中厚板i型坡口大间隙不清根焊接工艺的制作方法
【专利摘要】本发明揭示了一种中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，包括如下的步骤：切割及焊前装配步骤，采用等离子切割中厚板，将中厚板装配形成I型坡口，坡口根部间隙小于等于3mm，坡口正面间隙小于等于5mm。正面打底焊，以小电流摆动焊接方式在坡口正面进行打底焊，正面打底焊在大间隙中形成焊缝但不焊穿。正面盖面焊，以小电流在坡口正面进行埋弧焊，正面盖面焊过程中不烧穿打底焊的焊缝。背面埋弧焊，不经过碳刨清根直接在坡口背面进行埋弧焊，背面埋弧焊的电流使得背面埋弧焊熔深h3为中厚板厚度T的3/4。
【专利说明】中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢结构制造领域，更具体地说，涉及中厚板焊接【技术领域】。
【背景技术】
[0002]中厚板结构在船舶船板和壳体、港口机械箱梁、跨海大桥面板等广泛应用。中厚钢板对接拼焊是钢结构制作中占重要的组成部分，直接影响产品质量和生产效率。传统的方法一般采用开V型坡口，正面焊接，背面清根，再进行焊接，其焊接制作效率低下，耗能高，环境污染严重，成本高，急需一种高效低碳不清根I型坡口焊接新方法，即:不开V型坡口、不清根的焊接方法。
[0003]目前，I型坡口不清根埋弧自动焊方法多采用双面单道埋弧焊，但对坡口及装配间隙要求严格，其应用的前提是坡口为直边，装配间隙< 1mm，错变量< Imm才能实现。但在中厚钢板切割中，由于等离子切割是火焰切割效率的3倍，而被广泛采用，但等离子切割导致切割坡口质量差，切割面垂直度不高，导致板材拼焊时，形成一定坡口角度5?10°，间隙3?5mm。若采用目前的I型坡口不清根埋弧焊(SAW)，其焊接质量不稳定，易产生夹杂、气孔和未熔合等缺陷，造成大量的返修。因此，中厚钢板需采用火焰切割或机械加工，且装配间隙控制Imm以内，才能实现I型坡口焊接。但由于采用火焰切割效率低下，机械加工增加工序，而且拼装间隙要求严格，造成I型坡口不清根焊接整体效率低下。因此，在切割质量和预拼装精度不高情况下，实现I型坡口不清根焊接已成为难题。
[0004]此外，在船舶用中厚板I型坡口不清根埋弧焊焊接质量要求不是很高，一般要求5%的UT超声波探伤抽查，而对于重型机械中厚板I型坡口焊缝要求严格，要求100%的UT探伤，并且20%的RT拍片。因此，船舶企业采用的I型坡口不清根焊接方法:双面单道埋弧焊方法对于切割质量不高、装配间隙大的I型坡口焊接，焊接质量不合格，无法满足重型装备企业对于I型坡口不清根焊接的质量要求。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提出一种能够应用于等离子切割工艺的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺。
[0006]根据本发明的一实施例，提出一种中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，包括如下的步骤:
[0007]切割及焊前装配步骤，采用等离子切割中厚板，将中厚板装配形成I型坡口，坡口根部间隙小于等于3_，坡口正面间隙小于等于5_。
[0008]正面打底焊，以小电流摆动焊接方式在坡口正面进行打底焊，正面打底焊在大间隙中形成焊缝但不焊穿。
[0009]正面盖面焊，以小电流在坡口正面进行埋弧焊，正面盖面焊过程中不烧穿打底焊的焊缝。
[0010]背面埋弧焊，不经过碳刨清根直接在坡口背面进行埋弧焊，背面埋弧焊的电流使得背面埋弧焊熔深h3为中厚板厚度T的3/4。
[0011]在一个实施例中，切割及焊前装配步骤包括采用熔化极气体保护焊GMAW进行点焊加固，焊接采用实心焊丝。
[0012]在一个实施例中，正面打底焊采用熔化极气体保护焊GMAW，保护气体为CO2，使用实心焊丝焊接。比如，正面打底焊采用直径为1.2mm的实心焊丝焊接，正面打底焊熔深hi为中厚板厚度T的1/3?2/3。
[0013]在一个实施例中，正面盖面焊采用直径4.0mm的实心焊丝进行埋弧焊，正面盖面焊熔深h2小于正面打底焊熔深hi。较佳的，正面盖面焊采用小电流交流埋弧焊。
[0014]在一个实施例中，背面埋弧焊采用直径4.0mm的实心焊丝进行埋弧焊，熔深焊透根部，背面埋弧焊熔深h3满足T-hl〈h3 ( T，其中T为中厚板的板厚，hi为正面打底焊熔深。较佳的，背面埋弧焊采用大电流直流埋弧焊。
[0015]在一个实施例中，中厚板的板厚为7?14mm。
[0016]本发明的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺在I型坡口焊接中的适用性更强，对等离子切割质量不高、装配间隙大、错变量变化不敏感，可实现大间隙I型坡口背面不碳刨清根焊接。焊接质量稳定，焊缝满足一级焊缝要求，100% UT探伤，100% RT拍片合格。中厚板不需火焰切割或机加工坡口，装配间隙要求不严，焊接生产效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
[0018]图1揭示了根据本发明的一实施例的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺的流程图。
[0019]图2揭示了本发明的方法中装配形成的大间隙I型坡口的结构图。
[0020]图3揭示了本发明的方法中正面打底焊的示意图。
[0021]图4揭示了本发明的方法中正面盖面焊的示意图。
[0022]图5揭示了本发明的方法中背面埋弧焊的示意图。
【具体实施方式】
[0023]针对现有技术中中厚板在等离子切割质量不高、存在自然坡口、装配间隙大、焊缝质量要求为一级焊缝的情况，本发明提出一种适用于中厚板I型坡口大间隙不清根的焊接方法，基本过程是S-M-S (SAW-MAG-SAW)，即采用实心焊丝气体保护焊打底(MAG)，正面埋弧焊(SAW)，背面埋弧焊(SAW)。
[0024]参考图1所示，本发明揭示了一种中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺100，包括如下的步骤:
[0025]102.切割及焊前装配步骤。采用等离子切割中厚板，将中厚板装配形成I型坡口，坡口根部间隙δ小于等于3mm，坡口正面间隙小于等于5mm。自然坡口(斜边)向上，装配间隙以根部间隙为准。在一个实施例中，切割及焊前装配步骤102还包括焊前去除表面铁锈及氧化皮，并采用熔化极气体保护焊GMAW进行点焊加固，焊接采用实心焊丝。图2本发明的方法中装配形成的大间隙I型坡口的结构图。[0026]104.正面打底焊。以小电流摆动焊接方式在坡口正面进行打底焊，正面打底焊在大间隙中形成焊缝但不焊穿。在一个实施例中，正面打底焊采用熔化极气体保护焊GMAW，保护气体为CO2，使用实心焊丝焊接。比如，正面打底焊采用直径为1.2mm的实心焊丝焊接，正面打底焊熔深hi为中厚板厚度T的1/3?2/3。正面打底焊采用实心焊丝CO2熔化极气体保护焊GMAW进行打底焊，采用小电流，摆动焊，保证大间隙焊缝成形，但不能焊穿。采用实心焊丝气保焊打底解决了等离子切割存在自然坡口、装配间隙过大的问题，同时实心焊丝打底焊缝无药皮和焊渣，从而避免了正面埋弧焊在大间隙下烧穿、或根部出现夹渣、气孔等缺陷。图3正面打底焊的示意图。图3中的标记A代表正面打底焊的焊缝。
[0027]106.正面盖面焊。以小电流在坡口正面进行埋弧焊，正面盖面焊过程中不烧穿打底焊的焊缝。在一个实施例中，正面盖面焊采用直径4.0mm的实心焊丝进行埋弧焊，正面盖面焊熔深h2小于正面打底焊熔深hl，即h2 ( hl，防止将打底焊缝烧穿。较佳的，正面盖面焊采用小电流交流埋弧焊。正面盖面焊采用小电流埋弧焊SAW，电流选择应保证不将打底焊缝烧穿，若打底焊缝被正面埋弧焊烧穿，会导致液态金属下淌，根部易出现夹杂、气孔、未熔合等缺陷。图4揭示了正面盖面焊的示意图。图4中的标记B代表正面盖面焊的焊缝。
[0028]108.背面埋弧焊。不经过碳刨清根直接在坡口背面进行埋弧焊，背面埋弧焊的电流使得背面埋弧焊熔深h3为中厚板厚度T的3/4。在一个实施例中，背面埋弧焊采用直径
4.0mm的实心焊丝进行埋弧焊，熔深焊透根部，背面埋弧焊熔深h3满足T_hl〈h3 < T，其中T为中厚板的板厚，hi为正面打底焊熔深。较佳的，背面埋弧焊采用大电流直流埋弧焊。背面埋弧焊采用大电流，有效地保证根部气孔、夹杂的浮出，根部完全焊透，避免焊接缺陷，保证UT和RT合格，焊接质量稳定。从而背面不需碳弧气刨清根。应注意背面埋弧焊电流不宜过大，防止随着焊接的不断进行，热量不断输入，熔深增加，在后期将试板烧穿，或者在后期将电流略微调小。图5揭示了背面埋弧焊的示意图。图5中的标记C代表背面埋弧焊的焊缝。
[0029]在一个实施例中，本发明的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺100使用的中厚板的板厚为7?14mm。
[0030]下面以板厚为IOmm的中厚板、根部间隙δ为3mm的的大间隙I型坡口不清根焊接工作为例进行说明:
[0031]I)焊前装配:根部装配间隙δ为3臟，等间隙装配。采用Φ 1.2mm实心焊丝气体保护焊点焊定位。
[0032]2)实心焊丝气体保护焊(GMAW)打底焊:采用Φ 1.2mm实心焊丝气体保护焊打底，电流 I=150-200A，电压 U=23-25V，焊接速度 V=200-300mm/min。
[0033]3)正面埋弧焊(正面SAW):采用Φ 4.0mm的焊丝进行正面埋弧焊，电流I=400-500A，电压 U=29-31V，焊接速度 V=400-500mm/min。
[0034]4)背面埋弧焊(背面SAW):采用Φ4.0mm的焊丝进行背面埋弧焊，焊接电流I=700A,配合电压 U=31-35V，焊接速度 V=400-500mm/min。
[0035]采用此种焊接方法，选择合理的电流，配以合适的电压和焊接速度，进行中厚板大间隙I型坡口不清根焊接，焊缝成形良好，满足一级焊缝要求，无任何缺陷。
[0036]本发明的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺在I型坡口焊接中的适用性更强，对等离子切割质量不高、装配间隙大、错变量变化不敏感，可实现大间隙I型坡口背面不碳刨清根焊接。焊接质量稳定，焊缝满足一级焊缝要求，100% UT探伤，100% RT拍片合格。中厚板不需火焰切割或机加工坡口，装配间隙要求不严，焊接生产效率高。
[0037]上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可对上述实施例做出种种修改或变化而不脱离本发明的发明思想，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
【权利要求】
1.一种中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，包括: 切割及焊前装配步骤，采用等离子切割中厚板，将中厚板装配形成I型坡口，坡口根部间隙小于等于3mm，坡口正面间隙小于等于5mm ； 正面打底焊，以小电流摆动焊接方式在坡口正面进行打底焊，正面打底焊在大间隙中形成焊缝但不焊穿； 正面盖面焊，以小电流在坡口正面进行埋弧焊，正面盖面焊过程中不烧穿打底焊的焊缝； 背面埋弧焊，不经过碳刨清根直接在坡口背面进行埋弧焊，背面埋弧焊的电流使得背面埋弧焊熔深h3为中厚板厚度T的3/4。
2.如权利要求1所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，所述切割及焊前装配步骤包括采用熔化极气体保护焊GMAW进行点焊加固，焊接采用实心焊丝。
3.如权利要求1所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，所述正面打底焊采用熔化极气体保护焊GMAW，保护气体为CO2，使用实心焊丝焊接。
4.如权利要求3所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，所述正面打底焊采用直径为1.2mm的实心焊丝焊接，正面打底焊熔深hi为中厚板厚度T的1/3?2/3。
5.如权利要求1所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于， 正面盖面焊采用直径4.0mm的实心焊丝进行埋弧焊，正面盖面焊熔深h2小于正面打底焊熔深hi。
6.如权利要求5所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，正面盖面焊采用小电流交流埋弧焊。
7.如权利要求1所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，背面埋弧焊采用直径4.0mm的实心焊丝进行埋弧焊，熔深焊透根部，背面埋弧焊熔深h3满足T-hl〈h3 < T，其中T为中厚板的板厚，hi为正面打底焊熔深。
8.如权利要求7所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，背面埋弧焊采用大电流直流埋弧焊。
9.如权利要求1所述的中厚板I型坡口大间隙不清根焊接工艺，其特征在于，所述中厚板的板厚为7?14mm。
【文档编号】B23K9/173GK103785932SQ201210431664
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】张华军, 杜渝, 李洪明, 黄红雨, 李森, 包孔, 吴世品, 蔡春波, 陈志荣 申请人:上海振华重工(集团)股份有限公司