專利名稱：手工電弧焊打底層之字形滅弧法及其在q460高強鋼對接平板焊接中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用手工電弧焊焊接對接焊縫的工藝方法，更加具體地說，涉及一種新型打底層焊接工藝方法及其在Q460高強鋼平板對接焊接中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
對接焊縫采用手工電弧焊打底焊接時，普遍采用的是一點滅弧法或兩點滅弧法， 這兩種方法存在以下缺點一點滅弧法，電弧燃燒過程焊條端頭指向焊縫中間部位，焊接過程易產(chǎn)生根部突出過高或焊瘤缺陷；兩點滅弧法，電弧燃燒過程焊條端頭分別快速點擊試件根部兩側(cè)，以形成熔池，焊接過程滅弧若頻率較快，則熔池不易觀察，易產(chǎn)生夾渣缺陷，若滅弧頻率較慢，則易產(chǎn)生焊瘤。
Q460高強鋼在鳥巢、特高壓輸電鐵塔等大型構(gòu)架制造中廣泛使用。2009年500千伏焦塔線起于焦作500千伏博愛變電站，止于新鄉(xiāng)500千伏塔鋪變電站，該線的272座鐵塔全部用Q460高強鋼制造，與常規(guī)鋼材相比，鐵塔總重減少了 9. 4%，共節(jié)約鋼材1121噸，減少工程投資897萬元，使工程單位造價降低約2%。現(xiàn)階段各行業(yè)對Q460高強鋼焊接工藝大部分采用手工電弧焊焊接方法，在焊接培訓(xùn)和現(xiàn)場施工過程中，存在以下問題1焊接工藝制定不當(dāng)；2焊接工藝參數(shù)不合理；3焊縫易產(chǎn)生成形不良、焊道過度不均勻等焊接缺陷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型打底層焊接工藝方法，焊接過程中能夠更好地觀察熔池，減少打底層焊接缺陷的產(chǎn)生，為對接接頭打底層焊接質(zhì)量的保證提供操作技術(shù)方面的支持，該滅弧方法能夠有效地控制焊縫根部的成形并能得到優(yōu)良的焊縫組織。
本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)
一種手工電弧焊的打底層滅弧方法，起弧點位于坡口根部靠近鈍邊2 — 3mm處，在引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向輕帶電弧，作停頓后橫向擺動到坡口另一側(cè)，觀察該側(cè)坡口熔合良好后，向起弧點的斜后方向滅弧，焊條端頭運行軌跡形同“之”字形，具體來說， 以接頭寬度方向為X軸方向，以接口長度為Y軸方向(即焊接方向)，在起弧點弓I弧后按照附圖I所示進行運動，其運行軌跡在XOY平面的投影與X軸方向的夾角α為30— 40°，做停頓后(即以便形成并維持熔池)橫向擺動到坡口另一側(cè)，在XOY平面的投影看來，此時焊條端頭在橫向擺動時穿過上一個焊接形成的熔池，穿過線距熔池頂端的距離h為整個熔池H的 1/3 —1/2，待觀察該側(cè)坡口熔合良好后，向該側(cè)破口上起弧點的斜后方向(即與焊接方向Y 軸方向相比)滅弧，在XOY平面的投影與X軸方向的夾角β為30— 40°。這樣以來，采用相同的運條方式完成整條打底層焊縫的焊接，焊接過程焊條端頭的運條軌跡類似于“之”字型，形成的熔池沿著焊接方向(即Y軸方向)覆蓋前一熔池的1/3 —1/2。
底層焊接采用斷弧焊方法，以往采用單點或兩點斷弧法一點滅弧法，電弧燃燒過程焊條端頭指向焊縫中間部位，焊接過程易產(chǎn)生根部突出過高或焊瘤缺陷；兩點滅弧法，電弧燃燒過程焊條端頭分別快速點擊試件根部兩側(cè)，以形成熔池，焊接過程滅弧若頻率較快， 則熔池不易觀察，易產(chǎn)生夾渣缺陷，若滅弧頻率較慢，則易產(chǎn)生焊瘤。
采用“之”型滅弧法就能很好地解決上述缺點。首先，在坡口一側(cè)靠近根部2 - 3mm 處引燃電弧后，將焊條端頭沿坡口面快速向熔池的斜后方向輕帶電弧，觀察該側(cè)坡口熔合良好后，橫向移動到另一側(cè)坡口面處，待該坡口面溶化并形成飽滿的熔池后向起弧點斜后方滅弧，形成第一個熔池(座)。向斜后方向滅弧可以避免焊條端頭已熔化而未過度到熔池的鐵水粘貼到未焊接的坡口上，同時利用電弧的吹力將覆蓋在熔池表面的熔渣吹向后方， 更加利于第二次引弧便于接頭。再次引燃電弧的位置可選擇第一次引弧的坡口面?zhèn)?，也可選擇第一次滅弧的坡口面?zhèn)龋\條方式與第一次相同。整條打底層焊縫均按該方式焊接，焊接過程焊條端頭的運條軌跡類似于“之”字型，以此方法進行焊接能夠較清晰的觀察熔池， 保障打底層根部突出的均勻性，減小飛濺、熔渣對焊接過程的影響，提高焊接質(zhì)量，能夠利用電弧的吹力，將覆蓋在熔池表面的熔渣吹到熔池的后方，利于熔池的觀察，便于再引弧和接頭。
利用上述手工打底層的滅弧方法對Q460高強鋼進行對接平板焊接，Q460高強鋼手工電弧焊對接平板焊接工藝如下
I)將試件的坡口及表面15_范圍內(nèi)打磨出金屬光澤，然后進行試件裝配組對，坡口角度為30-35°、根部間隙為(2. 5-3. 2) mm、鈍邊為(O. 5-1. O) mm、錯邊量小于Imm ；
2)在試件兩端進行定位焊，焊點長度小于IOmm ；
3)焊接順序采用多層多道焊接工藝方法進行。
所述多層多道焊接工藝方法包括打底層焊接工藝、填充層焊接工藝和蓋面層焊接工藝
I)打底層焊接采用上述“之”字型滅弧焊方法，電源極性為正接法，其焊接工藝參數(shù)為焊接電流(110-130) A、電弧電壓(20-24) V、焊接速度(125-150) mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑。
2)填充層焊接采用多層多道焊接，每層焊接均采用連弧焊法，電源極性為反接法， 其焊接工藝參數(shù)為焊接電流(140-170) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度(157-280) mm/ min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑。
3)蓋面層焊接采用多層多道焊接，蓋面層焊接采用連弧焊法，電源極性為反接法， 其焊接工藝參數(shù)為焊接電流(140-160) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度(230-300) mm/ min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑。
填充層焊接采用單層多道連弧焊接方法，短弧施焊。在距焊縫開頭IOmm處引弧， 而后將電弧連弧施焊到焊縫端頭，采用斜圓或斜鋸齒形運條，填充最后一層焊道應(yīng)比母材表面低O. 5-lmm,且中間稍凹為好，以保證蓋面焊時，看清坡口的兩側(cè)棱邊，使蓋面焊縫邊緣保持平直。
蓋面層焊接采用單層多道連弧焊接方法，短弧施焊。第一道和最后一道焊接速到要略快、中間幾道要略慢，第一道和最后一道焊接時觀察熔池熔化坡口下邊緣O. 5-lmm為宜，焊接時速度要均勻一致，使焊縫表面高低寬窄一致。每一道都要壓在前一道的1/2處， 以使焊道高低一致、成形美觀。
按該工藝方法焊制的Q460高強鋼手工電弧焊對接平焊鋼板，外觀成形美觀、高低一致、焊道過度均勻；選擇了最佳的熱輸入降低了氣孔、夾渣、未熔合等焊接缺陷的產(chǎn)生，保障了焊接質(zhì)量。


圖I為該操作方法焊條擺動示意圖，圖中箭頭表示焊條端頭運行軌跡。圖2為該操作方法中多層多道焊接順序示意圖。圖3焊縫組織的微觀金相檢測圖4熱影響區(qū)的微觀金相檢測圖5母材的微觀金相檢測具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
選擇兩塊300X 125X20mm的鋼板，材料是Q460，按要求將坡口及表面15mm范圍內(nèi)打磨出金屬光澤；焊材選用E6015-G，直徑為3. 2mm、4. 0mm,按要求進行350°C烘干，保溫2h， 然后置于保溫筒內(nèi)，并且接通電源，隨用隨取。
組對參數(shù)坡口面與中心垂直面夾角為30-35°，根部間隙為2. 5-3. 2mm、鈍邊為O.5-lmm、錯邊量小于1mm。準(zhǔn)備完畢后,在試件的兩端進行定位焊,長度為10_15mm,預(yù)留反變形4_6mm。
利用手工電弧焊方法，進行普通Q460鋼插銷試驗，根據(jù)臨界斷裂應(yīng)力大小判斷其冷裂傾向，由斷裂準(zhǔn)則確定最低預(yù)熱溫度。
I、試驗材料及方法
試驗用材料取自厚度為20mm的普通Q460角鋼，所用焊接材料為四川大西洋焊接材料股份有限公司生產(chǎn)的CHE607RH焊條。插銷試驗按照GB9446 — 88規(guī)定的《焊接用插銷冷裂紋試驗方法》進行，插銷試棒直徑為8mm，缺口形式為環(huán)形，缺口深度為I. 0mm。試驗設(shè)備為改進型的HCL - 3MC型微機控制的五頭插銷試驗機，焊接工藝參數(shù)見表1-1。
表1-1焊接工藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種手工電弧焊的打底層滅弧方法，其特征在于，起弧點位于坡口根部靠近鈍邊 2 — 3mm處，在引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向輕帶電弧，作停頓后橫向擺動到坡口另一側(cè)，觀察該側(cè)坡口熔合良好后，向起弧點的斜后方向滅弧，焊條端頭運行軌跡形同“之”字形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手工電弧焊的打底層滅弧方法，其特征在于，具體來說， 以接頭寬度方向為X軸方向，以接口長度為Y軸方向(即焊接方向)，在起弧點引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向輕帶電弧，其運行軌跡在XOY平面的投影與X軸方向的夾角α為30— 40°，做停頓后以便形成并維持熔池后橫向擺動到坡口另一側(cè)，在XOY平面的投影看來，此時焊條端頭在橫向擺動時穿過上一個焊接形成的熔池，穿過線距熔池頂端的距離h為整個熔池H的1/3 —1/2，待觀察該側(cè)坡口熔合良好后，向該側(cè)破口上起弧點的斜后方向(即與焊接方向Y軸方向相比)滅弧，在XOY平面的投影與X軸方向的夾角β為30— 40°。這樣以來，采用相同的運條方式完成整條打底層焊縫的焊接，焊接過程焊條端頭的運條軌跡類似于“之”字型，形成的熔池沿著焊接方向(即Y軸方向)覆蓋前一熔池的1/3 —1/2。
3.利用如權(quán)利要求I或者2所述的手工電弧焊的打底層滅弧方法對Q460高強鋼進行對接平板焊接，其特征在于，Q460高強鋼手工電弧焊對接平板焊接中，為防止產(chǎn)生冷裂紋最低預(yù)熱溫度為50°C、t8/5范圍為13. 5S-30S、最佳熱輸入范圍為20-45KJ/cm，工藝如下1)將試件的坡口及表面15_范圍內(nèi)打磨出金屬光澤，然后進行試件裝配組對，坡口角度為30-35。、根部間隙為(2. 5-3. 2) mm、鈍邊為(O. 5-1. O) mm、錯邊量小于Imm ；2)在試件兩端進行定位焊，焊點長度小于IOmm；3)焊接順序采用多層多道焊接工藝方法進行，所述多層多道焊接工藝方法包括打底層焊接工藝、填充層焊接工藝和蓋面層焊接工藝1)打底層焊接采用上述“之”字型滅弧焊方法，電源極性為正接法，其焊接工藝參數(shù)為 焊接電流(110_130)A、電弧電壓(20-24)V、焊接速度(125-150)mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑2)填充層焊接采用多層多道焊接，每層焊接均采用連弧焊法，電源極性為反接法，其焊接工藝參數(shù)為焊接電流(140-170) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度(157-280) mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑3)蓋面層焊接采用多層多道焊接，蓋面層焊接采用連弧焊法，電源極性為反接法，其焊接工藝參數(shù)為焊接電流(140-160) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度(230-300) mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑最終焊縫、熱影響區(qū)為鐵素體和貝氏體，母材為鐵素體和珠光體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用手工電弧焊的打底層滅弧方法對Q460高強鋼進行對接平板焊接，其特征在于，所述打底層為I層I道，所述填充層為4層14道，所述蓋面層為I 層6道所述填充層的第一層為兩道，焊接電流(140-170) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度 (157-200) mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑所述填充層的第二層為三道，焊接電流(140-170) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度 (200-280) mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑所述填充層的第三層為四道，焊接電流(140-170) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度(200-280) mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑所述填充層的第四層為五道，焊接電流(140-170) A、電弧電壓(21-25) V、焊接速度 (200-280) mm/min、單層焊道厚度小于焊條直徑、單道寬度小于5倍的焊條直徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了手工電弧焊打底層之字形滅弧法及其應(yīng)用，在第一次引弧滅弧過程中，起弧點位于坡口根部靠近鈍邊2—3mm處，運條方式為引弧后沿坡口面向熔池的斜后方向輕帶電弧，略作停頓橫向擺動到坡口另一側(cè)，觀察該側(cè)坡口熔合良好后，向起弧點的斜后方向滅弧，焊條端頭運行軌跡形同“之”字形；整條打底層焊縫均按該方式焊接。之后利用這種方法進行Q460鋼對接平板焊，進行填充焊和表面層焊，焊接過程中能更好地觀察熔池，減少打底層焊接缺陷，為對接接頭打底層焊接質(zhì)量的保證提供操作技術(shù)方面的支持，該滅弧方法能夠有效地控制焊縫根部的成形并能得到優(yōu)良的焊縫組織。
文檔編號B23K9/02GK102922086SQ20121047404
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者肖德銘, 劉文虎, 馮建輝, 張永生, 史文淵, 張兆弟, 東巖, 劉飛飛, 王小偉, 何偉, 董渝 申請人:中國能源建設(shè)集團天津電力建設(shè)公司