一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，包括如下具體步驟：（1）焊接試板制備，焊接坡口型式采用雙面V型坡口，所述雙面V型坡口為對(duì)稱(chēng)雙面V型坡口或非對(duì)稱(chēng)雙面V型坡口，正面坡口角度A為20-60°，背面坡口角度B為25-70°，正面坡口深度t為鋼板厚度T的50-70%，焊接坡口不留鈍邊；（2）將焊接試板進(jìn)行組對(duì)，預(yù)留3-8mm的組對(duì)間隙；（3）進(jìn)行正面氣電立焊，形成正面焊縫，于焊接試板的背面加裝銅制三角形水冷試塊進(jìn)行強(qiáng)制冷卻；（4）進(jìn)行背面氣電立焊，形成背面焊縫，完成的正面焊縫加裝帶有凹口的銅制水冷試塊進(jìn)行強(qiáng)制冷卻；本發(fā)明設(shè)計(jì)的焊接接頭力學(xué)綜合性能優(yōu)良，不但操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)，而且可以有效降低焊接生產(chǎn)成本，適合于大型海洋結(jié)構(gòu)及船舶等鋼鐵結(jié)構(gòu)焊接的推廣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接領(lǐng)域，涉及一種焊接接頭綜合力學(xué)性能優(yōu)良的焊接工 藝，具體地說(shuō)是一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，構(gòu)件正朝著大型化、重載荷的方向快速發(fā)展，焊接越來(lái)越成為制約企業(yè)快速 發(fā)展的瓶頸之一，特別是隨著船舶與海工制造業(yè)的快速發(fā)展，迫切需要一種高效焊接方法 來(lái)提高生產(chǎn)效率。氣電立焊（EGW)就是一種通過(guò)增加焊接熱輸入來(lái)快速完成焊接操作的高 效焊接方法，它是一種由電渣焊發(fā)展演變形成的高效焊接技術(shù)，因其高效率、低成本的優(yōu)點(diǎn) 而成為一種快速發(fā)展的先進(jìn)焊接方法，能夠很好的迎合現(xiàn)代焊接技術(shù)的要求。
[0003] 但是，由于氣電立焊焊接線能量較大，造成焊接接頭的拉伸性能、沖擊性能等力學(xué) 性能低下，不能滿足高性能焊接接頭的要求鋼鐵結(jié)構(gòu)，所以現(xiàn)在暫時(shí)應(yīng)用于性能要求較低 的鋼鐵結(jié)構(gòu)中。
[0004] 更重要的是，目前氣電立焊主要還應(yīng)用于板厚低于50mm的鋼板焊接，而對(duì)于50mm 以上，特別是50?80mm厚鋼板由于沒(méi)有合適的焊接工藝而無(wú)法使用氣電立焊這種高效的 工藝方法。所以，發(fā)明一種焊接接頭力學(xué)綜合性能優(yōu)良、并且能夠適合于50?80mm厚鋼板 的氣電立焊方法具有十分必要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)氣電立焊技術(shù)的發(fā)展有著極為重 要的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種適合于50-80mm 厚鋼板的氣電立焊方法，本發(fā)明設(shè)計(jì)的焊接接頭力學(xué)綜合性能優(yōu)良，不但操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí) 用性強(qiáng)，而且可以有效降低焊接生產(chǎn)成本，適合于大型海洋結(jié)構(gòu)及船舶等鋼鐵結(jié)構(gòu)焊接的 推廣。
[0006] 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方 法，包括如下具體步驟： (1) 焊接試板制備，焊接坡口型式采用雙面V型坡口，雙面V型坡口為對(duì)稱(chēng)雙面V型坡 口或非對(duì)稱(chēng)雙面V型坡口，正面坡口角度A為20-60°，背面坡口角度B為25-70°，正面坡 口深度t為鋼板厚度T的50-70%，焊接坡口不留鈍邊； (2) 將焊接試板進(jìn)行組對(duì)，預(yù)留3-8_的組對(duì)間隙； (3) 進(jìn)行正面氣電立焊，形成正面焊縫，于焊接試板的背面加裝銅制三角形水冷試塊進(jìn) 行強(qiáng)制冷卻； (4) 進(jìn)行背面氣電立焊，形成背面焊縫，完成的正面焊縫加裝帶有凹口的銅制水冷試塊 進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是： 其中，步驟（1)中焊接試板坡口加工面粗糙度< Ra25 ;步驟（2)中，使用手工電弧焊、 〇)2氣體保護(hù)焊或氬弧焊對(duì)組對(duì)完成的焊接試板兩端及中間位置進(jìn)行定位焊，每個(gè)定位焊 的焊縫長(zhǎng)度多l(xiāng)〇mm，焊縫高度多5mm，相鄰定位焊間隔長(zhǎng)度不超過(guò)500mm ;步驟（3)和步 驟（4)中，保護(hù)氣體采用二氧化碳?xì)怏w，氣體含量CO2S 98%;氣電立焊絲直徑為1.6mm，焊 絲熔敷金屬化學(xué)成分及重量百分比為：C :0. 06-0. 18%，Mn :0. 9-2. 0%，Si :0. 25-0. 70%，S : 彡 0· 03%，P :彡 0· 03%，Ni :0· 45-1. 20%，M〇 :0· 25-1. 00 %，Ti :彡 0· 05%，余量為 Fe 及不可避 免雜質(zhì)；焊接電流為300-420A，焊接電壓為30-36V，焊接速度為6-9cm/min。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明設(shè)計(jì)的焊接方法可以滿足50?80mm厚鋼板的氣電立焊，達(dá)到高效、快速地完成 焊接施工，而且坡口于焊接前完成全部加工，有別與常規(guī)情況下正面焊接后再進(jìn)行背面坡 口加工的氣電立焊方法，極大地縮短了坡口加工時(shí)間，節(jié)約了大量時(shí)間，大大地降低了焊接 成本；而且本焊接方法只需要進(jìn)行2次焊接操作，可操作性好，大大減少了產(chǎn)生焊接氣孔、 夾渣等焊接缺陷的產(chǎn)生概率；本發(fā)明形成的焊接接頭力學(xué)性能優(yōu)良，能夠滿足對(duì)焊接接頭 力學(xué)性能有較高要求的焊接施工。
[0009] 本發(fā)明在大幅度提高50?80mm厚鋼板焊接效率的同時(shí)，可以保證焊接接頭具有 優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)，可以有效降低焊接生產(chǎn)成本，適合于大型 海洋結(jié)構(gòu)及船舶等鋼鐵結(jié)構(gòu)焊接的推廣。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的坡口示意圖； 其中，A-正面坡口角度，B-背面坡口角度，d-組對(duì)間隙，T-鋼板厚度，t-正面坡口深 度。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例1 本實(shí)施例提供一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括如下 具體步驟： (1) 制備焊接試板：屈服強(qiáng)度為428MPa、抗拉強(qiáng)度為590MPa，-40°C沖擊功Akv>80J，試 板尺寸為400mm (長(zhǎng)）X 200mm (寬）X 50mm (厚)，焊接坡口型式采用雙面V型坡口，所述雙 面V型坡口為非對(duì)稱(chēng)雙面V型坡口，正面坡口角度A為35°，背面坡口角度B為40°，正面 坡口深度t為20mm，焊接坡口不留鈍邊，焊接試板坡口加工面粗糙度為Ra25 ; (2) 將焊接試板進(jìn)行組對(duì)，預(yù)留組對(duì)間隙d為3mm，使用手工電弧焊、0)2氣體保護(hù) 焊或氬弧焊對(duì)組對(duì)完成的焊接試板兩端及中間位置進(jìn)行定位焊，每個(gè)定位焊的焊縫長(zhǎng)度 彡10mm，焊縫高度彡5mm，相鄰定位焊間隔長(zhǎng)度不超過(guò)500mm ; (3) 進(jìn)行正面氣電立焊，形成正面焊縫，于焊接試板的背面加裝銅制三角形水冷試塊進(jìn) 行強(qiáng)制冷卻； (4) 進(jìn)行背面氣電立焊，形成背面焊縫，完成的正面焊縫加裝帶有凹口的銅制水冷試塊 進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
[0012] 前述步驟（3)和步驟（4)中，氣電立焊絲直徑為1.6mm，焊絲熔敷金屬化學(xué)成分及 重量百分比為：C :0· 06%，Mn :0· 9%，Si :0· 25%，S :0· 03%，P :0· 03%，Ni :0· 45%，Mo :0· 25%，Ti : 0. 05%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，保護(hù)氣體采用二氧化碳?xì)怏w，氣體含量CO2^ 98%，焊接 電流為420A，焊接電壓為34V，焊接速度為9cm/min，焊接線能量為122kJ/cm。
[0013] 實(shí)施例2 本實(shí)施例提供一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括如下 具體步驟： (1) 制備焊接試板：屈服強(qiáng)度為419MPa、抗拉強(qiáng)度為592MPa，-40°C沖擊功Akv>80J，試 板尺寸為800mm (長(zhǎng)）X 200mm (寬）X 60mm (厚)，焊接坡口型式采用雙面V型坡口，所述雙 面V型坡口為非對(duì)稱(chēng)雙面V型坡口，正面坡口角度A為30°，背面坡口角度B為35°，正面 坡口深度t為35mm，焊接坡口不留鈍邊，焊接試板坡口加工面粗糙度為Ra25 ; (2) 將焊接試板進(jìn)行組對(duì)，預(yù)留組對(duì)間隙d為8mm，使用手工電弧焊、0)2氣體保護(hù) 焊或氬弧焊對(duì)組對(duì)完成的焊接試板兩端及中間位置進(jìn)行定位焊，每個(gè)定位焊的焊縫長(zhǎng)度 彡10mm，焊縫高度彡5mm，相鄰定位焊間隔長(zhǎng)度不超過(guò)500mm ; (3) 進(jìn)行正面氣電立焊，形成正面焊縫，于焊接試板的背面加裝銅制三角形水冷試塊進(jìn) 行強(qiáng)制冷卻； (4) 進(jìn)行背面氣電立焊，形成背面焊縫，完成的正面焊縫加裝帶有凹口的銅制水冷試塊 進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
[0014] 前述步驟（3)和步驟（4)中，氣電立焊絲直徑為1.6mm，焊絲熔敷金屬化學(xué)成分及 重量百分比為：C :0· 18%，Mn :2· 0%，Si :0· 70%，S :0· 02%，P :0· 02%，Ni :1· 20%，Mo :1. 00 %， Ti :0. 03%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，保護(hù)氣體采用二氧化碳?xì)怏w，氣體含量CO2多98%，焊 接電流為390A，焊接電壓為34V，焊接速度為8cm/min，焊接線能量為132kJ/cm。
[0015] 實(shí)施例3 本實(shí)施例提供一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括如下 具體步驟： (1) 制備焊接試板：屈服強(qiáng)度為409MPa、抗拉強(qiáng)度為578MPa，-40°C沖擊功Akv>80J，試 板尺寸為800mm (長(zhǎng)）X 200mm (寬）X 80mm (厚)，焊接坡口型式采用雙面V型坡口，所述雙 面V型坡口為非對(duì)稱(chēng)雙面V型坡口，正面坡口角度A為25°，背面坡口角度B為30°，正面 坡口深度t為50mm，焊接坡口不留鈍邊，焊接試板坡口加工面粗糙度為Ra25 ; (2) 將焊接試板進(jìn)行組對(duì)，預(yù)留組對(duì)間隙d為6mm，使用手工電弧焊、0)2氣體保護(hù) 焊或氬弧焊對(duì)組對(duì)完成的焊接試板兩端及中間位置進(jìn)行定位焊，每個(gè)定位焊的焊縫長(zhǎng)度 彡10mm，焊縫高度彡5mm，相鄰定位焊間隔長(zhǎng)度不超過(guò)500mm ; (3) 進(jìn)行正面氣電立焊，形成正面焊縫，于焊接試板的背面加裝銅制三角形水冷試塊進(jìn) 行強(qiáng)制冷卻； (4) 進(jìn)行背面氣電立焊，形成背面焊縫，完成的正面焊縫加裝帶有凹口的銅制水冷試塊 進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
[0016] 前述步驟（3)和步驟（4)中，氣電立焊絲直徑為1.6mm，焊絲熔敷金屬化學(xué)成分及 重量百分比為：C :0· 012%，Mn :1· 5%，Si :0· 45%，S :0· 01%，P :0· 01%，Ni :0· 85%，Mo :0· 65 %， Ti :0. 01%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，保護(hù)氣體采用二氧化碳?xì)怏w，氣體含量CO2^ 98%，焊 接電流為380A，焊接電壓為33V，焊接速度為5cm/min，焊接線能量為150kJ/cm。
[0017] 經(jīng)過(guò)上述實(shí)施例1-3的焊接方法后，對(duì)焊接接頭進(jìn)行手工超聲波探傷和力學(xué)性能 檢測(cè)。超聲波探傷結(jié)果I級(jí)合格，焊接接頭力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0018] 表1焊接接頭的綜合性能

【權(quán)利要求】
1. 一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，其特征在于，包括如下具體步驟： (1) 焊接試板制備，焊接坡口型式采用雙面V型坡口，所述雙面V型坡口為對(duì)稱(chēng)雙面V 型坡口或非對(duì)稱(chēng)雙面V型坡口，正面坡口角度A為20-60°，背面坡口角度B為25-70°，正 面坡口深度t為鋼板厚度T的50-70%，焊接坡口不留鈍邊； (2) 將焊接試板進(jìn)行組對(duì)，預(yù)留3-8_的組對(duì)間隙； (3) 進(jìn)行正面氣電立焊，形成正面焊縫，于焊接試板的背面加裝銅制三角形水冷試塊進(jìn) 行強(qiáng)制冷卻； (4) 進(jìn)行背面氣電立焊，形成背面焊縫，完成的正面焊縫加裝帶有凹口的銅制水冷試塊 進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，其特征在于，所述步 驟（1)中焊接試板坡口加工面粗糙度< Ra25。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，其特征在于，所述步 驟（2)中，使用手工電弧焊、0)2氣體保護(hù)焊或氬弧焊對(duì)組對(duì)完成的焊接試板兩端及中間位 置進(jìn)行定位焊，每個(gè)定位焊的焊縫長(zhǎng)度多l(xiāng)〇mm，焊縫高度多5mm，相鄰定位焊間隔長(zhǎng)度不超 過(guò) 500mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，其特征在于，所述步 驟（3)和步驟（4)中，保護(hù)氣體采用二氧化碳?xì)怏w，氣體含量C02^ 98%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，其特征在于，所述步 驟（3)和步驟（4)中，氣電立焊絲直徑為1. 6mm，焊絲熔敷金屬化學(xué)成分及重量百分比為：C : 0? 06-0. 18%，Mn :0? 9-2. 0%，Si :0? 25-0. 70%，S :彡 0? 03%，P :彡 0? 03%，Ni :0? 45-1. 20%，Mo : 0. 25-1. 00 %，Ti 0. 05%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，其特征在于，步驟 (3)和步驟（4)中，焊接電流為300-420A，焊接電壓為30-36V，焊接速度為6-9cm/min。
【文檔編號(hào)】B23K9/235GK104475920SQ201410639746
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】張?zhí)K強(qiáng), 李麗, 鄧偉, 王紅鴻, 田 浩 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司