本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种厚壁钢管的对接焊接方法。
背景技术：
多数承载部件(例如轨道车辆牵引杆)，主要采用气保焊焊接技术将两段厚壁钢管(即壁厚≥15mm的钢管)对接堆焊而成。
一方面焊接时由于管壁较厚、起弧温度较低，常规mag焊接(熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称)时易造成起弧点熔深较浅、焊缝较厚，收弧时出现裂纹、冷缩孔等缺陷，起收弧部位必须要进行缺陷的清除，同时为避免堆焊层间形状突变或焊渣造成焊缝未熔合、夹渣缺陷，层间需要进行打磨清理。严格的起收弧及层间清理要求又不可避免的造成焊接多次中断，进而导致起收弧数量增加，反复的层间清理使得生产效率受到很大影响。
另一方面即使严格进行缺陷与层间的打磨清理，由于频繁的起收弧及生产中必然存在的清理不彻底现象，仍会造成焊缝未熔合、夹渣等缺陷，最终导致产品射线探伤不合格，返修甚至报废。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种厚壁钢管的对接焊接方法，以解决现有气保焊焊接技术中焊缝质量差的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种厚壁钢管的对接焊接方法，其包括如下步骤：
将两个厚壁钢管的待焊接面加工成坡口；
将两个所述厚壁钢管的待焊接面在保持间隙的情况下进行对接，并对对接后的所述坡口进行定位焊接，以将两个厚壁钢管进行固定，便于后续的焊接；
对对接后的所述坡口的根部进行打底焊接，并对打底焊接后的焊缝进行打磨，使所述打底焊接后的焊缝的起始端至末端沿着所述厚壁钢管的周向由宽变窄；
将所述定位焊接后的焊缝清除；
对对接后的所述坡口进行填充焊接，所述填充焊接从所述打底焊接后的焊缝的起始端起弧，并采用梯形运条方式绕所述厚壁钢管的周向螺旋焊接。
说明：本发明中，打底焊接后的焊缝指的是打底焊接所得的焊缝；同样的，定位焊接后的焊缝指的是定位焊接所得的焊缝，填充焊接后的焊缝指的是填充焊接所得的焊缝。
进一步地，对接后的所述坡口为x形坡口。x形坡口可得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝，增加了待焊接面之间的接触面积，增强了焊口强度；而且，x形坡口还可减少焊缝金属量，厚壁钢管焊后应力和变形小，更有助于焊透。
进一步地，所述x形坡口的坡口角度大于90°，以便于后续焊道熔合。
进一步地，所述对接的方式为：其中一个所述厚壁钢管的待焊接面构造有圆筒状结构，并将所述圆筒状结构插入另一个所述厚壁钢管内，从而将两个所述厚壁钢管的待焊接面对接。即：以插接的方式将两个厚壁钢管对接。以插接方式进行对接，不仅提高了两厚壁钢管之间的对接精准度，避免了错边现象的出现，而且相当于对两厚壁钢管进行了初步固定，提高了两厚壁钢管之间的连接牢固度，也便利于后续的定位焊接。
进一步地，将两个所述厚壁钢管的待焊接面对接时，保持两个所述厚壁钢管之间的间隙为3～3.5mm。即所述圆筒状结构暴露至坡口的宽度为3～3.5mm。如此设置，是在综合考虑焊接和运条后的优化选择，更利于焊接和运条。
进一步地，所述定位焊接包括三段定位焊，三段所述定位焊的焊缝间隔均匀设置，可提高钢管之间的固定牢固度。
优选的，在进行所述打底焊接前，对待进行所述打底焊接的区域进行打磨清理。对待进行所述打底焊接的区域进行打磨清理，可避免打底焊缝的夹渣，提高了焊缝质量和焊接强度。
进一步地，在对所述打底焊接后的焊缝进行打磨前，先清除所述打底焊接后的焊缝的起弧点和收弧点，以利于焊缝的熔合，也避免了气孔或夹渣现象的发生。
进一步地，所述打底焊接后的焊缝的起始端至末端沿着所述厚壁钢管的周向渐尖。
进一步地，所述打底焊接后的焊缝从起始端至末端呈半月牙状，由此可确保焊缝路线的自然过渡，避免了焊缝中出现气孔或弧坑。
优选的，将所述定位焊接后的焊缝清除的同时，将其余未焊部位打磨清理，由此，可进一步降低焊缝中出现夹渣或气孔的概率，进一步提高了焊缝质量。
进一步地，所述定位焊接、打底焊接和填充焊接均采用mag焊，三步焊接都采用mag焊可避免更换不同焊接方法，利于连续焊接，同时降低了对操作人员的资质要求和操作难度；另外，mag焊接过程采用射流过渡的方式，提升了熔敷速度，相比氩弧焊或者手工电弧焊方法，生产效率明显提升。所述mag焊采用直径为1.0～1.2mm的实芯焊丝。相比药芯或金属芯焊丝，所述实芯焊丝可进一步提升熔敷率，更加适用于厚壁钢管的批量化焊接。
进一步地，所述填充焊接从所述打底焊接后的焊缝的起始端起弧后，并采用立焊位置(即pf位置)梯形运条方式，并于所述打底焊接后的焊缝的末端自然过渡，这样可使焊缝连续，无中断，大大提高了焊缝质量。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
本发明所述厚壁钢管的对接焊接方法，过程简单，操作方便，无需引入先进焊接方法或对现有设备进行改造，针对目前设计结构，仍采用生产效率高的mag焊方法，通过对打底焊缝(即打底焊接所得的焊缝)进行独特打磨和对定位焊缝(即定位焊接所得的焊缝)进行打磨清除等焊前特殊预处理，以及梯形运条、螺旋形填充堆焊等创新方法，所得到的焊缝质量高，从根本上解决了焊缝缺陷问题。
焊接过程采用pf位置梯形运条方式，焊枪在金属熔化形成的熔池表面，沿螺旋上升的梯形运动轨迹，运动过程在梯形熔池的四个节点稍作停顿，增加了电弧与坡口的接触面积和接触时间，同时结合pf位置焊接，增加了热输入，一方面加大了熔深，另一方面熔池存在时间延长、易于焊渣浮出。整个焊接过程，电弧无需停止，实现了厚壁钢管对接焊缝的连续焊接，避免了常规堆焊过程中由于焊缝层间清理造成的焊接过程中断，确保了焊缝内部质量的同时，大大提升了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例的两个厚壁钢管对接的结构示意图；
图2为本发明实施例的定位焊缝和打底焊缝的结构示意图；
图3为本发明实施例的梯形运条的结构示意图；
图4为图3中a部的放大图；
图5为本发明实施例的厚壁钢管焊接时的横剖面图(示出了螺旋式的填充焊接)；
图6为本发明实施例所述梯形熔池的结构示意图；
其中，1、厚壁钢管；2、待焊接面；3、x形坡口；4、打底焊接后的焊缝(即打底焊缝)；5、打底焊接后的焊缝的起始端；6、打底焊接后的焊缝的末端；7、定位焊接后的焊缝(即定位焊缝)；8、梯形运条方式(其中，箭头代表焊丝前进方向)；9、圆筒状结构；10、填充焊接的螺旋线(其中，箭头代表焊丝在周向上的前进方向)；11、梯形熔池；12、填充焊接后的焊缝；13、实芯焊丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
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；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”等仅用于描述目的，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～图6所示，本实施例提供了一种厚壁钢管的对接焊接方法，其包括如下步骤：
步骤1：参见图1，将两个厚壁钢管1的待焊接面2加工成坡口；
步骤2：参见图1，将两个厚壁钢管1的待焊接面2在保持3mm间隙的情况下进行对接，然后对对接后的坡口进行定位焊接，以将两个厚壁钢管1进行固定；
步骤3：参见图2，对对接后的坡口的根部进行打底焊接，再清除打底焊接后的焊缝4的起弧点和收弧点，然后对打底焊接后的焊缝4进行打磨，打磨后使得打底焊接后的焊缝4的起始端5至末端6沿着厚壁钢管1的周向渐尖，本实施例中打底焊接后的焊缝4优选呈半月牙状；
步骤4：将其余未焊部位打磨清理，将定位焊接后的焊缝7清除；
步骤5：对对接后的坡口进行填充焊接，填充焊接从打底焊接后的焊缝4的起始端5起弧，并采用梯形运条方式8(如图3和图4所示)绕厚壁钢管的周向螺旋焊接(参见图5所示的螺旋线10)，图5还示出了填充焊接后的焊缝12。
其中，对接后的坡口为x形坡口3，x形坡口3的坡口角度大于90°。
其中，步骤2中对接的方式为：其中一个厚壁钢管1的待焊接面2构造有圆筒状结构9，并将圆筒状结构9插入另一个厚壁钢管1内，从而将两个厚壁钢管1的待焊接面2对接。即：以插接的方式将两个厚壁钢管1对接。优选的，圆筒状结构9的外径小于另一个厚壁钢管1的内径0.4～0.6mm。以插接方式进行对接，不仅提高了两厚壁钢管1之间的对接精准度，避免了错边现象的出现，而且相当于对两厚壁钢管1进行了初步固定，提高了两厚壁钢管1之间的连接牢固度，也便利于后续的定位焊接。
其中，步骤2中的定位焊接包括三段定位焊，三段定位焊的焊缝7间隔均匀设置(如图2所示，图2缺省一个定位焊缝)。即每隔120°进行一个定位焊，可提高钢管之间的固定牢固度。
其中，步骤3中，在进行打底焊接前，对待进行打底焊接的区域进行打磨清理。打磨清理的区域在周向上的弧长选择为30mm，打底焊接的区域在周向上的弧长为20mm，打底焊接后的焊缝4厚度为4～6mm。
本实施例中，定位焊接、打底焊接和填充焊接均采用mag焊，三步焊接都采用mag焊可避免更换不同焊接方法，利于连续焊接，同时降低了对操作人员的资质要求和操作难度；另外，mag焊接过程采用射流过渡的方式，提升了熔敷速度，相比氩弧焊或者手工电弧焊方法，生产效率明显提升。
本实施例中，mag焊采用直径为1.2mm的实芯焊丝13。相比药芯或金属芯焊丝，所述实芯焊丝13可进一步提升熔敷率，更加适用于厚壁钢管1的批量化焊接。
具体而言，步骤5中，填充焊接从打底焊接后的焊缝4的起始端5起弧后，并采用立焊位置(即pf位置)梯形运条方式8，焊丝呈螺旋线10前进(如图5所示)，并于打底焊接后的焊缝4的末端6自然过渡，这样可使焊缝连续，无中断，大大提高了焊缝质量。
综上所述，本实施例的厚壁钢管的对接焊接方法，过程简单，操作方便，无需引入先进焊接方法或对现有设备进行改造，针对目前设计结构，仍采用生产效率高的mag焊方法，通过对打底焊缝进行独特打磨和对定位焊缝进行打磨清除等焊前特殊预处理，以及梯形运条、螺旋形填充堆焊等创新方法，所得到的焊缝质量高，从根本上解决了焊缝缺陷问题。
焊接过程采用pf位置梯形运条方式，焊枪在金属熔化形成的梯形熔池11表面，沿螺旋上升的梯形运动轨迹，运动过程在梯形熔池11(如图6所示)的四个节点稍作停顿(如图4中a-b-c-d-e-f-g-h依次示出的焊丝的依次停顿的节点)，增加了电弧与坡口的接触面积和接触时间，同时结合pf位置焊接，增加了热输入，一方面加大了熔深，另一方面熔池存在时间延长、易于焊渣浮出。整个焊接过程，电弧无需停止，实现了厚壁钢管对接焊缝的连续焊接，避免了常规堆焊过程中由于焊缝层间清理造成的焊接过程中断，确保了焊缝内部质量的同时，大大提升了生产效率。
本发明的实施例是为了示例和描述而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。