CN102581450A - 多丝埋弧多层多道焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多丝埋弧多层多道焊接工艺，其焊接步骤包括：(一)焊前准备，包括制备焊接接头坡口并清理、对施焊部位进行焊前预热以及选定合适焊接材料；(二)设定合理焊接参数；(三)进行多丝埋弧多层多道焊接；通过合理选择焊材，设定合理焊接参数，控制热输入、预热温度和层间温度，有效防止焊接裂纹、热影响区脆化、焊接接头软化问题出现，同时有效控制焊接变形，减少焊后矫正及变形调整工作量，提高焊接效率和质量。
Description
技术领域
本发明涉及多丝埋弧多层多道焊接工艺。
背景技术
现有的多丝埋弧技术一般采用单层单道双面焊接，待焊接板的厚度较小，并且几乎没有低温韧性及CTOD——Crack Tip Opening Displacement裂纹尖端张开位移(CTOD标准采用BS7448-1991 Fracture mechanics toughness test断裂力学韧性测试)要求，因而不能满足海洋工程领域大厚板多层多道焊接。原有的单丝、双丝埋弧技术，焊接效率低，人工投入大。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种多丝埋弧多层多道焊接工艺，通过合理选择焊材，设定合理焊接参数，控制热输入、预热温度和层间温度，有效防止焊接裂纹、热影响区脆化、焊接接头软化问题出现，同时有效控制焊接变形，减少焊后矫正及变形调整工作量，提高焊接效率和质量。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，焊接步骤包括：
(一)焊前准备，包括制备焊接接头坡口并清理、对施焊部位进行焊前预热以及选定合适焊接材料；
(二)设定焊接参数；
(三)进行多丝埋弧多层多道焊接。
前述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述焊前准备步骤中，制备的焊接接头坡口形式为X或V型，采用砂轮机对坡口打磨清理直至露出金属光泽，清理范围是坡口施焊部位及其边缘25±5mm；预热区域为施焊部位及其周围75±5mm的范围，预热方法采用电阻加热器或者拷把加热。
前述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述焊前准备步骤中，根据碳钢钢材选用匹配焊丝焊剂；碳钢钢材型号为D36或者E36，选用JW-1焊丝和SJ101焊剂或者LA-71焊丝和880M焊剂，焊丝直径采用4.0mm；与碳钢钢材型号为D36或者E36同等强度级别的钢材，选用JW-1焊丝和SJ101焊剂或者LA-71焊丝和880M焊剂，焊丝直径采用4.0mm。
前述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述设定焊接参数包括：(1)采用四根焊丝同时共熔池焊接，四根焊丝的间距固定为第一根焊丝与第二根焊丝间距为20mm，第二根焊丝与第三根焊丝间距为19mm，第三根焊丝与第四根焊丝间距为22mm；第一根焊丝倾角为-12度，第二根焊丝倾角为0度，第三根焊丝倾角为12度，第四根焊丝倾角为25度；四根焊丝干伸长均为35至40mm；(2)打底焊接采用单丝埋弧焊接，使用第二根焊丝焊接，电弧电压为24-26V，电流为400-450A，焊接速度为400-500mm/min；(3)填充和盖面采用双丝埋弧或者四丝埋弧焊接工艺，其中：该双丝埋弧焊接采用第二根、第三根焊丝焊接；第二根焊丝焊接时的电弧电压为28-32V，焊接电流为500-600A；第三根焊丝焊接时的电弧电压为32-36V，焊接电流为500-650A，焊接速度为500-800mm/min；该四丝埋弧焊接工艺第一根焊丝电弧电压为30-32V，电流为750-900A；第二根焊丝电弧电压为32-35V，电流为700-850A；第三根焊丝电弧电压为34-37V，电流为650-800A；第四根焊丝电弧电压为36-39V，电流为600-750A；焊接速度为1350-1700mm/min。
前述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述单丝埋弧焊接的热输入量在1.0-2.5KJ/mm之间，双丝埋弧焊接的热输入量在2.0-3.5KJ/mm，四丝埋弧焊接的热输入量在3.5-5.5KJ/mm；所述层间温度小于250℃。
前述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述焊接步骤包括焊后保温处理或者焊后热处理步骤。
本发明多丝埋弧多层多道焊接工艺的有益效果，该工艺通过合理选择焊材，设定合理焊接参数，严格控制热输入及预热温度和层间温度等，有效防止焊接裂纹、热影响区脆化、焊接接头软化问题出现，同时有效控制焊接变形，减少焊后矫正及变形调整工作量，提高焊接效率和质量，还可降低工人劳动强度。采用本发明的多丝埋弧多层多道焊接工艺进行焊接的钢材通过低温韧性测试，即相应钢材的-20°或-40°低温冲击，并且零摄氏度焊缝和热影响区CTOD试验结果均大于0.15mm。
具体实施方式
本发明多丝埋弧多层多道焊接工艺，其焊接步骤包括：(一)焊前准备，包括制备焊接接头坡口并清理、对施焊部位进行焊前预热以及选定合适焊接材料；(二)设定焊接参数；(三)进行多丝埋弧多层多道焊接。
本发明多丝埋弧多层多道焊接工艺，其中，焊前准备步骤中，制备的焊接接头坡口形式为X或V型，采用砂轮机对坡口打磨清理直至露出金属光泽，清理范围是坡口施焊部位及其边缘25±5mm；预热区域为施焊部位及其周围75±5mm的范围，预热方法采用电阻加热器或者拷把加热；根据碳钢钢材选用匹配焊丝焊剂；碳钢钢材型号为D36或者E36，选用JW-1焊丝和SJ101焊剂或者LA-71焊丝和880M焊剂，焊丝直径采用4.0mm；与碳钢钢材型号为D36或者E36同等强度级别的钢材，选用JW-1焊丝和SJ101焊剂或者LA-71焊丝和880M焊剂，焊丝直径采用4.0mm。
本发明多丝埋弧多层多道焊接工艺，其中，设定焊接参数包括：(1)采用四根焊丝同时共熔池焊接，四根焊丝的间距固定为第一根焊丝与第二根焊丝间距为20mm，第二根焊丝与第三根焊丝间距为19mm，第三根焊丝与第四根焊丝间距为22mm；第一根焊丝倾角为-12度，第二根焊丝倾角为0度，第三根焊丝倾角为12度，第四根焊丝倾角为25度；四根焊丝干伸长均为35至40mm；(2)打底焊接采用单丝埋弧焊接，使用第二根焊丝焊接，电弧电压为24-26V，电流为400-450A，焊接速度为400-500mm/min；(3)填充和盖面采用双丝埋弧或者四丝埋弧焊接工艺，其中：该双丝埋弧焊接采用第二根、第三根焊丝焊接；第二根焊丝焊接时的电弧电压为28-32V，焊接电流为500-600A；第三根焊丝焊接时的电弧电压为32-36V，焊接电流为500-650A；焊接速度为500-800mm/min；该四丝埋弧焊接工艺第一根焊丝电弧电压为30-32V，电流为750-900A；第二根焊丝电弧电压为32-35V，电流为700-850A；第三根焊丝电弧电压为34-37V，电流为650-800A；第四根焊丝电弧电压为36-39V，电流为600-750A；焊接速度为1350-1700mm/min。单丝埋弧焊接的热输入量在1.0-2.5KJ/mm之间，双丝埋弧焊接的热输入量在2.0-3.5KJ/mm，四丝埋弧焊接的热输入量在3.5-5.5KJ/mm；所述层间温度小于250℃。
本发明多丝埋弧多层多道焊接工艺，其焊接步骤还可以包括焊后保温处理或者焊后热处理步骤。
实施例：
对KCROP项目导管架制管进行焊接。桩腿齿条材质为API 2H Gr.50，此钢材与型号为D36或者E36的碳钢钢材属于同等强度级别，壁厚为38mm至60mm，使用本发明焊接工艺进行焊接：
一、焊前准备：
①制备坡口，打磨组对坡口，坡口形式为非对称X型，坡口隙为0-1mm，钝边为1-2mm，并对坡口及两侧25mm的范围进行打磨清理清理，直至露出金属光泽；
②焊前预热，对施焊部位及其周围75mm的范围内进行预热，最低预热温度为65℃，预热方法采用火焰加热；
③焊接材料：采用JW-1焊丝，直径4.0mm，SJ101焊剂。
二、采用多丝埋弧多层多道焊接工艺进行焊接，
(1)层间温度最高为250℃；
(2)采用四根焊丝同时共熔池焊接，四根焊丝的间距固定为：第一根焊丝与第二根焊丝间距为20mm，第二根焊丝与第三根焊丝间距为19mm，第三根焊丝与第四根焊丝间距为22mm；第一根焊丝倾角为-12度，第二根焊丝倾角为0度，第三根焊丝倾角为12度，第四根焊丝倾角为25度；四根焊丝干伸长均为35至40mm；
(3)打底焊接采用单丝埋弧焊接，使用第二根丝焊接，电弧电压为24-26V，电流为400-450A，焊接速度为400-500mm/min；
(4)填充和盖面为双丝或四丝：双丝采用第二、三根丝焊接，焊接电弧电压为①28-32V，②32-36V，双丝焊接电流为①500-600A，②500-650A，焊接速度为500-800mm/min；四丝焊接电弧电压为①30-32V，②32-35V，③34-37V，④36-39V，四丝焊接电流为①750-900A，②700-850A，③650-800A，④600-750A，焊接速度为1350-1700mm/min。
(5)单丝埋弧焊接的热输入量在1.0-2.5KJ/mm之间，双丝埋弧焊接的热输入量在2.0-3.5KJ/mm，四丝埋弧焊接的热输入量在3.5-5.5KJ/mm；所述层间温度小于250℃。
(三)焊后对焊缝试样进行性能检测，焊接接头各项指标符合AWSD1.1-2008 Structural Welding Code-Steel钢结构焊接规范要求。
本实施例中未进行说明的内容为现有技术，故不再进行赘述。
该工艺焊接速度高，其单位时间的熔敷金属量可达40Kg/h，单丝埋弧焊单位时间熔敷金属量仅为8-12kg/h，效率提高约3-4倍。在海洋工程制管行业中应用能大幅度提高海洋工程领域制管焊接效率，降低工人工作强度，节约成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，焊接步骤包括：
(一)焊前准备，包括制备焊接接头坡口并清理、对施焊部位进行焊前预热以及选定合适焊接材料；
(二)设定焊接参数；
(三)进行多丝埋弧多层多道焊接。
2.根据权利要求1所述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述焊前准备步骤中，制备的焊接接头坡口形式为X或V型，采用砂轮机对坡口打磨清理直至露出金属光泽，清理范围是坡口施焊部位及其边缘25±5mm；预热区域为施焊部位及其周围75±5mm的范围，预热方法采用电阻加热器或者拷把加热。
3.根据权利要求1所述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述焊前准备步骤中，根据碳钢钢材选用匹配焊丝焊剂；碳钢钢材型号为D36或者E36，选用JW-1焊丝和SJ101焊剂或者LA-71焊丝和880M焊剂，焊丝直径采用4.0mm；与碳钢钢材型号为D36或者E36同等强度级别的钢材，选用JW-1焊丝和SJ101焊剂或者LA-71焊丝和880M焊剂，焊丝直径采用4.0mm。
4.根据权利要求1所述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述设定焊接参数包括：
(1)采用四根焊丝同时共熔池焊接，四根焊丝的间距固定为：第一根焊丝与第二根焊丝间距为20mm，第二根焊丝与第三根焊丝间距为19mm，第三根焊丝与第四根焊丝间距为22mm；第一根焊丝倾角为-12度，第二根焊丝倾角为0度，第三根焊丝倾角为12度，第四根焊丝倾角为25度；四根焊丝干伸长均为35至40mm；
(2)打底焊接采用单丝埋弧焊接，使用第二根焊丝焊接，电弧电压为24-26V，电流为400-450A，焊接速度为400-500mm/min；
(3)填充和盖面采用双丝埋弧或者四丝埋弧焊接工艺，其中：
该双丝埋弧焊接采用第二根、第三根焊丝焊接；第二根焊丝焊接时的电弧电压为28-32V，焊接电流为500-600A；第三根焊丝焊接时的电弧电压为32-36V，焊接电流为500-650A，焊接速度为500-800mm/min；
该四丝埋弧焊接工艺第一根焊丝电弧电压为30-32V，电流为750-900A；第二根焊丝电弧电压为32-35V，电流为700-850A；第三根焊丝电弧电压为34-37V，电流为650-800A；第四根焊丝电弧电压为36-39V，电流为600-750A；焊接速度为1350-1700mm/min。
5.根据权利要求1或4所述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述单丝埋弧焊接的热输入量在1.0-2.5KJ/mm之间，双丝埋弧焊接的热输入量在2.0-3.5KJ/mm，四丝埋弧焊接的热输入量在3.5-5.5KJ/mm；所述层间温度小于250℃。
6.根据权利要求1所述的多丝埋弧多层多道焊接工艺，其特征在于，所述焊接步骤包括焊后保温处理或者焊后热处理步骤。
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