专利名称：手工电弧焊打底层之字形灭弧法及其在q460高强钢对接平板焊接中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用手工电弧焊焊接对接焊缝的工艺方法，更加具体地说，涉及一种新型打底层焊接工艺方法及其在Q460高强钢平板对接焊接中的应用。
背景技术：
对接焊缝采用手工电弧焊打底焊接时，普遍采用的是一点灭弧法或两点灭弧法， 这两种方法存在以下缺点一点灭弧法，电弧燃烧过程焊条端头指向焊缝中间部位，焊接过程易产生根部突出过高或焊瘤缺陷；两点灭弧法，电弧燃烧过程焊条端头分别快速点击试件根部两侧，以形成熔池，焊接过程灭弧若频率较快，则熔池不易观察，易产生夹渣缺陷，若灭弧频率较慢，则易产生焊瘤。
Q460高强钢在鸟巢、特高压输电铁塔等大型构架制造中广泛使用。2009年500千伏焦塔线起于焦作500千伏博爱变电站，止于新乡500千伏塔铺变电站，该线的272座铁塔全部用Q460高强钢制造，与常规钢材相比，铁塔总重减少了 9. 4%，共节约钢材1121吨，减少工程投资897万元，使工程单位造价降低约2%。现阶段各行业对Q460高强钢焊接工艺大部分采用手工电弧焊焊接方法，在焊接培训和现场施工过程中，存在以下问题1焊接工艺制定不当；2焊接工艺参数不合理；3焊缝易产生成形不良、焊道过度不均匀等焊接缺陷。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型打底层焊接工艺方法，焊接过程中能够更好地观察熔池，减少打底层焊接缺陷的产生，为对接接头打底层焊接质量的保证提供操作技术方面的支持，该灭弧方法能够有效地控制焊缝根部的成形并能得到优良的焊缝组织。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现
一种手工电弧焊的打底层灭弧方法，起弧点位于坡口根部靠近钝边2 — 3mm处，在引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向轻带电弧，作停顿后横向摆动到坡口另一侧，观察该侧坡口熔合良好后，向起弧点的斜后方向灭弧，焊条端头运行轨迹形同“之”字形，具体来说， 以接头宽度方向为X轴方向，以接口长度为Y轴方向(即焊接方向)，在起弧点弓I弧后按照附图I所示进行运动，其运行轨迹在XOY平面的投影与X轴方向的夹角α为30— 40°，做停顿后(即以便形成并维持熔池)横向摆动到坡口另一侧，在XOY平面的投影看来，此时焊条端头在横向摆动时穿过上一个焊接形成的熔池，穿过线距熔池顶端的距离h为整个熔池H的 1/3 —1/2，待观察该侧坡口熔合良好后，向该侧破口上起弧点的斜后方向(即与焊接方向Y 轴方向相比)灭弧，在XOY平面的投影与X轴方向的夹角β为30— 40°。这样以来，采用相同的运条方式完成整条打底层焊缝的焊接，焊接过程焊条端头的运条轨迹类似于“之”字型，形成的熔池沿着焊接方向(即Y轴方向)覆盖前一熔池的1/3 —1/2。
底层焊接采用断弧焊方法，以往采用单点或两点断弧法一点灭弧法，电弧燃烧过程焊条端头指向焊缝中间部位，焊接过程易产生根部突出过高或焊瘤缺陷；两点灭弧法，电弧燃烧过程焊条端头分别快速点击试件根部两侧，以形成熔池，焊接过程灭弧若频率较快， 则熔池不易观察，易产生夹渣缺陷，若灭弧频率较慢，则易产生焊瘤。
采用“之”型灭弧法就能很好地解决上述缺点。首先，在坡口一侧靠近根部2 - 3mm 处引燃电弧后，将焊条端头沿坡口面快速向熔池的斜后方向轻带电弧，观察该侧坡口熔合良好后，横向移动到另一侧坡口面处，待该坡口面溶化并形成饱满的熔池后向起弧点斜后方灭弧，形成第一个熔池(座)。向斜后方向灭弧可以避免焊条端头已熔化而未过度到熔池的铁水粘贴到未焊接的坡口上，同时利用电弧的吹力将覆盖在熔池表面的熔渣吹向后方， 更加利于第二次引弧便于接头。再次引燃电弧的位置可选择第一次引弧的坡口面侧，也可选择第一次灭弧的坡口面侧，运条方式与第一次相同。整条打底层焊缝均按该方式焊接，焊接过程焊条端头的运条轨迹类似于“之”字型，以此方法进行焊接能够较清晰的观察熔池， 保障打底层根部突出的均匀性，减小飞溅、熔渣对焊接过程的影响，提高焊接质量，能够利用电弧的吹力，将覆盖在熔池表面的熔渣吹到熔池的后方，利于熔池的观察，便于再引弧和接头。
利用上述手工打底层的灭弧方法对Q460高强钢进行对接平板焊接，Q460高强钢手工电弧焊对接平板焊接工艺如下
I)将试件的坡口及表面15_范围内打磨出金属光泽，然后进行试件装配组对，坡口角度为30-35°、根部间隙为(2. 5-3. 2) mm、钝边为(O. 5-1. O) mm、错边量小于Imm ；
2)在试件两端进行定位焊，焊点长度小于IOmm ；
3)焊接顺序采用多层多道焊接工艺方法进行。
所述多层多道焊接工艺方法包括打底层焊接工艺、填充层焊接工艺和盖面层焊接工艺
I)打底层焊接采用上述“之”字型灭弧焊方法，电源极性为正接法，其焊接工艺参数为焊接电流(110-130) A、电弧电压(20-24) V、焊接速度(125-150) mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径。
2)填充层焊接采用多层多道焊接，每层焊接均采用连弧焊法，电源极性为反接法， 其焊接工艺参数为焊接电流(140-170) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度(157-280) mm/ min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径。
3)盖面层焊接采用多层多道焊接，盖面层焊接采用连弧焊法，电源极性为反接法， 其焊接工艺参数为焊接电流(140-160) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度(230-300) mm/ min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径。
填充层焊接采用单层多道连弧焊接方法，短弧施焊。在距焊缝开头IOmm处引弧， 而后将电弧连弧施焊到焊缝端头，采用斜圆或斜锯齿形运条，填充最后一层焊道应比母材表面低O. 5-lmm,且中间稍凹为好，以保证盖面焊时，看清坡口的两侧棱边，使盖面焊缝边缘保持平直。
盖面层焊接采用单层多道连弧焊接方法，短弧施焊。第一道和最后一道焊接速到要略快、中间几道要略慢，第一道和最后一道焊接时观察熔池熔化坡口下边缘O. 5-lmm为宜，焊接时速度要均匀一致，使焊缝表面高低宽窄一致。每一道都要压在前一道的1/2处， 以使焊道高低一致、成形美观。
按该工艺方法焊制的Q460高强钢手工电弧焊对接平焊钢板，外观成形美观、高低一致、焊道过度均匀；选择了最佳的热输入降低了气孔、夹渣、未熔合等焊接缺陷的产生，保障了焊接质量。
图I为该操作方法焊条摆动示意图，图中箭头表示焊条端头运行轨迹。图2为该操作方法中多层多道焊接顺序示意图。图3焊缝组织的微观金相检测图4热影响区的微观金相检测图5母材的微观金相检测具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
选择两块300X 125X20mm的钢板，材料是Q460，按要求将坡口及表面15mm范围内打磨出金属光泽；焊材选用E6015-G，直径为3. 2mm、4. 0mm,按要求进行350°C烘干，保温2h， 然后置于保温筒内，并且接通电源，随用随取。
组对参数坡口面与中心垂直面夹角为30-35°，根部间隙为2. 5-3. 2mm、钝边为O.5-lmm、错边量小于1mm。准备完毕后,在试件的两端进行定位焊,长度为10_15mm,预留反变形4_6mm。
利用手工电弧焊方法，进行普通Q460钢插销试验，根据临界断裂应力大小判断其冷裂倾向，由断裂准则确定最低预热温度。
I、试验材料及方法
试验用材料取自厚度为20mm的普通Q460角钢，所用焊接材料为四川大西洋焊接材料股份有限公司生产的CHE607RH焊条。插销试验按照GB9446 — 88规定的《焊接用插销冷裂纹试验方法》进行，插销试棒直径为8mm，缺口形式为环形，缺口深度为I. 0mm。试验设备为改进型的HCL - 3MC型微机控制的五头插销试验机，焊接工艺参数见表1-1。
表1-1焊接工艺参数
权利要求
1.一种手工电弧焊的打底层灭弧方法，其特征在于，起弧点位于坡口根部靠近钝边 2 — 3mm处，在引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向轻带电弧，作停顿后横向摆动到坡口另一侧，观察该侧坡口熔合良好后，向起弧点的斜后方向灭弧，焊条端头运行轨迹形同“之”字形。
2.根据权利要求I所述的一种手工电弧焊的打底层灭弧方法，其特征在于，具体来说， 以接头宽度方向为X轴方向，以接口长度为Y轴方向(即焊接方向)，在起弧点引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向轻带电弧，其运行轨迹在XOY平面的投影与X轴方向的夹角α为30— 40°，做停顿后以便形成并维持熔池后横向摆动到坡口另一侧，在XOY平面的投影看来，此时焊条端头在横向摆动时穿过上一个焊接形成的熔池，穿过线距熔池顶端的距离h为整个熔池H的1/3 —1/2，待观察该侧坡口熔合良好后，向该侧破口上起弧点的斜后方向(即与焊接方向Y轴方向相比)灭弧，在XOY平面的投影与X轴方向的夹角β为30— 40°。这样以来，采用相同的运条方式完成整条打底层焊缝的焊接，焊接过程焊条端头的运条轨迹类似于“之”字型，形成的熔池沿着焊接方向(即Y轴方向)覆盖前一熔池的1/3 —1/2。
3.利用如权利要求I或者2所述的手工电弧焊的打底层灭弧方法对Q460高强钢进行对接平板焊接，其特征在于，Q460高强钢手工电弧焊对接平板焊接中，为防止产生冷裂纹最低预热温度为50°C、t8/5范围为13. 5S-30S、最佳热输入范围为20-45KJ/cm，工艺如下1)将试件的坡口及表面15_范围内打磨出金属光泽，然后进行试件装配组对，坡口角度为30-35。、根部间隙为(2. 5-3. 2) mm、钝边为(O. 5-1. O) mm、错边量小于Imm ；2)在试件两端进行定位焊，焊点长度小于IOmm；3)焊接顺序采用多层多道焊接工艺方法进行，所述多层多道焊接工艺方法包括打底层焊接工艺、填充层焊接工艺和盖面层焊接工艺1)打底层焊接采用上述“之”字型灭弧焊方法，电源极性为正接法，其焊接工艺参数为 焊接电流(110_130)A、电弧电压(20-24)V、焊接速度(125-150)mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径2)填充层焊接采用多层多道焊接，每层焊接均采用连弧焊法，电源极性为反接法，其焊接工艺参数为焊接电流(140-170) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度(157-280) mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径3)盖面层焊接采用多层多道焊接，盖面层焊接采用连弧焊法，电源极性为反接法，其焊接工艺参数为焊接电流(140-160) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度(230-300) mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径最终焊缝、热影响区为铁素体和贝氏体，母材为铁素体和珠光体。
4.根据权利要求3所述的利用手工电弧焊的打底层灭弧方法对Q460高强钢进行对接平板焊接，其特征在于，所述打底层为I层I道，所述填充层为4层14道，所述盖面层为I 层6道所述填充层的第一层为两道，焊接电流(140-170) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度 (157-200) mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径所述填充层的第二层为三道，焊接电流(140-170) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度 (200-280) mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径所述填充层的第三层为四道，焊接电流(140-170) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度(200-280) mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径所述填充层的第四层为五道，焊接电流(140-170) A、电弧电压(21-25) V、焊接速度 (200-280) mm/min、单层焊道厚度小于焊条直径、单道宽度小于5倍的焊条直径。
全文摘要
本发明公开了手工电弧焊打底层之字形灭弧法及其应用，在第一次引弧灭弧过程中，起弧点位于坡口根部靠近钝边2—3mm处，运条方式为引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向轻带电弧，略作停顿横向摆动到坡口另一侧，观察该侧坡口熔合良好后，向起弧点的斜后方向灭弧，焊条端头运行轨迹形同“之”字形；整条打底层焊缝均按该方式焊接。之后利用这种方法进行Q460钢对接平板焊，进行填充焊和表面层焊，焊接过程中能更好地观察熔池，减少打底层焊接缺陷，为对接接头打底层焊接质量的保证提供操作技术方面的支持，该灭弧方法能够有效地控制焊缝根部的成形并能得到优良的焊缝组织。
文档编号B23K9/02GK102922086SQ20121047404
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者肖德铭, 刘文虎, 冯建辉, 张永生, 史文渊, 张兆弟, 东岩, 刘飞飞, 王小伟, 何伟, 董渝 申请人:中国能源建设集团天津电力建设公司