筒體焊接工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接工藝，更具體地說(shuō)，涉及一種高強(qiáng)度鋼厚板的焊接工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]海工裝備中會(huì)大量使用到低合金高強(qiáng)度的鋼材，這些鋼材形成的鋼部件需要進(jìn)行焊接。對(duì)于低合金高強(qiáng)度鋼材，尤其是板厚較大的鋼材來(lái)說(shuō)，焊接的難度較高。
[0003]海上風(fēng)電系統(tǒng)是海工裝備中的重要產(chǎn)品。風(fēng)力發(fā)電管粧是風(fēng)電系統(tǒng)的重要組成部分。海上風(fēng)電管粧筒體材料一般為S355級(jí)低合金高強(qiáng)鋼，板厚40?100mm，其焊接接頭一般要求達(dá)到較高的低溫沖擊韌性和CT0D值。傳統(tǒng)生產(chǎn)中，筒體環(huán)縱縫焊接采用手工電弧焊打底，單絲埋弧焊填充蓋面，多層多道焊，焊接工作量大、效率低。在設(shè)計(jì)和施工上采用非對(duì)稱(chēng)雙面V型大坡口形式，焊前預(yù)熱、先焊內(nèi)部坡口、從外部人工碳弧氣刨清根、刨槽、打磨、再預(yù)熱后進(jìn)行焊接。費(fèi)工費(fèi)時(shí)，并且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，焊接質(zhì)量難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提出一種針對(duì)高強(qiáng)度厚板制造的筒體的筒體焊接工藝。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種筒體焊接工藝，包括:
[0006]內(nèi)部坡口加工步驟，加工裝配形成內(nèi)部坡口，內(nèi)部坡口是倒V型坡口 ；
[0007]內(nèi)部坡口焊接步驟，對(duì)內(nèi)部坡口進(jìn)行焊接，對(duì)內(nèi)部坡口進(jìn)行焊接時(shí)使用雙電三絲埋弧焊；
[0008]外部坡口加工及內(nèi)部坡口機(jī)械清根步驟，外部坡口加工即內(nèi)部坡口機(jī)械清根一次性完成，所述外部坡口為U型坡口 ；
[0009]外部坡口焊接步驟，對(duì)外部坡口進(jìn)行焊接，對(duì)外部坡口進(jìn)行焊接時(shí)使用雙電三絲埋弧焊。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，雙電三絲埋弧焊使用雙電三絲焊接裝置，該雙電三絲焊接裝置包兩個(gè)電源和三根焊絲，其中前置焊絲與直流電源連接，直流電源為直流正接，后置焊絲為兩根，兩根后置焊絲與交流弧焊電源連接。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，板材的厚度T為40-100mm。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部坡口加工步驟包括:
[0013]在兩側(cè)的板材上加工形成斜面；
[0014]裝配兩側(cè)的板材形成倒V型的內(nèi)部坡口；
[0015]清理內(nèi)部坡口并進(jìn)行預(yù)熱。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部坡口的開(kāi)口角度α為50° -70°，內(nèi)部坡口的加工深度Τ1為 15_25mm0
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部坡口焊接步驟包括:
[0018]打底焊，采用單粗絲埋弧焊；
[0019]填充焊，采用雙電三絲埋弧焊，填充焊每層焊兩道；
[0020]蓋面焊，采用雙電三絲埋弧焊，蓋面焊每層焊三道。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，打底焊的焊接工藝參數(shù)如下:焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP)450-510A、焊接電壓27-29V、焊接速度為400-450mm/min ；
[0022]填充焊的焊接參數(shù)如下:前置焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP)500-550A、焊接電壓28-31V、焊接速度為600-650mm/min ;后置焊絲兩根的直徑均為2.4mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為交流(AC) 560-600A、焊接電壓32-36V、焊接速度為600-650mm/min ；
[0023]蓋面焊的焊接參數(shù)如下:前置焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP)500-550A、焊接電壓28-31V、焊接速度為630-660mm/min ;后置焊絲兩根的直徑均為2.4mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為交流(AC) 560-600A、焊接電壓32-36V、焊接速度為630-660mm/mino
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，外部坡口為U型坡口，開(kāi)口角度β為13° -18°，U型坡口的根部為圓角，圓角的半徑為6-10_，外部坡口的加工深度T2 = T-T1+X，其中T是板材厚度、T1是內(nèi)部坡口的加工深度、X為外部坡口和內(nèi)部坡口的重疊部分的深度，X為4-6mm。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，外部坡口焊接步驟包括:
[0026]打底焊，采用單粗絲埋弧焊；
[0027]填充焊，采用雙電三絲埋弧焊，填充焊每層焊兩道；
[0028]蓋面焊，采用雙電三絲埋弧焊，蓋面焊每層焊三道。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，打底焊的焊接工藝參數(shù)如下:焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP)450-510A、焊接電壓27-29V、焊接速度為400-450mm/min ；
[0030]填充焊的焊接參數(shù)如下:前置焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP)500-550A、焊接電壓28-31V、焊接速度為600-650mm/min ;后置焊絲兩根的直徑均為2.4mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為交流(AC) 560-600A、焊接電壓32-36V、焊接速度為600-650mm/min ；
[0031]蓋面焊的焊接參數(shù)如下:前置焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP)500-550A、焊接電壓28-31V、焊接速度為630-660mm/min ;后置焊絲兩根的直徑均為2.4mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為交流(AC) 560-600A、焊接電壓32-36V、焊接速度為630-660mm/mino
[0032]本發(fā)明的筒體焊接工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中筒體低合金高強(qiáng)鋼厚板焊接效率低、根部需人工碳刨清根、焊縫金屬填充量大等問(wèn)題。使得焊接效率生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)焊接提高2?3倍，節(jié)約焊材10%?20%，不需碳刨清根，減少人工約50%。
【附圖說(shuō)明】
[0033]本發(fā)明上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中:
[0034]圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中加工形成的坡口結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0035]圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中進(jìn)行內(nèi)部坡口加工步驟的示意圖。
[0036]圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中進(jìn)行內(nèi)部坡口焊接步驟和外部坡口加工及內(nèi)部坡口機(jī)械清根步驟的示意圖。
[0037]圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中進(jìn)行外部坡口焊接的示意圖。
[0038]圖5揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中使用的雙電三絲焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖6a和圖6b揭示了采用本發(fā)明的筒體焊接工藝和現(xiàn)有技術(shù)的筒體焊接工藝的各種參數(shù)的對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0040]首先參考圖1所示，圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中加工形成的坡口結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，坡口為窄間隙U型坡口，坡口大致可以分為兩個(gè)部分:外部坡口和內(nèi)部坡口。外部坡口即圖1中開(kāi)口向上的部分，外部坡口是一個(gè)側(cè)壁略微傾斜，開(kāi)口打開(kāi)的U型坡口，外部坡口的根部為圓角。內(nèi)部坡口即圖1中的倒V型坡口。在內(nèi)部坡口和外部坡口全部加工成型后，內(nèi)部坡口的根部與外部坡口重疊，因此內(nèi)部坡口并不是完整的倒V型，而是尖端部分缺失的倒V型。內(nèi)部坡口與外部坡口相接。
[0041]繼續(xù)參考圖1所示，圖1中的的字母標(biāo)記分別表示如下的含義:
[0042]T表示筒體板材的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，板材厚度T為40-100mm。
[0043]α表示為內(nèi)部坡口的角度。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部坡口的角度α的取值范圍為50° -70°，例如，α 為 60°。
[0044]Τ1表示為內(nèi)部坡口加工深度，是內(nèi)部坡口在加工過(guò)程中(參考圖2所示)形成完整的倒V型時(shí)倒V型頂端至板材邊緣的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，Τ1為15-25_。
[0045]R表示外部坡口根部圓角的半徑。在一個(gè)實(shí)施例中，根部圓角的半徑為6-10mm，例如，根部圓角的半徑R為8mm。
[0046]T2為表示外部坡口加工深度，即機(jī)械清根的深度。為了達(dá)到清根目的，外部坡口的根部和內(nèi)部坡口的頂端是重合的，因此外部坡口的加工深度T2計(jì)算如下:(T-Tl+X)mm，這樣外部坡口和內(nèi)部坡口有X_的重疊，通常X的取值在4-6mm。
[0047]β表示外部坡口的角度。在一個(gè)實(shí)施例中，外部坡口的角度β的取值為13。-18。，例如 β 為 16°。
[0048]內(nèi)部坡口是預(yù)先制作形成，對(duì)內(nèi)部坡口進(jìn)行焊接后，外部坡口的加工和對(duì)于內(nèi)部坡口的機(jī)械清根一次性完成，然后形成外部坡口根部與內(nèi)部坡口頂部相重疊的形態(tài)。再對(duì)外部坡口進(jìn)行焊接。
[0049]本發(fā)明的筒體焊接工藝的一個(gè)具體實(shí)例過(guò)程如下:
[0050]對(duì)板厚Τ為70mm，材質(zhì)為S355NL的高強(qiáng)度鋼的筒體板材進(jìn)行焊接。需要說(shuō)明的是，該筒體焊接工藝可以適用于板厚40-100mm，S355等級(jí)的其他高強(qiáng)度鋼的筒體板材。
[0051]內(nèi)部坡口加工步驟。圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中進(jìn)行內(nèi)部坡口加工步驟的示意圖。如圖2所示，進(jìn)行內(nèi)部坡口加工時(shí)，在兩側(cè)的板材上分別加工出一個(gè)斜面，兩側(cè)的板材裝配后形成一個(gè)倒V型，即內(nèi)部坡口。在圖2所示的內(nèi)部坡口的加工過(guò)程中，內(nèi)部坡口是完整的倒V型。在圖2所示的實(shí)施例中，板厚T為70mm，內(nèi)部坡口加工深度T1為20mm，內(nèi)部坡口的角度α為60°。兩側(cè)的板材上的斜面角度為60°，裝配拼接后形成角度為60 °的內(nèi)部坡口。兩側(cè)的板材進(jìn)行裝配時(shí)，根部不留間隙，即兩側(cè)的板材位于斜面上方的平面部分貼合不留間隙。在完成裝配后，去除坡口及周?chē)?0mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部坡口加工步驟還包括預(yù)熱步驟，將板材預(yù)熱至130°C -160°C。
[0052]內(nèi)部坡口焊接步驟。圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中進(jìn)行內(nèi)部坡口焊接步驟和外部機(jī)械清根步驟的示意圖。內(nèi)部坡口的焊機(jī)步驟參考圖3中的內(nèi)部坡口部分。圖3中內(nèi)部坡口中的灰色部分表示填充內(nèi)部坡口的焊材。內(nèi)部坡口的焊接步驟包括三個(gè)焊接步驟:
[0053]首先是打底焊，采用單粗絲埋弧焊。焊接工藝參數(shù)如下:焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP)450-510A、焊接電壓27-29V、焊接速度為400_450mm/min0
[0054]然后是填充焊，采用雙電三絲埋弧焊。圖5揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的筒體焊接工藝中使用的雙電三絲焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該雙電三絲埋弧焊包括兩個(gè)電源和三根焊絲。其中前置焊絲501與直流電源502連接，直流電源502為直流正接，即電源的正極至負(fù)極的方向?yàn)轫樦附臃较?。后置焊絲503為兩根，兩根后置焊絲503與交流弧焊電源504連接。填充焊的焊接參數(shù)如下:
[0055]前置焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DCEP) 500-550A、焊接電壓 28-3IV、焊接速度為 600-650mm/min。
[0056]后置焊絲兩根的直徑均為2.4mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為交流(AC) 560-600A、焊接電壓32-36V、焊接速度為600-650mm/min。
[0057]最后是進(jìn)行蓋面焊，同樣采用雙電三絲埋弧焊。使用圖5所示的雙電三絲焊接裝置，但焊接參數(shù)有所不同，蓋面焊的焊接參數(shù)如下:
[0058]前置焊絲直徑4.0mm、干伸長(zhǎng)30mm、焊接電流為直流正接(DC