水下焊条半干式仰焊方法
【专利摘要】本发明提供一种水下焊条半干式仰焊方法，该方法包括步骤为：首先将接好线的水下专用焊机放置并连接妥当；将水下专用焊条固定于焊枪内，接着两名水下焊工潜入水中，一焊工将夹入焊枪内的焊条放置于仰焊位置处的待焊工件坡口内，并持焊枪待焊；另一焊工将隔水层和弹性层各一块平行放置于压块上；然后另一焊工使隔水层与焊条紧密压紧待焊，调整焊接参数，开启焊接电源，引弧棒引弧专用焊条实施焊接，电弧引燃后在隔水层与待焊工件的狭小空间内自动燃烧，自动熄弧，焊接操作完毕。本发明的效果是该方法实现水下焊条仰焊位置焊接，使焊缝区和热影响的最高硬度分别从400HV10和250HV10降到了350HV10和210HV10，而焊后熔敷金属扩散氢的含量45ml/100g降到了16ml/100g，降低焊工的劳动强度。
【专利说明】水下焊条半干式仰焊方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下焊接修复领域，特别是涉及一种水下焊条半干式仰焊方法。
【背景技术】
[0002]目前水下焊条电弧焊技术可以很容易地实现平焊(1G位置)和立焊(3G位置)的手工焊接作业，但是仰焊(4G位置)作业还存在很多困难。但是，在海洋油气管道的维修、海洋结构设施等多处的修补，又经常会遇到仰焊位置的焊接，因此需要设计出一种新型的焊接方法来解决此问题。
[0003]本发明方法是在传统躺条焊的基础上提出来的[1]。早些时候躺条焊主要应用在陆上焊接领域，最早将躺条焊应用于水下焊接的是日本，他们曾将躺条焊应用水下平焊和角焊两个位置的焊接[2_3]。但未见有人成功将躺条焊应用于水下仰焊位置的焊接作业。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种水下焊条半干式仰焊方法，以实现水下湿法仰焊位置的良好焊接。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供水下焊条半干式仰焊方法，该方法包括有以下步骤:
[0006]I)首先将接好线的水下专用焊机放置于陆地上或者船舶上，然后从焊机的正负极分别引出两条导线，伸入水中，一条导线与焊枪相连，另一条导线视为地线，与焊枪相连的导线接焊机的正极，另一导线接焊机的负极；
[0007]2)将水下专用焊条固定于焊枪内，选用美国broco公司生产的UN-CS系列的水下专用焊条，接着两名水下焊工潜入水中，一焊工将夹入焊枪内的焊条放置于仰焊位置处的待焊工件坡口内，并持焊枪待焊；
[0008]3)另一焊工将事先备好的隔水层和弹性层各一块平行放置于压块上；所述弹性层与压块紧邻，隔水层放置于弹性层之上；然后另一焊工将放有隔水层和弹性层的压块上放置焊条并压紧焊条，使隔水层与焊条紧密压紧，然后步骤2)的一焊工扶紧压块，以保持上述各部件相互位置；
[0009]4)步骤3)的另一焊工将视为地线的导线插入到毛毡和待焊工件之间，步骤2)的一焊工持视为地线的导线保持位置固定，接着步骤3)的另一焊工通过捆绑带将压块和待焊工件一并捆绑扎紧，步骤2)的一焊工松开压块和视为地线的导线；
[0010]5)陆上工作人员通过水下专用焊机调整好焊接参数，焊接参数选用120A的焊接电流和28-30V的焊接电压，选用KEMPPI公司生产的Master2850水下专用焊接电源；
[0011]6)陆上工作人员开启焊接电源，步骤2)的一焊工通过一根金属引弧棒引弧专用焊条，并与待焊工件短路，然后迅速提起引弧棒，电弧便被引燃，电弧引燃后在隔水层与待焊工件的狭小空间内自动燃烧，直至烧完整根焊条，自动熄弧，焊接操作完毕。
[0012]本发明的效果是:[0013]1、该方法可以实现以往难以实现的水下焊条仰焊位置焊接。
[0014]2、与传统水下湿法焊接方法相比，本方法焊接时时，由于焊条周围没有流动的水，以及隔水层和弹性层材料的保温作用，会使得焊后的冷却速度降低一半左右，这会使焊后的硬度以及扩散氢含量降低，试验结果显示与传统水下湿法手工平焊相比，焊缝区和热影响的最高硬度分别从400HV1(I和250HV1(I降到了 350HV1(I和2IOHVltl,而焊后熔敷金属扩散氢的含量45ml/100g降到了 16ml/100g，降低了将近2/3。
[0015]3、与传统水下湿法焊接方法相比，该方法操作简单，无论有无焊接经验的工作人员均可完成，可以省去焊工培养费用；
[0016]4、由于整个焊接过程中焊工只需将工件装配好和引燃电弧，而不需要自己施焊，因此与传统的方法相比，该方法工作环境较好，焊工的劳动强度降低；
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明半干式仰焊方法中组部件装配主视剖面图；
[0018]图2是本发明半干式仰焊方法中组部件装配左视剖面图；
[0019]图3是本发明具体实施例组配图的示意图；
[0020]图4是本发 明焊后成形焊缝试样。
[0021]图中:
[0022]1、待焊工件 2、隔水层 3、弹性层 4、压块 5、焊条
[0023]6、焊缝7、捆绑带
【具体实施方式】
[0024]结合附图对本发明的水下焊条半干式仰焊方法加以说明。
[0025]本发明的水下焊条半干式仰焊方法设计思想是基于:该方法在焊接过程中焊接电弧是在一个由柔性的隔水层与工件之间的一个狭小的空间中燃烧的。一方面隔水层内充满着海水，电弧还是在一个湿的环境中燃烧，另一方面，隔水层又能将电弧与周围大量流动的水隔开，电弧周围没有可流动的水，这与普通的湿法焊接又不一样，因此将其命名为半干式仰焊法。
[0026]如图1、图2所示，本发明的水下焊条半干式仰焊方法，该方法包括有以下步骤:
[0027]I)首先将接好线的水下专用焊机放置于陆地上或者船舶上，然后从焊机的正负极分别引出两条导线，伸入水中，一条导线与焊枪相连，另一条导线视为地线，与焊枪相连的导线接焊机的正极，另一导线接焊机的负极；
[0028]2)将水下专用焊条固定于焊枪内，选用美国broco公司生产的UN-CS系列的水下专用焊条5，接着两名水下焊工潜入水中，一焊工将夹入焊枪内的焊条放置于仰焊位置处的待焊工件坡口内，并持焊枪待焊；
[0029]3)另一焊工将事先备好的隔水层2和弹性层3各一块平行放置于压块4上；所述弹性层3与压块4紧邻，隔水层2放置于弹性层3之上；然后另一焊工将放有隔水层2和弹性层3的压块4上放置焊条并压紧焊条，使隔水层2与焊条紧密压紧，然后步骤2)的一焊工扶紧压块4，以保持上述各部件相互位置；
[0030]4)步骤3)的另一焊工将视为地线的导线插入到毛毡和待焊工件之间，步骤2)的一焊工持视为地线的导线保持位置固定，接着步骤3)的另一焊工通过捆绑带7将压块4和待焊工件I 一并捆绑扎紧，步骤2)的一焊工松开压块4和视为地线的导线；
[0031]5)陆上工作人员通过水下专用焊机调整好焊接参数，焊接参数选用120A的焊接电流和28-30V的焊接电压，选用KEMPPI公司生产的Master2850水下专用焊接电源；
[0032]6)陆上工作人员开启焊接电源，步骤2)的一焊工通过一根金属引弧棒引弧专用焊条，并与待焊工件I短路，然后迅速提起引弧棒，电弧便被引燃，电弧引燃后在隔水层2与待焊工件I的狭小空间内自动燃烧，直至烧完整根焊条，自动熄弧，焊接操作完毕。
[0033]所述隔水层2为毛毡制作的，弹性层3为海绵制作的，压块4选用Q345材料的制作的长方体钢板。
[0034]本发明的水下焊条半干式仰焊方法是这样实现的:
[0035]本发明的水下焊条半干式仰焊方法各部件的位置顺序自上而下依次是待焊工件1、水下专用焊条5、隔水层2、弹性层3以及压块4。其中隔水层2的作用是为了将焊条与周围流动的水隔开，增加电弧燃烧的稳定性，降低焊后的冷却速度，另外还起到强迫成形的作用。弹性层3的作用是为了压上压块4时使焊条的各部位能受力更均匀些，使隔水层2与水下专用焊条5能更好的紧密接触，从而提高隔水层2的隔水效果。
[0036]本发明的水下焊条半干式仰焊方法的实现过程是:
[0037]焊接时选用水下专用焊机，焊接电流为130A，焊条选用水下焊条，焊条直径为
4.0mm,隔水层2选用毛毡，弹性层3选用海绵，压块4采用捆绑带来固定。实验时各部件的装配图如图3所示。在焊前准备阶段，首先将装于焊枪内的焊条放置于待焊工件之上，然后将固定有隔水层2和弹性层3的压块4从下方托住水下专用焊条5并紧紧的压在待焊工件上，然后用捆绑带将待焊工件I和压块4 一块捆绑起来，以固定压块4使其压紧海绵和毛毡。将焊接电源的正极连接到焊枪，负极与工件相连接。装配完毕后，开启焊接电源，并用一根金属引弧棒碰触焊条端部使其与待焊工件I短路从而引燃电弧，电弧引燃后就会在隔水层与待焊工件I的狭小空间内自动燃烧，直至烧完整根焊条。整个焊接过程中，电弧一直在焊条端部和待焊工件I之间稳定燃烧并随着水下专用焊条5的熔化逐渐向焊条尾部移动，待整根焊条燃烧完毕后焊接自动停止。一次焊接完成后，毛毡靠近焊条的一面会有明显的烧损和碳化，下一次焊接需要更换。而位于外侧的海绵一般不会烧损可以重复多次使用。
[0038]焊后成形情况如图4所示，可见焊缝表面光滑连续，熔敷金属铺展良好，纹路成形美观。
【权利要求】
1.一种水下焊条半干式仰焊方法，该方法包括有以下步骤: 1)首先将接好线的水下专用焊机放置于陆地上或者船舶上，然后从焊机的正负极分别引出两条导线，伸入水中，一条导线与焊枪相连，另一条导线视为地线，与焊枪相连的导线接焊机的正极，另一导线接焊机的负极； 2)将水下专用焊条固定于焊枪内，选用美国tooco公司生产的UN-CS系列的水下专用焊条(5)，接着两名水下焊工潜入水中，一焊工将夹入焊枪内的焊条放置于仰焊位置处的待焊工件坡口内，并持焊枪待焊； 3)另一焊工将事先备好的隔水层(2)和弹性层(3)各一块平行放置于压块(4)上；所述弹性层(3)与压块(4)紧邻，隔水层(2)放置于弹性层(3)之上；然后另一焊工将放有隔水层(2)和弹性层(3)的压块(4)上放置焊条并压紧焊条，使隔水层(2)与焊条紧密压紧，然后步骤2)的一焊工扶紧压块(4)，以保持上述各部件相互位置； 4)步骤3)的另一焊工将视为地线的导线插入到毛毡和待焊工件之间，步骤2)的一焊工持视为地线的导线保持位置固定，接着步骤3)的另一焊工通过捆绑带(7)将压块(4)和待焊工件(I) 一并捆绑扎紧，步骤2)的一焊工松开压块(4)和视为地线的导线； 5)陆上工作人员通过水下专用焊机调整好焊接参数，焊接参数选用120A的焊接电流和28-30V的焊接电压，选用KEMPPI公司生产的Master2850水下专用焊接电源； 6)陆上工作人员开启焊接电源，步骤2)的一焊工通过一根金属引弧棒引弧专用焊条，并与待焊工件(I)短路，然后迅速提起引弧棒，电弧便被引燃，电弧引燃后在隔水层(2)与待焊工件(I)的狭小空间内自动燃烧，直至烧完整根焊条，自动熄弧，焊接操作完毕。
2.根据权利要求1所述的水下焊条半干式仰焊方法，其特征是:所述隔水层(2)为毛毡制作的，弹性层(3)为海绵制作的，压块(4)选用Q345材料的制作的长方体钢板。
【文档编号】B23K9/32GK103962685SQ201410172230
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】程方杰, 张哲 , 王东坡, 陶平, 胡生辉 申请人:天津大学