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，所述正面打底焊采用直徑為1.2mm的實(shí)心焊絲焊接，正面打底焊熔深hi為中厚板厚度T的1/3?2/3。
5.如權(quán)利要求1所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于， 正面蓋面焊采用直徑4.0mm的實(shí)心焊絲進(jìn)行埋弧焊，正面蓋面焊熔深h2小于正面打底焊熔深hi。
6.如權(quán)利要求5所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，正面蓋面焊采用小電流交流埋弧焊。
7.如權(quán)利要求1所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，背面埋弧焊采用直徑4.0mm的實(shí)心焊絲進(jìn)行埋弧焊，熔深焊透根部，背面埋弧焊熔深h3滿足T-hl〈h3 < T，其中T為中厚板的板厚，hi為正面打底焊熔深。
8.如權(quán)利要求7所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，背面埋弧焊采用大電流直流埋弧焊。
9.如權(quán)利要求1所述的中厚板I型坡口大間隙不清根焊接工藝，其特征在于，所述中厚板的板厚為7?14mm。
【文檔編號(hào)】B23K9/173GK103785932SQ201210431664
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月1日
【發(fā)明者】張華軍, 杜渝, 李洪明, 黃紅雨, 李森, 包孔, 吳世品, 蔡春波, 陳志榮 申請(qǐng)人:上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司