能快速確定v型坡口埋弧焊一次成形焊接線能量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種埋弧焊接方法，具體地屬于一種能快速確定V型坡口埋弧焊一次 成形焊接線能量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 埋弧焊具有自動(dòng)化、高效率、焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良的特點(diǎn)。埋弧焊單側(cè)焊縫一次成形效率 高，但易出現(xiàn)未填滿或焊縫過高的問題，這些均是焊接缺陷。焊縫未填滿時(shí)，焊縫有效承載 截面不足，易導(dǎo)致失效。相反地，如果焊縫余高過大，則易在焊縫處產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力及 應(yīng)力集中，也易產(chǎn)生焊件的失效或其它問題。而出現(xiàn)未填滿或焊縫過高的原因是一次性焊 接的線能量選擇不合理。
[0003] 線能量的制定是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，以往對(duì)于一次成形的線能量往往要通過多 次實(shí)驗(yàn)才能確定，這種方法浪費(fèi)很大。其工序如下：坡口加工一焊接一焊縫探傷一試板解剖 -磨樣觀察等過程。每更改一次坡口尺寸，都需完成一次上述實(shí)驗(yàn)的循環(huán)，實(shí)驗(yàn)周期長，浪 費(fèi)大。
[0004] 根據(jù)工件厚度及設(shè)備條件，一般采用多層多道焊。但在某些場(chǎng)合如螺旋焊管的焊 接中，則采用焊縫一次成形。一次焊滿工藝在螺旋焊管等領(lǐng)域應(yīng)用較多。對(duì)于多層多次焊， 焊縫質(zhì)量容易控制，因?yàn)榭梢圆捎枚啻魏附庸に嚕灰顫M焊縫就可以了。一次成形就是采 用單絲、雙絲及多絲焊接工件一側(cè)的焊縫，通過一道次的焊接，就要達(dá)到需要的焊縫熔深、 填滿焊縫并達(dá)到需要的焊縫余高，并不產(chǎn)生缺陷。至目前為此，選擇焊接線能量只是憑經(jīng) 驗(yàn)。然而，決定焊接線能量的因素很多，包括焊接坡口的各參數(shù)如深度、角度、鈍邊量，以及 焊縫余高及寬度等因素，僅憑經(jīng)驗(yàn)其不僅成功率必然很低，且造成造成人力、資源、效率、能 耗等的大量浪費(fèi)。因此本發(fā)明提出一種在V型坡口埋弧焊一次成形焊接中，焊接線能量確 定準(zhǔn)確、快速，無需經(jīng)大量試驗(yàn)后而予以選擇確定。其具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的僅憑經(jīng)驗(yàn)其不僅成功率低，且造成人力、資源、效率、 能耗大量浪費(fèi)的不足，提供一種針對(duì)V型坡口埋弧焊，準(zhǔn)確、快速地確定焊縫一次成形的焊 接線能量的方法。
[0006] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施： 能快速確定V型坡口埋弧焊一次成形焊接線能量的方法，其步驟： 1) 根據(jù)埋弧焊接母材厚度，確定坡口深度、鈍邊量、坡口角度，焊縫搭邊量、焊縫余高 量、縮進(jìn)量、焊縫根部半徑各參數(shù)； 2) 根據(jù)上述各參數(shù)值，利用以下公式計(jì)算焊縫的熔化面積S: S=l/2 π be (tg α ) +b2 (tg α ) +2 (a~k) b+1/2 π r2 式中：S-表示焊縫的熔化面積，單位為mm2， a-表示焊縫的搭邊量，單位為mm， b一表示坡口深度，單位為mm， c一表示焊縫余高，單位為mm， d一表示鈍邊量，單位為mm， k一表示焊縫余高寬度與母材近表面焊縫寬度之間差值的1/2量，單位為mm， r一表示根部半徑，單位為mm， α -表示坡口角度的1/2角度； 3) 根據(jù)以下公式確定埋弧焊線能量： E/E0=S/S0 式中：E-表示需要確定的線能量值，單位為kj/cm， Etl+表示埋弧焊線能量的基準(zhǔn)值，設(shè)為常數(shù)，其值為57 kj/cm， S-表示焊縫的熔化面積，單位為mm2， Stl-表示焊縫熔化面積的基準(zhǔn)值，設(shè)為常數(shù)，其值為182.9 mm2; 4) 根據(jù)所計(jì)算的線能量值進(jìn)行常規(guī)焊接。
[0007] 對(duì)于V型坡口 ：為了形成有效的焊縫，必須將焊接邊端采用機(jī)加工等方法加工坡 口，以便埋弧焊電弧加熱及熔化焊接端面、填充焊縫金屬。一次成形的埋弧焊坡口一般為中 間帶鈍邊對(duì)稱或非對(duì)稱雙面V型。坡口的主要參數(shù)有角度、鈍邊、深度。
[0008] 完整的焊縫：?jiǎn)蝹?cè)焊縫一次成形，正、反面焊縫需有一定的余高及搭邊量，這樣才 能得到形狀較好的焊縫。
[0009] 焊接線能量：是輸入焊縫單位長度上焊接熱源的能量。埋弧焊的焊接線能量范圍 較寬，其選擇依據(jù)是被焊工件的厚度以及被焊工件在冶金性能上能否承受。線能量是埋弧 焊單側(cè)焊縫一次成形的關(guān)鍵影響因素。
[0010] 本發(fā)明提出一種在V型坡口埋弧焊一次成形焊接中，焊接線能量確定準(zhǔn)確、快速， 無需經(jīng)大量試驗(yàn)確定。
[0011] 長期以來，本申請(qǐng)人經(jīng)過大量的研宄及試驗(yàn)，根據(jù)要達(dá)到的焊縫尺寸，通過建立的 數(shù)學(xué)模型，即焊縫的熔化面積S: S=l/2 JT be (tg a ) +b2 (tg a ) +2 (a-k) b+1/2 JT r2及埋弧焊線 能量的確定公式：E/EfS/X而計(jì)算確定焊接線能量。
[0012] 所建立的數(shù)學(xué)模型中，Etl及Stl均為通過大量分析、試驗(yàn)而獲得的值，其兩值的確定 具有廣泛的適用性。經(jīng)大量針對(duì)試驗(yàn)需要焊接的工件的坡口，焊縫余高、搭邊量、重疊量而 予以驗(yàn)證，其吻合性很好。
[0013] 本發(fā)明之所以建立E/EfS/X，經(jīng)大量試驗(yàn)研宄，以及理論分析，其S/^比值與一 次成形的焊接線能量基本上成正比關(guān)系。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不僅成功率高，且無需再經(jīng)試驗(yàn)及選擇，消除人力、資 源、能耗大量浪費(fèi)，在V型坡口埋弧焊一次成形焊接中，焊接線能量的確定準(zhǔn)確、快速。大大 提高V型坡口埋弧焊一次成形的焊接效率。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明V型坡口的結(jié)構(gòu)及形狀示意圖； 圖2為采用本發(fā)明后的實(shí)際焊縫橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述： 表1為本發(fā)明各實(shí)施例單側(cè)坡口參數(shù)及計(jì)算的線能量值列表； 表2為采用與表1在相對(duì)應(yīng)的同樣坡口形式下實(shí)際焊接的單側(cè)焊縫參數(shù)及線能量值列 表。
[0017] 表2中各例的試驗(yàn)條件：焊絲直徑為4. 0mm，埋弧焊焊劑為堿性燒結(jié)焊劑CHFlOl ; 焊機(jī)采用Lincoln雙絲埋弧自動(dòng)焊機(jī)。焊縫坡口形式為X型坡口，反面不清根。
[0018] 各實(shí)施例的線能量按照以下步驟予以確定： 1) 根據(jù)埋弧焊接母材厚度，確定坡口深度、鈍邊量、坡口角度，焊縫搭邊量、焊縫余高 量、縮進(jìn)量、焊縫根部半徑各參數(shù)； 2) 根據(jù)上述各參數(shù)值，利用以下公式計(jì)算焊縫的熔化面積S: S=l/2 π be (tg α ) +b2 (tg α ) +2 (a~k) b+1/2 π r2 式中：S-表示焊縫的熔化面積，單位為mm2， a-表示焊縫的搭邊量，單位為mm， b一表示坡口深度，單位為_， c一表示焊縫余高，單位為mm， d一表示鈍邊量，單位為mm， k一表示焊縫余高寬度與母材近表面焊縫寬度之間差值的1/2量，單位為mm， r一表示根部半徑，單位為mm， α -表示坡口角度的1/2角度； 以上各取值見表1 ; 3) 根據(jù)以下公式確定埋弧焊線能量： E/E0=S/S0 式中：E-表示需要確定的線能量值，單位為kj/cm， Etl+表示埋弧焊線能量的基準(zhǔn)值，設(shè)為常數(shù)，其值為57 kj/cm， S-表示焊縫的熔化面積，單位為mm2， Stl-表示焊縫熔化面積的基準(zhǔn)值，設(shè)為常數(shù)，其值為182.9 mm2; 4) 根據(jù)所計(jì)算的線能量值進(jìn)行常規(guī)焊接。
[0019] 表1本發(fā)明各實(shí)施例單側(cè)焊縫參數(shù)及計(jì)算的線能量值列表
【主權(quán)項(xiàng)】
1.能快速確定V型坡口埋弧焊一次成形焊接線能量的方法，其步驟： 1) 根據(jù)埋弧焊接母材厚度，確定坡口深度、鈍邊量、坡口角度，焊縫搭邊量、焊縫余高 量、縮進(jìn)量、焊縫根部半徑各參數(shù)； 2) 根據(jù)上述各參數(shù)值，利用以下公式計(jì)算焊縫的熔化面積S: S=l/2JTbe(tga) +b2(tga) +2 (a~k)b+1/2Jir2 式中：S-表示焊縫的熔化面積，單位為mm2，a-表示焊縫的搭邊量，單位為mm， b一表示坡口深度，單位為_， c一表示焊縫余高，單位為mm， d一表示鈍邊量，單位為mm， k一表示焊縫余高寬度與母材近表面焊縫寬度之間差值的1/2量，單位為mm，r一表示根部半徑，單位為mm， a-表示坡口角度的1/2角度； 3) 根據(jù)以下公式確定埋弧焊線能量： E/E0=S/S0 式中：E-表示需要確定的線能量值，單位為kj/cm， Etl+表示埋弧焊線能量的基準(zhǔn)值，設(shè)為常數(shù)，其值為57kj/cm， S-表示焊縫的熔化面積，單位為mm2， Stl-表示焊縫熔化面積的基準(zhǔn)值，設(shè)為常數(shù)，其值為182.9mm2; 4) 根據(jù)所計(jì)算的線能量值進(jìn)行常規(guī)焊接。
【專利摘要】能快速確定V型坡口埋弧焊一次成形焊接線能量的方法：根據(jù)埋弧焊接母材厚度，確定坡口深度、鈍邊量、坡口角度，焊縫搭邊量、焊縫余高量、縮進(jìn)量、焊縫根部半徑各參數(shù)；根據(jù)上述各參數(shù)值及S=1/2πbc (tgα)+b2(tgα)+2(a-k)b+1/2πr2計(jì)算焊縫的熔化面積S；根據(jù)E/E0=S/S0確定埋弧焊線能量：根據(jù)所計(jì)算的線能量值進(jìn)行常規(guī)焊接。本發(fā)明其不僅成功率高，且無需再經(jīng)試驗(yàn)及選擇，消除人力、資源、能耗大量浪費(fèi)，在V型坡口埋弧焊一次成形焊接中，焊接線能量的確定準(zhǔn)確、快速。大大提高V型坡口埋弧焊一次成形的焊接效率。
【IPC分類】B23K9-18
【公開號(hào)】CN104816077
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510248111
【發(fā)明人】黃治軍, 方要治, 王輝, 鄭江鵬, 徐進(jìn)橋, 鄭紹鵬
【申請(qǐng)人】武漢鋼鐵(集團(tuán))公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月15日