一种圆筒形无清根全熔透埋弧自动焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械制造工艺技术领域，具体涉及一种焊缝平整光滑、焊接效率高且 质量稳定、无明弧刺激和噪音污染的圆筒形无清根全熔透埋弧自动焊接方法。
【背景技术】
[0002] 埋弧自动焊简称埋弧焊，是电弧在焊剂层下燃烧，用机械自动引燃电弧并进行控 制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种电弧焊方法。埋弧自动焊由于具有生产率高、机 械化程度高、焊接质量好且稳定的优点，在金属结构、桥梁、压力容器、石油化工、核容器、石 油天然气管线、船舶制造等领域，埋弧自动焊获得了广泛的应用。对于质量要求较高的全熔 透埋弧焊缝，现有的埋弧焊焊接工艺步骤普遍为：手工电弧焊打底一埋弧焊焊接一背面碳 弧气刨清根一埋弧焊焊接，即在施焊完一面对反面施焊之前，要使用适当的工具从反面清 除对完成的焊缝根部的诸如气孔、凹坑、杂质等缺陷以及打出合适的焊接坡口。目前采用的 机械打磨清根难以保证打磨部位始终处于焊缝中心并且打磨工作量巨大、工作环境恶劣； 而采用机加工方式处理焊缝根部会造成制造成本的较大增加；目前普遍采用的碳弧气刨清 根又存在由于焊缝重复受热，易导致变形、使焊缝和母材的晶粒尺寸变大并且碳弧气刨后 同样需要清理表面的渗碳层，且存在产生烟雾、噪音较大、粉尘污染、弧光辐射、对操作者的 技术、责任心要求高等缺陷，而且气刨后的焊口形状很不规则，这也使根部焊缝的焊接质量 难以保证。虽然目前也有采用直接埋弧焊接而规避清根过程，但由于需要在焊缝下端设置 复杂的焊缝垫装置，或者采用零间隙焊缝而不需要下置焊缝垫直接埋弧焊接，但不仅对于 钢板开坡口精度、筒形卷制和对接要求较高，又难以有效解决中薄板开双面坡口时埋弧焊 过程中易击穿焊缝，以保证焊接的连续，而薄板和中厚板开I形坡口或单面坡口又保证焊 透的难题。在圆筒形全熔透埋弧自动焊接中，钢板坡口若角度过小容易造成焊丝不能伸进 焊缝，从而易形成脱渣困难和焊接时焊缝中央出现冷裂纹；而为了解决难焊透的问题，采 用大坡口结构虽然简化了焊接，但同时也增加了填充金属量和焊接工作量，降低了焊接效 率和提高了焊材使用成本。在实际焊接过程中，焊缝的缺陷经常出现在第一道焊缝的根部。 这其中主要原因是焊丝具有一定的直径，在实际焊接过程中不可能伸到最根部，而为了保 证不打底自动焊接时不击穿，又理所当然的在第一道焊缝使用小电流，这就使得焊缝不容 易焊透。因此，如何确保在实际焊接过程中既保证焊透，又不击穿焊缝，成为无清根埋弧焊 的难点。现有技术中的无清根埋弧自动焊接仅局限于Η型钢等特殊结构及用途的钢结构， 对于应用较为广泛的圆筒形焊接结构件仍然只能采用传统的清根埋弧焊接工艺，不仅焊接 效率低，而且还存在清根的各种弊端。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种焊缝平整光滑、焊接效率高且质量稳定、无明弧刺激 和噪音污染的圆筒形无清根全熔透埋弧自动焊接方法。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：包括开坡口、筒体成形、外侧坡口打底、内侧埋弧自 动焊、外侧埋弧自动焊步骤，具体包括：
[0005] A、开坡口 ：将已下料钢板四边靠筒体外侧开角度为45±2°及深度为4~12mm的 单向坡口；
[0006] B、筒体成形：将已开坡口的钢板按筒体直径及错边量不大于1mm且焊缝间隙不大 于1_的要求卷制或卷制后径向对接成筒体并形成筒体外侧面V形焊缝；
[0007] C、外侧坡口打底：对已成形的筒体纵向或环形缝隙外侧坡口采用手工电弧焊接或 气体保护焊接按填充厚度3~4mm进行打底；
[0008] D、内侧埋弧自动焊：对已打底焊接的筒体之内侧焊缝按焊层填充厚度2~4mm和 盖面余高不大于2. 5_进行埋弧自动焊接；
[0009] E、外侧埋弧自动焊：对筒体外侧焊缝按盖面余高1~3mm进行埋弧自动焊接。
[0010] 本发明在焊接前就开好坡口，有利于控制坡口形状和尺寸，规避了传统清根时开 坡口形状和尺寸不好控制的不足；而且通过控制圆筒形焊接钢板坡口角度和大小以及焊 缝接口缝隙、错边量，即能避免现有技术的中薄板开双面坡口时埋弧焊易击穿焊缝的难题， 又能解决中厚板难焊透和焊材消耗大、焊接效率低的问题；另外，本发明特别是以工艺简 单且焊接质量稳定的气体保护焊打底，既避免了传统电弧焊打底时由于易夹渣、气孔等缺 陷需清根造成的噪音污染和普遍采用的碳弧气刨清根的明弧刺激，又能规避现有技术中直 接埋弧焊需要在焊缝下端设置复杂的焊缝垫装置，或者不置焊缝垫而采用零间隙或微小间 隙，但又容易造成根部氧化和根部缺陷，以及难以保证接头难以有效熔合即全熔透，而且对 开坡口、卷制等前期有较高的精度要求，对操作人员和设备要求较高且生产效率较低；另 外，采用外侧坡口气体保护焊接打底，然后内侧埋弧自动焊、外侧埋弧自动焊，结合了两种 焊接方式的优点，有效保证焊缝的全熔透和较高的内部质量，从而解决圆筒形高质量全熔 透焊接对接焊缝清根困难、焊接变形不易控制等问题。为保证手工电弧焊打底质量，本发明 选用焊材与所焊接材料相匹配，且焊条经过严格的烘烤除湿和干燥保存，以防止氢侵入焊 缝，减少乃至杜绝焊缝缺陷，从而避免清根。因此，本发明使圆筒形全熔透钢结构的焊接质 量和效率得到了有力的保障；由于不需要清根，节省了清根消耗的大量人力、设备台班、清 根用碳棒、砂轮片等，也减少了因采用碳弧气刨清根带来的电弧光、烟尘、噪音等污染，而且 减少了部分焊材填充量及能耗。所以，本发明具有焊缝平整光滑、焊接效率高且质量稳定、 无明弧刺激和噪音污染的特点。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明工艺流程示意图；
[0012] 图2为本发明之10~20mm厚钢板坡口示意图；
[0013] 图3为本发明之大于20~24mm厚钢板坡口示意图；
[0014] 图4为本发明之大于24~34mm厚钢板坡口示意图；
[0015] 图5为本发明之大于34~46mm厚钢板坡口示意图；
[0016] 图6为本发明之单边坡口焊道结构示意图；
[0017] 图7为本发明之双边坡口焊道结构示意图；
[0018] 图8为本发明之实施例1纵缝焊接方向示意图；
[0019] 图9为图8之焊层不意图；
[0020] 图10为图8之缺陷位置示意图；
[0021] 图11为图9之缺陷位置示意图；
[0022] 图12为本发明之实施例2纵缝焊接方向示意图；
[0023] 图13为图12之焊层示意图；
[0024] 图14为本发明之实施例3纵缝焊接方向示意图；
[0025] 图15为图14之焊层示意图；
[0026] 图16为图14之缺陷位置示意图；
[0027] 图17为图15之缺陷位置示意图；
[0028] 图中：1-筒体外侧面，2-筒体内侧面，I-打底焊层，II、III-内侧坡□焊层，IV-内 侧坡口盖面焊层，V-外侧坡口焊层。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以 限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
[0030] 如图1至7所示，本发明包括开坡口、筒体成形、外侧坡口打底、内侧埋弧自动焊、 外侧埋弧自动焊步骤，具体包括：
[0031] Α、开坡口 ：将已下料钢板四边靠筒体外侧开角度为45±2°及深度为4~12mm的 单向坡口；
[0032]B、筒体成形：将已开坡口的钢板按筒体直径及错边量不大于1mm且焊缝间隙不大 于1_的要求卷制或卷制后径向对接成筒体并形成筒体外侧面V形焊缝；
[0033] C、外侧坡口打底：对已成形的筒体纵向或环形缝隙外侧坡口采用手工电弧焊接或 气体保护焊接按填充厚度3~4mm进行打底；
[0034]D、内侧埋弧自动焊：对已打底焊接的筒体之内侧焊缝按焊层填充厚度2~4_和 盖面余高不大于2. 5_进行埋弧自动焊接；
[0035]E、外侧埋弧自动焊：对筒体外侧焊缝按盖面余高1~3_进行埋弧自动焊接。
[0036] 如图2至5所示，所述A步骤中10~20mm厚钢板单面坡口深度为5±1mm，大于 20mm至24mm厚钢板单面坡口深度为6± 1mm，大于24mm至34mm厚钢板单面坡口深度为 8 ± 1_，大于34mm至46mm厚钢板单面坡口深度为10 ± 2_。
[0037] 所述大于20mm厚的钢板筒体内侧边开单面坡口，其中大于20mm至24mm厚钢板的 内侧单向坡口为角度35±2°及预留钝边高4±0. 5mm，大于24mm至34mm厚钢板的内侧单 向坡口为角度35±2°及预留钝边高3±0. 5mm，大于34mm至46mm厚钢板的内侧单向坡口 为角度30±2°及预留钝边高3±0. 5mm。
[0038] 所述步骤B和步骤C之间还包括将已成形筒体外侧缝隙间隔手工点焊并清理焊缝 的焊缝定位和清理步骤。
[0039] 所述B步骤中10~20mm厚钢板的焊接间隙不大于0· 5mm。
[0040] 所述C步骤中手工电弧焊接和气体保护焊接的电压为