[发明专利]在连接钢板的单面焊接过程中减少焊接变形的方法

说明书

本发明涉及在连接钢板的单面焊接过程中减少焊接变形的方法。更具体地说，本发明提供了在连接钢板的单面焊接过程中减少焊接变形的方法，当按本方法使用多电焊条在最佳焊接状态下进行焊接时，焊接变形减少。

按照现有技术，提供了下述连接钢板的单面焊接法。如图2所示，待焊钢板1,1′彼此对接在一起并通过焊接电极2，焊接电源11及焊接条件控制装置焊接在一起，在坡口，特别是焊接端部的坡口中提供定位焊缝，其高度与待焊钢板的厚度相同。或者，换一种方式，将厚度与待焊钢板厚度相同的引弧板也定位焊接在焊接端部，从而使焊缝的高度能与钢板的壁厚相同。这样一来，待焊钢板1,1′在焊接前已经充分紧固，从而减少了焊接变形。另一方面，可提供下述方法，即在焊接过程中借助气体燃烧7,7′加热待焊钢板，从而可以控制热过程来减少焊接变形。然而，按照普通的方法，在采用定位焊缝或引弧板情况下待焊钢板受到很高的约束力，而在焊接开始前的准备也成为沉重的负担，以及随后还需要在完成焊接后对焊接钢板进行修理，这样从提高焊接效率的观点看就产生了问题。同样，采用气体燃烧器控制热过程的方法也有缺点，即焊接设备变得庞大，难以提高焊接效率。

按照在连接钢板的单面焊接过程中减少焊接变形的现有技术，一个主要目的是防止端裂纹的产生，端裂纹是在焊接过程中焊缝末端产生的。安东等人发现端裂纹是在焊接过程中由于焊接变形引起的(焊接学会杂志，Vol.30(1970)No.8,P792)。从那时以后，有许多研究工作是研究焊接过程中引起的应力的分布(佐藤等人：日本造船学会杂志，Vol.136(1974),P441，和藤田等人：日本造船学会杂志，Vol.133(1973),P267)。根据这些研究的结果，为了防止端裂纹的产生，应减少焊接过程中的焊接变形。然而，实现减少焊接变形目的的这种方法限制为如前所述采用定位焊缝或引弧板。

另一方面，神近等人在发表的文献中总结了防止裂纹的方法(日本建筑学会杂志，Vol.10(1974),No.101,935)。根据神近等人总结的文献，报道了采用定位焊缝和引弧板4来防止变形的产生，并进一步报道了采用液压千斤顶约束焊接端部的方法。这些通用技术的目的是用强烈约束待焊钢板的方法减少焊接过程中的焊接变形。按照这种方法要使用气体燃烧器来加热钢板的部分7,7′，它不可能将焊接变形减少到能防止端裂纹的产生的程度。

日本特许公告No.53-51153公布了一种方法，用这种方法在待焊钢板的端部的焊接热输入量减少，以及在修改工作过程中供给一定量的焊缝来弥补焊缝缺焊。

最后，报道了一篇研究工作，它对焊接完成后的残余变形行为进行了详细的分析(植田等人：日本造船学会杂志，Vol.171(1992),P335)。按照上述研究，用气体燃烧器进行的局部加热对焊接完成后保留在钢板内的残余变形具有影响。当采用适当的加热方法时，与未加热钢板的情况比较，变形量会减少。

如上所述，普通的技术的目的主要在于约束待焊钢板或者控制气体燃烧器加热的热过程。普通的技术不以连接钢板的单面焊接的焊接状态为目的。由此可见，按照以往的研究，自然增加了焊接过程的沉重负担，而焊接设备也变得庞大。

本发明的目的是减少给焊接准备工作带来的沉重负担，以及减少给焊接设备带来的沉重负担。本发明找出了一种焊接状态，它能减少焊接变形的产生。

本发明的目的是提供在连接钢板的单面焊接过程中减少焊接变形的方法，这种方法基于如前所述的焊接状态。

本发明的总结如下，按照本发明提供了：

(1)一种在连接钢板的单面焊接过程中减少焊接变形的方法，其中，待焊的钢板彼此对接在一起，在坡口内形成定位焊缝并固定，以及使用不少于3根电焊条，上述在连接钢板的单面焊接过程中减少焊接变形的方法包括下列步骤：利用按下列公式(1)计算的输入热量Qi(KJ/mm)以及利用按下列公式(2)计算的参数P来估算焊接过程中产生的变形应力，确定每根电焊条的焊接状态，从而使变形应力能处于允许范围内，公式(1)和(2)如下：

Qi=Ii×Ei×6÷Vi    公式(1)

式中，Ii为与焊接方向相反方向的第i根电焊条的电流(A),Ei为第i根电焊条的电压(V),Vi为第i根电焊条的焊接速度(cm/min)      

式中：Li为由第1根电焊条至第i根电焊条的距离，Li为0,n为电焊条数量，K为正常数，式中H(mm)为对接坡口中定位焊缝的最大高度，而H不超过待焊钢板壁厚的一半。