厚板对接接头的焊接方法

摘要

本发明公开了一种厚板对接接头的焊接方法，采用管极电渣焊的方法将两件厚度为240～286mm的工件焊接为一体，包括以下步骤：第一步，焊前准备：在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；粉料混合均匀后加入粘合剂，制成管涂料；将管涂料涂在管极外壁上；将四根管极固定装配于夹持机构上；调节两个工件的装配间隙；第二步，焊接：进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；焊接方向为从下坡口焊至上坡口；第三步，焊后热处理。本发明更简便高效，可实施性较高，能够极大地提高生产效率，降低生产成本。并且能够改善操作人员的工作环境，减少粉尘和弧光伤害，更加环保。

权利要求

1.一种厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：采用管极电渣焊的方法将两件厚度为

240～286mm的工件焊接为一体，包括以下步骤：第一步，焊前准备：

a、配制管涂料：在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；粉料混合均匀后加入粘合剂，制成管涂料；

b、制作电极；将管涂料涂在管极外壁上；

c、装配电极：将四根管极固定装配于夹持机构上，中间两根管极间距为60mm，该两根管极与外侧相邻的管极的间距为96mm；

d、装配待焊工件，调节两个工件的装配间隙，使下坡口的装配间隙为33～35mm，上坡口的装配间隙为35～38mm；

装配引弧板和出弧板；

调节夹持机构，使四根管极处于两个工件的装配间隙中；

e、预热：母体煤气加热温度≥150℃，均温；

第二步，焊接：

进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；焊接方向为从下坡口焊至上坡口；

焊接过程中的焊接参数为：送丝速度＝160～180m/h；电压V＝46～50V；焊接速度为1.2m/h；熔池深度40～50mm；

焊接引出阶段逐渐减低焊接电压和送丝速度；

第三步，焊后热处理：焊后整体进炉消应力退火处理。

2.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：所述管涂料配方的成分为锰矿粉36％、滑石粉21％、钛白粉8％、白云石2％、石英粉21％、萤石粉12％。

3.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：所述铁合金元素的加入量为每公斤管涂料配方中加入硅铁150g、钼铁150g、钛铁110g、钒铁100g。

4.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：所述粘合剂为钠水玻璃：SiO30％，NaO12.5％，S、P≤0.05％。

5.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：所述涂在管极上的管涂料厚度为2～3mm，自然干燥后，将涂有管涂料的管极在250℃温度条件下烘焙2小时。

6.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：所述第二步的焊丝为H10Mn2，规格Φ3.2mm，焊剂HJ431。

7.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：所述第三步的焊后热处理的方法是：将工件置于炉温不高于300℃的炉中，以加热速率65℃/h的速度加热到温度625±20℃保持6小时，然后以65℃/h的速率冷却到300℃以下出炉在静止空气中冷却。

8.根据权利要求1所述的厚板对接接头的焊接方法，其特征在于：所述第一步b步骤中的管极为Φ14×4的20管。

说明书

厚板对接接头的焊接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焊接方法，具体涉及一种厚板对接接头的焊接方法。

背景技术

[0002] 电渣焊(ESW)是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热作为热源，将工件与填充金属熔合成焊缝的垂直位置焊接方法。根据采用电极的形状和是否固定，电渣焊可以分为丝极电渣焊、熔嘴电渣焊、板极电渣焊。在进行大厚板电渣焊焊接时，业内普遍采用熔嘴电渣焊。

[0003] 熔嘴电渣焊是由电极为固定在接头间隙中的熔嘴(由钢板和管点焊而成)，并不断向熔池中送进的焊丝构成，采用熔嘴板作为焊丝导向、导电和填充金属。由于熔嘴电渣焊需要根据待焊母材定制特殊熔嘴板，故成本高且周期长，不适合重型装备制造业的大件小批量生产。另外在生产周期紧、质量要求高的情况下，也不易满足生产要求。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种厚板对接接头的焊接方法，它可以将两件厚度为240～286mm的工件焊接为一体。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明厚板对接接头的焊接方法的技术解决方案为：

[0006] 采用管极电渣焊的方法将两件厚度为240～286mm的工件焊接为一体，包括以下步骤：

[0007] 第一步，焊前准备：

[0008] a、选择钢管：根据待焊工件的实际情况选择钢管作为管极；

[0009] b、配制管涂料：在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；粉料混合均匀后加入粘合剂，制成管涂料；

[0010] 所述管涂料配方的成分为锰矿粉36％、滑石粉21％、钛白粉8％、白云石2％、石英粉21％、萤石粉12％。

[0011] 所述铁合金元素的加入量为每公斤管涂料配方中加入硅铁150g、钼铁150g、钛铁110g、钒铁100g。

[0012] 所述粘合剂为钠水玻璃：SiO30％，NaO12.5％，S、P≤0.05％。

[0013] c、制作电极；将管涂料涂在管极外壁上；

[0014] 所述涂在管极上的管涂料厚度为2～3mm，自然干燥后，将涂有管涂料的管极在250℃温度条件下烘焙2小时；准备辅助工具水冷滑块、胶木板、竹片；

[0015] d、装配电极：将四根管极固定装配于夹持机构上，中间两根管极间距为60mm，该两根管极与外侧相邻的管极的间距为96mm；

[0016] e、装配待焊工件，调节两个工件的装配间隙，使下坡口的装配间隙为33～35mm，上坡口的装配间隙为35～38mm；

[0017] 装配引弧板和出弧板；

[0018] 调节夹持机构，使四根管极处于两个工件的装配间隙的中间位置；

[0019] f、预热：母体煤气加热温度≥150℃，均温；

[0020] 第二步，焊接：

[0021] 进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；焊接方向为从下坡口焊至上坡口；所述焊丝为H10Mn2，规格Φ3.2mm，焊剂HJ431。

[0022] 焊接过程中的焊接参数为：送丝速度＝160～180m/h；电压V＝46～50V；焊接速度为1.2m/h；熔池深度40～50mm；

[0023] 焊接引出阶段逐渐减低焊接电压和送丝速度；

[0024] 第三步，焊后热处理：焊后整体进炉消应力退火处理。

[0025] 所述焊后热处理的方法是：将工件置于炉温不高于300℃的炉中，以加热速率65℃/h的速度加热到温度625±20℃保持6小时，然后以65℃/h的速率冷却到300℃以下出炉在静止空气中冷却。

[0026] 本发明可以达到的技术效果是：

[0027] 与传统的熔嘴电渣焊相比，本发明所采用的管极电渣焊具有如下优点：

[0028] 1、省去熔嘴制作工序，准备工作简单、快捷，易于完成各种形状，操作方便可靠；

[0029] 2、管极上涂料具有绝缘作用，不会和工件短路，装配间隙可缩小，可节省焊接填充材料，提高焊接速度，减小焊接应力；

[0030] 3、管极电渣焊比熔嘴电渣焊焊接速度快，生产周期短；

[0031] 4、通过管极上的涂料适当地向焊缝中渗合金，提高焊缝金属性能，并结合较高的焊接速度，焊接接头热影响区小，晶粒长大不明显，魏氏组织数量少，接头冲击韧性好，焊后只进行消除应力处理而不需进行传统的正火+回火处理(熔嘴电渣焊必须进行正火+回火处理)，极大地缩短生产周期，降低能耗。

附图说明

[0032] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

[0033] 图1是两个工件的装配间隙示意图；

[0034] 图2是四根管极与工件的相对位置示意图；

[0035] 图3是本发明的焊后热处理的工艺曲线图；

[0036] 图4是本发明厚板对接接头的焊接方法的流程图。

具体实施方式

[0037] 本发明厚板对接接头的焊接方法，采用管极电渣焊的方法将两件厚度为282mm、长度为950mm的工件焊接为一体，包括以下步骤：

[0038] 第一步，焊前准备：

[0039] 1、选择钢管规格：根据待焊工件的实际情况选择合适的钢管；钢管规格为外径14mm，壁厚4mm的20钢管；

[0040] 2、配制管涂料；

[0041] 管涂料配方的成分为：锰矿粉36％、滑石粉21％、钛白粉8％、白云石2％、石英粉21％、萤石粉12％；

[0042] 在管涂料配方内加入多种铁合金元素得到粉料；

[0043] 为细化晶粒，每公斤管涂料配方中铁合金元素加入量为：硅铁150g、钼铁150g、钛铁110g、钒铁100g；其中硅铁用于脱氧，提高强度；钒铁用于细化晶粒，提高冲击韧性；

[0044] 粉料混合均匀后加入粘合剂，制成管涂料；粘合剂采用钠水玻璃：SiO30％，NaO12.5％，S、P≤0.05％。

[0045] 3、制作电极；

[0046] 将管涂料均匀涂在管极(即钢管)外壁上，管涂料厚度为2～3mm，自然干燥后，将涂有管涂料的管极在250℃温度条件下烘焙2小时；

[0047] 准备电渣焊所需要的水冷滑块、胶木板、竹片；

[0048] 4、装配电极：将四根管极固定装配于夹持机构上，中间两根管极间距为60mm(即中间两根管极的中心距离为60mm)，该两根管极与外侧相邻的管极的间距为96mm(即该两根管极与外侧相邻的管极的中心距离为96mm)；

[0049] 中间两根管极之间的距离为60mm，该两根管极与外侧相邻的管极之间的距离为96mm；

[0050] 该四根管极之间的间距是根据282mm的板厚确定的，该管极间距能够保证良好的焊接接头质量。若间隙选取不当，易产生裂纹或未焊透缺陷。

[0051] 5、装配待焊工件1、2，调节两个工件的装配间隙，如图1所示，使下坡口的装配间隙约34mm，上坡口的装配间隙约37mm；焊接时从下坡口焊至上坡口(自下向上形成焊缝)；

[0052] 装配引弧板和出弧板；

[0053] 调节夹持机构，使四根管极处于两个工件的装配间隙的中间位置，如图2所示；

[0054] 本发明采用上下不对等的装配间隙，解决了厚板焊接件沿焊缝高度的焊缝横向收缩值不同的问题，能够使焊接结束后的焊缝宽度基本保持上下坡口面一致，从而能够减小收缩应力，避免产生裂纹。

[0055] 本发明规定了装配间隙的上限，如间隙增大，应力和变形增加，热影响区增大，晶粒易粗大。

[0056] 调节夹持机构的上下螺栓，使管极处于工件厚度的中心；

[0057] 6、预热：母体煤气加热温度≥150℃，均温。

[0058] 第二步，焊接：

[0059] 焊接材料的选用：焊丝选用H10Mn2，规格Φ3.2mm，焊剂HJ431；

[0060] 焊接参数的确定：送丝速度＝160～180m/h；电压V＝46～50V；焊接速度为1.2m/h；熔池深度40～50mm；

[0061] 进行电渣焊，将焊丝送进四根管极所形成的熔池中，通电焊接；

[0062] 焊接过程中保持基本恒定的焊接参数，调整焊丝，使之处于装配间隙的中心位置；同时检测渣池深度和出水温度；

[0063] 焊接过程中使用胶木板、竹片固定管极在间隙中间位置使其不摆动；焊接过程中使用水冷滑块加速熔池冷却；

[0064] 焊接引出阶段逐渐减低焊接电压和送丝速度，以减少产生裂纹和缩孔等缺陷；

[0065] 第三步，焊后处理：

[0066] 拆除：电渣焊结束后立即割除引弧板和引出板，切割时不能损伤母材；

[0067] 检查：仔细检查拆除引弧板和引出板切割面、焊缝有无表面缺陷，若有缺陷立即用气割或碳刨清除；

[0068] 焊补：在表面缺陷、焊趾处及有咬边等的焊接缺陷处进行焊补，焊补采用手工焊，焊条型号为J507，规格为Φ4.0，焊接电流I＝160～180A，焊接电压U＝24～27V；

[0069] 修磨：焊补处焊缝及焊趾处修磨光滑过渡；

[0070] 焊后整体进炉消应力退火处理；焊后热处理采用如图3所示的工艺曲线，将工件置于炉温不高于300℃的炉中，以加热速率65℃/小时的速度加热到温度625±20℃保持6小时，然后以65℃/小时的速率冷却到300℃以下出炉在静止空气中冷却。

[0071] 本发明在管涂料中添加了多种铁合金元素，并且通过焊接工艺参数控制了晶粒增长，最终的焊缝形成了较为理想的组织，因此无需进行正火+回火的热处理，仅需进行消应力的退火处理，经过该热处理工艺，能够满足焊缝的性能要求。

[0072] 本发明更简便高效，可实施性较高，能够极大地提高生产效率，降低生产成本。另外，本发明能够改善操作人员的工作环境，减少粉尘和弧光伤害，更加环保。

[0073] 本发明可用于焊接300T转炉中的关键部件支承颈部件的282mm厚锻件对接接头。