一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法
【专利摘要】本发明公开了一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，包括如下具体步骤：（1）焊接试板制备，焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双面V型坡口为对称双面V型坡口或非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为20-60°，背面坡口角度B为25-70°，正面坡口深度t为钢板厚度T的50-70%，焊接坡口不留钝边；（2）将焊接试板进行组对，预留3-8mm的组对间隙；（3）进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进行强制冷却；（4）进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块进行强制冷却；本发明设计的焊接接头力学综合性能优良，不但操作简单快捷，实用性强，而且可以有效降低焊接生产成本，适合于大型海洋结构及船舶等钢铁结构焊接的推广。
【专利说明】一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁材料焊接领域，涉及一种焊接接头综合力学性能优良的焊接工 艺，具体地说是一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法。
【背景技术】
[0002] 目前，构件正朝着大型化、重载荷的方向快速发展，焊接越来越成为制约企业快速 发展的瓶颈之一，特别是随着船舶与海工制造业的快速发展，迫切需要一种高效焊接方法 来提高生产效率。气电立焊（EGW)就是一种通过增加焊接热输入来快速完成焊接操作的高 效焊接方法，它是一种由电渣焊发展演变形成的高效焊接技术，因其高效率、低成本的优点 而成为一种快速发展的先进焊接方法，能够很好的迎合现代焊接技术的要求。
[0003] 但是，由于气电立焊焊接线能量较大，造成焊接接头的拉伸性能、冲击性能等力学 性能低下，不能满足高性能焊接接头的要求钢铁结构，所以现在暂时应用于性能要求较低 的钢铁结构中。
[0004] 更重要的是，目前气电立焊主要还应用于板厚低于50mm的钢板焊接，而对于50mm 以上，特别是50?80mm厚钢板由于没有合适的焊接工艺而无法使用气电立焊这种高效的 工艺方法。所以，发明一种焊接接头力学综合性能优良、并且能够适合于50?80mm厚钢板 的气电立焊方法具有十分必要的现实意义，对于推动我国气电立焊技术的发展有着极为重 要的作用。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种适合于50-80mm 厚钢板的气电立焊方法，本发明设计的焊接接头力学综合性能优良，不但操作简单快捷，实 用性强，而且可以有效降低焊接生产成本，适合于大型海洋结构及船舶等钢铁结构焊接的 推广。
[0006] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方 法，包括如下具体步骤： (1) 焊接试板制备，焊接坡口型式采用双面V型坡口，双面V型坡口为对称双面V型坡 口或非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为20-60°，背面坡口角度B为25-70°，正面坡 口深度t为钢板厚度T的50-70%，焊接坡口不留钝边； (2) 将焊接试板进行组对，预留3-8_的组对间隙； (3) 进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进 行强制冷却； (4) 进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块 进行强制冷却。
[0007] 本发明进一步限定的技术方案是： 其中，步骤（1)中焊接试板坡口加工面粗糙度< Ra25 ;步骤（2)中，使用手工电弧焊、 〇)2气体保护焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊 的焊缝长度多l〇mm，焊缝高度多5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm ;步骤（3)和步 骤（4)中，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2S 98%;气电立焊丝直径为1.6mm，焊 丝熔敷金属化学成分及重量百分比为：C :0. 06-0. 18%，Mn :0. 9-2. 0%，Si :0. 25-0. 70%，S : 彡 0· 03%，P :彡 0· 03%，Ni :0· 45-1. 20%，M〇 :0· 25-1. 00 %，Ti :彡 0· 05%，余量为 Fe 及不可避 免杂质；焊接电流为300-420A，焊接电压为30-36V，焊接速度为6-9cm/min。
[0008] 本发明的有益效果是： 本发明设计的焊接方法可以满足50?80mm厚钢板的气电立焊，达到高效、快速地完成 焊接施工，而且坡口于焊接前完成全部加工，有别与常规情况下正面焊接后再进行背面坡 口加工的气电立焊方法，极大地缩短了坡口加工时间，节约了大量时间，大大地降低了焊接 成本；而且本焊接方法只需要进行2次焊接操作，可操作性好，大大减少了产生焊接气孔、 夹渣等焊接缺陷的产生概率；本发明形成的焊接接头力学性能优良，能够满足对焊接接头 力学性能有较高要求的焊接施工。
[0009] 本发明在大幅度提高50?80mm厚钢板焊接效率的同时，可以保证焊接接头具有 优良的综合力学性能，操作简单快捷，实用性强，可以有效降低焊接生产成本，适合于大型 海洋结构及船舶等钢铁结构焊接的推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的坡口示意图； 其中，A-正面坡口角度，B-背面坡口角度，d-组对间隙，T-钢板厚度，t-正面坡口深 度。
【具体实施方式】
[0011] 实施例1 本实施例提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，结构如图1所示，包括如下 具体步骤： (1) 制备焊接试板：屈服强度为428MPa、抗拉强度为590MPa，-40°C冲击功Akv>80J，试 板尺寸为400mm (长）X 200mm (宽）X 50mm (厚)，焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双 面V型坡口为非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为35°，背面坡口角度B为40°，正面 坡口深度t为20mm，焊接坡口不留钝边，焊接试板坡口加工面粗糙度为Ra25 ; (2) 将焊接试板进行组对，预留组对间隙d为3mm，使用手工电弧焊、0)2气体保护 焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度 彡10mm，焊缝高度彡5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm ; (3) 进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进 行强制冷却； (4) 进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块 进行强制冷却。
[0012] 前述步骤（3)和步骤（4)中，气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及 重量百分比为：C :0· 06%，Mn :0· 9%，Si :0· 25%，S :0· 03%，P :0· 03%，Ni :0· 45%，Mo :0· 25%，Ti : 0. 05%，余量为Fe及不可避免杂质，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2^ 98%，焊接 电流为420A，焊接电压为34V，焊接速度为9cm/min，焊接线能量为122kJ/cm。
[0013] 实施例2 本实施例提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，结构如图1所示，包括如下 具体步骤： (1) 制备焊接试板：屈服强度为419MPa、抗拉强度为592MPa，-40°C冲击功Akv>80J，试 板尺寸为800mm (长）X 200mm (宽）X 60mm (厚)，焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双 面V型坡口为非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为30°，背面坡口角度B为35°，正面 坡口深度t为35mm，焊接坡口不留钝边，焊接试板坡口加工面粗糙度为Ra25 ; (2) 将焊接试板进行组对，预留组对间隙d为8mm，使用手工电弧焊、0)2气体保护 焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度 彡10mm，焊缝高度彡5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm ; (3) 进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进 行强制冷却； (4) 进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块 进行强制冷却。
[0014] 前述步骤（3)和步骤（4)中，气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及 重量百分比为：C :0· 18%，Mn :2· 0%，Si :0· 70%，S :0· 02%，P :0· 02%，Ni :1· 20%，Mo :1. 00 %， Ti :0. 03%，余量为Fe及不可避免杂质，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2多98%，焊 接电流为390A，焊接电压为34V，焊接速度为8cm/min，焊接线能量为132kJ/cm。
[0015] 实施例3 本实施例提供一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，结构如图1所示，包括如下 具体步骤： (1) 制备焊接试板：屈服强度为409MPa、抗拉强度为578MPa，-40°C冲击功Akv>80J，试 板尺寸为800mm (长）X 200mm (宽）X 80mm (厚)，焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双 面V型坡口为非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为25°，背面坡口角度B为30°，正面 坡口深度t为50mm，焊接坡口不留钝边，焊接试板坡口加工面粗糙度为Ra25 ; (2) 将焊接试板进行组对，预留组对间隙d为6mm，使用手工电弧焊、0)2气体保护 焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度 彡10mm，焊缝高度彡5mm，相邻定位焊间隔长度不超过500mm ; (3) 进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进 行强制冷却； (4) 进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块 进行强制冷却。
[0016] 前述步骤（3)和步骤（4)中，气电立焊丝直径为1.6mm，焊丝熔敷金属化学成分及 重量百分比为：C :0· 012%，Mn :1· 5%，Si :0· 45%，S :0· 01%，P :0· 01%，Ni :0· 85%，Mo :0· 65 %， Ti :0. 01%，余量为Fe及不可避免杂质，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量CO2^ 98%，焊 接电流为380A，焊接电压为33V，焊接速度为5cm/min，焊接线能量为150kJ/cm。
[0017] 经过上述实施例1-3的焊接方法后，对焊接接头进行手工超声波探伤和力学性能 检测。超声波探伤结果I级合格，焊接接头力学性能检测结果如表1所示。
[0018] 表1焊接接头的综合性能
【权利要求】
1. 一种适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，包括如下具体步骤： (1) 焊接试板制备，焊接坡口型式采用双面V型坡口，所述双面V型坡口为对称双面V 型坡口或非对称双面V型坡口，正面坡口角度A为20-60°，背面坡口角度B为25-70°，正 面坡口深度t为钢板厚度T的50-70%，焊接坡口不留钝边； (2) 将焊接试板进行组对，预留3-8_的组对间隙； (3) 进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装铜制三角形水冷试块进 行强制冷却； (4) 进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的铜制水冷试块 进行强制冷却。
2. 根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步 骤（1)中焊接试板坡口加工面粗糙度< Ra25。
3. 根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步 骤（2)中，使用手工电弧焊、0)2气体保护焊或氩弧焊对组对完成的焊接试板两端及中间位 置进行定位焊，每个定位焊的焊缝长度多l〇mm，焊缝高度多5mm，相邻定位焊间隔长度不超 过 500mm。
4. 根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步 骤（3)和步骤（4)中，保护气体采用二氧化碳气体，气体含量C02^ 98%。
5. 根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，所述步 骤（3)和步骤（4)中，气电立焊丝直径为1. 6mm，焊丝熔敷金属化学成分及重量百分比为：C : 0? 06-0. 18%，Mn :0? 9-2. 0%，Si :0? 25-0. 70%，S :彡 0? 03%，P :彡 0? 03%，Ni :0? 45-1. 20%，Mo : 0. 25-1. 00 %，Ti 0. 05%，余量为Fe及不可避免杂质。
6. 根据权利要求1所述的适合于50-80mm厚钢板的气电立焊方法，其特征在于，步骤 (3)和步骤（4)中，焊接电流为300-420A，焊接电压为30-36V，焊接速度为6-9cm/min。
【文档编号】B23K9/235GK104475920SQ201410639746
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】张苏强, 李丽, 邓伟, 王红鸿, 田 浩 申请人:南京钢铁股份有限公司