CN111761176A - 一种固定位置t形全焊透接头焊接工艺 - Google Patents

一种固定位置t形全焊透接头焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺，包括以下步骤，步骤一：将T形全焊透接头的腹板两侧设计呈坡口状结构，坡口装结构的两侧呈对称或接近对称设置；步骤二：使用药芯焊丝CO2半自动焊方法焊接T形全焊透接头腹板下侧坡口内的仰角焊；步骤三：使用双丝埋弧自动焊方法焊接T形接头腹板上侧坡口内的平角焊。本发明省去T形全焊透接头坡口根部清根及打磨等辅助工作，另引入自动焊方法焊接，提高T形接头整体焊接施工效率，改善焊工的施焊环境，降低焊工的劳动强度。

Description

一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺。
背景技术
目前，船舶舱口围板，即与船舶甲板垂直的围绕在舱口周围的钢板结构，它起防止水进入货舱、支撑舱盖的作用。在集装箱船中，纵向舱口围板还参与船体中纵强度计算，其腹板较厚，达25-50mm，焊接工作量多。纵向舱口围板结构一般单独制作完成后再与主船体的舷侧分段以外板为基面进行总组(组合)在一起，舱口围腹板与舷侧分段的主甲板便组合成以腹板为水平位置固定的T形接头(下称水平T形接头)。产品中的水平T形接头有采用双面开坡口全焊透设计，在总组作业过程中，由于舱口围腹板与水平面平行，腹板上侧的坡口处于平角焊位置，焊接操作较为容易，对焊工的技能要求相对较低，焊接质量也较容易保证；而腹板下侧的坡口处于仰角焊位置，焊接时焊接熔池中的钢水受重力影响会下淌，使得焊缝成形较难控制，对焊工的施焊技能要求高。由于坡口根部的空间狭小及一般焊接方法的焊接熔深较浅，焊接过程中坡口的根部狭小空间区域难于完全焊透。对此，一般的解决办法是在T形接头的一侧焊接完成后，需在后焊的一侧进行碳刨作业以刨除坡口根部的未焊透区域以及获得适合一般焊接方法焊接的坡口形状，俗称清根回火焊。碳刨作业过程会产生火星、废渣和有害烟尘，会对工人伤害，对环境有污染。碳刨后的坡口尺寸变大，会额外增加焊接工作量和坡口焊前的打磨清洁工作。
现有的技术是在T形接头腹板下侧的坡口使用药芯焊丝CO2焊工艺方法进行仰角焊。焊工再到腹板上侧进行坡口根部碳刨清根作业，刨批至见全白，即能看见背侧的焊缝组织，且没有未焊透等缺陷，通常刨批深度约为4至6mm。然后使用砂轮打磨机对刨批处进行打磨以清洁坡口中的氧化渣、氧化皮及硬化层。最后才使用CO2焊方法或先CO2焊焊两层再用单丝埋弧焊方法盖面的工艺进行上侧坡口的焊接作业。工艺缺点是一侧坡口焊接完成后，另一侧坡口在接前需进行坡口根部的碳刨、打磨作业，焊接辅助工作量多，且碳刨作业过程会产生火星、废渣和有害烟尘，会对工人伤害，对环境有污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺，省去T形全焊透接头坡口根部清根及打磨等辅助工作，另引入自动焊方法焊接，提高T形接头整体焊接施工效率，改善焊工的施焊环境，降低焊工的劳动强度。
为实现上述目的，本发明所提供的一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺，包括以下步骤，步骤一：将T形全焊透接头的腹板两侧设计呈坡口状结构，所述坡口装结构的两侧呈对称或接近对称设置；步骤二：使用药芯焊丝CO2半自动焊方法焊接T形全焊透接头腹板下侧坡口内的仰角焊；步骤三：使用双丝埋弧自动焊方法焊接T形接头腹板上侧坡口内的平角焊，前丝焊接使用直流电源；后丝焊接使用交流电源。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤二中，坡口根部第一道焊缝使用药芯焊丝CO2半自动焊的焊接电流为190-210A，焊接电压为27-29V，焊接速度为25cm/min。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤二中，坡口根部第一道焊缝焊接过程中焊接电弧对准坡口根部做直线轨迹焊接。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤二中，填充及盖面焊道所用药芯焊丝CO2半自动焊的焊接电流为220-240A，焊接电压约28-30V，焊接速度约为45cm/min。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤三中，前、后焊丝串行一直线上，前后间距为80-100mm，前、后焊丝同用一焊接小车，所有焊道的焊接速度均为65cm/min。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤三中，双丝埋弧自动焊前丝第一道焊接电流、电压分别为800-850A和25-26V，后续焊道焊接电流、电压分别为600-650A和29-30V；后丝所有焊道的焊接电流、电压分别为550-600A和30-32V。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤三中，双丝埋弧自动焊的前丝长度为45-55mm，后丝长度为50-60mm。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤三中，双丝埋弧自动焊方法的焊丝与水平位置板材的角度调整为70-75度。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤二中，CO2半自动焊的焊材为GB/T 10045E501T-1型号的药芯焊丝，规格φ1.2mm。
上述固定位置T形全焊透接头焊接工艺中，在所述步骤三中，所述双丝埋弧自动焊的前、后焊丝为同一种焊丝，直径规格均为φ4.0mm，埋弧自动焊的焊材为GB/T 5293F5A2-H10Mn2型号的埋弧焊丝和焊剂组合。
上述技术方案所提供的一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺，与现有技术相比，其有益效果包括：通过设置呈对称的坡口角度使两侧的坡口焊接量对称，可抵消大部分焊接变形，减少T形接头焊后的角变形，通过尽量小的钝边尺寸设计可便于焊接时能够更容易焊透坡口根部区域，CO2半自动焊可进行全位置焊接操作，用其焊接仰角焊可获得良好的焊缝成形及保证T形接头下侧坡口的焊接质量，另下侧焊缝在上侧坡口根部进行大电流双丝埋弧焊打底焊时可起着衬垫支撑作用，保证焊接时不会焊穿。双丝埋弧自动焊方法只能焊接平焊，但其焊接熔深大，双丝埋弧焊的前丝使用大电流直流电源，在T形接头的上侧坡口焊接中可有效焊透坡口的根部甚至将反面坡口的根部焊道重新熔化，确保坡口根部区域的焊透；后丝使用交流电源，一方面提高焊接效率，另一重要方面是重新熔化前丝的焊渣，使焊渣的凝固面尽量远离坡口根部狭小空间，使埋弧焊缝焊后脱渣较为容易，避免了进行坡口根部的碳刨、打磨作业而产生火星、废渣和有害烟尘，改善焊工的施焊环境。双丝埋弧焊焊接质量容易保证，也提高T形接头的整体焊接效率。
附图说明
图1是一般的T型接头全焊透设计节点；
图2是本发明的T型接头全焊透设计节点。
其中，1-CO2半自动焊，2-双丝埋弧自动焊。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅附图1-2，本发明所提供的一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺，包括以下步骤，步骤一：将T形全焊透接头的腹板两侧设计呈坡口状结构，坡口装结构的两侧呈对称或接近对称设置；步骤二：使用药芯焊丝CO2半自动焊1方法焊接T形全焊透接头腹板下侧坡口内的仰角焊；步骤三：使用双丝埋弧自动焊2方法焊接T形接头腹板上侧坡口内的平角焊，前丝焊接使用直流电源；后丝焊接使用交流电源。
基于上述技术特征，通过设置呈对称的坡口角度使两侧的坡口焊接量对称，可抵消大部分焊接变形，减少T形接头焊后的角变形，通过尽量小的钝边尺寸设计可便于焊接时能够更容易焊透坡口根部区域，CO2半自动焊1可进行全位置焊接操作，用其焊接仰角焊可获得良好的焊缝成形及保证T形接头下侧坡口的焊接质量，另下侧焊缝在上侧坡口根部进行大电流双丝埋弧焊打底焊时可起着衬垫支撑作用，保证焊接时不会焊穿。双丝埋弧自动焊2方法只能焊接平焊，但其焊接熔深大，双丝埋弧焊的前丝使用大电流直流电源，在T形接头的上侧坡口焊接中可有效焊透坡口的根部甚至将反面坡口的根部焊道重新熔化，确保坡口根部区域的焊透；后丝使用交流电源，一方面提高焊接效率，另一重要方面是重新熔化前丝的焊渣，使焊渣的凝固面尽量远离坡口根部狭小空间，使埋弧焊缝焊后脱渣较为容易，避免了进行坡口根部的碳刨、打磨作业而产生火星、废渣和有害烟尘，改善焊工的施焊环境。双丝埋弧焊焊接质量容易保证，也提高T形接头的整体焊接效率。
在步骤二中，坡口根部第一道焊缝使用药芯焊丝CO2半自动焊1的焊接电流为190-210A，焊接电压为27-29V，焊接速度为25cm/min，焊接过程中焊接电弧对准坡口根部做直线轨迹焊接；焊接过程中焊接电弧不作横向摆动，即在焊接过程中焊接电弧对准坡口根部做直线轨迹焊接，使电弧能量集中落在坡口根部，以便能最大限度的熔化坡口根部。另由于坡口根部的焊道在后续的焊接过程中要经历多次后续焊道的受热影响，多次热循环会使焊接接头的金相组织晶粒容易长大粗化，使得接头的低温耐冲击性降低，而药芯焊丝CO2半自动焊1方法采用小线能量进行焊接，使焊后的接头金相组织晶粒更细化，以减缓多次受热的晶粒粗化现象，使接头满足规定的冲击性要求。
在步骤二中，填充及盖面焊道药芯焊丝CO2半自动焊1的焊接电流为220-240A，焊接电压约28-30V，焊接速度约为45cm/min，实现当填充及盖面焊道受热循环影响较小，可以使用稍大的焊接参数，以满足仰角焊缝成形。
在步骤三中，前、后焊丝串行一直线上，前后间距为80-100mm，前、后焊丝同用一焊接小车，所有焊道的焊接速度均为65cm/min；保证前丝熔化的焊渣不因过快凝固而影响后丝的焊接电弧稳定燃烧，便于后丝的焊接电弧稳定获得良好的焊缝成形及脱渣容易，并通过设置均速保证加工的稳定。
在步骤三中，双丝埋弧自动焊前丝第一道焊接电流、电压分别为800-850A和25-26V，后续焊道焊接电流、电压分别为600-650A和29-30V；后丝所有焊道的焊接电流、电压分别为550-600A和30-32V。前丝打底焊道的焊接电流较大、电压较小，使坡口根部甚至背侧的CO2打底焊道能重新熔化，保证坡口根部区域的焊透；焊接电压则较小，约25～26V，主要控制焊缝的宽度及保证焊接电弧的稳定。填充及盖面焊道焊接电流为600～650A，焊接电压为29～30V，主要控制焊缝的焊透及保证焊接电弧的稳定；后丝焊接使用交流电源，以避免与前丝有磁场影响而导致焊接电弧的磁偏吹现象，影响焊接质量。打底焊道焊接电流较小，为550～600A，主要是控制焊缝的宽度及保证焊缝坡口边缘焊透，另增加一根焊丝也提高了焊接熔敷效率；焊接电压约30～32V，主要控制焊缝的宽度、保证焊接电弧稳定及焊缝焊后容易脱渣，填充及盖面焊道的焊接电流、电压参数不变，与打底焊道一致。
在步骤三中，双丝埋弧自动焊2的前丝长度为45-55mm，后丝长度为50-60mm，实现双丝埋弧自动焊2接，更好的控制双丝之间的距离，优选的前丝50mm，后丝55mm。
在步骤三中，双丝埋弧自动焊2方法的焊丝与水平位置板材的角度调整为70-75度，一般埋弧自动焊在焊接时焊丝经过铜质导电嘴后与水平位置板材呈约90度角，但在该舱口围T形开坡口全焊透接头不适用。原因是T形接头是角接缝，当焊丝以90°角靠近坡口内焊接时，焊丝的导电嘴会与腹板接碰短路导致焊接中止；另该角度会使焊丝的电弧在45°角坡口内不能对称焊接坡口，造成焊缝焊偏而影响焊缝成形，因此通过设置70-75度的夹角，避免上述问题。
在步骤二中，CO2半自动焊1的焊材为GB/T 10045E501T-1型号的药芯焊丝，规格φ1.2mm；在步骤三中，双丝埋弧自动焊2的前、后焊丝为同一种焊丝，直径规格均为φ4.0mm，埋弧自动焊的焊材为GB/T 5293F5A2-H10Mn2型号的埋弧焊丝和焊剂组合，更好的还实现两种焊接方式的混合使用。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将T形全焊透接头的腹板两侧设计呈坡口状结构，所述坡口装结构的两侧呈对称或接近对称设置；
步骤二：使用药芯焊丝CO2半自动焊方法焊接T形全焊透接头腹板下侧坡口内的仰角焊；
步骤三：使用双丝埋弧自动焊方法焊接T形接头腹板上侧坡口内的平角焊，前丝焊接使用直流电源；后丝焊接使用交流电源。
2.如权利要求1所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤二中，坡口根部第一道焊缝使用药芯焊丝CO2半自动焊的焊接电流为190-210A，焊接电压为27-29V，焊接速度为25cm/min。
3.如权利要求2所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤二中，坡口根部第一道焊缝焊接过程中焊接电弧对准坡口根部做直线轨迹焊接。
4.如权利要求1所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤二中，填充及盖面焊道所用的药芯焊丝CO2半自动焊的焊接电流为220-240A，焊接电压约28-30V，焊接速度约为45cm/min。
5.如权利要求1所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤三中，前、后焊丝串行一直线上，前后间距为80-100mm，前、后焊丝同用一焊接小车，所有焊道的焊接速度均为65cm/min。
6.如权利要求5所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤三中，所述双丝埋弧自动焊前丝第一道焊接电流、电压分别为800-850A和25-26V，后续焊道焊接电流、电压分别为600-650A和29-30V；后丝所有焊道的焊接电流、电压分别为550-600A和30-32V。
7.如权利要求5所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤三中，所述双丝埋弧自动焊的前丝长度为45-55mm，后丝长度为50-60mm。
8.如权利要求1所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤三中，所述双丝埋弧自动焊方法的焊丝与水平位置板材的角度调整为70-75度。
9.如权利要求1所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤二中，所述CO2半自动焊的焊材为GB/T 10045E501T-1型号的药芯焊丝，规格φ1.2mm。
10.如权利要求1所述的固定位置T形全焊透接头焊接工艺，其特征在于，在所述步骤三中，所述双丝埋弧自动焊的前、后焊丝为同一种焊丝，直径规格均为φ4.0mm，埋弧自动焊的焊材为GB/T 5293F5A2-H10Mn2型号的埋弧焊丝和焊剂组合。
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