淺談仰板焊接技術(shù)研究與分析

彭兵

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司，陜西 漢中 724200）

現(xiàn)有技術(shù)中，C02氣體保護(hù)焊因其具有焊接成本低、生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)件的焊接生產(chǎn)中，目前C02氣體保護(hù)焊主要適用平位及橫位的對(duì)接縫及角接焊縫。全熔透仰板對(duì)接焊縫的關(guān)鍵要求在于單面焊雙面成形技術(shù)。仰位焊接時(shí)，由于焊接熔池倒懸，沒有固態(tài)金屬的承托，使焊縫難以成形。若板件組裝間隙、焊槍角度、焊接電流、電弧長(zhǎng)度、運(yùn)條方式控制不當(dāng)，C02氣體保護(hù)焊仰位焊接時(shí)熔滴金屬、熔池液態(tài)金屬受重力作用，容易產(chǎn)生下塌，焊縫正面容易形成焊瘤、焊縫與坡口兩側(cè)夾角處易形成夾渣、背面則會(huì)出現(xiàn)內(nèi)凹、未焊透等缺陷，極易導(dǎo)致焊縫探傷不合格。

1 全熔透仰板的焊接方法分析

1.1 焊接坡口制備

采用V型坡口，坡口角度60°±5°，鈍邊0.5～1.5mm。

1.2 焊接件預(yù)處理

將焊接件兩側(cè)坡口及邊緣各20～30mm范圍內(nèi)清理至呈現(xiàn)金屬光澤，并將處理后的焊接件組裝成V型坡口的對(duì)接接頭。

1.3 打底層焊接

采用小幅度斜鋸齒形運(yùn)條方法沿焊接方向向前焊接，在坡口反面形成熔池，電弧燃燒始終處于溶池前端1/4處，焊接電流80～105A、電孤電壓18～20V、焊接速度2.5～4.0mm/s。

1.4 填充層焊接

采用反月牙形運(yùn)條方法沿焊接方向向前焊接，焊接過程中，電弧橫向擺動(dòng)，在兩側(cè)坡口面與打底層焊縫夾角處稍做停頓，中間快速過渡，電弧下拉至距上一層焊縫3～4mm的坡口面處再逆向重復(fù)此動(dòng)作；焊接電流90～130A、電弧電壓19～21V、焊接速度1.5～2.5mm/s。

1.5 蓋面層焊接

采用月牙形運(yùn)條方法沿焊接方向向前焊接，焊接時(shí)，在焊縫中心起弧后迅速將電弧移動(dòng)至坡口邊緣處，電弧在坡口內(nèi)燃燒作0.5s的停頓后，當(dāng)熔池鐵水飽滿溢出坡口邊界線后，將電弧移動(dòng)至另一側(cè)坡口邊緣，在移動(dòng)過程中，速度均勻保持一致，當(dāng)鐵水飽滿溢出坡口邊界線后，逆向重復(fù)上述動(dòng)作，焊接電流90～110A、電弧電壓18～21V、焊接速度2～3mm/s，焊絲干伸長(zhǎng)控制在15mm±2mm。

進(jìn)一步地，所述步驟2中，所述焊接件組裝時(shí)錯(cuò)邊量不大于焊接機(jī)件板厚的5%，且不大于0.8mm；焊接件裝配好后，在焊接件兩端焊定位焊縫，定位焊縫長(zhǎng)度為10～15mm；所述焊接件的始焊端間隙為1.5～2.4mm，終焊端間隙為2.0～3.5mm；所述焊接件組裝時(shí)預(yù)留反變形，所述反變形角度為2～4°。在焊接過程中，采用的C0z作為保護(hù)氣體。焊接時(shí)，氣體流量控制在15～20L/min。優(yōu)選的焊絲直徑為1.0～1.2mm。優(yōu)選的，在焊接過程中，焊槍角度與焊接反方向夾角為80～90°。進(jìn)一步地，所述步驟中，當(dāng)所述填充層焊縫與所述坡口表面距離為1～1.5mm時(shí)，開始與現(xiàn)有技術(shù)相比，申請(qǐng)的一種全熔透仰板的焊接方法通過選用C02氣體保護(hù)焊，采用小電流、短弧操作等措施來(lái)減小熔滴尺寸，以克服熔滴重力的影響；同時(shí)，在表面張力和電磁收縮力的共同作用下，使熔滴金屬在很短的時(shí)間內(nèi)由焊絲過渡到熔池中去，電弧熔池小，保護(hù)氣體的同時(shí)對(duì)熔池具有冷卻作用，熔池冷卻速度很快，有效控制熔融金屬下墜，促使焊縫成形；有效地解決了全熔透仰板對(duì)接焊縫的單面焊雙面成形要求，將焊縫一次探傷合格率提高至95%以上。與采用焊條電弧焊焊接仰板相比，焊接效率可提高2～3倍，能夠大幅度提高鋼結(jié)構(gòu)仰板焊接的生產(chǎn)效率，降低焊接生產(chǎn)成本及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為具體實(shí)施例一種全熔透仰板的焊接方法的焊接坡口的示意圖。

圖1 全熔透仰板的焊接方法的焊接坡口示意圖

2 具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是一部分，而不是全部的實(shí)施例。基于中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于保護(hù)的范圍。

結(jié)合圖1所示，一種全熔透仰板的C02氣體保護(hù)半自動(dòng)焊焊接方法，包括以下步驟。

2.1 焊接坡口制備

采用v型坡口，坡口角度60°±5°，鈍邊0.5～1.5mm。

2.2 焊接件預(yù)處理

用角向磨光機(jī)將焊接件兩側(cè)坡口及邊緣各20～30mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、水漬等雜物清除干凈，直至呈現(xiàn)金屬光澤，并將處理后的焊接件組裝成V型坡口的對(duì)接接頭；將打磨好的焊接件組裝成V型坡口的對(duì)接接頭，裝配間隙為1.5～3.5mm。焊接件件裝配好后，在焊接件兩端焊定位焊縫，定位焊縫長(zhǎng)度為10～15mm，且要求牢靠，焊接件預(yù)留反變形，反變形角度約為2～4°。

2.3 打底層焊接

在始焊端定位焊縫上引弧，稍加停留，預(yù)熱母材，然后，壓低電弧迅速移動(dòng)至坡口間隙處，充分利用電弧吹力和等離子流力作用，待坡口根部形成第一個(gè)熔池后，轉(zhuǎn)入正常焊接，采用短弧焊接、小幅度斜鋸齒形運(yùn)條方法，電弧燃燒始終處于溶池前端1/4處，在兩側(cè)鈍邊稍作停頓中間快速過渡，保證焊縫根部焊透和兩側(cè)熔合良好，防止因熔池過熱使熔池金屬下墜，造成的焊縫背面下凹，正面出現(xiàn)夾渣或焊瘤等缺陷。坡口內(nèi)焊縫厚度控制在2mm左右，連續(xù)焊接。焊接電流80～105A、電弧電壓18～20V、焊接速度2.5～4.0mm/s。

2.4 填充層焊接

在始焊端坡口內(nèi)1/2處引燃電弧后，迅速移動(dòng)電弧至一側(cè)坡口面與打底層焊縫夾角處，停留1.5s后，沿焊縫表面迅速過渡另一側(cè)歧口面與打底層焊縫夾角處，停留1.5s后，把電弧向下移動(dòng)至至距上一層焊縫3～4mm的坡口面處，稍作停留后，逆向重復(fù)上述動(dòng)作反復(fù)重復(fù)此動(dòng)作，以反月牙形運(yùn)條方法沿焊接方向向前焊接，使熔池金屬形成的幾何圖形呈水平狀或內(nèi)凹狀，連續(xù)焊接，直到填充層焊縫比坡口表面低1～1.5mm；焊接電流90～130A、電弧電壓19～21V、焊接速度1.5～2.5mm/s。

2.5 蓋面層焊接

在焊縫中心起弧后，迅速將電弧制動(dòng)至坡口邊緣處，電弧在坡口內(nèi)燃燒作0.5s的停頓后，當(dāng)熔池鐵水飽滿溢出坡口邊界線后，將電弧移動(dòng)至另一側(cè)坡口邊緣，在移動(dòng)過程中速度均勻保持一致，當(dāng)鐵水飽滿溢出坡口邊界線后，逆向重復(fù)上述動(dòng)作，以月牙形的運(yùn)條方法沿焊接方向連續(xù)焊接，直到坡口填滿；焊接電流90～110A、電弧電壓18～21V、焊接速度2～3mm/s，焊絲干伸長(zhǎng)控制在15mm±2mm。

焊接件組裝時(shí)，錯(cuò)邊量不大于焊接件板厚的5%，且不大于0.8mm；焊接件裝配間隙始焊端間隙為1.5～2.4mm，終焊端間隙為2.0～3.5mm。終焊端間隙放大的目的是克服試件在焊接過程中，由于焊縫的橫向收縮而使焊縫間隙變小，從而影響背面焊縫質(zhì)量。焊接件組裝時(shí)，預(yù)留反變形，反變形角度約為2～4°。打底層、填充層和蓋面層焊縫焊接時(shí)，焊槍角度在施焊過程中與焊接反方向夾角為80～90°。焊絲直徑為1.0～1.2mm。進(jìn)一步地，所述的一種全熔透仰板的C02氣體保護(hù)半自動(dòng)焊焊接方法中，采用的C02保護(hù)氣體，焊接時(shí)氣體流量控制在15～20L/min。

3 實(shí)施案例

3.1 焊接坡口制備

板件尺寸為12mm×150mm×300mm，采用機(jī)械加工或火焰切割制備V型坡口，坡口角度60°±5°，鈍邊0.5～1.0mm。

3.2 試件打磨及清理

用角向磨光機(jī)試試件兩側(cè)坡口面及坡口邊緣各20～30mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、水漬等雜物清除干凈，呈現(xiàn)金屬光澤。

3.3 試件組裝及定位焊

將打磨好的試件組裝成V型坡口的對(duì)接接頭，錯(cuò)邊量不大于板厚的5%，即≤0.6mm，裝配間隙始焊端1.5～2.0mm，終焊端間隙為2.0～2.4mm。試件裝配好后，在試件兩端焊定位焊縫，定位焊縫長(zhǎng)度為10～15mm，且要求牢靠，試件預(yù)留反變形，反變形角度約為2～3°。

3.4 焊接方法

采用的C02保護(hù)氣體焊，焊絲型號(hào)為ER50-6，焊絲直徑為1.0mm。

3.5 打底層焊接

試板位于仰焊位置，在始焊端定位焊縫上引弧，稍加停留，預(yù)熱母材，然后壓低電弧迅速移動(dòng)至坡口間隙處，充分利用電弧吹力和等離子流力作用，待坡口根部形成第一個(gè)熔池后，轉(zhuǎn)入正常焊接，采用短弧焊接、小幅度斜鋸齒形運(yùn)條方法，電弧燃燒始終處于溶池前端1/4處，在兩側(cè)鈍邊稍作停頓中間快速過渡，保證焊縫根部焊透和兩側(cè)熔合良好，防止因熔池過熱使熔池金屬下墜，造成的焊縫背面下凹，正面出現(xiàn)夾渣或焊瘤等缺陷。坡口內(nèi)焊縫厚度控制在2mm左右，連續(xù)焊接。焊槍角度在施焊過程中與焊接反方向夾角為80～90°，焊絲干伸長(zhǎng)控制在15mm±2mm。焊接電流80～95A、電弧電壓18～19V、焊接速度2.5～4.0mm/s，焊接時(shí)，C0z保護(hù)氣體流量控制在15～20L/min。

3.6 填充層焊接

在始焊端坡口內(nèi)1/2處引燃電弧后，迅速移動(dòng)電弧至一側(cè)坡口面與打底層焊縫夾角處，停留1.5s后沿焊縫表面迅速過渡另一側(cè)破口面與打底層焊縫夾角處，停留1.5s后，把電弧向下移動(dòng)至至距上一層焊縫3～4mm的坡口面處，稍作停留后，逆向重復(fù)上述動(dòng)作反復(fù)重復(fù)此動(dòng)作，以反月牙運(yùn)條方法沿焊接方向向前焊接，使熔池金屬形成的幾何圖形呈水平狀或內(nèi)凹狀，連續(xù)焊接，直到填充層焊縫比坡口表面低1～1.5mm；焊槍角度在施焊過程中，與焊接反方向夾角為80～90°，焊絲干伸長(zhǎng)控制在15mm±2mm。焊接電流95～110A、電弧電壓19～21V、焊接速度1.5～2.5mm/s，焊接時(shí)，C02保護(hù)氣體流量控制在15～20L/min。

3.7 蓋面層焊接

在始焊端焊縫中心起弧后，迅速將電弧移動(dòng)至坡口邊緣處，電弧在坡口內(nèi)燃燒作0.5s的停頓后，當(dāng)熔池鐵水飽滿溢出坡口邊界線后，將電弧移動(dòng)至另一側(cè)坡口邊緣。在移動(dòng)過程中，速度均勻保持一致。當(dāng)鐵水飽滿溢出坡口邊界線后，逆向重復(fù)上述動(dòng)作，以反月牙形的運(yùn)條方法沿焊接方向連續(xù)焊接，直到坡口填滿。焊槍角度在施焊過程中，與焊接反方向夾角為80～90°，焊絲干伸長(zhǎng)控制在15mm±2mm。焊接電流90～105A、電弧電壓18～19V、焊接速度2～3mm/s。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)中，CO2氣體保護(hù)焊因其具有焊接成本低、生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)件的焊接生產(chǎn)中，目前CO2氣體保護(hù)焊主要適用平位及橫位的對(duì)接縫及角接焊縫。但需要說(shuō)明的是，在本文中，介紹了一種全熔透仰板的焊接方法。全熔透仰板對(duì)接焊縫的關(guān)鍵要求在于單面焊雙面成形技術(shù)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。