角钢焊接方法与流程

本发明涉及铁塔领域，尤其涉及一种角钢焊接方法。

背景技术：

随着国家电网建设不断发展，原有的输电铁塔构件已不能满足特高压输电或同塔多回输电技术要求，使用大规格高强度角钢成为铁塔设计的新趋势。角钢塔中采用大规格角钢替代普通双拼或四拼角钢，可以幅度减小铁塔加工量，减少连接螺栓与填板，提高铁塔施工效率等优势。大规格高强度角钢是指肢宽不小于220mm，肢厚在20mm以上，其强度等级为q420及其以上。

目前生产大规格角钢的方法为在钢厂内热轧生产，但是由于大规格热轧角钢应用范围较窄，市场需求量小，故而钢厂对大规格角钢的产量是严格控制的，钢厂通常只会在接到的订单达到一定量才开始生产，对于零散的订单钢厂并不会立即安排生产，这样就会影响角钢铁塔的建设，延误输电线路建设工程。

q420低合金高强度钢板(以下统称为“钢板”)由于材料来源广，价格便宜、强度高等优点非常适合用来焊接制作大规格角钢，但是由于钢板中含有v、ti、nb等碳化物形成元素，故而目前的焊接技术与方法(平板拼接焊法)在焊接钢板制备角钢的过程中容易出现裂纹及层状撕裂的技术难题。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提出了一种角钢焊接方法。

本发明采取的技术方案如下：

1.一种角钢焊接方法，包括如下步骤：

s1:在第一钢板与第二钢板上开设边坡口,开设完边坡口后将第一钢板与第二钢板垂直对齐，第一钢板与第二钢板呈l字型分布，并且第一钢板上的边坡口与第二钢板上的边坡口形成了第一坡口与第二坡口，且第一坡口与第二坡口分别位于l字形的直角端内外两侧，第一坡口与第二坡口均呈v形；

s2：对第一坡口进行气保焊打底，再在气保焊的基础上对该边坡口进行埋弧焊；

s3：在对第一坡口进行完埋弧焊后，再对第二坡口进行埋弧焊。

需要说明的是本案中所述的第一钢板与第二钢板均是q420低合金高强度钢板，且钢板的宽度不低于220mm，厚度不低于20mm，长度为6000mm～12000mm。

根据《钢结构焊接规范》(gb50661-2011)对第一钢板及第二钢板采取上述设计，使得第一钢板与第二钢板之间形成了第一坡口及第二坡口。具体第一坡口及第二坡口的结构设计是结合《钢结构焊接规范》中第31页中图5.5.1-1的图b及图d中推荐方式设计的。

本案中所采用的第一坡口与第二坡口能保证焊缝的熔透，且焊接强度高；同时由于第一坡口与第二坡口填充量和结构相当，可有效降低接头的应力集中，能有效的防止层状撕裂和减少焊接变形，增加了焊缝的抗裂性能；同时焊接操作方便，外部v型边坡口在进行焊接时相当于进行平板对接。

对第一坡口先进行气保焊打底，再在气保焊的基础上进行埋弧焊是因为气保焊打底起到的是封底根部间隙的作用，保证在进行埋弧焊时有足够的厚度不至于穿透。

采用本法焊接得到的角钢焊缝不会出现裂纹，不会出现层状撕裂，且焊接质量稳定。

可选的，在对第一坡口进行气保焊之前先将第一钢板与第二钢板焊接固定在一起。

焊接固定的方法为先进行点固焊，点固焊完成后进行定位焊。

可选的，先对第一钢板与第二钢板之间进行点固焊，点固焊完成后再第一钢板与第二钢板之间进行定位焊。

点固焊的作用是对第一钢板与第二钢板起到一个初步固定的作用，定位焊是在点状焊缝的基础上再进行焊接，扩大焊缝长度，使焊件固定。具体在进行定位焊时，电流大于正常焊接时，是增加其熔深。

可选的，在对第一坡口进行焊接前对待焊区域，使其温度达到150℃～180℃。

焊前预热是为了减少焊接变形和焊接裂纹，选取此温度范围(150℃～180℃)要求是考虑焊件较大，在至少100mm范围加热能够达到比较好的预热效果。同时可以在焊接完成后对焊件进行保温处理，这样可以进一步地减少焊接裂纹。

可选的，完成对第一坡口的埋弧焊后对第二坡口进行气刨清根，完成气刨清根后再对第二坡口进行打磨处理。

清根是保证根部熔透，第二坡口焊接的第一道特别关键，不清根焊接时，如果埋弧焊第一道电参数大，能熔透，但容易出现裂纹。如果埋弧电流略微偏小，易出现未熔透缺陷。本工艺还是采用常规的碳弧气刨清根工艺，配合合适的电流，根部焊缝焊接质量较好，且稳定。

可选的，所述气保焊用的保护气体为氩气与二氧化碳混合气体，气体流量为18l/min～25l/min。

可选的，所述氩气与二氧化碳气体的比例为17：3。

上述配比的混合气体能够在气保焊时能减少飞溅，焊缝外观美观，可减少焊后打磨工作量。

可选的，气保焊的焊丝选用φ1.2mm，牌号为er55-d2，焊接电弧电压为25v～30v，焊接电流为220a～280a，焊接速度为250mm/min～350mm/min。

选用er55-d2气保焊丝打底焊，焊丝的强度与母材强度相当。气保焊热输入低，焊缝金属最终强度稍大于母材。

可选的，所述埋弧焊的焊丝选用φ4.0mm的h10mn2，焊剂为sj101，焊接电弧电压为28v～35v，焊接电流为500a～650a，焊接速度为350mm/min～400mm/min。

埋弧焊是大热输入的焊接方法，焊缝热影响区的强调度往往低于母材，且焊缝金属的韧性较差。本发明所用焊丝焊剂组合焊接强度范围稍低于q420母材，是属于低强匹配，但这并不意味着接头强度低于母材，反而保证了焊缝金属的韧性和抗裂性能增加。

可选的，所述第一坡口的角度值为40°～50°，所述第二坡口的角度值为50°～60°。

上述设计可以保证焊接能够熔透。完成整个焊接进一步对整个焊接构件进行矫正。

本发明的有益效果是：焊接得到的角钢焊缝处不会出现裂纹，不会出现层状撕裂；且大幅度地减少了焊接变形量。

附图说明：

图1是焊接角钢的结构示意简图。

图中各附图标记为：1、第一焊层，2、第二焊层，3、第三焊层，4、第四焊层，5、第五焊层，6、第六焊层，7、第七焊层，8、第八焊层，9、第九焊层，10、第一钢板，11、第二钢板，12、第一坡口，13、第二坡口，

具体实施方式：

下面结合附图1，对本发明做详细描述。

本发明提供一种角钢焊接方法，制作长度为8000mm型号为l300×28的角钢。选取28mm的q420b钢材、er55-d2和h10mn2焊丝以及sj101焊剂为原料，采取附图坡口形式开设坡口，顺序如下

s1:采用多枪火焰切割设备对钢板下料，对第一钢板10(长8150mm，宽300mm，厚28mm)与第二钢板11(长8150mm，宽270mm，厚28mm)采用坡口铣边机加工，并且使用磨光机对边坡口附近内外两侧进行打磨，使其附近30mm范围内露出金属光泽，并确认边坡口边缘30mm范围内无缺陷；

s2:将第一钢板10与第二钢板11对齐成一l字型，在l字形的直角端内侧形成了夹角为40°～50°v形第一坡口12，在l字形的直角端外侧形成了夹角为50°～60°v形第二坡口13，第一坡口12和第二坡口13高度相等，钝边0～1mm；

s3：对第一钢板10与第二钢板11进行点固焊和定位焊，将根部间隙控制在2～4mm，定位焊焊缝长度为30～40mm，每段焊缝间距350～500mm，且焊缝两侧应平滑，焊丝选用φ1.2mm牌号为：er55-d2，焊接电弧电压为25v～30v，焊接电流为220a～280a，焊接速度为250mm/min～350mm/min，焊接电源选择松下mbc-500；

s4：经点装定位焊后，再对边坡口进行预热，设定预热温度为150℃～180℃，预热的加热区域应在焊缝边坡口两侧，宽度应为板厚的1.5倍以上，且不少于100mm范围；

s5:对第一坡口12进行气保焊(焊第一焊层1)，预热完成后进行气保焊，焊丝选用φ1.2mm牌号为：er55-d2，混合气体比例为ar:co2＝17：3，气体流量为18l/min～25l/min，氩气纯度在99.95％以上；焊接电弧电压为25～30v，焊接电流为220～280a，焊接速度为250mm/min～350mm/min，焊接电源选择松下mbc-500。气保焊的焊层厚度控制在3.0mm～3.8mm范围内，气保焊焊接完成第一焊层1；

s6:对第一坡口12进行埋弧焊(焊第二焊层2)，埋弧焊焊丝选用φ4.0mm的h10mn2，焊剂为sj101，焊接电弧电压为28v～32v，焊接电流为500a～600a，焊接速度为350mm/min～400mm/min，焊接电源选择开元zd5-1250b；

s7：对第二坡口13进行清根，选用φ8mm碳棒进行气刨清根，直至缺陷完全清除为止，清根完成后进行打磨；

s8：对第二坡口13进行埋弧焊(焊第三焊层3)，埋弧焊焊丝选用φ4.0mm的h10mn2，焊剂为sj101，焊接电弧电压为28v～32v，焊接电流为500a～600a，焊接速度为350mm/min～400mm/min，焊接电源选择开元zd5-1250b；

s9：对第二坡口13进行埋弧焊，依次焊完第四焊层4，第五焊层5，第六焊层6及第七焊层7，埋弧焊焊丝选用φ4.0mm的h10mn2，焊剂为sj101，焊接电弧电压为30v～35v，焊接电流为550a～650a，焊接速度为350mm/min～400mm/min，焊接电源选择开元zd5-1250b；第六焊层6及第七焊层7盖面焊缝余高c控制在0～2mm，焊后机械打磨后控制在0～1mm；

s10：对第一坡口12进行埋弧焊，依次完成第八焊层8及第九焊层9，埋弧焊焊丝选用φ4.0mm的h10mn2，焊剂为sj101，焊接电弧电压为30v～35v，焊接电流为550a～650a，焊接速度为350mm/min～400mm/min，焊接电源选择开元zd5-1250b；第九焊层9盖面焊缝焊角尺寸hf控制在0.5d±2mm(d为板厚)，完成整个焊接作业过程后进行覆盖保温棉保温处理，降低焊缝处的降温速度。

需要进一步说明的是，焊接完成后需要对角钢进行矫正，矫正的内容包括“直线度”、“顶端直角度数”、“扭曲度”等参数。矫正完成后对焊缝进行超声波(相控阵)探伤检测合格(检测标准gb/t32563-2016，检测等级b，验收等级2，验收标准gb/t29712-2013)，采用本法焊接得到的角钢符合国标q/gdw706-2012《输电铁塔用热轧大规格等边角钢》要求。

需要说明的是具体的焊层层数与钢板的厚度有关，每层焊层的厚度亦与钢板的厚度有关。故而在其他等同的实施例中可以有不同的焊层数与不同的焊层厚度，但是第一焊层、第二焊层及第三焊层的焊接位置、焊接顺序以及焊接工艺(具体工艺参数可以有调整)都必须与上述实施例相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。