CN106825877A - 不锈钢方管焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢方管焊接工艺，该焊接工艺打底焊采用手工氩弧焊，填充盖面采用药芯焊丝CO2气体保护焊，CO2保护熔池过程中吸热，可降低熔池***的温度，起到收缩电弧的作用，从而热输入量小，焊缝质量高，且取代了手弧焊，无焊条头，焊渣少，烟尘少，焊接生产效率高，焊缝成形美观。

Description

不锈钢方管焊接工艺

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，特别是指一种不锈钢方管焊接工艺。

背景技术

不锈钢方管焊接质量要求较高。通常是打底焊采用手工氩弧焊，填充和盖面则采用手弧焊工艺。由于手弧焊熔敷效率低，焊接速度慢，且手弧焊采用焊条，焊条熔敷效率低，能源的损耗量大且留下焊条头易造成资源浪费，焊条来回更换焊工劳动强度大，而焊条也需要烘干、保温存放，这样使得手弧焊综合效率低，成本高。另外对于不锈钢方管的焊接中，打底焊是最复杂也是最困难的，在打底焊时，往往电弧在坡口两边停留时间不均匀，电弧长度不稳定，从而造成底层焊道外观成型不良、未融合、气孔甚至根部未焊透等缺陷，管道内壁常出现内凹或内咬边缺陷，这样管道内壁透度不均匀，内壁的焊缝质量不高，无法满足方管的质量要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种不锈钢方管焊接工艺，该焊接工艺综合成本低，焊接生产效率高，焊缝成形美观，热输入量小，气孔倾向小，焊缝质量稳定。

本发明所要解决的另一技术问题是：提供一种不锈钢方管焊接工艺，该焊接工艺中的打底焊克服了现有技术焊接质量不稳定，对焊工技能要求高的瓶颈，通过该焊接工艺的焊缝成型美观，焊纹均匀，热输入量小，组织致密，焊缝质量稳定，焊接要领容易掌握，管材内壁焊缝质量高。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种不锈钢方管焊接工艺，包括以下步骤：

A、焊前准备，包括以下分步骤：a1)选择工具；a2)工具检查；a3)对管材进行划线并进行尺寸检查；a4)对管材切割下料，保证切口端面与管材轴线的垂直度；a5)对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，使两管材的坡口角度之和为56°-72°，钝边为0.8-1mm；a6)将坡口内外表面25mm范围内杂物清除干净，露出金属泽；

B、管材预处理，包括以下分步骤：b1)确认组对用的工装卡具、点固块与管材材质相同或相同组别；b2)将两管材水平组对，管材钟点位置六点处的组对间隙为3.2mm，十二点处的组对间隙大于3.2mm；

C、管材点焊，包括以下分步骤：c1)点固焊用的焊丝及工艺与正式焊相同，点固焊点将熔入焊缝中；c2)对管材进行点固焊，点固焊焊点应避开在管材钟点位置的三、六、九、十二点；c3)检查点固焊的质量；c4)将点固焊点两端打磨成缓坡型；

D、焊接检查；

E、初焊；

F、初焊检查；

G、初焊的焊后检查；

H、药芯焊丝CO2气体保护焊填充盖面，采用直流反接，右焊法，包括以下分步骤：

h1)根据不锈钢管道的壁厚、材质选择合适的焊接电流、电压、CO2气体流量，焊丝熔融落入熔池的方式选短路过渡；

h2)从施焊位置前10mm的坡口内起弧，起弧应避开六点位置；

h3)药芯焊丝CO2气体保护焊焊炬沿六点-三点-十二点或六点-九点-十二点行走，再沿六点-九点-十二点或六点-三点-十二点行走，如此反复，每次收弧位置避免十二点位置且错开；

h4)药芯焊丝CO2气体保护焊采用短弧焊，且均匀摆动平稳移动，焊接速度6-15cm/min，控制熔池宽度在5-12mm范围；

h5)药芯焊丝CO2气体保护焊焊炬运行到六点位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度在75°-85°之间；运行到九点或三点位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度5°-15°之间；运行到水平位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度在70°-85°之间；

I、药芯焊丝CO2气体保护焊的焊接过程中对焊接的各客观因素进行检查；

J、药芯焊丝CO2气体保护焊的焊后检查。

作为一种优选的方案，步骤A的a1中，选择工具为选用75°的氩弧焊炬、直径为40-50mm2长度为3-4m的手把导线、直径2.0mm或2.4mm的铈钨极，铈钨极的尖端加工为锥度35°-45°的圆锥台形，圆锥台形的小圆直径为0.8-1.0mm，铈钨极相对氩弧焊炬的瓷嘴的伸出长度为6-8mm；选用CO2/MAG半自动焊机及CO2流量计，起弧前药芯焊丝露出CO2气体保护焊焊炬的导电嘴长度为15-20mm。

作为一种优选的方案，步骤A的a2中工具的验收检查包括：检查直流氩弧焊炬及氩气流量计的计量器具是否已标定且在有效期内，检查氩气纯度是否为99.99％，检查氩弧焊炬用的焊丝表面是否清洁，管材、氩弧焊炬用的焊丝理化参数的验收检查是否合格；CO2/MAG半自动焊机及CO2流量计是否已标定且在有效期内，CO2的纯度是否为99.96％，药芯焊丝的直径是否为1.2或1.6且表面是否清洁无锈迹；CO2气体保护焊焊炬气路是否通畅，药芯焊丝送丝是否顺畅。

作为一种优选的方案，所述步骤E中初焊，采用直流正接，右焊法，包括以下分步骤：

e1)施焊位置选取距离管材六点位置左右10-20mm范围，起弧位置从施焊位置前10mm的坡口内起弧或从点固焊点位置前10mm的坡口内起弧；

e2)氩弧焊炬的瓷嘴下部支撑在管材坡口面根部上，手腕做均匀圆弧运动，带动氩弧焊炬以瓷嘴支点为顶点在钨丝压帽的轴线的20°-35°范围内做圆锥摆动并前进，并将焊丝平稳送入，随着焊缝的成形，瓷嘴下部转而以红热的焊缝表面为支撑平稳的前移；

e3)氩弧焊炬平焊时的运行速度5-9cm/min，熔池宽度为5-10mm，氩弧焊炬移动至管材钟点位置六点位置时焊丝送到坡口的根部，移至管材钟点位置三点至十二点位置、九点至十二点位置时，焊丝只给进熔池两侧的边缘；

e4)根据管材的的直径、壁厚和熔池大小选用送丝方式：选用点滴断续填丝法送丝时，焊丝移出熔池后，焊丝热端不得移出气体保护区；选用连续送丝法时，保持焊丝的端头不离开熔池且不断均匀的往熔池里送丝，氩弧焊炬先沿六点-三点-十二点或六点-九点-十二点行走，再沿六点-九点-十二点或六点-三点-十二点行走，如此反复，每次收弧位置避免十二点位置且错开。

作为一种优选的方案，所述步骤D包括坡口缺陷、参数的检查；施焊场所湿度、温度、风速的检查；防止管内穿堂风措施的检查；点固焊点质量的检查；焊接变形及反变形措施。

作为一种优选的方案，所述步骤F包括电源种类、极性的检查；氩气纯度及流量；焊接电流、电压、施焊速度的检查；打底焊道封口前根部成型质量的检查，不合格处及时打磨掉，然后重新焊接，直到合格；道间温度、层间温度是否符合工艺要求，每道及层间100％外观自检。

作为一种优选的方案，所述步骤G包括包括以下分步骤；

g1)清除表面裂纹、气孔、夹渣、咬边、飞溅缺陷，对焊缝进行100％外观检查；

g2)根据管材的实际需要进行无损检测。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：1)填充盖面采用药芯焊丝CO2气体保护焊，CO2保护熔池过程中吸热，可降低熔池***的温度，起到收缩电弧的作用，从而热影响区减小，焊缝质量高，且取代了手弧焊，无焊条头，焊渣少，烟尘少；2)根据管材不同的位置选用合适的施焊角度，不但提高了保护气体的保护效果，而且有利于焊工的视角，便于有效控制熔池形状规整，提高焊接质量；3)起弧位置和收弧位置的选择使焊接质量提高；4)由于药芯焊丝连续送丝，焊机空载损耗小，药芯焊丝截面电流密度高，熔化速度快，生产效率高，节能环保，综合成本低。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种不锈钢方管焊接工艺，包括以下步骤：

A、焊前准备，包括以下分步骤：a1)选择工具，选用75°的氩弧焊炬、直径为40-50mm2长度为3-4m的手把导线、直径2.0mm或2.4mm的铈钨极，铈钨极的尖端加工为锥度35°-45°的圆锥台形，圆锥台形的小圆直径为0.8-1.0mm，铈钨极相对氩弧焊炬的瓷嘴的伸出长度为6-8mm；选用CO2/MAG半自动焊机及CO2流量计，起弧前药芯焊丝露出CO2气体保护焊焊炬的导电嘴长度为15-20mm；

a2)工具的验收检查，一般包括检查直流氩弧焊炬及氩气流量计的计量器具是否已标定且在有效期内，检查氩气纯度是否为99.99％，检查氩弧焊炬用的焊丝表面是否清洁，管材、氩弧焊炬用的焊丝理化参数的验收检查是否合格；CO2/MAG半自动焊机及CO2流量计是否已标定且在有效期内，CO2的纯度是否为99.96％，药芯焊丝的直径是否为1.2或1.6且表面是否清洁无锈迹；CO2气体保护焊焊炬气路是否通畅，药芯焊丝送丝是否顺畅；

a3)对管材进行划线并进行尺寸检查，即在管材表面符合设计尺寸长度位置划线和尺寸检查，便于下一步骤的切割；

a4)对管材切割下料，保证切口端面与管材轴线的垂直度符合要求；

a5)对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，使两管材的坡口角度之和为55°-72°，钝边为0.5-1mm；

a6)将坡口内外表面20mm范围内的油、锈、氧化皮等杂物清除干净杂物清除干净，露出金属光泽，必要时可用丙酮擦洗；

B、管材预处理，包括以下分步骤：

b1)确认组对用的工装卡具、点固块与管材材质相同或相同组别，以防止接触腐蚀；

b2)将两管材水平组对，管材钟点位置六点处的组对间隙为3.2mm，十二点处的组对间隙大于3.2mm，当然，组对时，管材之间的同轴度和内错边也要保证符合规范；其主要原因是在十二点位置处的收缩率是比较大的，因而间隙设置比六点处的间隙大些。

C、管材点焊，包括以下分步骤：

c1)点固焊用的焊丝及工艺与正式焊相同，点固焊点将熔入焊缝中；

c2)对管材进行点固焊，点固焊焊点应避开在管材钟点位置的三、六、九、十二点；这是由于焊接接头处容易出现焊接缺陷，而在三、六、九、十二点困难位置接头，出现焊接缺陷的机率更大，因此进行点固时应该尽量避免。

c3)检查点固焊的质量，质量不合格需要打磨掉，重新点固；

c4)将点固焊点两端打磨成缓坡型，从而便于点固焊的两端与打底焊缝熔合，保证接头质量；

D、焊接检查；包括对坡口缺陷、参数的检查，坡口面不得有裂纹、夹层等缺陷；施焊场所湿度、温度、风速的检查；防止管内穿堂风措施的检查；点固焊点质量的检查；焊接变形及反变形措施。

E、初焊；采用直流正接，右焊法，包括以下分步骤：

e1)氩弧焊炬的手把导线跨过手臂后右手握住，施焊位置选取距离管材六点位置左右10-20mm范围，起弧位置从施焊位置前10mm的坡口内起弧或从点固焊点位置前10mm的坡口内起弧；

e2)氩弧焊炬的瓷嘴下部支撑在管材坡口面根部上，手腕做均匀圆弧运动，带动氩弧焊炬以瓷嘴支点为顶点在钨丝压帽的轴线的20°-35°范围内做圆锥摆动并前进，并将焊丝平稳送入，随着焊缝的成形，瓷嘴下部转而以红热的焊缝表面为支撑平稳的前移；因为有一个相对固定的支点，焊工容易把手腕的圆弧运动的幅度、频率和推进速度练习熟练，可以均匀的控制电弧在坡口两边的停留时间，均匀地控制电弧长度，均匀的控制焊接速度，有效地保证线能量输入相对均匀。由于热输入较均匀，熔池及前端的熔孔大小也均匀，配合有效地送丝及接头控制技术，确保管材内壁的焊缝向内凸起高度在均匀的2mm左右。

e3)氩弧焊炬平焊时的运行速度5-9cm/min，熔池宽度为5-10mm，氩弧焊炬移动至管材钟点位置六点位置时焊丝送到坡口的根部，移至管材钟点位置三点至十二点位置、九点至十二点位置时，焊丝只给进熔池两侧的边缘以避免焊瘤；移动到点固焊位置时需待形成熔池后再把焊丝给少，避免内壁形成内凹、未焊透等缺陷，(熔池是指电弧熔融焊丝和母材的铁水存在的区域)。其主要原因在于熔融后的铁水的重力作用，在六点位置时铁水下坠，即会向管材的外表面流动，因此，有必要将焊丝送入到坡口根部，从而确保焊接时在管材内壁的六点钟位置内凸2mm左右；而移至管材钟点位置三点至十二点位置、九点至十二点位置时，由于重力的作用铁水会向管材的内壁方向流动，因此，焊丝只需给进熔池两侧的边缘，从而防止焊丝给进过深铁水流动形成焊瘤。

e4)根据管材的的直径、壁厚和熔池大小选用送丝方式：选用点滴断续填丝法送丝时，焊丝移出熔池后，焊丝热端不得移出气体保护区；选用连续送丝法时，保持焊丝的端头不离开熔池且不断均匀的往熔池里送丝，氩弧焊炬先沿六点-三点-十二点或六点-九点-十二点行走，再沿六点-九点-十二点或六点-三点-十二点行走，如此反复，每次收弧位置避免十二点位置且错开。送丝要平稳，防止焊丝与高温钨极接触，造成钨极被污染、烧损，还会破坏电弧稳定性。

F、初焊检查；包括电源种类、极性的检查；氩气纯度及流量；焊接电流、电压、施焊速度的检查；打底焊道封口前根部成型质量的检查，不合格处及时打磨掉，然后重新焊接，直到合格；道间温度、层间温度是否符合工艺要求，每道及层间100％外观自检。

G、初焊的焊后检查；包括

g1)清除表面裂纹、气孔、夹渣、咬边、飞溅缺陷，对焊缝进行100％外观检查；

g2)根据管材的实际需要进行无损检测，该无损检测方式有PT检查、MT检查、UT检查、RT检查。

H、药芯焊丝CO2气体保护焊填充盖面，采用直流反接，右焊法，包括以下分步骤：

h1)根据不锈钢管道的壁厚、材质选择合适的焊接电流、电压、CO2气体流量，焊丝熔融落入熔池的方式选短路过渡；例1，规格φ168.3×9.53(直径×壁厚)的A106B的无缝钢管，填充及盖面焊接电流170A；焊接电压22V；CO2气体流量22L/min；道间温度小于250℃；例2，规格φ323×14.27(直径×壁厚)的A335Gr.P11的无缝钢管，填充及盖面焊接电流160A；焊接电压22V；CO2气体流量22L/min；道间温度小于300℃。

h2)从施焊位置前10mm的坡口内起弧，起弧应避开六点位置，这是由于焊接接头处容易出现焊接缺陷，而在六点困难位置接头，出现焊接缺陷的机率更大，所以应避开六点位置起弧，即如按六点-三点-十二点行走则从六点偏向五点位置起弧，移到偏向七点的施焊位置开始焊接；如按点六点-九点-十二点行走，则从六点偏向七点位置起弧，移到偏向五点的施焊位置开始焊接；

h3)药芯焊丝CO2气体保护焊焊炬沿六点-三点-十二点或六点-九点-十二点行走，再沿六点-九点-十二点或六点-三点-十二点行走，如此反复，每次收弧位置避免十二点位置且错开，这是由于焊接接头处容易出现焊接缺陷，而在十二点困难位置接头收弧，出现焊接缺陷的机率更大，所以应避开十二点位置收弧；

h4)药芯焊丝CO2气体保护焊采用短弧焊，且均匀摆动平稳移动，焊接速度6-15cm/min，控制熔池宽度在5-12mm范围；

h5)药芯焊丝CO2气体保护焊焊炬运行到六点位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度在75°-85°之间；运行到九点或三点位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度5°-15°之间；运行到水平位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度在70°-85°之间，也就是说药芯焊丝CO2气体保护焊焊炬运行到六点位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度在75°-85°之间，然后运行到九点或三点位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度由75°-85°之间逐渐变成5°-15°之间，然后继续运行到水平位置时，药芯焊丝轴线与水平面角度由5°-15°之间逐渐变成70°-85°之间，根据管材不同的位置选用合适的施焊角度，不但提高了保护气体的保护效果，而且有利于焊工的视角，便于有效控制熔池形状规整，提高焊接质量；

I、药芯焊丝CO2气体保护焊的焊接过程中对焊接的各客观因素进行检查；检查的各因素和步骤F相同。

J、药芯焊丝CO2气体保护焊的焊后检查，包括j1)清除表面裂纹、气孔、夹渣、咬边、飞溅缺陷，对焊缝进行100％外观检查；j2)根据管材的实际需要进行无损检测，该无损检测方式有PT检查、MT检查、UT检查、RT检查。

Claims (4)

1.一种不锈钢方管焊接工艺，包括以下步骤：A、焊前准备B、管材预处理C、管材点焊D、焊接检查；E、初焊；F、初焊检查；G、初焊的焊后检查；H、药芯焊丝CO2气体保护焊填充盖面，采用直流反接，右焊法。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢方管焊接工艺，其特征在于，所述焊前准备，包括以下分步骤：a1)选择工具；a2)工具检查；a3)对管材进行划线并进行尺寸检查；a4)对管材切割下料，保证切口端面与管材轴线的垂直度；a5)对需焊接的两管材的切口端面加工坡口，使两管材的坡口角度之和为56°-72°，钝边为0.8-1mm；a6)将坡口内外表面25mm范围内杂物清除干净，露出金属泽。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢方管焊接工艺，其特征在于，所述管材预处理，包括以下分步骤：b1)确认组对用的工装卡具、点固块与管材材质相同或相同组别；b2)将两管材水平组对，管材钟点位置六点处的组对间隙为3.2mm，十二点处的组对间隙大于3.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢方管焊接工艺，其特征在于，所述管材点焊，包括以下分步骤：c1)点固焊用的焊丝及工艺与正式焊相同，点固焊点将熔入焊缝中；c2)对管材进行点固焊，点固焊焊点应避开在管材钟点位置的三、六、九、十二点；c3)检查点固焊的质量；c4)将点固焊点两端打磨成缓坡型。