[发明专利]大厚板双面双窄间隙不清根焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构制造领域，更具体地说，涉及大厚板的焊接技术领域。

背景技术

大厚板高强钢结构在海洋工程装备、跨海大桥、舰船、海上风力发电场等海洋重型装备中广泛应用。如：钻井平台、风电安装船和抛石整平船桩腿齿条钢材料为Q690或A514钢，板厚120～170mm等。传统大厚板焊接多采用手工电弧焊和半自动焊接，多层多道焊，焊接效率低；在设计和施工上为非对称坡口，焊前预热、先焊接正面坡口、从反面碳弧气刨清根、刨槽、打磨、再预热后进行焊接。工序多，生产周期长，生产效率低，并且工人劳动强度大，生产环境恶劣；大型钢结构的刚度大，焊后产生很高的残余应力并且去应力退火有困难，费用昂贵，一旦变形难以校正。

为了解决大厚板焊接效率低下、焊接变形、焊接材料消耗量大等缺点，目前大厚板窄间隙焊接逐步开始应用，如窄间隙埋弧焊、窄间隙活性气体保护焊等，窄间隙焊接提高了焊接生产效率，节约焊接材料。

CN102275029A，题为“摇动电弧窄间隙熔化极气体保护立向焊接方法”的中国专利申请揭示了一种摇动电弧窄间隙熔化极气体保护立向焊接方法，用金属件厚板拼装成I型、间隙是12～16mm立向待焊坡口；根据待焊坡口的间隙和焊缝道次的不同，先选择气体保护方式，设定电弧摇动频率、电弧摇动幅值、电弧侧壁停留时间、脉冲焊接平均电弧电流、平均电弧电压、焊接速度、焊丝干伸长，并选配合适折弯角度的微弯型导电杆；焊炬以焊接速度整体立向上或立向下移动，在焊缝自由成形状态下，以每层单道多层施焊方式实现摇动电弧窄间隙熔化极气体保护立向自动焊接。

CN1481961，题为“高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法”的中国专利申请揭示了一种高效单丝窄间隙活性气体保护焊接方法，属于焊接技术领域。本发明采用氧气、二氧化碳、氩气组成的三元保护气体，焊丝居中布置，通过控制大焊丝伸出长度、送丝速度与电压获得稳定的旋转喷射过渡方式，实现一定间隙坡口内焊道与工件侧壁之间的良好熔合。

但现有技术中对于大厚板变形难以控制、背面需碳刨清根、焊缝金属填充量大的问题仍然未能加以有效克服。

发明内容

本发明旨在提出一种高效、高质、节能、低耗材的大厚板焊接方法。

根据本发明的一实施例，提出一种大厚板双面双窄间隙不清根焊接方法，包括：

将大厚板拼接成双面窄间隙坡口，坡口角度为0°～1°，坡口根部钝边为2mm～4mm，坡口间隙为10mm～20mm；

双面交错打底焊，第一焊枪和第二焊枪在双面前后交叉，第一焊枪和第二焊枪的焊接电弧间距f为20mm～50mm；

双面同时立焊填充，第一焊枪和第二焊枪在前后双面同时同步焊接，同时进行双面填充；

缓冷及后热处理；

在双面交错打底焊和双面同时立焊填充过程中，第一焊枪和第二焊枪的枪头摆动，控制摆动宽度和侧壁停留时间使得侧壁熔合良好，控制焊接速度和焊接参数以控制焊接热输入。

在一个实施例中，坡口根部不留间隙，去除坡口及周围20mm范围内的铁锈和油污，并预加热到180°C。

在一个实施例中，双面交错打底焊采用熔化极气体保护焊GMAW工艺，实心焊丝焊接，85％Ar+15％CO₂混合气体保护。在双面交错打底焊的过程中，第一焊枪在前面先开始焊接，焊缝长度约20mm，第二焊枪在后面焊接，第一焊枪和第二焊枪的焊接电弧间距f为20～30mm；焊接参数为：电流110-120A、电压27-29V，第一焊枪和第二焊枪的枪头摆动幅度350～380mm/min，枪头摆动宽度9.5～10mm，焊速75～90mm/min，侧壁停留时间1.5～1.8s。

在一个实施例中，双面同时立焊填充采用熔化极气体保护焊GMAW工艺，实心焊丝焊接，85％Ar+15％CO₂混合气体保护。在双面同时立焊填充的过程中，第一焊枪和第二焊枪在前面和后面同时同步焊接，填充焊缝，采用一层一道焊接方式；焊接参数为：层间温度180℃、电流125～135A、电压27～29V，第一焊枪和第二焊枪的枪头摆动速度400～450mm/min，枪头摆动宽度9.5～10mm，焊速70～80mm/min，侧壁停留时间1.6～1.8s。

在一个实施例中，缓冷及后热处理包括：以280℃保温2小时，之后缓冷至室温。

该大厚板双面双窄间隙不清根焊接方法适用的大厚板的板厚为50mm～170mm。