一種焊接大于40mm厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝的制作方法
【專利摘要】一種焊接大于40mm厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝：基材采用TMCP或經(jīng)微合金化生產(chǎn)的鋼板；坡口形狀為雙Y型圓弧倒角，且圓弧一端與鈍邊垂直，另一端與坡口邊相切；匹配的焊絲直徑在3.0~5.0mm；焊接工藝參數(shù)：正面第一道焊縫焊接線能量為15~25J/cm，在不進(jìn)行清根條件下反面第一道焊縫焊接線能量為40~50J/cm，并控制兩板鈍邊之間的上下錯(cuò)位不超過(guò)1.5mm；其余按照常規(guī)埋弧焊接方式進(jìn)行。本發(fā)明焊縫成形良好，由于不需進(jìn)行反面清根，節(jié)約了時(shí)間、人力、材料及能源，焊接效率顯著提高，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利說(shuō)明】—種焊接大于40mm厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種厚鋼板的埋弧焊接工藝，具體地屬于一種焊接大于40mm厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于中厚板的焊接，均在焊接反面焊縫前，要清理焊接坡口直到見到正面焊縫(即焊縫清根)，這就需要花費(fèi)大量人力物力及時(shí)間，且焊縫的成形不太好，其過(guò)程如圖1所示。其除了需要清根的時(shí)間及成本外，對(duì)于50_板厚的焊縫，此種焊接工藝需增加焊縫填充量30%以上。
[0003]本 申請(qǐng)人:也曾采用雙V型坡口進(jìn)行不清根埋弧焊接試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)第一道焊縫的電弧容易側(cè)偏，導(dǎo)致存在焊不透的問(wèn)題。經(jīng)分析，導(dǎo)致偏弧原因:一是由于焊絲端頭難以接觸到V型坡口的尖端處，起弧是在側(cè)面完成；二是由于焊絲離坡口側(cè)面更近，電弧更易形成并穩(wěn)定在最短路徑；三是由于工件裝配及焊絲對(duì)中時(shí)不可避免存在偏差，而此種坡口對(duì)裝配及對(duì)中精度非常敏感，如圖2所示。
[0004]中厚板涉及橋梁、管線、容器、造船等范圍很廣的領(lǐng)域，且埋弧焊是其主要的焊接方法。因此開發(fā)40_規(guī)格不清根埋弧焊技術(shù)具有很高的價(jià)值。
[0005]對(duì)于厚板的埋弧焊，需要考慮的主要因素如下:
焊接坡口: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。焊接坡口一般有單V型、Y型、U型、雙V型、X型、雙Y型及雙U型等。其中雙型坡口又可分為對(duì)稱型與非對(duì)稱，其更適用于厚板焊接。
[0006]底層焊縫疊合量:除單面焊雙面成形外，雙面焊縫均要求正、反面的底層焊縫有一定的疊合，這樣才能得到完整的焊縫。為了實(shí)現(xiàn)正、反面的底層焊縫的疊合，傳統(tǒng)的方法是在正面焊縫焊接到一定程度后，在焊接反面底層焊縫前，對(duì)反面坡口根部進(jìn)行清除直到顯現(xiàn)出正面底層焊縫。
[0007]焊接線能量:是焊縫單位長(zhǎng)度上焊接熱源的能量。能將焊接線能量提高，從而為開發(fā)不清根埋弧焊技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種焊縫成形良好，不需進(jìn)行反面清根，而能提高焊接效率及降低成本的一種焊接大于40_厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝。
[0009]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種焊接大于40_厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝:
O使用基材條件:采用TMCP或經(jīng)微合金化生產(chǎn)的鋼板，且厚度≥ 40mm ； 2)坡口形狀:雙Y型圓弧倒角，鈍邊為4~6mm，單側(cè)角度在20-30°;所述圓弧倒角:圓弧一端與鈍邊垂直，另一端與坡口邊相切，圓弧的半徑在5~7mm ；
3)匹配的焊絲直徑在3.0-5.0mm的埋弧焊絲； 4)焊接工藝參數(shù):正面第一道焊縫焊接線能量為15?25J/cm，在不進(jìn)行清根條件下反面第一道焊縫焊接線能量為4(T50J/cm，并控制兩板鈍邊之間的上下錯(cuò)位不超過(guò)1.5mm ;其余按照常規(guī)埋弧焊接方式進(jìn)行。
[0010]優(yōu)選地:所述的正面第一道焊縫焊接線能量為18?22J/cm，反面第一道焊縫焊接線能量為42?48J/cm。
[0011]其特征在于:焊絲偏離縫隙不超過(guò)1.5mm。
其特征在于:焊縫正面坡口深度不超過(guò)25mm,反面坡口深度不超過(guò)30mm。
本發(fā)明中主要工序的作用
本發(fā)明由于在坡口雙Y型上采用圓弧倒角，使坡口根部設(shè)計(jì)成帶圓角，焊絲端部的電弧可以保證對(duì)準(zhǔn)需要焊接的部位而不會(huì)產(chǎn)生偏弧，既使電弧略有偏離也可以加熱需要焊接的部位，并且離需焊接的部位更近，電弧的加熱更直接有效，對(duì)焊接工件的對(duì)中精度不敏感，相比V型坡口更為可靠。
[0012]正面第一道打底焊線能量之所以采用15?25kJ/cm，其能保證埋弧焊工藝穩(wěn)定性且效率高，并且會(huì)產(chǎn)生2?4mm的熔深，使正面打底焊縫不會(huì)燒穿。
[0013]反面第一道打底焊縫之所以采用焊接線能量為4(T50kJ/cm，是由于會(huì)產(chǎn)生3?4mm熔深，并且由于有正面打底焊縫作為襯托，即使反面打底焊縫有較高的焊接線能量，焊縫也不會(huì)燒穿而從而提高焊接效率，而焊接熱影響區(qū)性能不會(huì)產(chǎn)生惡化。
[0014]采用本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，焊縫成形良好，由于不需進(jìn)行反面清根，節(jié)約了時(shí)間、人力、材料及能源，焊接效率顯著提高，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)反面進(jìn)行清根后的坡口示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)采用雙V型坡口反面不清根時(shí)的偏弧焊接示意圖；
圖3為本發(fā)明的雙Y型圓弧倒角單側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的雙Y型圓弧倒角焊后結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
實(shí)施例1
一種焊接大于40_厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝:
O使用基材條件:采用TMCP生產(chǎn)的鋼板，其厚度為40mm等厚對(duì)接焊接；
2 )坡口形狀:雙Y型圓弧倒角，鈍邊為6mm，單側(cè)角度為25 ° ;圓弧倒角:圓弧一端與鈍邊垂直，另一端與坡口邊相切，圓弧的半徑為6mm;正面坡口深度為14mm，反面坡口深度20mm ；
3)匹配的焊絲直徑為3.0mm的埋弧焊絲；
4)焊接工藝參數(shù):正面第一道焊縫焊接線能量為?18J/cm，在不進(jìn)行清根條件下反面第一道焊縫焊接線能量為lOJ/cm，并控制兩板鈍邊之間的上下錯(cuò)位在0.5mm ;其余按照常規(guī)埋弧焊接方式進(jìn)行。
[0017]經(jīng)檢測(cè)，正面焊縫沒(méi)燒穿，反面焊縫為焊透，正反第一道兩道焊縫的重疊量為1.6mm。由于不清根，焊接時(shí)間比原來(lái)縮短約4個(gè)小時(shí)，而且焊縫平滑，成形良好，完全滿足要求。
[0018]實(shí)施例2
一種焊接大于40_厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝:
O使用基材條件:采用微合金化生產(chǎn)的鋼板，其厚度為50mm等厚對(duì)接焊接；
2)坡口形狀:雙Y型圓弧倒角，鈍邊為5_，單側(cè)角度為22.5° ;圓弧倒角:圓弧一端與鈍邊垂直，另一端與坡口邊相切，圓弧的半徑為5mm;正面坡口深度為20mm，反面坡口深度25mm ；
3)匹配的焊絲直徑為4.0mm的埋弧焊絲；
4)焊接工藝參數(shù):正面第一道焊縫焊接線能量為lOJ/cm，在不進(jìn)行清根條件下反面第一道焊縫焊接線能量為?45J/cm，并控制兩板鈍邊之間的上下錯(cuò)位在1.0mm,焊絲偏離縫隙1.2mm ;其余按照常規(guī)埋弧焊接方式進(jìn)行。
[0019]經(jīng)檢測(cè)，正面焊縫沒(méi)燒穿，反面焊縫為焊透，正反第一道兩道焊縫的重疊量為
1.8mm。由于不清根，焊接時(shí)間比原來(lái)縮短了約4個(gè)小時(shí)，而且焊縫平滑，成形良好，完全滿足要求。
[0020]實(shí)施例3
一種焊接大于40_厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝:
O使用基材條件:采用微合金化生產(chǎn)的鋼板，其厚度為60mm等厚對(duì)接焊接；
2)坡口形狀:雙Y型圓弧倒角，鈍邊為6_，單側(cè)角度為22.5° ;圓弧倒角:圓弧一端與鈍邊垂直，另一端與坡口邊相切，圓弧的半徑為5mm;正面坡口深度為24mm，反面坡口深度30mm ；
3)匹配的焊絲直徑為4.0mm的埋弧焊絲；
4)焊接工藝參數(shù):正面第一道焊縫焊接線能量為?25J/cm，在不進(jìn)行清根條件下反面第一道焊縫焊接線能量為飛OJ/cm，并控制兩板鈍邊之間的上下錯(cuò)位在0.2mm,焊絲偏離縫隙1.0mm ;其余按照常規(guī)埋弧焊接方式進(jìn)行。
[0021]經(jīng)檢測(cè)，正面焊縫沒(méi)燒穿，反面焊縫為焊透，正反第一道兩道焊縫的重疊量為2.8mm。由于不清根，焊接時(shí)間比原來(lái)縮短了 5小時(shí)，而且焊縫平滑，成形良好，完全滿足要求。
[0022]實(shí)施例4
一種焊接大于40_厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝:
O使用基材條件:采用微合金化生產(chǎn)的鋼板，其厚度為55mm等厚對(duì)接焊接；
2)坡口形狀:雙Y型圓弧倒角，鈍邊為5mm，單側(cè)角度為25°;圓弧倒角:圓弧一端與鈍邊垂直，另一端與坡口邊相切，圓弧的半徑為5mm;正面坡口深度為25mm，反面坡口深度25mm ；
3)匹配的焊絲直徑為3.5mm的埋弧焊絲；
4)焊接工藝參數(shù):正面第一道焊縫焊接線能量為?22J/cm，在不進(jìn)行清根條件下反面第一道焊縫焊接線能量為?48J/cm，并控制兩板鈍邊之間的上下錯(cuò)位在0.2mm，焊絲偏離縫隙0.5mm ;其余按照常規(guī)埋弧焊接方式進(jìn)行。
[0023]經(jīng)檢測(cè)，正面焊縫沒(méi)燒穿，反面焊縫為焊透，正反第一道兩道焊縫的重疊量為2.3mm。由于不清根，焊接時(shí)間比原來(lái)縮短約4.5小時(shí)，而且焊縫平滑，成形良好，完全滿足要求。
[0024]從以上實(shí)施情況可以看出，本技術(shù)對(duì)焊接工藝條件的適應(yīng)性很強(qiáng)，尤其是當(dāng)工件裝配有一定的錯(cuò)邊(1.5mm內(nèi))、焊絲與對(duì)接縫隙有一定偏離(1.5mm內(nèi))時(shí),仍能得到成形較好的焊縫?？梢?，本技術(shù)相對(duì)于已有的埋弧焊工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0025]上述實(shí)施例僅為最佳例舉，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。
【權(quán)利要求】
1.一種焊接大于40mm厚度鋼板無(wú)需清根的埋弧焊接工藝: O使用基材條件:采用TMCP或經(jīng)微合金化生產(chǎn)的鋼板，且厚度> 40mm ； 2)坡口形狀:雙Y型圓弧倒角，鈍邊為4~6πιπι，單側(cè)角度在20-30°;所述圓弧倒角:圓弧一端與鈍邊垂直，另一端與坡口邊相切，圓弧的半徑在5~7mm ； 3)匹配的焊絲直徑在3.0-5.0mm的埋弧焊絲； 4)焊接工藝參數(shù):正面第一道焊縫焊接線能量為15~25J/cm，在不進(jìn)行清根條件下反面第一道焊縫焊接線能量為4(T50J/cm，并控制兩板鈍邊之間的上下錯(cuò)位不超過(guò)1.5mm ;其余按照常規(guī)埋弧焊接方式進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的一種焊接大于40_厚度鋼板并不清根的埋弧焊接方法，其特征在于:所述的正面第一道焊縫焊接線能量為18~22J/cm，反面第一道焊縫焊接線能量為.42~48J/cm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種焊接大于40_厚度鋼板并不清根的埋弧焊接方法，其特征在于:焊絲偏離縫隙不超過(guò)1.5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種焊接大于40_厚度鋼板并不清根的埋弧焊接方法，其特征在于:焊縫正面坡口深 度不超過(guò)25mm，反面坡口深度不超過(guò)30mm。
【文檔編號(hào)】B23K9/18GK103934554SQ201410197318
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】黃治軍, 繆凱, 李立軍, 方要治, 胡家國(guó), 秦新會(huì) 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司