CN104014909A - 管道焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管道焊接方法包括：焊前准备，将所有管材按照间隙要求两两组对，并按照坡口角度要求加工管材的坡口；焊条和电流的选择，根据管材的直径、管壁的厚度和对焊接的熟练程度，选择合适的焊条和电流；利用氩弧焊进行打底焊接；采用电焊罩面大电流断弧焊接方法进行填充和盖面的焊接。所述断弧焊焊接方法由于对焊接顺序、焊接电流、焊条角度、起弧点和收弧点的控制，能够有效的提高管道焊接的合格率。

Description

管道焊接方法
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，更加具体地，特别涉及一种管道焊接方法。
背景技术
取暖是冬季不可或缺的部分，现在城市中普遍采用锅炉取暖，焊接是锅炉质量的重要组成部分，焊接质量的好坏直接关系锅炉管受热面使用寿命的长短。现有技术中，常采用取氩弧焊打底、电焊罩面的连续焊焊接方法，即以横向摆动的手法将每一根焊条不断弧的焊接方式，图1为现有技术连续焊焊接方法的示意图，焊接顺序为从仰焊位置Y1经由某一立焊位置L2后到达平焊位置P1，然后，再重新从仰焊位置Y1经由另一立焊位置L1后到达平焊位置P1，这种焊接方法主要存在以下几个缺点：
第一，连续焊接时焊件需要电弧预热；在每个引弧点时，焊件属于正常温度，需要重新利用电弧预热焊件，焊件预热时空气容易侵入焊缝，出现夹渣和气孔等缺陷；
第二，在图1所示的仰焊位置Y1到立焊位置L1或L2之间的圆弧段中心处的仰爬坡位置、以及立焊位置P1到平焊位置P1之间的圆弧段中心处的立爬坡位置的附近，随着焊缝温度的升高容易出现内凹或者下垂甚至形成焊瘤。
第三，在图1所示的平焊位置P1附近，焊缝温度不断升高，焊缝温度不易控制，容易出现焊缝宽窄不一致。
第四，在立焊位置L1、L2收弧和接头时，焊条角度转换快，焊缝温度过于集中，容易出现熔池和药皮脱离，药皮起不到保护作用导致空气中氧气侵入出现层间点夹渣、线夹渣、气孔、针状、柱状、密集气孔等超标缺陷。
第五，在上述连续焊接过程中，由于连续焊的熔宽在1.5mm左右，余高在0.7-1.5mm左右，所以需要焊条多，因此增加了焊接接头，容易出现焊接外观缺陷。
由于连续焊接方法存在上述缺点，所以锅炉本体管道焊接在经过X射线检测焊缝的内部缺陷，例如焊溜、气孔、夹渣等，低合金焊口检测合格率是百分之五十，碳钢焊口是百分之二十五，碳钢焊口占锅炉总焊口四分之三还要多，所以采用上述焊法，锅炉本体管道焊接的合格率很低，导致材料浪费、工作效率低、焊接速度慢，以及人工费用增加。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种能够有效提高管道焊接的合格率的管道焊接方法。
根据本发明的管道焊接方法，其包括：焊前准备步骤，将所有管材按照间隙要求两两组对，并按照坡口角度要求加工管材的坡口；焊条和电流的选择的步骤，根据管材的直径、管壁的厚度和对焊接的熟练程度，选择合适的焊条和电流；利用氩弧焊进行打底焊接的步骤；采用电焊罩面大电流断弧焊接方法进行填充和盖面的焊接的步骤，其包括上半部焊接工序和下半部焊接工序，经过管材轴心的水平线的两个端点位置分别为第一立焊位置和第二立焊位置，经过管材轴心的垂直线的上端点为平焊位置、下端点为仰焊位置，所述平焊位置位于上半部，所述仰焊位置位于下半部，在所述下半部焊接工序中，所有管材首先统一进行从所述仰焊位置到所述第一立焊位置和第二立焊位置中的某一个立焊位置的1/4圆弧区段的焊接，再进行从所述仰焊位置到所述第一立焊位置和第二立焊位置中的另一个立焊位置的1/4圆弧区段的焊接；在所述上半部焊接工序中，首先进行从所述第一立焊位置和第二立焊位置中的某一个立焊位置到所述平焊位置的1/4圆弧区段的焊接，再进行从所述第一立焊位置和第二立焊位置中的另一个立焊位置到所述平焊位置的1/4圆弧区段的焊接。
此外，优选地，在上述焊接方法中，在所述任一个1/4圆弧区段的焊接过程中，在所述1/4圆弧区段的打底焊道上的规定起弧点进行起弧，溶合氩弧焊打底剩余坡口的1/3形成熔池，之后，在形成熔池的2/3处收弧，形成收弧斜坡，在所述收弧斜坡上的收弧处前5-10mm处引弧至熔合氩弧焊打底剩余坡口的2/3处形成第二熔池后，在第二熔池的1/3处收弧，形成收弧斜坡，在收弧斜坡上的收弧处前5-10mm处引弧至熔合坡口超过母材的0.5-1mm形成第三熔池后，在所述圆弧区段的打底焊道上的另一点收弧。
有益效果
本发明所述电焊罩面大电流断弧焊焊接方法，引弧不用提前预热，避免空气侵入，有效预防焊接缺陷；三点引弧三点收弧的断弧焊焊接方法能够有效控制焊缝温度过于集中而产生的收缩孔和夹渣，并且能够保持每一个熔池重叠，使焊缝余高基本一样；断弧焊焊法的熔深能力比连续焊法的熔覆效率都高，所以焊接过程中接头少；在焊接过程中据焊接位置不同适当调节焊接频率和焊条角度，所以能够保持到平焊位置焊缝宽窄一致。综上所述，采用本发明所述电焊罩面大电流断弧焊焊接方法焊接锅炉本体管道，由于对焊接顺序、焊接电流、焊条角度、起弧点和收弧点的控制，能够有效的提高管道焊接的合格率，经过X射线检测焊缝的内部缺陷，管道焊接的合格率在95％以上，熟练焊工焊接的管道合格率能够达到100％。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1是现有技术连续焊焊接方法的示意图；
图2是本发明两根管材放置待焊位置的示意图；
图3是本发明断弧焊焊接方法的示意图；
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
结合附图及实例对本发明的电焊罩面大电流断弧焊接方法加以说明。
本发明的电焊罩面大电流断弧焊接方法包括以下步骤：
(1)焊前准备的步骤，搭接放置管材的钢平台，在钢平台上对需要焊接的所有管材进行组对，具体地，如图2所示，在诸如管材1和管材2的每对管材的切口端面加工上坡口和下坡口，所述坡口角度在60°±5°范围内，钝边为0.5-1mm；将破口两侧10-20mm范围内的杂质清除干净，露出金属光泽；利用卡具将两管材进行组对，仰焊位置Y1的组对的间隙在2.5-3.0mm范围内，由于平焊位置P1处管材收缩率较大，所以平焊位置P1的组对间隙应当大于仰焊位置Y1的组对间隙，优选地，平焊位置P1的组对间隙比仰焊位置Y1处的组对间隙大0.5-1mm。优选地，两管材的坡口角度之和为60°，方便焊条的运条和坡口的焊接。
(2)焊条和焊接电流的选择的步骤，断弧焊的电流应当在平焊电流±15A的范围内，根据管材的直径和管壁的厚度，选择合适的焊条和电流，大直径厚壁管材选择较大的焊接电流，并且根据焊接熟练程度不同，选择断弧焊的电流不同，熟练掌握焊接的焊工，为了加快焊接速度和减少焊接缺陷，采用的断弧焊电流应当大于平焊电流，并且不大于平焊电流+15A，新手焊工，焊接速度慢，采用较大电流时，容易出现熔池过大甚至熔穿管材的问题，所以采用的断弧焊电流应当不大于平焊电流，并且不小于平焊电流-15A,例如，Φ51*3.5mm(管材直径*管材皮厚)的管材，选择Φ2.5mm焊条是、平焊电流为90A，熟练焊工采用的断弧焊电流在90A至105A范围内，新手焊工采用的断弧焊电流在75A至90A的范围内。
(3)利用氩弧焊进行打底焊接的步骤，即采用氩气对焊缝金属进行保护，在坡口根部形成打底焊道。
(4)采用电焊罩面大电流断弧焊接方法进行填充和电弧焊盖面的步骤，具体地，将所有两两组装的管材，焊接过程分为下半部焊接工序和上半部焊接工序。如图3所示，设管材坡口经过管材轴心的水平线的两个端点位置分别为第一立焊位置L1和第二立焊位置L2，垂直线的上端点为平焊位置P1，下端点为仰焊位置Y1，以管材的水平轴线为界限，平焊位置P1位于上半部，仰焊位置Y1位于下半部。可以先焊下半部或者上半部，图中箭头方向为焊接方向。例如，一共有i对管材，对i对管材的下半部进行焊接，先从第一对管材至第i对管材先进行仰焊位置Y1到第二立焊位置L2的顺时针方向的焊接，再从第i对管材至第一对管材进行仰焊位置Y1到第一立焊位置L1逆时针焊接方向的焊接，虽然上述对下半部的焊接是先顺时针方向、再逆时针方向的顺序，但是本发明并不限于此，也可以先进行逆时针方向的焊接、再进行顺时针方向的焊接；焊接完下半部后进行上半部焊接，上半部焊接与下半部焊接类似，顺时针焊接方向是第二立焊位置L2到平焊位置P1，逆时针焊接方向是第一立焊位置L1到平焊位置P1。
以一对管材的焊接过程为例，其焊接方向和焊接顺序：从仰焊位置Y1朝第二立焊位置L2进行顺时针焊接，再从仰焊位置Y1到第一立焊位置L1进行逆时针焊接，然后从第一立焊位置L1朝平焊位置P1进行逆时针焊接，最后从第二立焊位置L2朝平焊位置P1进行顺时针焊接。下面，以上述焊接过程为例，说明采用电焊罩面大电流断弧焊接方法进行填充和电弧焊盖面方法的主要步骤。
首先，焊接仰焊位置Y1到第二立焊位置L2的1/4圆弧区段时，从距离仰焊位置Y1右侧5-10mm处的D1点起弧，焊条位于D1点且与焊接方向的夹角在70°-85°范围内，当焊条到达仰爬坡位置YP附近时，例如该1/4圆弧区段的约1/3～2/3长度范围时，由于熔池有自然下坠的现象，加快焊接频率，增加焊条与焊接方向的夹角，减少铁水量的增加。优选地，在诸如该1/4圆弧区段的约1/3～2/3长度范围内的仰爬坡位置YP附近时，焊条与焊接方向的夹角增加3°-5°。优选地，在仰爬坡位置YP附近时，焊条与焊接方向的夹角为90°。焊过仰爬坡位置YP附近后，焊条与焊接方向的夹角重新回到70°-85°范围内，直至达到C1点位置收弧，C1点位置为图3中第二立焊位置L2上侧5-10mm处。
进行仰焊位置Y1到第二立焊位置L2焊接时，可采用三点起弧和三点收弧的断弧焊焊接方法，即在打底焊道D1点起弧后，溶合氩弧焊打底剩余坡口的1/3形成熔池后，在形成熔池的2/3处收弧，形成收弧斜坡，在收弧斜坡上的收弧处前5-10mm处引弧至熔合氩弧焊打底剩余坡口的2/3处形成第二熔池后，在第二熔池的1/3处收弧，形成收弧斜坡，在收弧斜坡上的收弧处前5-10mm处引弧至熔合坡口超过母材的0.5-1mm形成第三熔池后，在打底焊道上C1点位置收弧。在上述三点起弧和三点收弧附近，焊接前进方向步伐比其他部分的步伐大,优选地，在三点起弧和三点断弧附近的步伐在5-10mm,其他部分的步伐根据焊接长度确定，一般为0.5-1mm。按照上述位置起弧和收弧，能够保持每一个熔池重叠，使焊缝余高基本一样，余高约为0.2-0.3mm。
仰焊位置Y1到第二立焊位置L2的焊接完成后，进行仰焊位置Y1到第一立焊位置L1的焊接，在仰焊位置Y1左侧5-10mm的J1点起弧，拉长电弧看清仰焊位置Y1到第二立焊位置L2的焊缝宽度后，立即回移到J1点，压低电弧，依靠电弧吹里形成熔池宽度和仰焊位置Y1到第二立焊位置L2的焊缝宽度一致后，转入正常焊接，向前移动，当到达仰焊位置Y1到第一立焊位置L1的仰爬坡位置YP附近，例如该1/4圆弧区段的1/3～2/3长度范围时，增加焊条与焊接方向的夹角，加快焊接速度，直至达到C2点收弧。从仰焊位置Y1到第一立焊位置L1的焊接也可以采用与仰焊位置Y1到第二立焊位置L2的焊接方法相同的三点起弧和三点收弧的断弧焊焊法。
完成从仰焊位置Y1到第一立焊位置L1的焊接后，进行第一立焊位置L1到平焊位置P1的焊接，起弧点为J2、即第一立焊位置L1下侧约5-10mm处，收弧点为C3、即平焊位置P1左侧约5-10mm处，焊接方法类似从仰焊位置Y1到第一立焊位置L1的焊接，不同之处在于，到达平焊位置P1附近时，焊条与焊接方向的夹角要增大，与仰爬坡位置YP附近和立爬坡位置LP附近的角度相同，优选地，平焊位置P1附近的焊条与焊接方向的夹角为90°。
完成第一立焊位置L1到平焊位置P1的焊接后，进行第二立焊位置L2到平焊位置P1的焊接，起弧点为J3、即第二立焊位置L2下侧约5-10mm处，收弧点为C4、即平焊位置P1右侧约5-10mm处，焊接方法类与从第一立焊位置L1到平焊位置P1的焊接方法相同。
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明范围的前提下，可以进行多种改变和修改。这里描述的发明实施例所述的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

Claims (8)

1.一种管道焊接方法，包括：
焊前准备步骤，将所有管材按照间隙要求两两组对，并按照坡口角度要求加工管材的坡口；
焊条和电流的选择的步骤，根据管材的直径、管壁的厚度和对焊接的熟练程度，选择合适的焊条和电流；
利用氩弧焊进行打底焊接的步骤；
采用电焊罩面大电流断弧焊接方法进行填充和盖面的焊接的步骤，其包括上半部焊接工序和下半部焊接工序，经过管材轴心的水平线的两个端点位置分别为第一立焊位置和第二立焊位置，经过管材轴心的垂直线的上端点为平焊位置、下端点为仰焊位置，所述平焊位置位于上半部，所述仰焊位置位于下半部，在所述下半部焊接工序中，所有管材首先统一进行从所述仰焊位置到所述第一立焊位置和第二立焊位置中的某一个立焊位置的1/4圆弧区段的焊接，再进行从所述仰焊位置到所述第一立焊位置和第二立焊位置中的另一个立焊位置的1/4圆弧区段的焊接；在所述上半部焊接工序中，首先进行从所述第一立焊位置和第二立焊位置中的某一个立焊位置到所述平焊位置的1/4圆弧区段的焊接，再进行从所述第一立焊位置和第二立焊位置中的另一个立焊位置到所述平焊位置的1/4圆弧区段的焊接。
2.根据权利要求1所述的管道焊接方法，其特征在于，
在所述任一个1/4圆弧区段的焊接过程中，在所述1/4圆弧区段的打底焊道上的规定起弧点进行起弧，溶合氩弧焊打底剩余坡口的1/3形成熔池，之后，在形成熔池的2/3处收弧，形成收弧斜坡，在所述收弧斜坡上的收弧处前5-10mm处引弧至熔合氩弧焊打底剩余坡口的2/3处形成第二熔池后，在第二熔池的1/3处收弧，形成收弧斜坡，在收弧斜坡上的收弧处前5-10mm处引弧至熔合坡口超过母材的0.5-1mm形成第三熔池后，在所述圆弧区段的打底焊道上的另一点收弧。
3.根据权利要求1所述的管道焊接方法，其中，在所述起弧和收弧的地方沿焊接前进方向的焊接步伐在5-10mm范围内。
4.根据权利要求1所述的管道焊接方法，其中，在所述填充和盖面焊接的过程中，除了立爬坡位置、仰爬坡位置和平焊位置附近以外，焊条与焊接方向的夹角在70°-85°范围内。
5.根据权利要求4所述的管道焊接方法，其中，在所述立爬坡位置、仰爬坡位置和平焊位置的附近，焊条与焊接方向的夹角需增加3°-5°。
6.根据权利要求4所述的管道焊接方法，其中，在所述立爬坡位置、仰爬坡位置和平焊位置的附近，焊条与焊接方向的夹角为90°。
7.根据权利要求1所述的管道焊接方法，其中，在所述焊接过程中，根据焊接位置不同调节焊接频率，在所述立爬坡位置、仰爬坡位置和平焊位置附近加快焊接频率。
8.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，所述坡口角度在60°±5°范围内。
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