熔化极气体保护焊焊接方法
【专利摘要】本发明提供一种熔化极气体保护焊焊接方法，其解决了现有手工电弧焊焊接焊接变形较大、效率低和成本高的技术问题，其在焊接前先对焊接件进行预热，预热温度为100～150℃；焊接件的坡口形式采用X型坡口，坡口角度为55°～65°；焊接过程中所使用的热输入量不超过29KJ/CM。本发明可应用于SA738GR.B钢材料焊接。
【专利说明】熔化极气体保护焊焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接方法，尤其是涉及一种熔化极气体保护焊焊接方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国核电建设进入了高速发展期，大量的核电项目进入建设状态，第三代核电堆型为AP1000、CAP1000及CAP1400。第三代核电堆型中安全壳的主体材料是SA738GR.B钢板。我国是首次在核电中应用SA738GR.B钢板的国家。对于这种低合金钢材料，目前除了手工电弧焊能够满足其焊接性能要求外，尚无其它合适的焊接方法可以使用。
[0003]手工电弧焊虽然能够满足上述钢材料的焊接性能要求，但是存在以下几个问题:
[0004]一是由于手工电弧焊最大热输入量能够达到40KJ/CM，产品在焊接过程焊接变形较大；
[0005]二是钢制安全壳本体板厚42.1?47.6mm,焊缝总长度大约为3400m，而一名手工焊焊工每天只能焊接500_左右，效率非常低；
[0006]三是为保证核电建设的工期，需要投入大量的焊工，根据目前项目上的统计，单台机组焊工最大投入量为68名，耗费巨大的人力，成本很高。
【发明内容】
[0007]本发明是针对现有手工电弧焊焊接变形大、焊接效率低和成本高的技术问题，提供一种焊接变形小、焊接效率高和成本低的熔化极气体保护焊焊接方法。
[0008]为此，本发明提供一种熔化极气体保护焊焊接方法，其在焊接前先对SA738GR.B钢板焊接件进行预热，预热温度为100?150°C ;焊接件的坡口形式采用X型坡口，坡口角度为55°?65° ;焊接过程中所使用的热输入量不超过29KJ/CM。
[0009]优选地，焊接时所选用的气体为Ar和C02。
[0010]优选地，焊接时气体的流量为15?231/min。
[0011]优选地，焊接时所选用的气体含量为80%的Ar和20%的C02。
[0012]优选地，在于焊接过程中，道间温度不超过200°C。
[0013]优选地，焊接位置为平焊、横焊、立焊和仰焊中的任意一种或其组合。
[0014]优选地，在平焊位置，焊前错边量为0?3mm，组对根部间隙为0?5mm ;在横焊位置，焊前错边量为0?3mm,组对根部间隙为0?4_ ;在立焊位置,焊前错边量为0?5mm,组对根部间隙为0?5mm。
[0015]优选地，焊接采用手工半自动焊接、机械式自动焊接的任意一种或两者的组合。
[0016]优选地，焊接件预热采用火焰或带有热电偶的电阻片进行。
[0017]本发明的最大焊接热输入量仅为29KJ/CM，很大程度上降低了热输入量，更有利于控制产品的焊接变形，使焊接变形较小；使用本发明提供的方法对SA738GR.B钢板进行焊接，焊接飞溅率小，焊缝成型美观，焊缝各项力学性能良好，特别是焊缝在焊态及10小时热处理状态下，能够保持良好的低温冲击韧性；本发明的焊接工艺突破了目前SA738GR.B单一的手工电弧焊焊接方法，能够采用手工半自动焊接和机械式自动焊接，熔化极气体保护半自动焊熔敷效率为手工电弧焊的1.5倍，机械式自动焊熔敷效率为手工电弧焊的2.5倍，焊接效率大大提高；同时，本发明也大大减少了工人数，降低了生产成本,另外，由于熔化极气体保护焊焊丝熔敷系数大，相同的焊接量，熔化极气体保护焊所用焊丝的采购量为焊条的一半，进一步节约了生产成本。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
[0019]选用ASME规范材料SA738GR.B,试板规格为500mm* 150mm*42.1mm,在平焊位置进行焊接。坡口形式采用对称X型坡口，坡口角度为55°。组对根部间隙3mm，焊接前错边量
0mm ο
[0020]焊接前先用火焰对焊接件进行预热，预热温度为110°C。焊接时采用直径1.0mm的ER90S-G (ASME SFA-5.28 Α-Ν0.10, F-N0.6)焊丝进行熔化极气体保护焊焊接(GMAW)。气体比例为80%的Ar和20%的C02，气体流量为151/min，采用直流反接。
[0021]在焊接过程中，所使用的热输入量不超过22.5KJ/CM ;焊接过程中的最大道间温度为155°C ;焊接采用机械式自动焊进行焊接。
[0022]在上述工艺下焊接完成的焊缝，各项力学性能良好。经测试，焊态下室温横向抗拉强度分别为665MPa、680Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为575Mpa、575Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为191.2J;焊后热处理60(TC下保温10小时后，室温横向抗拉强度分别为:635Mpa、635Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为555Mpa、550Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为129.7J。事实证明，焊缝在焊态及10小时热处理状态下，能够保持良好的低温冲击韧性。
[0023]实施例2
[0024]选用ASME规范材料SA738GR.B,试板规格为500mm* 150mm*42.1mm,在横焊位置进行焊接。坡口形式采用对称X型坡口，坡口角度为58°。组对根部间隙3mm，焊接前错边量
0mm ο
[0025]焊接前先用火焰对焊接件进行预热，预热温度为100°C。焊接时采用直径1.2mm的ER90S-G (ASME SFA-5.28 Α-Ν0.10, F-N0.6)焊丝进行熔化极气体保护焊焊接(GMAW)。气体比例为80%的Ar和20%的C02，气体流量为171/min，采用直流反接。
[0026]在焊接过程中，所使用的热输入量不超过17KJ/CM ;焊接过程中的最大道间温度为162°C ;焊接采用机械式自动焊进行焊接。
[0027]在上述工艺下焊接完成的焊缝，各项力学性能良好。经测试，焊态下室温横向抗拉强度分别为695MPa、700Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为580Mpa、580Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为242.3J ;焊后热处理601°C下保温10小时后，室温横向抗拉强度分别为:665Mpa、660Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为565Mpa、565Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为175.0J，在-60°C下进行落锤试验，连续两件未断裂。事实证明，焊缝在焊态及10小时热处理状态下，能够保持良好的低温冲击韧性。
[0028]实施例3
[0029]选用ASME规范材料SA738GR.B,试板规格为500mm* 150mm*42.1mm,在立焊位置进行焊接。坡口形式釆用对称X型坡口，坡口角度为60°。组对根部间隙3mm，焊接前错边量
0mm ο
[0030]焊接前先用火焰对焊接件进行预热，预热温度为105°C。焊接时采用直径1.3mm的ER90S-G (ASME SFA-5.28 Α-Ν0.10, F-N0.6)焊丝进行熔化极气体保护焊焊接(GMAW)。气体比例为80%的Ar和20%的C02，气体流量为191/min，采用直流反接。
[0031]在焊接过程中，所使用的热输入量不超过28.8KJ/CM ;焊接过程中的最大道间温度为200°C ;焊接采用机械式自动焊进行焊接。
[0032]在上述工艺下焊接完成的焊缝，各项力学性能良好。经测试，焊态下室温横向抗拉强度分别为695MPa、695Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为580Mpa、570Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为202.3J。焊后热处理602°C下保温10小时后，室温横向抗拉强度分别为:650Mpa、675Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为560Mpa、560Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为176.3J。事实证明，焊缝在焊态及10小时热处理状态下，能够保持良好的低温冲击韧性。
[0033]实施例4
[0034]选用ASME规范材料SA738GR.B,试板规格为500mm* 150mm*42.1mm,在仰焊位置进行焊接。坡口形式采用对称X型坡口，坡口角度为62°。组对根部间隙3mm，焊接前错边量
0mm ο
[0035]焊接前先用带有热电偶的电阻片对焊接件进行预热，预热温度为106°C。焊接时采用直径1.5mm的ER90S-G(ASME SFA-5.28A-N0.10, F-N0.6)焊丝进行熔化极气体保护焊焊接(GMAW)。气体比例为80%的Ar和20%的C02，气体流量为211/min，采用直流反接。
[0036]在焊接过程中，所使用的热输入量不超过19.1KJ/CM ;焊接过程中的最大道间温度为155°C ;焊接时采用手工半自动焊进行焊接。
[0037]在上述工艺下焊接完成的焊缝，各项力学性能良好。经测试，焊态下室温横向抗拉强度分别为680MPa、685Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为575Mpa、570Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为131J。焊后热处理604°C下保温10小时后，室温横向抗拉强度分别为:640Mpa、650Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为590Mpa、580Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为129.7J。事实证明，焊缝在焊态及10小时热处理状态下，能够保持良好的低温冲击韧性。
[0038]实施例5
[0039]选用ASME规范材料SA738GR.B,单块钢板曲率半径为23904mm，弧长8591mm，板厚43mm，钢板下端切线与水平面夹角为11°，两块相同钢板进行拼接。焊接包括了平焊和立焊位置。坡口形式采用非对称X型坡口，内侧坡口深度为27mm，外侧坡口深度为16mm，坡口角度为65°。组对根部间隙平焊位置为3mm、立焊位置为5mm，焊接前错边量平焊位置和立焊位置均为5mm。
[0040]焊接前先用带有热电偶的电阻片对焊接件进行预热，预热温度为150°C。焊接时采用直径1.6mm的ER90S-G(ASME SFA-5.28A-N0.10, F-N0.6)焊丝进行熔化极气体保护焊焊接(GMAW)。气体比例为80%的Ar和20%的C02，气体流量为231/min，采用直流反接。
[0041]在焊接过程中，所使用的热输入量不超过29KJ/CM;焊接过程中的最大道间温度为168°C ;内侧采用机械式自动焊进行焊接，外侧采用手工半自动焊进行焊接。
[0042]在上述工艺下焊接完成的焊缝，各项力学性能良好。经测试，焊态下室温横向抗拉强度分别为675MPa、675Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为595Mpa、590Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为189.3J。焊后热处理605°C下保温10小时后，室温横向抗拉强度分别为:660Mpa、660Mpa，200°C高温横向抗拉强度分别为565Mpa、565Mpa，-29°C冲击试验焊缝平均值为232J。事实证明，焊缝在焊态及10小时热处理状态下，能够保持良好的低温冲击韧性。
[0043]经反复多次实验证实，本发明的焊接工艺所适用的组对要求为:在平焊位置，焊前错边量为0?3mm,组对根部间隙为0?5mm ;在横焊位置,焊前错边量为0?3mm,组对根部间隙为0?4mm ;在立焊位置，焊前错边量为0?5mm，组对根部间隙为0?5mm。
[0044]上述所有实施例中，本发明采用的焊接材料均为ASME规范材料SA738GR.B,本发明所提供的焊接工艺对此材料的焊接效果最好，对很多其他低合金钢材料也同样适用。另夕卜，本发明的焊接位置可以为平焊、横焊、立焊和仰焊四个位置中的任意一种或任意位置的组合。
【权利要求】
1.一种熔化极气体保护焊焊接方法，其特征是焊接前先对34738(?.8钢板焊接件进行预热，预热温度为100?1501；焊接件的坡口形式采用X型坡口，坡口角度为55。?65。；焊接过程中所使用的热输入量不超过29^/01。
2.根据权利要求1所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于焊接时所选用的气体为紅和〇02。
3.根据权利要求2所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于焊接时气体的流量为 15 ?231/1111110
4.根据权利要求2所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于焊接时所选用的气体含量为80 %的紅和20 %的(?。
5.根据权利要求1或3所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于焊接过程中，道间温度不超过2001。
6.根据权利要求5所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于焊接位置为平焊、横焊、立焊和仰焊中的任意一种或其组合。
7.根据权利要求6所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于在平焊位置，焊前错边量为0?3111111，组对根部间隙为0?5111111 ；在横焊位置,焊前错边量为0?3111111，组对根部间隙为0?4臟；在立焊位置，焊前错边量为0?5111111，组对根部间隙为0?5111111。
8.根据权利要求7所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于焊接采用手工半自动焊接、机械式自动焊接的任意一种或两者的组合。
9.根据权利要求8所述的熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于焊接件预热采用火焰或带有热电偶的电阻片进行。
【文档编号】B23K9/173GK104308335SQ201410452385
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】丁连征, 胡广泽, 曹中云, 王刚, 修延飞, 张华建, 董永志, 冯吉才, 孙清洁 申请人:山东核电设备制造有限公司