一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法
【專利摘要】本發明公開了一種適合于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型坡口為對稱雙面V型坡口或非對稱雙面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）將焊接試板進行組對，預留3-8mm的組對間隙；（3）進行正面氣電立焊，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行強制冷卻；（4）進行背面氣電立焊，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行強制冷卻；本發明設計的焊接接頭力學綜合性能優良，不但操作簡單快捷，實用性強，而且可以有效降低焊接生產成本，適合于大型海洋結構及船舶等鋼鐵結構焊接的推廣。
【專利說明】一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼鐵材料焊接領域，涉及一種焊接接頭綜合力學性能優良的焊接工 藝，具體地說是一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法。
【背景技術】
[0002] 目前，構件正朝著大型化、重載荷的方向快速發展，焊接越來越成為制約企業快速 發展的瓶頸之一，特別是隨著船舶與海工制造業的快速發展，迫切需要一種高效焊接方法 來提高生產效率。氣電立焊（EGW)就是一種通過增加焊接熱輸入來快速完成焊接操作的高 效焊接方法，它是一種由電渣焊發展演變形成的高效焊接技術，因其高效率、低成本的優點 而成為一種快速發展的先進焊接方法，能夠很好的迎合現代焊接技術的要求。
[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 性能低下，不能滿足高性能焊接接頭的要求鋼鐵結構，所以現在暫時應用于性能要求較低 的鋼鐵結構中。
[0004] 更重要的是，目前氣電立焊主要還應用于板厚低于50mm的鋼板焊接，而對于50mm 以上，特別是50?80mm厚鋼板由于沒有合適的焊接工藝而無法使用氣電立焊這種高效的 工藝方法。所以，發明一種焊接接頭力學綜合性能優良、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實意義，對于推動我國氣電立焊技術的發展有著極為重 要的作用。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種適合于50-80mm 厚鋼板的氣電立焊方法，本發明設計的焊接接頭力學綜合性能優良，不但操作簡單快捷，實 用性強，而且可以有效降低焊接生產成本，適合于大型海洋結構及船舶等鋼鐵結構焊接的 推廣。
[0006] 為了解決以上技術問題，本發明提供一種適合于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型坡口為對稱雙面V型坡 口或非對稱雙面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) 將焊接試板進行組對，預留3-8_的組對間隙； (3) 進行正面氣電立焊，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 行強制冷卻； (4) 進行背面氣電立焊，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 進行強制冷卻。
[0007] 本發明進一步限定的技術方案是： 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氣體保護焊或氬弧焊對組對完成的焊接試板兩端及中間位置進行定位焊，每個定位焊 的焊縫長度多l〇mm，焊縫高度多5mm，相鄰定位焊間隔長度不超過500mm ;步驟（3)和步 驟（4)中，保護氣體采用二氧化碳氣體，氣體含量CO2S 98%;氣電立焊絲直徑為1.6mm，焊 絲熔敷金屬化學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；焊接電流為300-420A，焊接電壓為30-36V，焊接速度為6-9cm/min。
[0008] 本發明的有益效果是： 本發明設計的焊接方法可以滿足50?80mm厚鋼板的氣電立焊，達到高效、快速地完成 焊接施工，而且坡口于焊接前完成全部加工，有別與常規情況下正面焊接后再進行背面坡 口加工的氣電立焊方法，極大地縮短了坡口加工時間，節約了大量時間，大大地降低了焊接 成本；而且本焊接方法只需要進行2次焊接操作，可操作性好，大大減少了產生焊接氣孔、 夾渣等焊接缺陷的產生概率；本發明形成的焊接接頭力學性能優良，能夠滿足對焊接接頭 力學性能有較高要求的焊接施工。
[0009] 本發明在大幅度提高50?80mm厚鋼板焊接效率的同時，可以保證焊接接頭具有 優良的綜合力學性能，操作簡單快捷，實用性強，可以有效降低焊接生產成本，適合于大型 海洋結構及船舶等鋼鐵結構焊接的推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發明的坡口示意圖； 其中，A-正面坡口角度，B-背面坡口角度，d-組對間隙，T-鋼板厚度，t-正面坡口深 度。
【具體實施方式】
[0011] 實施例1 本實施例提供一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，結構如圖1所示，包括如下 具體步驟： (1) 制備焊接試板：屈服強度為428MPa、抗拉強度為590MPa，-40°C沖擊功Akv>80J，試 板尺寸為400mm (長）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型坡口為非對稱雙面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) 將焊接試板進行組對，預留組對間隙d為3mm，使用手工電弧焊、0)2氣體保護 焊或氬弧焊對組對完成的焊接試板兩端及中間位置進行定位焊，每個定位焊的焊縫長度 彡10mm，焊縫高度彡5mm，相鄰定位焊間隔長度不超過500mm ; (3) 進行正面氣電立焊，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 行強制冷卻； (4) 進行背面氣電立焊，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 進行強制冷卻。
[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，保護氣體采用二氧化碳氣體，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] 實施例2 本實施例提供一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，結構如圖1所示，包括如下 具體步驟： (1) 制備焊接試板：屈服強度為419MPa、抗拉強度為592MPa，-40°C沖擊功Akv>80J，試 板尺寸為800mm (長）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型坡口為非對稱雙面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) 將焊接試板進行組對，預留組對間隙d為8mm，使用手工電弧焊、0)2氣體保護 焊或氬弧焊對組對完成的焊接試板兩端及中間位置進行定位焊，每個定位焊的焊縫長度 彡10mm，焊縫高度彡5mm，相鄰定位焊間隔長度不超過500mm ; (3) 進行正面氣電立焊，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 行強制冷卻； (4) 進行背面氣電立焊，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 進行強制冷卻。
[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，保護氣體采用二氧化碳氣體，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] 實施例3 本實施例提供一種適合于50-80mm厚鋼板的氣電立焊方法，結構如圖1所示，包括如下 具體步驟： (1) 制備焊接試板：屈服強度為409MPa、抗拉強度為578MPa，-40°C沖擊功Akv>80J，試 板尺寸為800mm (長）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型坡口為非對稱雙面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) 將焊接試板進行組對，預留組對間隙d為6mm，使用手工電弧焊、0)2氣體保護 焊或氬弧焊對組對完成的焊接試板兩端及中間位置進行定位焊，每個定位焊的焊縫長度 彡10mm，焊縫高度彡5mm，相鄰定位焊間隔長度不超過500mm ; (3) 進行正面氣電立焊，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 行強制冷卻； (4) 進行背面氣電立焊，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 進行強制冷卻。
[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，保護氣體采用二氧化碳氣體，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] 經過上述實施例1-3的焊接方法后，對焊接接頭進行手工超聲波探傷和力學性能 檢測。超聲波探傷結果I級合格，焊接接頭力學性能檢測結果如表1所示。
[0018] 表1焊接接頭的綜合性能
【權利要求】
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型坡口為對稱雙面V 型坡口或非對稱雙面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) 將焊接試板進行組對，預留3-8_的組對間隙； (3) 進行正面氣電立焊，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 行強制冷卻； (4) 進行背面氣電立焊，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 進行強制冷卻。
2. 根據權利要求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. 根據權利要求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氣體保護焊或氬弧焊對組對完成的焊接試板兩端及中間位 置進行定位焊，每個定位焊的焊縫長度多l〇mm，焊縫高度多5mm，相鄰定位焊間隔長度不超 過 500mm。
4. 根據權利要求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，保護氣體采用二氧化碳氣體，氣體含量C02^ 98%。
5. 根據權利要求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。
6. 根據權利要求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】B23K9/235GK104475920SQ201410639746
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月13日 優先權日:2014年11月13日
【發明者】張蘇強, 李麗, 鄧偉, 王紅鴻, 田 浩 申請人:南京鋼鐵股份有限公司