[发明专利]大厚壁管道窄间隙钨极惰性气体保护全位置自动焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大厚壁管道全位置自动焊接方法，尤其是涉及一种使用诸如大厚壁管道窄间隙钨极惰性气体保护全位置自动焊接方法。本发明还涉及通过厚壁管道全位置自动焊接方法制造的管道。

背景技术

目前，国内外采用管道全位置自动焊的工艺主要有TIG气体保护焊工艺和MIG气体保护焊工艺，而这两种工艺主要应用焊接小直径薄壁管(管道直径φ＜325mm、管壁厚度h＜40mm的焊接。对于大厚壁管道(管道直径φ≥325mm、管壁厚度h≥40mm)焊接通常采用的是手工氩弧焊打底和焊条电弧填层和盖面的工艺(以下简称氩电联合焊接工艺)，其坡口型式大都为双″U″形组合坡口，焊接采用单层多道焊，在图1中形式了氩电联合焊接工艺涉及到的常见焊接坡口型式，在图2中显示了氩电联合焊接工艺焊接的单层多道焊的焊缝示意图。

通常，管道全位置自动焊机由焊接电源、电视监控系统、遥控器、焊接机头、焊接轨道以及焊枪等六大部分组成。该焊机电源是一种脉冲逆变电源，具有弧长自动控制、实时监控、焊枪横摆控制、叠加高频脉冲等功能。脉冲TIG自动焊可调工艺参数多，能够精确地控制焊接热输入以及熔池的形状和尺寸，可以用较低的热输入获得较大的熔深，从而减小了焊接热影响区和焊件变形。在焊接过程中，脉冲电流对点状熔池有较强的搅拌作用，而且熔池金属冷凝快，高温停留时间短，焊缝金属组织细密。该种设备提供管道焊接的基本功能，给定的参数可调节范围大，在焊接管道时需要根据工艺要求，根据焊接管道的母材的尺寸、坡口型式和尺寸等因素选择所需要的焊接工艺参数。

对于大厚壁管道的焊接来说，对于常用的如图1所示的坡口，采用上述管道全位置自动焊机的氩电联合焊接工艺存在以下缺点：

1.氩电联合焊接工艺的坡口宽，焊接熔敷金属的填充量大，焊接消耗材料量是窄间隙自动焊工艺的坡口的4～5倍；

2.氩电联合焊接工艺的坡口宽，焊接熔敷金属的填充量大，焊接周期相对较长。

3.氩电联合焊接工艺的坡口的型式和尺寸决定了在进行焊接时，采用单层多道焊进行焊接。

发明内容

为了克服现有的大厚壁管道氩电联合焊接工艺坡口所存在的缺点，提出一种能够提高焊接效率、减少填充消耗材料量的大厚壁管道窄间隙钨极惰性气体保护全位置自动焊接方法。为此，本发明的利用现有的上述全自动焊接设备提供的功能，开发出一种适合大厚壁管道焊接的坡口型式以及焊接该种坡口管道的特定范围的焊接工艺参数。该方法开发的大厚壁管道焊接的坡口型式可以实现单层单道窄间隙焊接，其坡口称为窄间隙坡口，其工艺简称为窄间隙自动焊工艺。

在本发明提出的大厚壁管道窄间隙钨极惰性气体保护全位置自动焊接方法中，管道的直径≥325mm，管道的壁厚≥40mm，包括步骤：使所述管道母材的相对端部形成焊前组合坡口，所述组合坡口包括上坡口和下坡口，上坡口由上坡口角度β限定，下坡口包括由下坡口角度α限定的下钝边和从下钝边的底部突出的根部钝边，其中下坡口角度α大于上部坡口角度β，上钝边与下钝边相交，其中根部钝边高度H1的范围为1.0mm～4mm，根部钝边宽度W1的范围为1.5mm～4mm，上坡口的顶部宽度W的范围为18mm～24mm，下坡口角度α的范围为20°～60°；上坡口角度β的范围为4°～10°；下坡口高度H2的范围为8mm～25mm，组对间隙G的范围为0～1.0mm；管道内部镗口宽度W2范围：20mm～60mm；其中，所述焊接方法还包括步骤：对根部钝边和下钝边的底部进行打底焊接，对下钝边和上坡口进行填充焊接，所述填充焊接为单层单道焊，以及对上坡口的顶部进行盖面焊接。

在上述方法中，在打底焊接的步骤中，设定焊接电源的电压基值范围为0V～5V，电压峰值的范围为8.0V～10V，电流基值的范围为80A～200A，电流峰值的范围为150A～260A，焊丝的基值送丝速度为0～15inch/min，焊丝的峰值送丝速度为5～20inch/min，焊接的速度为2～5inch/min，焊丝直径范围为φ0.8mm-φ1.2mm。

在上述方法中，在填充焊接的步骤中，设定焊接电源的电压基值范围为0V～5V，电压峰值的范围为9V～12V，电流基值的范围为100A～300A，电流峰值的范围为180A～380A，焊丝的基值送丝速度为0～65inch/min，焊丝的峰值送丝速度为20～70inch/min，焊接的速度为2～6inch/min，焊丝直径范围为φ0.8mm-φ1.2mm。