专利名称：一种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法，具体的说是涉及ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法。
背景技术：
目前，金属焊接常用的方法主要有熔焊、压焊、钎焊等，其中在结构件等制造业中最广泛使用的焊接方式有电极消耗式和电极无耗式。电极消耗式焊接方法又分为气体保护焊、气焊、埋弧焊等，现有的埋弧焊是先把焊剂堆在焊接件上面，然后埋入连续供给的焊丝，引弧后进行焊接，并不断产生焊渣，此时电弧被焊剂埋上，从外部看不见，焊剂起保护作用，其是ー种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，其具有焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压カ容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。石油天然气长输管线目前向大口径厚壁高钢级方向发展。钢管成型后、经预焊、内焊、外焊三道焊接エ序焊制。埋弧焊因使用焊丝粗、电流大、熔坑深，因此厚壁钢管的内外焊焊接时，均采用五丝埋弧焊エ艺，提高了厚壁管的质量和生产效率。但是，现有的五丝埋弧焊エ艺在对厚壁管焊接时存在热输入较大的问题，焊接接头稳定性差。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其焊接接头稳定性好，焊缝的形貌和质量均较好。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，包括五条焊丝，沿焊管行走方向的五条焊丝的焊接倾斜角度依次从前倾到后倾。沿焊管行走方向的五条焊丝和焊接面垂直线的倾斜角度依次为左17度、右3度、右11度、右22度以及右33度。焊丝伸出长度前丝为9d lld，d为焊丝直径。五条焊丝间距为15 30mm，沿焊管行走方向的五条焊丝间距依次稍微増大。沿焊管行走方向五条焊丝的焊接电流按70 90%依次减小。首条焊丝的焊接电压为31 34V，后四丝电压按I 3V依次増大。五条焊丝采用DC-AC混合电源配置沿焊管行走方向依次为DC-AC-AC-AC-AC。AC电源连接时，电流的相位差为120°。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明能使焊件的焊道根部完全焊透，一次焊接成型，不会产生较多的焊接缺陷，具有较高的生产率，热影响区小和焊缝金属组织均匀。它可广泛应用于大批量的直缝埋弧焊钢管的生产。
图I是本发明的结构示意 图2是焊缝宏观照片；
图3是焊缝中心组织照片；
图4是热影响区组织照片； 图中1-焊丝。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步详细的说明
如图I所示，本发明所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，包括五条焊丝1，其获得了稳定的焊接接头性能，具体的实施方式为
I、电源配置及连接方式
内外焊五丝焊采用纵列式五丝四电源焊接技木。电源使用林肯的DC、AC电源，并采用DC-AC混合电源配置DC-AC-AC-AC-AC。AC电源连接时，使电流的相位差为120°，有效地避免AC电弧间产生的电磁干扰，保证焊接时电弧的稳定燃烧。2、焊丝I的空间位置
焊丝I空间位置(焊丝I倾角、间距、伸长量、排列直线度)的设置对焊接的稳定性、焊缝的形貌和质量影响很大。当其他条件不改变，焊丝I前倾比后倾时的熔深大，后倾比前倾时的焊缝宽。在本实施例中，五条焊丝I和焊接面垂直线的倾斜角度依次为，左17度、右3度、右11度、右22度以及右33度，得到的焊接质量最好，焊丝I间距越小，熔深越深，但间距过小焊接时容易烧穿，过大会影响电弧的稳定性和焊缝成形。焊丝I伸出长度增加，焊缝余高増大，熔深减小；若伸出长度过小，导电嘴容易粘洛，使两邻的导电嘴产生“电弧”而影响正常电弧的燃烧。焊丝I纵向排列如出现错位，不在同一直线上，一方面会使内外焊缝偏离中心线，另ー方面也会影响电弧的稳定性。经过大量的实验，优化出五丝焊焊丝I的空间位置，如图I所示，其中，焊丝I倾斜角度从第一条焊丝I的垂直或稍前倾过度到后倾，焊丝I伸出长度前丝为9d lld (d为焊丝I直径);焊丝I间距15 30mm，焊丝I间距依次稍微增大，在本实施例中，依次为17、18,19 以及 21 mm。3、焊接參数
厚壁管焊接时，为了提高生产效率，内外焊均一次成型，热输入较大，过热区晶粒容易粗大。为了防止热影响区的脆化，内外焊时，在保证焊接接头质量的前提下，应尽量使用小的焊接规范。另ー方面，可以利用五丝焊实现高速焊接的特点，使冷却速度加快，限制奥氏体晶粒的长大，从而降低了热影响区晶粒长大的倾向。焊接电流与电压
焊接电流和电压对焊缝的形状有着十分重要的影响。五丝焊电流、电压可以调节的參数个数多达8个，通过调整各个电源的电流、电压，可改变熔池的深度、宽度，焊缝的余高。焊丝I各个电极所起的作用如下1丝主要保证焊缝的熔深；2、3丝主要作为填充金属并控制焊缝中部的宽度，但对于熔深也有一定的作用；4、5丝主要是控制焊缝表面成型的质量。电流选择时，I丝的电流在焊接电源容量许可的情况下，尽可能选择大电流，以保证在获得足够熔深的情况下有较高的焊接速度，后四丝电流按70 90%依次减小。电压选择时，I丝应尽可能选择较小的电压，一般在31 34V范围内较佳，后四丝电压按I 3V依次増大。焊接速度 高速焊接虽然对抑制热影响区脆化有一定作用，但速度过快，容易使冶金反应不够充分，増大缺陷产生的倾向，而影响焊缝质量的稳定性。另外，我们通过实验得出，焊接速度主要影响焊缝的熔深和熔宽，焊速越快，熔深和熔宽越小；而焊速的调整对焊缝的余高几乎没有影响。选择焊接速度吋，应根据各种因素合理确定。4、焊材的选择
X70 X80管线钢含C量低，S，P有害元素含量较低，结晶裂纹倾向小，通过匹配C、S、P元素低的焊材，避免焊接接头裂纹的产生。经过筛选，选用了含S、P量低且高强度、高韧性的C型和D型埋弧焊丝1，并匹配具有一定黏度的氟碱性烧结焊剂，焊后获得了以针状铁素体为主的组织，使焊接接头的强度和韧性都能满足标准和客户技术补充规范的要求。表I C型焊丝化学成分(w%)
7U 素 ]C |Mn [Si [S IP Ib [Ti [Mo 质量分数]0. 07 |l. 46
C |Mn [Si [S IP Ib [Ti [Ni 质量分数 Ja 09 |l. 72 [o. 06 Ja 003 10. OlO |o. 005 [o. 13 Ja 30
焊缝无损检验质量通过严格的生产エ艺控制，保证了焊缝的质量。采用五丝埋弧焊エ
艺生产的钢管，UT、RT 一次合格率都达到了 94%。图2是焊缝宏观照片，生产过程中，通过调整各电极的电流、电压，获得良好的焊缝形貌。图3是焊缝中心组织照片，图4是热影响区组织照片，由图中可见，焊管的焊缝中心组织都主要以晶内成核针状铁素体为主，热影响区组织都主要以粒状贝氏体为主，焊缝和热影响区具有良好的冲击韧性。焊缝实验得到的冲击性能如以下表3、表4，各项力学性能都符合国际和国家标准以及客户补充技术要求。
表3焊缝冲击性能(_20°C)
缺ロ位冲击功(J)(全试样尺寸)
置 I I 2 I 3 I 平均 I— 标准要求
,f 188 183 im 187单个WO
HAZ I= 317 J 306 [ 292 I: 305 J 平均>卯
表4焊缝横向拉伸、弯曲性能
/ X I f/C拉强度(MPa) ["V向弯ft
、画〉.......................................Will................................T...................................Si--1 ^
21 I 645 [ 570 I= 无裂纹无裂纹在经过各种因素的考虑和大量的实验之后，五丝焊生产钢管的焊接速度为I. 60m/min,与~■，ニ丝等焊接相比，焊接速度提闻了近30%,提闻了生广效率。结论 (I)通过调整电源的配置、连接方式和焊丝I的空间分布，可以避免五丝埋弧焊各电极间的干扰，使焊接过程中电弧稳定燃烧。(2)五丝埋弧焊焊接过程中可以调节的參数多达9个，合理的调整參数，可以得到良好的焊缝形貌。(3)采用五丝埋弧焊，并匹配C型、D型焊丝I和氟碱性烧结焊剂，既保证了高钢级厚壁管具有闻强度、闻朝性的焊接接头，又提闻了厚壁管的生广效率。实验表明，壁厚21mm钢管焊缝_20°C冲击功达180J，壁厚28. 6mm钢管焊缝0°C冲击功达190J。(4)五丝埋弧焊エ艺成功地应用于高钢级厚壁钢管生产中。本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
权利要求
1.ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，包括五条焊丝，其特征在于沿焊管行走方向的五条焊丝的焊接倾斜角度依次从前倾到后倾。
2.根据权利要求I所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其特征在于所述沿焊管行走方向的五条焊丝和焊接面垂直线的倾斜角度依次为左17度、右3度、右11度、右22度以及右33度。
3.根据权利要求I所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其特征在于所述焊丝伸出长度前丝为9d lld，d为焊丝直径。
4.根据权利要求I所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其特征在于所述五条焊丝间距为15 30mm，沿焊管行走方向的五条焊丝间距依次稍微増大。
5.根据权利要求I所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其特征在于沿焊管行走方向五条焊丝的焊接电流按70 90%依次减小。
6.根据权利要求I所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其特征在于首条焊丝的焊接电压为31 34V，后四丝电压按I 3V依次増大。
7.根据权利要求I至6任一项所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其特征在于五条焊丝采用DC-AC混合电源配置沿焊管行走方向依次为DC-AC-AC-AC-AC。
8.根据权利要求7所述的ー种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，其特征在于AC电源连接吋，电流的相位差为120°。
全文摘要
本发明公开了一种厚壁焊管五丝自动埋弧焊焊接方法，包括五条焊丝，沿焊管行走方向的五条焊丝的焊接倾斜角度依次从前倾到后倾，本发明能使焊件的焊道根部完全焊透，一次焊接成型，不会产生较多的焊接缺陷，具有较高的生产率，热影响区小和焊缝金属组织均匀。它可广泛应用于大批量的直缝埋弧焊钢管的生产。
文档编号B23K9/18GK102744505SQ201210247160
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者不公告发明人 申请人:上海中油天宝巴圣钢管有限公司