[发明专利]一种中厚板双丝双面单道埋弧焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶高效焊接领域，尤其涉及船舶建造过程中水平分段拼装工序中厚板的双面单道次埋弧焊接方法。

背景技术

由于船舶制造，海洋工程，压力容器的设备的重型化，大型化的发展趋势日益明显，使得中厚板对焊接的应用越来越普遍，这造成了焊接工作量的大幅增加，同时随着人工劳动成本的增加，因此对焊接生产效率的要求越来越高，高效焊接技术已成为现代制造业的关键技术之一。

目前针对于中厚板的焊接主要采用主要有以下几种：

①单丝埋弧焊针对于中厚板单丝埋弧焊，需要多道多层进行施焊，为了保证全焊透，需要加工Y型或者X型坡口，同时需要进行打底焊接，且反面焊接时要进行碳弧气刨清根，存在着生产效率低，劳动强度大，劳动环境差等缺点，已不能满足现代高效焊接的要求。

②多丝埋弧焊，传统的多丝埋弧焊接方法，如专利文献CN102000901B所述的中厚板X形坡口埋弧焊焊接工艺，采用双面多层多道焊，能够得到性优异的焊接接头，但是生产效率低下，不能满足目前高效生产的需求。

③FCB法采用双丝或三丝埋弧焊接方法，能够实现单面单道次焊接，但其需要在钢板反面坡口处加以铜衬垫，铜衬垫下方紧密铺好焊剂，操作繁琐，且对铜衬垫的安装及焊剂的铺设要求高，而且单道次的焊接往往会带来焊接热输入超过钢板承受能力，导致焊接热区强度与韧性不足的问题。

为了解决上述难题，本发明通过匹配焊接参数及焊接装配，可实现对中厚板进行双面单道次焊接，25mm以下厚度钢板无需开坡口且焊接反面需清根处理，坡口加工简单快捷，在保证焊接质量的同时提高焊接效率，工作环境优良，且避免了单道次焊透全板焊接热输入过大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中厚板高效双电极埋弧焊接方法，以解决传统焊接方法效率低下问题，并解决目前已有高效焊接方法中的焊前处理及焊接工序复杂，焊接热输入过高，以及常规双面焊接需清根的问题，达到工序简单(直接拼装可焊，无需打底清根打磨)，焊接高效(正反面各焊接一道次)，环境友好(无清根噪音及烟尘污染)的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种中厚板高效双电极埋弧焊接方法，其特征在于：

1)本发明的双电极中，第1电极(F)主要作用为焊接熔深，因此采用直流焊接。由于较细的焊丝更有利于提高电流密度，达到更大的熔深， 因此采用直径(D_F)为3.2～4.8mm的焊丝，正面焊接电流I_1F设置为750～1500A，反面焊接电流I_2F＝(1.1～1.5)I_1F，焊接电压(U_1F,U_2F)设置为30～45V，能够达到免于清根的同时保证焊透的效果。

采用拖焊形式，可以使相同焊接条件下得到更大的熔深，保证全焊透，因此设置第1电极(F)前倾角α设置为5～15°。

第2电极(S)的作用为填充坡口及盖面，因此第2电极(S)采用交流焊接，并采用直径(D_S)为4.0～6.4mm的焊丝，焊接电流(I_1S，I_2S)为600～1200A，焊接电压(U_1S，U_2S)为30～45V；同时，第2电极前倾角β为-5～0°是为了保证焊缝具有良好的成型。

为保证在不同焊接电流下焊接时不会影响导电嘴正常工作，设置焊丝伸出导电嘴长度(L_F,L_S):30～45mm。

为保证所有电极焊接时形成一个焊接熔池，各电极间的距离不宜过大，距离过小也会导致电极间的相互干扰，因此，两电极焊丝端部相距W15～35mm；

焊接速度设置为v：500～1500mm/min。

上述串联电极组的位置关系如图1所示。

2)为满足前述串联电极组焊接时能够达到应有效果且焊接变形小，所焊钢板的坡口尺寸及拼装方式应满足：

①当钢板厚度t≤25mm时，采用I型坡口，坡口间隙0～1.0mm。如图2所示。

②当钢板厚度25mm＜t≤35mm时，采用Y型坡口，正面坡口角度45～60°，坡口钝边8-12mm，坡口间隙0-1.0mm，如图3示。

③当钢板厚度35mm＜t≤50mm时，采用X型坡口，正面坡口角度45～60°，反面坡口角度45～60°，坡口钝边篇8-12mm，坡口间隙0-1.0mm，如图4示。