一種圓筒形無清根全熔透埋弧自動焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機械制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焊縫平整光滑、焊接效率高且 質(zhì)量穩(wěn)定、無明弧刺激和噪音污染的圓筒形無清根全熔透埋弧自動焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 埋弧自動焊簡稱埋弧焊，是電弧在焊劑層下燃燒，用機械自動引燃電弧并進行控 制，自動完成焊絲的送進和電弧移動的一種電弧焊方法。埋弧自動焊由于具有生產(chǎn)率高、機 械化程度高、焊接質(zhì)量好且穩(wěn)定的優(yōu)點，在金屬結(jié)構(gòu)、橋梁、壓力容器、石油化工、核容器、石 油天然氣管線、船舶制造等領(lǐng)域，埋弧自動焊獲得了廣泛的應(yīng)用。對于質(zhì)量要求較高的全熔 透埋弧焊縫，現(xiàn)有的埋弧焊焊接工藝步驟普遍為：手工電弧焊打底一埋弧焊焊接一背面碳 弧氣刨清根一埋弧焊焊接，即在施焊完一面對反面施焊之前，要使用適當(dāng)?shù)墓ぞ邚姆疵媲?除對完成的焊縫根部的諸如氣孔、凹坑、雜質(zhì)等缺陷以及打出合適的焊接坡口。目前采用的 機械打磨清根難以保證打磨部位始終處于焊縫中心并且打磨工作量巨大、工作環(huán)境惡劣； 而采用機加工方式處理焊縫根部會造成制造成本的較大增加；目前普遍采用的碳弧氣刨清 根又存在由于焊縫重復(fù)受熱，易導(dǎo)致變形、使焊縫和母材的晶粒尺寸變大并且碳弧氣刨后 同樣需要清理表面的滲碳層，且存在產(chǎn)生煙霧、噪音較大、粉塵污染、弧光輻射、對操作者的 技術(shù)、責(zé)任心要求高等缺陷，而且氣刨后的焊口形狀很不規(guī)則，這也使根部焊縫的焊接質(zhì)量 難以保證。雖然目前也有采用直接埋弧焊接而規(guī)避清根過程，但由于需要在焊縫下端設(shè)置 復(fù)雜的焊縫墊裝置，或者采用零間隙焊縫而不需要下置焊縫墊直接埋弧焊接，但不僅對于 鋼板開坡口精度、筒形卷制和對接要求較高，又難以有效解決中薄板開雙面坡口時埋弧焊 過程中易擊穿焊縫，以保證焊接的連續(xù)，而薄板和中厚板開I形坡口或單面坡口又保證焊 透的難題。在圓筒形全熔透埋弧自動焊接中，鋼板坡口若角度過小容易造成焊絲不能伸進 焊縫，從而易形成脫渣困難和焊接時焊縫中央出現(xiàn)冷裂紋；而為了解決難焊透的問題，采 用大坡口結(jié)構(gòu)雖然簡化了焊接，但同時也增加了填充金屬量和焊接工作量，降低了焊接效 率和提高了焊材使用成本。在實際焊接過程中，焊縫的缺陷經(jīng)常出現(xiàn)在第一道焊縫的根部。 這其中主要原因是焊絲具有一定的直徑，在實際焊接過程中不可能伸到最根部，而為了保 證不打底自動焊接時不擊穿，又理所當(dāng)然的在第一道焊縫使用小電流，這就使得焊縫不容 易焊透。因此，如何確保在實際焊接過程中既保證焊透，又不擊穿焊縫，成為無清根埋弧焊 的難點?，F(xiàn)有技術(shù)中的無清根埋弧自動焊接僅局限于Η型鋼等特殊結(jié)構(gòu)及用途的鋼結(jié)構(gòu)， 對于應(yīng)用較為廣泛的圓筒形焊接結(jié)構(gòu)件仍然只能采用傳統(tǒng)的清根埋弧焊接工藝，不僅焊接 效率低，而且還存在清根的各種弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種焊縫平整光滑、焊接效率高且質(zhì)量穩(wěn)定、無明弧刺激 和噪音污染的圓筒形無清根全熔透埋弧自動焊接方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括開坡口、筒體成形、外側(cè)坡口打底、內(nèi)側(cè)埋弧自 動焊、外側(cè)埋弧自動焊步驟，具體包括：
[0005] A、開坡口 ：將已下料鋼板四邊靠筒體外側(cè)開角度為45±2°及深度為4~12mm的 單向坡口；
[0006] B、筒體成形：將已開坡口的鋼板按筒體直徑及錯邊量不大于1mm且焊縫間隙不大 于1_的要求卷制或卷制后徑向?qū)映赏搀w并形成筒體外側(cè)面V形焊縫；
[0007] C、外側(cè)坡口打底：對已成形的筒體縱向或環(huán)形縫隙外側(cè)坡口采用手工電弧焊接或 氣體保護焊接按填充厚度3~4mm進行打底；
[0008] D、內(nèi)側(cè)埋弧自動焊：對已打底焊接的筒體之內(nèi)側(cè)焊縫按焊層填充厚度2~4mm和 蓋面余高不大于2. 5_進行埋弧自動焊接；
[0009] E、外側(cè)埋弧自動焊：對筒體外側(cè)焊縫按蓋面余高1~3mm進行埋弧自動焊接。
[0010] 本發(fā)明在焊接前就開好坡口，有利于控制坡口形狀和尺寸，規(guī)避了傳統(tǒng)清根時開 坡口形狀和尺寸不好控制的不足；而且通過控制圓筒形焊接鋼板坡口角度和大小以及焊 縫接口縫隙、錯邊量，即能避免現(xiàn)有技術(shù)的中薄板開雙面坡口時埋弧焊易擊穿焊縫的難題， 又能解決中厚板難焊透和焊材消耗大、焊接效率低的問題；另外，本發(fā)明特別是以工藝簡 單且焊接質(zhì)量穩(wěn)定的氣體保護焊打底，既避免了傳統(tǒng)電弧焊打底時由于易夾渣、氣孔等缺 陷需清根造成的噪音污染和普遍采用的碳弧氣刨清根的明弧刺激，又能規(guī)避現(xiàn)有技術(shù)中直 接埋弧焊需要在焊縫下端設(shè)置復(fù)雜的焊縫墊裝置，或者不置焊縫墊而采用零間隙或微小間 隙，但又容易造成根部氧化和根部缺陷，以及難以保證接頭難以有效熔合即全熔透，而且對 開坡口、卷制等前期有較高的精度要求，對操作人員和設(shè)備要求較高且生產(chǎn)效率較低；另 外，采用外側(cè)坡口氣體保護焊接打底，然后內(nèi)側(cè)埋弧自動焊、外側(cè)埋弧自動焊，結(jié)合了兩種 焊接方式的優(yōu)點，有效保證焊縫的全熔透和較高的內(nèi)部質(zhì)量，從而解決圓筒形高質(zhì)量全熔 透焊接對接焊縫清根困難、焊接變形不易控制等問題。為保證手工電弧焊打底質(zhì)量，本發(fā)明 選用焊材與所焊接材料相匹配，且焊條經(jīng)過嚴(yán)格的烘烤除濕和干燥保存，以防止氫侵入焊 縫，減少乃至杜絕焊縫缺陷，從而避免清根。因此，本發(fā)明使圓筒形全熔透鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì) 量和效率得到了有力的保障；由于不需要清根，節(jié)省了清根消耗的大量人力、設(shè)備臺班、清 根用碳棒、砂輪片等，也減少了因采用碳弧氣刨清根帶來的電弧光、煙塵、噪音等污染，而且 減少了部分焊材填充量及能耗。所以，本發(fā)明具有焊縫平整光滑、焊接效率高且質(zhì)量穩(wěn)定、 無明弧刺激和噪音污染的特點。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明之10~20mm厚鋼板坡口示意圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明之大于20~24mm厚鋼板坡口示意圖；
[0014] 圖4為本發(fā)明之大于24~34mm厚鋼板坡口示意圖；
[0015] 圖5為本發(fā)明之大于34~46mm厚鋼板坡口示意圖；
[0016] 圖6為本發(fā)明之單邊坡口焊道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖7為本發(fā)明之雙邊坡口焊道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖8為本發(fā)明之實施例1縱縫焊接方向示意圖；
[0019] 圖9為圖8之焊層不意圖；
[0020] 圖10為圖8之缺陷位置示意圖；
[0021] 圖11為圖9之缺陷位置示意圖；
[0022] 圖12為本發(fā)明之實施例2縱縫焊接方向示意圖；
[0023] 圖13為圖12之焊層示意圖；
[0024] 圖14為本發(fā)明之實施例3縱縫焊接方向示意圖；
[0025] 圖15為圖14之焊層示意圖；
[0026] 圖16為圖14之缺陷位置示意圖；
[0027] 圖17為圖15之缺陷位置示意圖；
[0028] 圖中：1-筒體外側(cè)面，2-筒體內(nèi)側(cè)面，I-打底焊層，II、III-內(nèi)側(cè)坡□焊層，IV-內(nèi) 側(cè)坡口蓋面焊層，V-外側(cè)坡口焊層。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以 限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變更或改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0030] 如圖1至7所示，本發(fā)明包括開坡口、筒體成形、外側(cè)坡口打底、內(nèi)側(cè)埋弧自動焊、 外側(cè)埋弧自動焊步驟，具體包括：
[0031] Α、開坡口 ：將已下料鋼板四邊靠筒體外側(cè)開角度為45±2°及深度為4~12mm的 單向坡口；
[0032]B、筒體成形：將已開坡口的鋼板按筒體直徑及錯邊量不大于1mm且焊縫間隙不大 于1_的要求卷制或卷制后徑向?qū)映赏搀w并形成筒體外側(cè)面V形焊縫；
[0033] C、外側(cè)坡口打底：對已成形的筒體縱向或環(huán)形縫隙外側(cè)坡口采用手工電弧焊接或 氣體保護焊接按填充厚度3~4mm進行打底；
[0034]D、內(nèi)側(cè)埋弧自動焊：對已打底焊接的筒體之內(nèi)側(cè)焊縫按焊層填充厚度2~4_和 蓋面余高不大于2. 5_進行埋弧自動焊接；
[0035]E、外側(cè)埋弧自動焊：對筒體外側(cè)焊縫按蓋面余高1~3_進行埋弧自動焊接。
[0036] 如圖2至5所示，所述A步驟中10~20mm厚鋼板單面坡口深度為5±1mm，大于 20mm至24mm厚鋼板單面坡口深度為6± 1mm，大于24mm至34mm厚鋼板單面坡口深度為 8 ± 1_，大于34mm至46mm厚鋼板單面坡口深度為10 ± 2_。
[0037] 所述大于20mm厚的鋼板筒體內(nèi)側(cè)邊開單面坡口，其中大于20mm至24mm厚鋼板的 內(nèi)側(cè)單向坡口為角度35±2°及預(yù)留鈍邊高4±0. 5mm，大于24mm至34mm厚鋼板的內(nèi)側(cè)單 向坡口為角度35±2°及預(yù)留鈍邊高3±0. 5mm，大于34mm至46mm厚鋼板的內(nèi)側(cè)單向坡口 為角度30±2°及預(yù)留鈍邊高3±0. 5mm。
[0038] 所述步驟B和步驟C之間還包括將已成形筒體外側(cè)縫隙間隔手工點焊并清理焊縫 的焊縫定位和清理步驟。
[0039] 所述B步驟中10~20mm厚鋼板的焊接間隙不大于0· 5mm。
[0040] 所述C步驟中手工電弧焊接和氣體保護焊接的電壓為