鋼板的埋弧焊方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種埋弧焊方法，以低的熱輸入實現(xiàn)焊接部的高韌性化并能夠獲得深焊透，且在焊接速度為3m/分以下的厚壁材的焊接中能夠充分獲得大焊珠寬度。焊接行進方向的最前頭的第一電極的焊絲直徑為3.9～4.1mm，在焊接行進方向的最末端以隔著焊接線的方式在兩側(cè)配置2根電極，并且將這2根電極的鋼板的表面的焊絲前端位置配置在垂直于焊接線的同一直線上，并且焊絲前端位置與焊接線的距離W(mm)為5～20mm。
【專利說明】鋼板的埋弧焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼板的埋弧焊，涉及適用于UOE鋼管、螺旋鋼管等大口徑鋼管的縫焊的埋弧焊。
【背景技術(shù)】
[0002]在UOE鋼管、螺旋鋼管等大口徑鋼管的縫焊中使用兩個電極以上的埋弧焊(例如參照專利文獻1、2)已經(jīng)普及，從提高大口徑鋼管的生產(chǎn)性的觀點出發(fā)，廣泛采用的是在內(nèi)表面?zhèn)扔靡粭l焊道焊接、在外表面?zhèn)扔靡粭l焊道焊接的高效的雙面單層堆焊。
[0003]在雙面單層堆焊中，需要確保熔深以使內(nèi)表面?zhèn)鹊暮附咏饘倥c外表面?zhèn)鹊暮附咏饘俪浞秩诤隙划a(chǎn)生未熔融部分，所以一般供給1000A以上的大電流進行焊接。
[0004]另一方面，在大口徑鋼管的縫焊中，存在焊接部特別是熱影響部的韌性惡化之類的問題，為了提高焊接部的韌性而需要盡可能減少焊接熱輸入。然而，若減少焊接熱輸入，則存在的問題是產(chǎn)生焊透不足的危險性提高，容易產(chǎn)生未熔融部分，并且容易產(chǎn)生咬邊等表面缺陷。
[0005]因此，研究同時實現(xiàn)在大口徑鋼管的縫焊中確保熔深和提高焊接部的韌性，并且獲得大焊珠寬度來防止咬邊(undercut)等表面缺陷的焊接技術(shù)。
[0006]例如專利文獻3公開了同時采用熔化極氣體保護焊和埋弧焊的焊接方法，在通過熔化極氣體保護焊確保深焊透之后，在大熔敷量的埋弧焊的I根焊炬上將2根焊絲垂直于焊接線方向地配置并進行焊接，從而獲得大焊珠寬度，實現(xiàn)防止咬邊等表面缺陷。
[0007]然而，在專利文獻3公開的技術(shù)中，在焊接速度超過3m/分的情況下能夠得到增大焊珠寬度的效果，但在以3m/分以下的焊接速度，特別是在焊接板厚超過20mm的厚壁材時，不能充分得到增大焊珠寬度的效果。因此，需要用提高焊接電壓的等方法來增大焊珠寬度，其結(jié)果是，存在難以減少焊接熱輸入的問題。并且，由于同時采用熔化極氣體保護焊和埋弧焊，所以機器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，焊接條件的管理、機器的維護所需要的負荷增大。
[0008]專利文獻4公開了用多電極進行高速焊接的埋弧焊方法，通過對未凝固的焊接金屬外加磁場來控制熔液，從而實現(xiàn)防止咬邊等表面缺陷。
[0009]然而，在專利文獻4公開的技術(shù)中，雖然得到了增大焊珠寬度的效果，但必須導(dǎo)入外加磁場的裝置，所以裝置的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，焊接和磁場的設(shè)定條件的管理、裝置的維護所需要的負荷增大。
[0010]專利文獻1:日本特開平11-138266號公報
[0011]專利文獻2:日本特開平10-109171號公報
[0012]專利文獻3:日本特開平7-266047號公報
[0013]專利文獻4:日本特開2002-120068號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是提供以低的熱輸入實現(xiàn)焊接部的高韌性化并能夠得到深焊透且在焊接速度為3m/分以下的厚壁材的焊接中能夠充分獲得大焊珠寬度的埋弧焊方法。
[0015]
【發(fā)明者】們調(diào)查利用埋弧焊對電極的配置進行各種變更而得到的焊接接頭，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在焊接行進方向的最末尾，將2根電極隔著垂直于焊接線的同一直線上的焊接線而配置于兩側(cè)，并規(guī)定該最末尾的電極的位置和角度，從而以低的熱輸入實現(xiàn)焊接部的高韌性化，并且得到充分的焊透，而且得到焊珠寬度較大的焊接接頭。
[0016]本發(fā)明根據(jù)上述知識而完成，其要旨如下所述。
[0017](1) 一種鋼板的埋弧焊方法，以如下方式使用3根以上的電極，即、焊接行進方向的最前頭的第一電極的焊絲直徑為3.9~4.1mm，在上述焊接行進方向的最末尾，以隔著焊接線的方式在兩側(cè)配置2根電極，并將這2根電極在上述鋼板的表面的焊絲前端位置配置在垂直于上述焊接線的同一直線上，并且上述焊絲前端位置與上述焊接線的距離W(mm)為5 ~20mmo
[0018](2)上述⑴中記載的埋弧焊方法的特征在于，從上述最末尾的2根電極的導(dǎo)電嘴的前端部中心向鉛垂下方延伸的鉛垂線同上述鋼板的表面相交的位置、與上述焊接線的距離M(mm)相對于上述距離W滿足M≥W。
[0019](3)上述(I)或(2)中記載的埋弧焊方法的特征在于，向上述第一電極供給直流電流，向第二電極以后的電極供給交流電流。 [0020]根據(jù)本發(fā)明，減少焊接熱輸入的同時實現(xiàn)焊接部的高韌性化以及熔深的確保。并且，在焊接速度為3m/分以下的厚壁材的焊接中，能夠充分獲得大焊珠寬度，所以對埋弧焊有利，在工業(yè)上起到特別的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是示意性表示本發(fā)明的埋弧焊方法的例子的立體圖。
[0022]圖2是圖1中的電極和鋼板的側(cè)視圖。
[0023]圖3是表示圖1中的各電極的焊絲前端和最末尾的電極的導(dǎo)電嘴前端中心在鋼板表面的位置的俯視圖。
[0024]圖4是示意性表示坡口形狀的例子的剖視圖。
[0025]圖5是示意性表示焊接接頭的例子的剖視圖。
[0026]圖6是示意性表示焊接接頭的其它例子的剖視圖。
[0027]圖7是示意性表示焊接接頭的其它例子的剖視圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1是示意性表示應(yīng)用本發(fā)明的埋弧焊方法進行鋼板焊接的例子的立體圖，圖2是其側(cè)視圖。圖3是表示圖1中的各電極的焊絲在鋼板表面的前端和最末尾的電極的導(dǎo)電嘴前端中央在鋼板表面的位置的俯視圖。以下參照圖1~圖3，對本發(fā)明的埋弧焊方法進行說明。此外，圖1~圖3表示使用4根電極的例子，但本發(fā)明是使用3根以上電極的埋弧焊方法，電極不限定于4根。
[0029]如圖1所示，在使用4根電極的情況下，將箭頭A所示的焊接行進方向的最前頭的電極作為第一電極I，將該第一電極I的焊絲12的前端位置進行的鋼板5表面上的軌跡作為焊接線6。將焊接行進方向A的第2個電極作為第二電極2，并將其配置于第一電極I的后方。而且在第二電極2的后方，將最末尾的2根電極以隔著焊接線6的方式配置于兩側(cè)而作為第三電極3以及第四電極4。此外，分別將焊絲12、22、32、42 —根根供給至各電極的導(dǎo)電嘴 11、21、31、41。
[0030]首先，對第一電極進行說明。
[0031 ] 若第一電極I的焊絲12的焊絲直徑超過4.1mm,則無法獲得深焊透，所以使焊絲直徑在4.1mm以下。然而，在焊絲直徑不足3.9_時，如圖6所示，容易產(chǎn)生焊透分離。因此，第一電極I的焊絲12的焊絲直徑在3.9?4.1mm的范圍內(nèi)。
[0032]另外，對于向第一電極I的焊絲12供給的電流而言，為了進一步增加熔深而優(yōu)選供給直流電流。
[0033]并且，第一電極I如圖2所示，優(yōu)選將焊絲12設(shè)定在相對于鋼板5表面從垂直到一15度的范圍內(nèi)(一:后掠角)。這樣設(shè)定第一電極I的焊絲12就能從垂直于鋼板5的方向供給電弧，所以焊透加深。
[0034]接下來，對第二電極進行說明。
[0035]第二電極2如圖3所示被設(shè)定為，焊絲22的鋼板表面的前端位置23配置于焊接線6上。焊絲22的焊絲直徑、向焊絲22供給的電流的電流密度沒有特別限定，但為了防止在與其它電極間產(chǎn)生電弧干涉，優(yōu)選向焊絲22供給交流電流。
[0036]另外，第二電極2如圖2所示優(yōu)選為傾斜設(shè)定焊絲22，以使焊絲22的前端位于比導(dǎo)電嘴21更靠焊接行進方向A的前方(即第一電極側(cè))。若該焊絲22與鉛垂線所成的角β (以下，稱為提前角)在5°以上，則增大焊珠寬度的效果顯著體現(xiàn)出來，故為優(yōu)選。但是，若第二電極2的提前角β過大，則焊接不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生熔渣夾雜，所以提前角β優(yōu)選為20°以下。
[0037]在使用3根電極應(yīng)用本發(fā)明的情況下，不配置該第二電極2，在第一電極I的后方將最末尾的2根電極配置于焊接線6的兩側(cè)。
[0038]另外，在使用5根以上的電極應(yīng)用本發(fā)明的情況下，在第二電極2的后方將第3個以后的電極配置于焊接線6上，將最末尾的2根電極配置于焊接線6的兩側(cè)。
[0039]接下來，對最末尾的電極進行說明。
[0040]最末尾的第三電極3、第四電極4如圖3所示被設(shè)定為，將焊絲32、42的鋼板表面的前端位置33、43配置在垂直于焊接線6的同一直線上。第三電極3的焊絲32的前端位置33與焊接線6的距離\，以及第四電極4的焊絲42的前端位置43與焊接線6的距離\不足5mm時，無法得到增大焊珠寬度的效果。若距離Wk和距離\超過20mm，則第三電極3以及第四電極4的焊接金屬引起圖7所示的焊珠分離，所以無法防止咬邊等表面缺陷。因此，使距離Wk和距離\都在5?20mm的范圍內(nèi)。雖然不需要使距離Wk與距離Wl相同,但為了形成形狀良好的焊珠并防止咬邊，優(yōu)選為Wk = Wp
[0041]另外，第三電極3、第四電極4如圖2所示，優(yōu)選為傾斜設(shè)定焊絲32、42，以使焊絲32,42的前端位于比導(dǎo)電嘴31、41更靠焊接行進方向A的前方(即第一電極側(cè))。若該焊絲32、42的提前角β在20°以上，則增大焊珠寬度的效果顯著體現(xiàn)出來，故為優(yōu)選。但是，若第三電極3、第四電極4的提前角β過大，則焊珠寬度的差別容易變大，所以提前角β優(yōu)選在50°以下。
[0042]并且，第三電極3、第四電極4如圖3所示被設(shè)定為，從導(dǎo)電嘴31、41的前端部中心向鉛垂下方延伸的鉛垂線與鋼板5表面相交的位置34、44(以下，稱為導(dǎo)電嘴的前端中心位置)配置在垂直于焊接線6的同一直線上。鋼板5表面的第三電極3的導(dǎo)電嘴31的前端中心位置34與焊接線6的距離Μκ、以及第四電極4的導(dǎo)電嘴41的前端中心位置44與焊接線6的距離Ml分別為Mk < We,Ml < Wl時，第三電極3以及第四電極4的焊透如圖6所示那樣分別分離地形成，所以無法防止咬邊等表面缺陷。雖然不需要使距離Mk與距離相同，但為了形成形狀良好的焊珠，防止咬邊，優(yōu)選Mk = Mp
[0043]第三電極3、第四電極4的焊絲32、42的焊絲直徑不需要相同，但為了形成形狀良好的焊珠，防止咬邊，優(yōu)選使用焊絲直徑相同的焊絲。
[0044]另外，為了防止向焊絲32、42供給的電流在電極間產(chǎn)生電弧的干涉，優(yōu)選使用交流電流。若焊絲32、42的電壓在38~42V的范圍內(nèi)，則增大焊珠寬度的效果顯著發(fā)揮，故為優(yōu)選。
[0045]以上對使用4根電極的例子進行了說明，但本發(fā)明的電極數(shù)不限定于4根，能夠應(yīng)用于使用3根以上的電極的埋弧焊，特別是在使用3~5根電極的情況下能夠得到顯著的效果。另外對于6根電極以上的情況，焊接熱輸入過大而導(dǎo)致焊接熱影響部的韌性惡化，故并非優(yōu)選。
[0046]此外，這里所謂的垂直不是嚴格意義上的垂直，允許±15°左右的自由度。
[0047]另外，本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種板厚、坡口形狀，也能夠應(yīng)用于各種焊接速度的單面焊接以及雙面焊接，特別是，如果應(yīng)用于焊接速度在3m/分以下那樣焊接厚鋼板(板厚超過20mm)的情況下，則能夠獲得深焊透和大焊珠寬度并且能夠?qū)崿F(xiàn)減少焊接熱輸入，所以在提高熱影響部的韌性以及 防止咬邊方面很有效。
[0048]實施例
[0049]如圖4所示，在板厚T為18.0mm、25.4mm、38.Imm的鋼板5上使坡口角度Θ為60°、70°、80°，坡口深度D為8mm、10mm、17mm而進行坡口加工后，使用4根電極進行埋弧焊，制作圖5所示的焊接接頭。表1表示坡口形狀，表2表示焊接條件，表3表示電極的配置，表4表示焊接電流的設(shè)定。
[0050][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種鋼板的埋弧焊方法，其特征在于， 以如下方式使用3根以上的電極，S卩、焊接行進方向的最前頭的第一電極的焊絲直徑為3.9?4.1_，在所述焊接行進方向的最末尾以隔著焊接線的方式在兩側(cè)配置2根電極，并將這2根電極在所述鋼板的表面的焊絲前端位置配置在垂直于所述焊接線的同一直線上，并且所述焊絲前端位置與所述焊接線的距離W(mm)為5?20mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋弧焊方法，其特征在于， 從所述最末尾的2根電極的導(dǎo)電嘴的前端部中心向鉛垂下方延伸的鉛垂線同所述鋼板的表面相交的位置、與所述焊接線的距離M(mm)相對于所述距離W滿足M > W。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的埋弧焊方法，其特征在于， 向所述第一電極供給直流電流，向第二電極以后的電極供給交流電流。
【文檔編號】B23K9/18GK103958108SQ201280058067
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】石神篤史, 早川直哉, 矢埜浩史 申請人:杰富意鋼鐵株式會社