CN111570971A - 舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法 - Google Patents

舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，包括：对槽型舱壁下墩的正面进行坡口加工；对下墩斜板与双层底板两边及坡口周围20mm范围内进行清理；对角焊缝进行焊接；对槽型舱壁下墩的背面采用碳弧气刨方式清根，形成窄而深的U形坡口；U形坡口碳刨后修整坡口，并打磨；焊前清除U形坡口及两侧区域20mm范围内水分、油锈及氧化物；焊接电弧以碳刨根部焊缝为中心进行斜圆圈形摆动，由双数焊工分中对称进行焊接。本发明解决了现有技术中深熔焊焊缝熔深不够，难以满足角焊缝根部无焊接微裂纹缺陷要求的问题。

Description

舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法。
背景技术
在船舶制造、海洋工程及其他钢结构制造装配的过程中，常常需要对装配体之间进行焊接操作以进行连接或固定，尤其是在船体制造领域，由于船体的槽型舱壁下墩与双层底焊接角焊缝区域结构较大较厚，所以常需要焊接很宽很深的焊缝。通常会采用多层多道焊深熔焊方式焊接。
深熔焊是采用一定的焊接工艺以获得大熔深焊道的焊接方法，英文名称:deeppenetration welding定义：深熔焊焊缝属于PJP(Partial Joint penetration, 部分完全焊透)即两个母材通过焊接没有完全连接起来，熔透达到或接近70％，一般指的是角焊缝，可留根1/3板厚，深熔焊留根一般比较大，6～8mm，反面不需要清根。根据现场实践发现深熔焊由于根部留根比较大，焊接过程中极易产生熔深不够的问题，超声波检测发现深熔焊焊缝根部出现微裂纹缺陷，可能成在焊缝处直接断裂的严重后果，致船体结构产品存在较大的安全隐患，同时也产生大量的返工修复成本，如图2所示，目前，针对这种缺陷，暂时没有一个较好的克服方法，这种角焊缝根部熔深不够缺陷产生的焊接结构的安全隐患亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，解决了现有技术中深熔焊焊缝熔深不够，难以满足角焊缝根部无焊接微裂纹缺陷要求的问题。
实现上述目的的技术方案是：
舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，包括：
步骤S1，对槽型舱壁下墩的正面进行坡口加工，使得下墩斜板与双层底板间形成角焊缝，坡口形式为K型坡口；
步骤S2，对下墩斜板与双层底板两边及坡口周围20mm范围内进行清理；
步骤S3，对角焊缝进行焊接；
步骤S4，对槽型舱壁下墩的背面采用碳弧气刨方式清根，形成窄而深的U形坡口；
步骤S5，U形坡口角度为45°，焊丝的长度达到碳刨部位焊缝根部，U形坡口碳刨后修整坡口，并打磨；
步骤S6，焊前清除U形坡口及两侧区域20mm范围内水分、油锈及氧化物；
步骤S7，焊枪与焊接方向的下倾角为70°～80°，焊枪角度与底板角度25°～ 30°，焊丝指向第一层焊缝与工件底板所形成的夹角处，焊接电弧以碳刨根部焊缝为中心进行斜圆圈形摆动，由双数焊工分中对称进行焊接。
优选的，步骤S2中，清理包括：打磨焊坡口钝边，清除油锈、水分及杂质，直至露出金属光泽。
优选的，步骤S3中，焊接过程中焊枪随着熔池的形成均匀由右向左，焊枪与焊接方向的下倾角为70°～80°；焊丝指向打底层焊道与水平板的焊角处，进行斜锯齿形焊接或横向小摆动手法焊接；
焊接过程清理熔渣，实施于逐次焊层，每道相邻焊接接头相互错开10mm，清理每层焊道中中断焊接后的弧坑区域，全熔透角焊缝的焊脚尺寸保证上下大小一致。
优选的，步骤S3中，焊接规范调节：焊接电流240～280A，电弧电压25～32V，行进速度370～520mm/min。
优选的，步骤S7中，第一层焊接时可以放慢速度,增加打底层的厚度，第一层结束后立即进行第二层焊接，两名焊工在同一条焊缝进行焊接时,注意接头错开 30-50mm,不要停留在同一个熄弧点上。
优选的，步骤S7中，打底时焊接电流不超过240A；焊接过程中其层间温度控制在200℃；焊接过程清理熔渣，实施于逐次焊层，清理每层焊道中中断焊接后的弧坑区域，全熔透角焊缝的焊脚尺寸保证上下大小一致。
本发明的有益效果是：本发明保证了正面焊接全熔焊角焊缝焊脚尺寸上下大小的一致性；背面焊接采用碳弧气刨工艺清根方式，消除了焊接过程中根部熔合不良产生微裂纹的难题，通过清根后坡口根部形状要求、坡口角度、焊枪的角度的选择及焊接过程中需要遵守工艺措施，较好地稳定了焊缝质量，提高了生产效率和生产质量，降低了劳动强度。
附图说明
图1是本发明的舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法的流程图；
图2是深熔焊焊缝熔深不够的示意图；
图3是背面坡口清根处理示意图；
图4是背面坡口碳刨坡口角度示意图；
图5是分中对称焊接顺序。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，包括下列步骤：
一、正面焊接：
步骤S1，对需要焊接的槽型舱壁下墩的正面进行坡口加工，采用半自动切割机切割坡口，使得下墩斜板与双层底板间形成角焊缝，坡口形式为K型坡口。
步骤S2，对下墩斜板与双层底板两边及坡口周围20mm范围内进行清理，打磨焊坡口钝边，清除油锈、水分及杂质，直至露出金属光泽。
步骤S3，采用FCAW(Fluxed-coredarcwelding的，药芯焊丝二氧化碳气体保护焊)药芯焊丝CO2(二氧化碳)气体保护焊对角焊缝进行焊接，焊材牌号 A5.20E71T-1C,焊丝直径φ1.2mm。并且，焊接时，焊接规范调节：焊接电流240～ 280A，电弧电压25～32V，行进速度370～520mm/min。
注意整个焊接过程中都能够清楚地看到，焊接过程中焊枪随着熔池的形成均匀由右向左，焊枪与焊接方向的下倾角为70°～80°。焊丝指向打底层焊道与水平板的焊角处，进行斜锯齿形焊接或横向小摆动手法焊接。
焊接过程清理熔渣，要求实施于逐次焊层，每道相邻焊接接头应相互错开 10mm，清理每层焊道中中断焊接后的弧坑区域，全熔透角焊缝的焊脚尺寸应保证上下大小一致。
二、背面焊接(坡口面)：
步骤S4，焊前对槽型舱壁下墩的背面(焊缝反面，为焊缝碳弧气刨清根面) 采用碳弧气刨方式清根，碳弧气刨碳棒直径为10mm,清根后背面坡口深度会大于钢板厚度的一半，形成窄而深的U形坡口形状如图3所示。
步骤S5，U形坡口(背面坡口碳刨U形坡口)角度为45°，见图4所示，以确保焊枪喷嘴摆动角度，焊丝的长度达到碳刨部位焊缝根部，保证根部熔透，U 形坡口碳刨后修整坡口，并打磨后方可焊接。
步骤S6，焊前清除U形坡口及两侧区域20mm范围内水分、油锈及氧化物。
步骤S7，焊枪与焊接方向的下倾角为70°～80°，焊枪角度与底板角度25°～ 30°，焊丝应指向第一层焊缝与工件底板所形成的夹角处，焊接电弧以碳刨根部焊缝为中心进行小幅度斜圆圈形摆动，确保碳刨根部熔透，可以防止层间微裂纹缺陷的产生。
由双数焊工分中对称进行焊接,施工时为了防止焊接打底裂纹,第一层焊接时可以适当放慢速度,增加打底层的厚度，第一层结束后要立即进行第二层焊接，两名焊工在同一条焊缝进行焊接时,要特别注意接头错开30-50mm,不要停留在同一个熄弧点上。如图5所示。
为了减少焊接变形，焊接时规范不宜过大(是指焊接参数，具体为：焊接电流、电弧电压、焊接速度)，打底时焊接电流不要超过240A。焊接过程中其层间温度控制在200℃左右。
焊接过程清理熔渣，要求实施于逐次焊层，清理每层焊道中中断焊接后的弧坑区域，全熔透角焊缝的焊角脚尺寸应保证上下大小一致。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，其特征在于，包括：
步骤S1，对槽型舱壁下墩的正面进行坡口加工，使得下墩斜板与双层底板间形成角焊缝，坡口形式为K型坡口；
步骤S2，对下墩斜板与双层底板两边及坡口周围20mm范围内进行清理；
步骤S3，对角焊缝进行焊接；
步骤S4，对槽型舱壁下墩的背面采用碳弧气刨方式清根，形成窄而深的U形坡口；
步骤S5，U形坡口角度为45°，焊丝的长度达到碳刨部位焊缝根部，U形坡口碳刨后修整坡口，并打磨；
步骤S6，焊前清除U形坡口及两侧区域20mm范围内水分、油锈及氧化物；
步骤S7，焊枪与焊接方向的下倾角为70°～80°，焊枪角度与底板角度25°～30°，焊丝指向第一层焊缝与工件底板所形成的夹角处，焊接电弧以碳刨根部焊缝为中心进行斜圆圈形摆动，由双数焊工分中对称进行焊接。
2.根据权利要求1所述的舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，其特征在于，步骤S2中，清理包括：打磨焊坡口钝边，清除油锈、水分及杂质，直至露出金属光泽。
3.根据权利要求1所述的舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，其特征在于，步骤S3中，焊接过程中焊枪随着熔池的形成均匀由右向左，焊枪与焊接方向的下倾角为70°～80°；焊丝指向打底层焊道与水平板的焊角处，进行斜锯齿形焊接或横向小摆动手法焊接；
焊接过程清理熔渣，实施于逐次焊层，每道相邻焊接接头相互错开10mm，清理每层焊道中中断焊接后的弧坑区域，全熔透角焊缝的焊脚尺寸保证上下大小一致。
4.根据权利要求1所述的舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，其特征在于，步骤S3中，焊接规范调节：焊接电流240～280A，电弧电压25～32V，行进速度370～520mm/min。
5.根据权利要求1所述的舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，其特征在于，步骤S7中，第一层焊接时可以放慢速度,增加打底层的厚度，第一层结束后立即进行第二层焊接，两名焊工在同一条焊缝进行焊接时,注意接头错开30-50mm,不要停留在同一个熄弧点上。
6.根据权利要求1所述的舱壁下墩与双层底的高应力区域全熔透角焊缝的焊接方法，其特征在于，步骤S7中，打底时焊接电流不超过240A；焊接过程中其层间温度控制在200℃；焊接过程清理熔渣，实施于逐次焊层，清理每层焊道中中断焊接后的弧坑区域，全熔透角焊缝的焊脚尺寸保证上下大小一致。
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