一种钢管纵缝双面埋弧焊工艺的制作方法

本发明涉及钢管结构焊接领域，尤其是一种钢管纵缝双面埋弧焊工艺。

背景技术：

以往的钢管纵缝焊接，多采用V形坡口，焊工在焊接时需单面焊双面成型，这样对焊工的技术要求比较严格；此外，现有技术由于采用半自动气体保护焊进行焊接，其速度也很低，焊工需要长时间的操作，造成体力支出大。

另外，钢管纵缝一般都要求全熔透一级焊缝，故在半自动气体保护焊焊接后经常出现根部未熔透等现象，给焊接质量带来了很多隐患。因此，有必要研制出一种新型的钢管焊接工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种焊接步骤简单、焊接效率高的钢管纵缝双面埋弧焊工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

1、一种钢管纵缝双面埋弧焊工艺，包括以下步骤：

(a)在钢管待焊接的两端制备坡口，所述坡口为X形，包括外坡口和内坡口，并清除外坡口和内坡口表面以及坡口边缘范围的氧化皮、锈蚀、油脂、以及水；

(b)将钢管待焊接的两端拼装，使钢管待焊接的两端的坡口端面相互抵顶，坡口两端对齐，并且在钢管待焊接的两端的接缝处间隔地焊接有点固焊，形成纵缝；

(c)在钢管纵缝的起始端设置引弧板，末尾端设置引出板，并且在所述外坡口进行打底预焊；

(d)对内坡口进行焊接，采用内伸臂全自动埋弧焊进行焊接，焊接时通过摄像头实时观察内部焊接情况，以调整焊丝行走轨迹及焊枪的高低；

(e)对外坡口进行焊接，采用双电源双弧双丝单熔池埋弧焊进行焊接。

进一步，步骤d中的焊接电源为直流反接，焊接电流范围为560～700A，焊接电压范围为30～33V。

进一步，步骤e中包括两道焊接工序：

第一道焊接工序为直流电源，采用大焊接电流，低焊接电弧电压；充分发挥直流电弧的熔透力，从而获得更好的熔深效果；

第二道焊接工序为交流电源，采用小焊接电流，高焊接电弧电压，增加熔宽，克服第一道工序的大电流可能形成的熔化金属堆积，配合高速度焊接，从而形成美观的焊缝成形。

进一步，所述第一道焊接工序焊接时，焊枪垂直于外坡口端面，所述第二道焊接工序焊接时，焊枪较第一道工序向前倾斜10～12°，第一道焊接工序和第二道焊接工序中，焊丝的前、后电极间距为17～19mm。

进一步，所述第一道焊接工序焊接时，焊丝直径为Φ4～5mm，电流范围为600～700A，电压范围为30～33V；所述第二道焊接工序焊接时，焊丝直径为Φ4～5mm，电流范围为500～650A，电压范围为31～34V。

进一步，步骤a中，步骤a中，所述外坡口角度为60°，所述内坡口角度为45°，且所述内坡口高度为5～6mm，使钢管的两待焊接端更加便于焊接。

进一步，步骤b中，所述两管件的坡口端面之间的距离d≤1mm，错边量D≤1.5mm；所述点固焊的定位焊缝厚度d1≥3mm，长度h≥40mm，每相邻的两定位焊缝的间距为300～500mm。

进一步，步骤c中，所述预焊采用半自动气体保护焊进行焊接，其包括两层预焊层：第一预焊层壁厚为14～16mm，第二预焊层壁厚为18～20mm。

进一步，预焊时采用焊丝直径为Φ1.2mm，焊接电流范围为230～280A，焊接电压范围为24～27V，使用气体为CO₂+Ar混合气体。

进一步，所述混合气体CO₂：Ar的比例为20％：80％，气体流量为15～20L/min。

与现有技术相比，本发明的钢管纵缝双面埋弧焊工艺首先通过对钢管待焊接的两端制备成X形坡口，然后对X形坡口的外坡口和内坡口采用双面埋弧焊工艺焊接，从而降低了对焊工在单面焊双面成型的焊接技术要求，提高焊接速度及生产效率，同时避免出现焊接后钢管焊缝根部未熔透的生产隐患。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。在附图中，

图1：本发明钢管纵缝双面埋弧焊工艺的流程图；

图2：本发明钢管X形坡口焊接后的剖视图；

图3：本发明钢管的立体图；

图4：本发明钢管的俯视图。

具体实施方式

参见图1至图4，一种钢管纵缝双面埋弧焊工艺，包括以下步骤：

(a)在钢管待焊接的两端10、20上制备坡口，所述坡口为X形，包括外坡口1和内坡口2，所述外坡口1的角度α为60°，所述内坡口2的角度β为45°，内坡口高度d2为5～6mm，并且清除坡口表面以及坡口边缘范围300mm范围的氧化皮、锈蚀、油脂、水等杂质；其中，将坡口制备成X形，钢管的两待焊接端更加便于焊接，便于对钢管采用双面埋弧焊工艺；与现有技术的V形坡口相比，降低对焊工的技术要求，从而提高焊接速度及生产效率。经过发明人的多次试验证明，将外坡口1的角度α设计为60°，内坡口2的角度β设计为45°，取得的焊接质量最好。

(b)将钢管待焊接的两端10、20拼装，使钢管待焊接的两端10、20的坡口端面相互抵顶，坡口两端对齐，即：需要满足钢管待焊接的两端10、20的坡口端面之间的距离d≤1mm，错边量D≤1.5mm，从而保证获得最好的焊接质量；并且在钢管待焊接的两端10、20的接缝处等距间隔地焊接有点固焊，形成纵缝。其中，每一个点固焊的定位焊缝厚度d1≥3mm，长度h≥40mm，每相邻的两定位焊缝的间距为300～500mm；保证焊接后钢管的圆度最好，当每相邻的两定位焊缝的间距太小时，会造成工作量过大，当每相邻的两定位焊缝的间距太大时，钢管容易裂开，焊缝的质量差，钢管的圆度也会变差。

(c)在钢管待焊接的两端10、20的纵缝30的起始端设置引弧板，末尾端设置引出板，并且在外坡口1采用半自动气体保护焊的焊接法进行打底预焊，该预焊包括两层预焊层，其中，第一预焊层壁厚为14～16mm，第二预焊层壁厚为18～20mm；预焊时采用焊丝直径为Φ1.2mm，焊接电流范围为230～280A，焊接电压范围为24～27V，使用气体为混合气CO₂+Ar，混合气体CO₂：Ar的比例为20％：80％，气体流量为15～20L/min。

(d)对内坡口2进行焊接，采用内伸臂全自动埋弧焊进行焊接，焊接电源为直流反接，焊丝直径为Φ4～5mm，焊接电流范围为560～700A，焊接电压范围为30～33V，焊接时通过摄像头实时观察内部焊接情况，以及时调整焊丝行走轨迹及焊枪的高低。

(e)对外坡口1进行焊接，采用双电源双弧双丝单熔池埋弧焊进行焊接，其包括两道焊接工序：

第一道焊接工序为直流电源，采用大焊接电流，低焊接电弧电压，具体为电流范围为600～700A，电压范围为30～33V，采用直径为Φ4～5mm的焊丝；充分发挥直流电弧的熔透力，获更好的熔深效果。

第二道焊接工序为交流电源，采用小焊接电流，高焊接电弧电压，具体为电流范围为500～650A，电压范围为31～34V，焊丝同样采用直径为Φ4～5mm；增加熔宽，克服前道大电流可能形成的熔化金属堆积，配合高速度焊接，从而形成美观的焊缝成形。

另外，在第一道焊接工序焊接时，焊枪垂直于管件外坡口1端面，使得焊枪的冲击力大，保证焊缝的熔深度好；在第二道焊接工序焊接时，焊枪较第一道工序向前倾斜10～12°，使得电弧向前吹，能使焊缝表面成型平滑，获得较高质量的焊缝；且第一道焊接工序和第二道焊接工序中，焊丝的前、后电极间距为17～19mm；当前、后电极间距太小时，容易击穿焊缝，当前、后电极间距太大时，前道焊枪焊接的焊料凝固，不利于厚道焊枪进行焊接，进而影响焊缝的质量。

综上，本发明的钢管纵缝双面埋弧焊工艺首先通过对钢管待焊接的两端制备成X形坡口，然后对X形坡口的外坡口和内坡口采用双面埋弧焊工艺焊接，从而降低了对焊工在单面焊双面成型的焊接技术要求，提高焊接速度及生产效率，同时避免出现焊接后钢管焊缝根部未熔透的生产隐患。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。