本發(fā)明涉及一種焊接工藝，具體涉及一種26-40mm中厚板免清根的雙絲雙弧埋弧焊接工藝。

背景技術(shù)：

隨著各類高壓、超高壓壓力容器設(shè)備日益增多，對(duì)焊接中厚壁壓力容器在焊接效率和質(zhì)量方面提出了更高的要求。其中中厚板因其應(yīng)用廣泛，其焊接技術(shù)的不斷革新一直是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。中厚板多采用y型、x型、u型和雙u型等坡口形式，傳統(tǒng)的中厚板焊接分為手工焊打底、正面埋弧焊焊接、反面碳弧氣刨清根打磨、反面埋弧焊焊接四步，其中背面清根的目的是保證正反底層焊道重疊和焊接質(zhì)量。背面清根的雙面埋弧焊工藝一般采用雙面多層多道的焊接方法，雖然可以保證焊接質(zhì)量，但是背面碳弧氣刨清根工序不僅耗費(fèi)工時(shí)和焊材，而且在碳弧氣刨過(guò)程中產(chǎn)生大量的煙塵、有害氣體及高達(dá)90～120分貝的噪音，嚴(yán)重污染生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，影響焊接人員的身體健康，焊接效率較低、惡化工作環(huán)境、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、增加生產(chǎn)成本。因此，針對(duì)采用背面免清根焊接且保證焊縫熔透，探索合適的埋弧焊焊接方法，從而簡(jiǎn)化焊接工藝、減少浪費(fèi)材料、提高焊接生產(chǎn)率、減少環(huán)境污染、保護(hù)焊接人員身體健康是非常必要的。

單絲埋弧焊具有電流大、熔覆率高的優(yōu)點(diǎn)是目前壓力容器制造等行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的焊接方法。與傳統(tǒng)的單絲埋弧焊相比，雙絲埋弧焊作為一種先進(jìn)高效的焊接方法，雙絲的引入減少了焊接層次和道次，焊接生產(chǎn)效率得到大幅度提高，雙絲埋弧焊有其獨(dú)特的工藝參數(shù)：雙絲電流的種類和大小、雙絲的位置組合、雙絲的間距、雙絲熔池共用與否、不同的坡口形式等。免清根的雙絲埋弧工藝采用串列雙絲焊接電源，前置焊絲為平特性直流焊接電源和等速送絲式焊機(jī)，引弧容易；后置焊絲采用空載電壓較高的下降特性交流焊接電源，配合變速送絲式焊機(jī)，減小了磁偏吹，從而使前置焊絲可以用較大的焊接電流。焊接時(shí)，直流用大電流低電壓，保證熔深；交流用小電流高電壓，增加熔寬，使焊縫具有適當(dāng)?shù)娜鄢匦螤罴昂缚p形狀系數(shù)。雙絲埋弧焊填充焊絲熔敷速度高且兩個(gè)電弧形成一個(gè)熔池，熔池體積大、存在時(shí)間長(zhǎng)、冶金反應(yīng)充分，既有利于氣體逸出，又有利于焊縫的合金化和微量元素的擴(kuò)散，對(duì)氣孔敏感性小，使得雙絲埋弧焊接頭具有良好的力學(xué)性能。免清根的中厚板雙絲雙弧埋弧焊工藝的應(yīng)用，使焊接中厚板焊縫金屬熔敷效率及焊速都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單絲埋弧焊，有效降低了焊接成本，大幅提高了生產(chǎn)率，具有良好的效果且應(yīng)用前景廣泛。因此，有必要探討一種適用中厚板的免清根雙絲雙絲埋弧焊焊接方法，實(shí)現(xiàn)高效率焊接的同時(shí)改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種免清根的中厚板雙絲雙弧埋弧焊工藝。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種免清根的中厚板雙絲雙弧埋弧焊工藝，步驟如下：

(1)坡口準(zhǔn)備：將兩塊需焊接的鋼板根據(jù)板厚特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的坡口形式并進(jìn)行加工；

(2)裝配準(zhǔn)備：將兩板進(jìn)行組對(duì)，調(diào)整坡口間隙達(dá)到所規(guī)定的裝配間隙；

(3)裝配工序：固定焊在背面進(jìn)行，固定焊后在鋼板兩端加引弧板；

(4)焊前準(zhǔn)備：選擇前后絲焊接電源，調(diào)整前后絲角度及焊絲間距；

(5)正面焊前準(zhǔn)備：清理坡口及坡口兩側(cè)20mm～50mm范圍內(nèi)鋼板表面上的鐵銹、氧化皮及油污，保證前后焊絲在一條直線上，埋弧焊小車軌道的調(diào)整，保證焊絲中心對(duì)準(zhǔn)坡口中心；

(6)正面焊接：按既定焊接工藝進(jìn)行正面的焊接施工；

(7)反面焊接準(zhǔn)備：正面焊接完成后，鋼板翻身，清理坡口及坡口兩側(cè)20mm～50mm范圍內(nèi)的表面上的鐵銹、氧化皮及油污，調(diào)整埋弧焊小車的軌道，保證焊絲中心對(duì)準(zhǔn)坡口中心；

(8)反面焊接：坡口背面在不進(jìn)行清根的情況下，按既定焊接工藝進(jìn)行反面的焊接施工。

如上述工序，焊接完成后，該對(duì)鋼板的拼焊工作即完成。

優(yōu)選的，焊接工藝可焊接厚度16-40mm鋼板角接焊縫。

優(yōu)選的，所述步驟(1)焊縫坡口形式為i型、y型或x型坡口，切削加工方式為機(jī)械或火焰切割加工。當(dāng)板厚≤20mm時(shí)不開(kāi)坡口，鋼板加工成i型；當(dāng)板厚為22～28mm時(shí)開(kāi)y型坡口，鈍邊尺寸為16-20mm；當(dāng)板厚為30～40mm時(shí)開(kāi)x型坡口；鈍邊尺寸為16-20mm；；y型和x型的坡口角度在70°～90°范圍內(nèi)。隨著坡口深度的增大，坡口角度減小，本發(fā)明所設(shè)計(jì)坡口，所留鈍邊大，坡口截面積小，所需焊接材料大幅減少。因坡口采用大鈍邊，焊接中不會(huì)產(chǎn)生燒穿現(xiàn)象，同時(shí)為坡口機(jī)械加工及焊接節(jié)省了時(shí)間，提高了工作效率。

優(yōu)選的，所述步驟(2)裝配間隙為0-2mm，優(yōu)選裝配間隙為0mm；當(dāng)裝配間隙大于0.5mm時(shí)，焊縫反面只需加襯墊或焊條電弧焊溜縫，即可以防止焊接中鐵水外流。

優(yōu)選的，所述步驟(3)焊接時(shí)固定焊優(yōu)先在背面進(jìn)行，當(dāng)板厚≥30mm時(shí)固定焊在正面也適用。

優(yōu)選的，所述步驟(3)固定焊長(zhǎng)度不小于50mm，間距不大于600mm。無(wú)論是縱縫還是環(huán)縫，固定焊無(wú)需清除，即可保證整個(gè)焊縫的合格。

優(yōu)選的，所述步驟(4)焊前準(zhǔn)備：焊接過(guò)程采用雙焊絲前絲直流后絲交流電源焊接：前絲為直流反接，后絲為交流電源，前絲前傾10°～15°，后絲后傾10°～15°，前后絲間距為10～15mm，前后絲采用一個(gè)熔池。前絲采用直流大電流低電壓，充分發(fā)揮直流電弧的穿透力，保證坡口根部的熔深；后絲采用相對(duì)較小焊接交流小電流大電壓，克服前道大電流可能形成的熔化金屬堆積，配合高速度焊接，保證焊縫的熔寬，同一熔池?zé)崮軗p失更小，使得焊縫表面成形美觀。

優(yōu)選的，所述步驟(6)正面埋弧焊參數(shù)設(shè)定：兩根焊絲均采用直徑為4.0mm的埋弧焊絲，直流規(guī)范：860～910a、33～35v，交流規(guī)范：340～360a、39～41v，焊接行車速度：56～60cm/min，干伸長(zhǎng)：35～40mm。

優(yōu)選的，所述步驟(8)反面埋弧焊參數(shù)設(shè)定，兩根焊絲均采用直徑為4.0mm的埋弧焊絲，直流規(guī)范：860～910a、33～35v，交流規(guī)范：340～360a、39～41v，焊接行車速度：56～60cm/min，干伸長(zhǎng)：35～40mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的中厚板免清根的雙絲雙弧埋弧焊工藝，根據(jù)不同厚度鋼板設(shè)計(jì)了相應(yīng)的坡口形式，有效降低了坡口機(jī)械加工切削量，同時(shí)采用雙絲雙弧焊接工藝，可以克服單絲埋弧焊焊接的局限性，更好地保證了中厚板焊縫大熔深、熔寬及3.0～4.0mm熔高要求的焊接接頭成形，具有焊接變形小、正反焊縫成型美觀、脫渣容易、焊接質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

(2)本發(fā)明焊接工藝效率明顯高于單絲多層多道工藝，對(duì)于30mm以上鋼板，焊接效率明顯提高。焊縫金屬熔敷效率及焊接速度都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單絲埋弧焊，正面焊縫無(wú)燒穿現(xiàn)象，探傷合格率高并焊接接頭機(jī)械性能良好。

(3)該工藝免清根、免打底、根焊及表面成形一次完成，減少焊接工序，正反面各采用一次性完成焊縫的打底和蓋面，無(wú)需考慮變形。節(jié)約了焊接工時(shí)和焊接材料，降低了焊接成本，節(jié)約了勞動(dòng)力，生產(chǎn)效率提高5倍以上。適合各類碳鋼中厚板的焊接，可以廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1埋弧雙絲焊接縱列布置形式示意圖；

圖2是26mm鋼板y型坡口示意圖；

圖3是26mm焊接接頭宏觀金相照片；

圖4是26mm焊接接頭微觀組織照片；

圖5是32mm鋼板x型坡口示意圖；

圖6是32mm焊接接頭宏觀金相照片；

圖7是32mm焊接接頭微觀組織照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種免清根的中厚板雙絲雙弧埋弧焊工藝，步驟如下：

(1)坡口準(zhǔn)備：將兩塊厚度為26mm的q345r鋼板加工成坡口角度α＝80°、坡口深度h＝6mm、鈍邊尺寸c＝20mm的y型坡口形式，如圖2所示；

(2)裝配準(zhǔn)備：將兩板進(jìn)行組對(duì)，調(diào)整坡口間隙為b＝0mm；

(3)裝配工序：固定焊在背面進(jìn)行，固定焊后在鋼板兩端加引弧板；

(4)焊前準(zhǔn)備：采用雙焊絲前絲直流后絲交流電源焊接：前絲為直流反接，后絲為交流電源，前絲前傾10°～15°，后絲后傾10°～15°，前后絲間距為10～15mm，前后絲采用一個(gè)熔池；埋弧雙絲焊接縱焊絲位置如圖1所示。

(5)正面焊前準(zhǔn)備：清理坡口及坡口兩側(cè)20mm～50mm范圍內(nèi)鋼板表面上的鐵銹、氧化皮及油污，保證前后焊絲在一條直線上，埋弧焊小車軌道的調(diào)整，保證焊絲中心對(duì)準(zhǔn)坡口中心；

(6)正面焊接：按照表1中規(guī)范，進(jìn)行正面雙絲雙弧埋弧焊焊接；

(7)反面焊接準(zhǔn)備：正面焊接完成后，鋼板翻身，清理坡口及坡口兩側(cè)20mm～50mm范圍內(nèi)的表面上的鐵銹、氧化皮及油污，調(diào)整埋弧焊小車的軌道，保證焊絲中心對(duì)準(zhǔn)坡口中心；

(8)反面焊接：坡口背面在不進(jìn)行清根的情況下，按照表1中規(guī)范，進(jìn)行反面雙絲雙弧埋弧焊焊接。

表126mm鋼板焊接規(guī)范

按照jb/t4730.2-2005標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)射線探傷焊縫為ⅰ級(jí)無(wú)缺陷，外觀參數(shù)和力學(xué)性能結(jié)果見(jiàn)表2。

表226mm焊縫外觀和力學(xué)性能結(jié)果

試件的微觀組織從金相觀察上看,金相組織基本一致，焊縫區(qū)為索氏體+鐵素體，熱影響區(qū)為貝氏體回火組織，母材區(qū)為鐵素體+珠光體。焊接接頭宏觀金相照片和焊接接頭微觀組織照片結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4。

實(shí)施例2

一種免清根的中厚板雙絲雙弧埋弧焊工藝，步驟如下：

(1)坡口準(zhǔn)備：將兩塊厚度為32mm的q245r鋼板加工成上坡口角度α＝80°、下坡口角度β＝80°、上坡口深度h1＝6mm、下坡口深度h2＝6mm、坡口鈍邊尺寸c＝20mm的雙v型坡口，如圖5所示；

(2)裝配準(zhǔn)備：將兩板進(jìn)行組對(duì)，調(diào)整坡口間隙為b＝0mm；

(3)裝配工序：固定焊在背面進(jìn)行，固定焊后在鋼板兩端加引弧板；

(4)焊前準(zhǔn)備：采用雙焊絲前絲直流后絲交流電源焊接：前絲為直流反接，后絲為交流電源，前絲前傾10°～15°，后絲后傾10°～15°，前后絲間距為10～15mm，前后絲采用一個(gè)熔池；埋弧雙絲焊接縱焊絲位置如圖1所示。

(5)正面焊前準(zhǔn)備：清理坡口及坡口兩側(cè)20mm～50mm范圍內(nèi)鋼板表面上的鐵銹、氧化皮及油污，保證前后焊絲在一條直線上，埋弧焊小車軌道的調(diào)整，保證焊絲中心對(duì)準(zhǔn)坡口中心；

(6)正面焊接：按照表3中規(guī)范，進(jìn)行正面雙絲雙弧埋弧焊焊接；

(7)反面焊接準(zhǔn)備：正面焊接完成后，鋼板翻身，清理坡口及坡口兩側(cè)20mm～50mm范圍內(nèi)的表面上的鐵銹、氧化皮及油污，調(diào)整埋弧焊小車的軌道，保證焊絲中心對(duì)準(zhǔn)坡口中心；

(8)反面焊接：坡口背面在不進(jìn)行清根的情況下，按照表3中規(guī)范，進(jìn)行反面雙絲雙弧埋弧焊焊接。

表332mm鋼板焊接規(guī)范

按照jb/t4730.2-2005標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)射線探傷焊縫為ⅰ級(jí)無(wú)缺陷，外觀參數(shù)和力學(xué)性能結(jié)果見(jiàn)表4。

表432mm焊縫外觀和力學(xué)性能結(jié)果

試件母材區(qū)、焊縫區(qū)和熱影響區(qū)三個(gè)區(qū)域的微觀組織均為鐵素體+珠光體。但在先共析鐵素體的分布形態(tài)和柱狀晶的生長(zhǎng)程度上有較大差別。焊縫接頭宏觀金相照片和焊接接頭微觀組織照片結(jié)果見(jiàn)圖6和圖7。

綜上，采用本發(fā)明所提出的中厚板免清根雙絲雙弧埋弧焊工藝，能產(chǎn)生較大熔深并保證熔寬，得到的接頭焊縫形狀合理，力學(xué)性能滿足生產(chǎn)的要求。雙絲埋弧焊焊縫金屬冷卻速度慢，焊縫金屬中的微量元素有較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散，過(guò)冷度降低使熱影響區(qū)金屬的成分偏析減弱，因此焊縫金屬晶粒較為粗大，其沖擊性能比熱影響區(qū)性能稍低，但焊接接頭焊縫區(qū)及熱影響區(qū)的沖擊韌性仍比母材金屬要高。采用雙絲埋弧焊焊接中厚度板時(shí)，焊縫金屬熔敷效率及焊接速度都遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單絲埋弧焊，很大程度地降低了焊接成本，節(jié)約了勞動(dòng)力，生產(chǎn)效率提高5倍以上。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。