专利名称：I形或y形坡口陶瓷衬垫单面埋弧自动焊方法
技术领域：
本发明涉及一种单面埋弧自动焊，特别涉及一种I形或Y形坡口陶瓷衬垫单面埋 弧自动焊方法。
背景技术：
目前的焊接规程之一 JB/T47109-2000《钢制压力容器焊接规程》标准释义一文中， 对窄间隙埋弧自动焊施焊时I形坡口、Y形坡口的选用原则有如下规定"I形坡口的特点， 它适合薄板和中厚板的高效焊接。单面焊时焊一道完成，双面焊时，内外(正反面)各焊一 道完成。……单面焊最大板厚12mm，……双面焊最大板厚20mm" "Y形坡口 随着焊接板厚 增加，I形坡口便满足不了焊接要求，应采用Y形坡口，对于双面焊来说，最大厚度为36mm。"
上述是目前常用的对接焊缝焊接工艺(含T型对接)，其中关于"双面焊"的要求 即需要有大起重量的设备才能将所焊接的工件翻身，以达到"双面焊"的要求，一般在工厂 制造的情况下尚可做到，如在不具备翻转设备的情况下或者在现场节段组拼焊接时则只能 采取仰焊(需具备特殊焊接技能的人员施焊，尽管如此仰焊缝也会存在微量"咬边"缺陷， 影响使用性能)，或为了避免仰焊只能选择栓接等其他连接方式。 另外，在钢制全焊接结构的桥梁设计图纸中，一般均会要求"焊接所选用的焊条、 焊剂与钢材(母材)焊接后，其熔敷金属的机械强度、延伸率及冲击韧性等均应高于母材金 属"换言之即焊接接头的力学性能和工艺性能均应高于母材金属。而钢材的冲击韧性、时 效冲击性能与其化学成分中有害元素硫、磷的含量是有一定关联的。目前我国焊条的国家 标准是适用于各行业的通用标准，有些型号的焊条规定了硫磷的含量，有些没有规定，即使 规定了硫磷含量的焊条也会出现其硫磷含量高于某些钢板(母材)的情况，这时对于中厚 板焊接，如果采取传统的V型坡口双面焊工艺，由于过多地加入了含硫磷较高的焊条金属， 将无法达到"焊接接头的力学性能和工艺性能均应高于母材金属"的要求，导致某些焊接构 件只能降级使用。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种可使焊缝达到焊接接头的力学 性能和工艺性能均高于母材金属的要求，又省去了使工件"翻身"的吊装设备的I形或Y形 坡口陶瓷衬垫单面埋弧自动焊方法。
本发明的I形或Y形坡口陶瓷衬垫单面埋弧自动焊方法，它包括以下步骤
(1)在两个待焊接母材的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使I形接口的两个母材之间 的间隙为2-3mm或者Y形坡口的两个母材之间底部直接口部分之间的间隙为3. 5-4mm ;
(2)采用埋弧自动焊机在电流值为750 850A，电压为38 42V，焊机行走速度 为18 19. 5米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母材I形接口或Y形坡口处 施焊。 本发明的优点在于
采用本工艺焊接，既可使焊缝达到"焊接接头的力学性能和工艺性能均应高于母
材金属"的要求，又省去了使工件"翻身"的吊装设备。另外由于"窄间隙、和较大钝边的
Y形坡口"间隙量小，两侧母材自身原位加热熔合、冷却、结晶，既节约了焊丝，又减少了焊
接层次，而且最大限度减小了焊接残余应力和棱角度变形，同时焊接效率提高，可谓省工省 料，一举多得。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。 本发明的I形或Y形坡口陶瓷衬垫单面埋弧自动焊方法，它包括以下步骤(1)在 两个待焊接母材的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使I形接口的两个母材之间的间隙为2-3mm 或者Y形坡口的两个母材之间底部直接口部分之间的间隙为3. 5-4mm ; (2)采用埋弧自动焊 机在电流值为750 850A，电压为38 42V，焊机行走速度为18 19. 5米/小时的操作 条件下，由下至上在两个待焊接母材I形接口或Y形坡口处施焊。陶瓷焊接衬垫可在市场 购得。 优选的在Y形坡口处施焊时，所述的Y形坡口的两个母材之间坡口处采用的电流 值与底部直接口部分电流值相同并且Y形坡口的两个母材之间坡口处采用的电压值高于 底部直接口部分电压值。 窄间隙埋弧自动焊的焊接机理是在窄间隙存在的条件下，增加熔深而不焊穿的优 化工艺，如果采用背面陶瓷焊接衬垫，它承接了从窄间隙漏入的焊剂，在电弧熔焊时它参与 电弧冶金后形成熔渣上浮，留下了凹槽形，凹槽空间起坩埚的作用，使熔态焊缝金属背面成 形，如此即形成了背面焊缝的强制成型。 窄间隙埋弧自动焊，在间隙存在的条件下能够增加熔深而不焊穿的原理如下埋 弧自动焊时随电流的增大，由于电弧的压力增大对熔池中液态金属的排出作用增强了，电 弧深入基本金属，而使熔深成正比增加，由于熔深的增加，电弧深深潜入熔池，焊接电弧的 活动能力在焊接电流增加到一定数值时，由于"潜弧"而减弱，同时电流增加热输入量增大， 焊丝熔入量也大幅度增加，当采取窄间隙的I形和较大钝边的Y型坡口时，电弧两侧的母材
熔入熔池较多，与焊丝共同熔合的熔态金属量又大了些，这样电弧对熔池底部的液态金属 反而难以排出，故此时熔深不再增加，反而有减少的趋势，即可达到"不焊穿"。同时，焊接到 坡口部分时(相当于原先的窄间隙增大)，最好在保持焊接Y型坡口的底部直接口部分电流 不变的情况下，在给定电压范围内增加电压，电弧的长度拉长，摆动作用加剧，焊缝的熔宽 增加，特别是，此时增加电压(不升高电流)使得更多的电弧热被用于加热和熔化窄间隙两 侧的母材金属，而电压升高的同时会降低埋弧自动焊机焊丝的输入量，造成少量的焊丝和 较多的母材金属熔合，填补在焊接区域内，这样在焊接硫磷含量很低的钢材时(如Q345qD 或Q345qE)，母材金属化学成分中硫磷含量本来就不高，而电弧冶金反应中又有脱硫脱磷的 效果(如采用低锰中硅中氟型埋弧自动焊焊剂，其中的Mn02和Si02、 CaF2的成分会充分地 起到此效果)，这样焊接后所得到的焊缝，起综合性能经检查、试验，均可做到"焊接接头的 力学性能和工艺性能均应高于母材金属"的要求。
实施例1 在两个待焊接母材(材质为Q345qD或Q345qC)，钢板厚度16mm， I型坡口 ，底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使I形接口的两个母材之间的间隙为2mm ;采用埋弧自动焊机在电流值 为750A，电压为40V，焊机行走速度为19米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母 材I形接口处完成施焊。 经焊接接头的常规检测(拉伸、弯曲、冲击韧性实验)，可得出焊接接头的力学性
能和工艺性能均高于母材金属的结论。 实施例2 在两个待焊接母材(材质为Q345qD或Q345qC)的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使I 形接口的两个母材之间的间隙为3mm ;采用埋弧自动焊机在电流值为850A，电压为42V，焊 机行走速度为18米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母材I形接口处完成施 焊。 经焊接接头的常规检测(拉伸、弯曲、冲击韧性实验)，可得出焊接接头的力学性
能和工艺性能均高于母材金属的结论。 实施例3 在两个待焊接母材(材质为Q345qD或Q345qC)的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使I 形接口的两个母材之间的间隙为2. 5mm ;采用埋弧自动焊机在电流值为780A，电压为38V， 焊机行走速度为19. 5米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母材I形接口处完成 施焊。 经焊接接头的常规检测(拉伸、弯曲、冲击韧性实验)，可得出焊接接头的力学性
能和工艺性能均高于母材金属的结论。 实施例4 在两个待焊接母材(材质为Q345qD或Q345qC)的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使Y 形坡口的两个母材之间底部直接口部分之间的间隙为3. 5mm;采用埋弧自动焊机在电流值 为800A，电压为38V，焊机行走速度为19. 5米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊 接母材Y形坡口的下部直坡口处施焊，当直坡口施焊完毕后保持电流值为800A，电压升为 40V，焊机行走速度为19. 5米/小时的操作条件下在Y形坡口处完成施焊。
经焊接接头的常规检测(拉伸、弯曲、冲击韧性实验)，可得出焊接接头的力学性 能和工艺性能均高于母材金属的结论。
实施例5 在两个待焊接母材(材质为Q345qD或Q345qC)的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使Y 形坡口的两个母材之间底部直接口部分之间的间隙为3. 8mm;采用埋弧自动焊机在电流值 为850A，电压为42V，焊机行走速度为18米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母 材Y形坡口处完成施焊。 经焊接接头的常规检测(拉伸、弯曲、冲击韧性实验)，可得出焊接接头的力学性
能和工艺性能均高于母材金属的结论。 实施例6 在两个待焊接母材(材质为Q345qD或Q345qC)的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使Y 形坡口的两个母材之间底部直接口部分之间的间隙为4mm ;采用埋弧自动焊机在电流值为 750A，电压为38V，焊机行走速度为19米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母材 Y形坡口处完成施焊。
经焊接接头的常规检测(拉伸、弯曲、冲击韧性实验)，可得出焊接接头的力学性 能和工艺性能均高于母材金属的结论。
权利要求
I形或Y形坡口陶瓷衬垫单面埋弧自动焊方法，其特征在于它包括以下步骤(1)在两个待焊接母材的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使I形接口的两个母材之间的间隙为2-3mm或者Y形坡口的两个母材之间底部直接口部分之间的间隙为3.5-4mm；(2)采用埋弧自动焊机在电流值为750～850A，电压为38～42V，焊机行走速度为18～19.5米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母材I形接口或Y形坡口处施焊。
2. 根据权利要求1所述的I形或Y形坡口陶瓷衬垫单面埋弧自动焊方法，其特征在于 在Y形坡口处施焊时，所述的Y形坡口的两个母材之间坡口处采用的电流值与底部直接口 部分电流值相同并且Y形坡口的两个母材之间坡口处采用的电压值高于底部直接口部分 电压值。
全文摘要
本发明公开了I形或Y形坡口陶瓷衬垫单面埋弧自动焊方法，它包括以下步骤(1)在两个待焊接母材的底部垫上陶瓷焊接衬垫，并使I形接口的两个母材之间的间隙为2-3mm或者Y形坡口的两个母材之间底部直接口部分之间的间隙为3.5-4mm；(2)采用埋弧自动焊机在电流值为750～850A，电压为38～42V，焊机行走速度为18～19.5米/小时的操作条件下，由下至上在两个待焊接母材I形接口或Y形坡口处施焊。采用本工艺既可使焊缝达到“焊接接头的力学性能和工艺性能均应高于母材金属”的要求，又省去了使工件“翻身”的吊装设备。另外既节约了焊丝，又减少了焊接层次，而且最大限度减小了焊接残余应力和棱角度变形。
文档编号B23K9/035GK101786196SQ20101011323
公开日2010年7月28日 申请日期2010年2月24日 优先权日2010年2月24日
发明者刘丽, 张国华, 许平, 谷李忠 申请人:天津市赛英工程建设咨询管理有限公司