熔化極氣體保護焊焊接方法

2023-09-22 12:56:15 1

熔化極氣體保護焊焊接方法
【專利摘要】本發明提供一種熔化極氣體保護焊焊接方法，其解決了現有手工電弧焊焊接焊接變形較大、效率低和成本高的技術問題，其在焊接前先對焊接件進行預熱，預熱溫度為100～150℃；焊接件的坡口形式採用X型坡口，坡口角度為55°～65°；焊接過程中所使用的熱輸入量不超過29KJ/CM。本發明可應用於SA738GR.B鋼材料焊接。
【專利說明】熔化極氣體保護焊焊接方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊接方法，尤其是涉及一種熔化極氣體保護焊焊接方法。

【背景技術】
[0002]近年來，我國核電建設進入了高速發展期，大量的核電項目進入建設狀態，第三代核電堆型為AP1000、CAP1000及CAP1400。第三代核電堆型中安全殼的主體材料是SA738GR.B鋼板。我國是首次在核電中應用SA738GR.B鋼板的國家。對於這種低合金鋼材料，目前除了手工電弧焊能夠滿足其焊接性能要求外，尚無其它合適的焊接方法可以使用。
[0003]手工電弧焊雖然能夠滿足上述鋼材料的焊接性能要求，但是存在以下幾個問題:
[0004]一是由於手工電弧焊最大熱輸入量能夠達到40KJ/CM，產品在焊接過程焊接變形較大；
[0005]二是鋼製安全殼本體板厚42.1?47.6mm,焊縫總長度大約為3400m，而一名手工焊焊工每天只能焊接500_左右，效率非常低；
[0006]三是為保證核電建設的工期，需要投入大量的焊工，根據目前項目上的統計，單臺機組焊工最大投入量為68名，耗費巨大的人力，成本很高。


【發明內容】

[0007]本發明是針對現有手工電弧焊焊接變形大、焊接效率低和成本高的技術問題，提供一種焊接變形小、焊接效率高和成本低的熔化極氣體保護焊焊接方法。
[0008]為此，本發明提供一種熔化極氣體保護焊焊接方法，其在焊接前先對SA738GR.B鋼板焊接件進行預熱，預熱溫度為100?150°C ;焊接件的坡口形式採用X型坡口，坡口角度為55°?65° ;焊接過程中所使用的熱輸入量不超過29KJ/CM。
[0009]優選地，焊接時所選用的氣體為Ar和C02。
[0010]優選地，焊接時氣體的流量為15?231/min。
[0011]優選地，焊接時所選用的氣體含量為80%的Ar和20%的C02。
[0012]優選地，在於焊接過程中，道間溫度不超過200°C。
[0013]優選地，焊接位置為平焊、橫焊、立焊和仰焊中的任意一種或其組合。
[0014]優選地，在平焊位置，焊前錯邊量為0?3mm，組對根部間隙為0?5mm ;在橫焊位置，焊前錯邊量為0?3mm,組對根部間隙為0?4_ ;在立焊位置,焊前錯邊量為0?5mm,組對根部間隙為0?5mm。
[0015]優選地，焊接採用手工半自動焊接、機械式自動焊接的任意一種或兩者的組合。
[0016]優選地，焊接件預熱採用火焰或帶有熱電偶的電阻片進行。
[0017]本發明的最大焊接熱輸入量僅為29KJ/CM，很大程度上降低了熱輸入量，更有利於控制產品的焊接變形，使焊接變形較小；使用本發明提供的方法對SA738GR.B鋼板進行焊接，焊接飛濺率小，焊縫成型美觀，焊縫各項力學性能良好，特別是焊縫在焊態及10小時熱處理狀態下，能夠保持良好的低溫衝擊韌性；本發明的焊接工藝突破了目前SA738GR.B單一的手工電弧焊焊接方法，能夠採用手工半自動焊接和機械式自動焊接，熔化極氣體保護半自動焊熔敷效率為手工電弧焊的1.5倍，機械式自動焊熔敷效率為手工電弧焊的2.5倍，焊接效率大大提高；同時，本發明也大大減少了工人數，降低了生產成本,另外，由於熔化極氣體保護焊焊絲熔敷係數大，相同的焊接量，熔化極氣體保護焊所用焊絲的採購量為焊條的一半，進一步節約了生產成本。

【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]選用ASME規範材料SA738GR.B,試板規格為500mm* 150mm*42.1mm,在平焊位置進行焊接。坡口形式採用對稱X型坡口，坡口角度為55°。組對根部間隙3mm，焊接前錯邊量
0mm ο
[0020]焊接前先用火焰對焊接件進行預熱，預熱溫度為110°C。焊接時採用直徑1.0mm的ER90S-G (ASME SFA-5.28 Α-Ν0.10, F-N0.6)焊絲進行熔化極氣體保護焊焊接(GMAW)。氣體比例為80%的Ar和20%的C02，氣體流量為151/min，採用直流反接。
[0021]在焊接過程中，所使用的熱輸入量不超過22.5KJ/CM ;焊接過程中的最大道間溫度為155°C ;焊接採用機械式自動焊進行焊接。
[0022]在上述工藝下焊接完成的焊縫，各項力學性能良好。經測試，焊態下室溫橫向抗拉強度分別為665MPa、680Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為575Mpa、575Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為191.2J;焊後熱處理60(TC下保溫10小時後，室溫橫向抗拉強度分別為:635Mpa、635Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為555Mpa、550Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為129.7J。事實證明，焊縫在焊態及10小時熱處理狀態下，能夠保持良好的低溫衝擊韌性。
[0023]實施例2
[0024]選用ASME規範材料SA738GR.B,試板規格為500mm* 150mm*42.1mm,在橫焊位置進行焊接。坡口形式採用對稱X型坡口，坡口角度為58°。組對根部間隙3mm，焊接前錯邊量
0mm ο
[0025]焊接前先用火焰對焊接件進行預熱，預熱溫度為100°C。焊接時採用直徑1.2mm的ER90S-G (ASME SFA-5.28 Α-Ν0.10, F-N0.6)焊絲進行熔化極氣體保護焊焊接(GMAW)。氣體比例為80%的Ar和20%的C02，氣體流量為171/min，採用直流反接。
[0026]在焊接過程中，所使用的熱輸入量不超過17KJ/CM ;焊接過程中的最大道間溫度為162°C ;焊接採用機械式自動焊進行焊接。
[0027]在上述工藝下焊接完成的焊縫，各項力學性能良好。經測試，焊態下室溫橫向抗拉強度分別為695MPa、700Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為580Mpa、580Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為242.3J ;焊後熱處理601°C下保溫10小時後，室溫橫向抗拉強度分別為:665Mpa、660Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為565Mpa、565Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為175.0J，在-60°C下進行落錘試驗，連續兩件未斷裂。事實證明，焊縫在焊態及10小時熱處理狀態下，能夠保持良好的低溫衝擊韌性。
[0028]實施例3
[0029]選用ASME規範材料SA738GR.B,試板規格為500mm* 150mm*42.1mm,在立焊位置進行焊接。坡口形式釆用對稱X型坡口，坡口角度為60°。組對根部間隙3mm，焊接前錯邊量
0mm ο
[0030]焊接前先用火焰對焊接件進行預熱，預熱溫度為105°C。焊接時採用直徑1.3mm的ER90S-G (ASME SFA-5.28 Α-Ν0.10, F-N0.6)焊絲進行熔化極氣體保護焊焊接(GMAW)。氣體比例為80%的Ar和20%的C02，氣體流量為191/min，採用直流反接。
[0031]在焊接過程中，所使用的熱輸入量不超過28.8KJ/CM ;焊接過程中的最大道間溫度為200°C ;焊接採用機械式自動焊進行焊接。
[0032]在上述工藝下焊接完成的焊縫，各項力學性能良好。經測試，焊態下室溫橫向抗拉強度分別為695MPa、695Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為580Mpa、570Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為202.3J。焊後熱處理602°C下保溫10小時後，室溫橫向抗拉強度分別為:650Mpa、675Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為560Mpa、560Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為176.3J。事實證明，焊縫在焊態及10小時熱處理狀態下，能夠保持良好的低溫衝擊韌性。
[0033]實施例4
[0034]選用ASME規範材料SA738GR.B,試板規格為500mm* 150mm*42.1mm,在仰焊位置進行焊接。坡口形式採用對稱X型坡口，坡口角度為62°。組對根部間隙3mm，焊接前錯邊量
0mm ο
[0035]焊接前先用帶有熱電偶的電阻片對焊接件進行預熱，預熱溫度為106°C。焊接時採用直徑1.5mm的ER90S-G(ASME SFA-5.28A-N0.10, F-N0.6)焊絲進行熔化極氣體保護焊焊接(GMAW)。氣體比例為80%的Ar和20%的C02，氣體流量為211/min，採用直流反接。
[0036]在焊接過程中，所使用的熱輸入量不超過19.1KJ/CM ;焊接過程中的最大道間溫度為155°C ;焊接時採用手工半自動焊進行焊接。
[0037]在上述工藝下焊接完成的焊縫，各項力學性能良好。經測試，焊態下室溫橫向抗拉強度分別為680MPa、685Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為575Mpa、570Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為131J。焊後熱處理604°C下保溫10小時後，室溫橫向抗拉強度分別為:640Mpa、650Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為590Mpa、580Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為129.7J。事實證明，焊縫在焊態及10小時熱處理狀態下，能夠保持良好的低溫衝擊韌性。
[0038]實施例5
[0039]選用ASME規範材料SA738GR.B,單塊鋼板曲率半徑為23904mm，弧長8591mm，板厚43mm，鋼板下端切線與水平面夾角為11°，兩塊相同鋼板進行拼接。焊接包括了平焊和立焊位置。坡口形式採用非對稱X型坡口，內側坡口深度為27mm，外側坡口深度為16mm，坡口角度為65°。組對根部間隙平焊位置為3mm、立焊位置為5mm，焊接前錯邊量平焊位置和立焊位置均為5mm。
[0040]焊接前先用帶有熱電偶的電阻片對焊接件進行預熱，預熱溫度為150°C。焊接時採用直徑1.6mm的ER90S-G(ASME SFA-5.28A-N0.10, F-N0.6)焊絲進行熔化極氣體保護焊焊接(GMAW)。氣體比例為80%的Ar和20%的C02，氣體流量為231/min，採用直流反接。
[0041]在焊接過程中，所使用的熱輸入量不超過29KJ/CM;焊接過程中的最大道間溫度為168°C ;內側採用機械式自動焊進行焊接，外側採用手工半自動焊進行焊接。
[0042]在上述工藝下焊接完成的焊縫，各項力學性能良好。經測試，焊態下室溫橫向抗拉強度分別為675MPa、675Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為595Mpa、590Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為189.3J。焊後熱處理605°C下保溫10小時後，室溫橫向抗拉強度分別為:660Mpa、660Mpa，200°C高溫橫向抗拉強度分別為565Mpa、565Mpa，-29°C衝擊試驗焊縫平均值為232J。事實證明，焊縫在焊態及10小時熱處理狀態下，能夠保持良好的低溫衝擊韌性。
[0043]經反覆多次實驗證實，本發明的焊接工藝所適用的組對要求為:在平焊位置，焊前錯邊量為0?3mm,組對根部間隙為0?5mm ;在橫焊位置,焊前錯邊量為0?3mm,組對根部間隙為0?4mm ;在立焊位置，焊前錯邊量為0?5mm，組對根部間隙為0?5mm。
[0044]上述所有實施例中，本發明採用的焊接材料均為ASME規範材料SA738GR.B,本發明所提供的焊接工藝對此材料的焊接效果最好，對很多其他低合金鋼材料也同樣適用。另夕卜，本發明的焊接位置可以為平焊、橫焊、立焊和仰焊四個位置中的任意一種或任意位置的組合。
【權利要求】
1.一種熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵是焊接前先對34738(?.8鋼板焊接件進行預熱，預熱溫度為100?1501；焊接件的坡口形式採用X型坡口，坡口角度為55。?65。；焊接過程中所使用的熱輸入量不超過29^/01。
2.根據權利要求1所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於焊接時所選用的氣體為紅和〇02。
3.根據權利要求2所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於焊接時氣體的流量為 15 ?231/1111110
4.根據權利要求2所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於焊接時所選用的氣體含量為80 %的紅和20 %的(?。
5.根據權利要求1或3所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於焊接過程中，道間溫度不超過2001。
6.根據權利要求5所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於焊接位置為平焊、橫焊、立焊和仰焊中的任意一種或其組合。
7.根據權利要求6所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於在平焊位置，焊前錯邊量為0?3111111，組對根部間隙為0?5111111 ；在橫焊位置,焊前錯邊量為0?3111111，組對根部間隙為0?4臟；在立焊位置，焊前錯邊量為0?5111111，組對根部間隙為0?5111111。
8.根據權利要求7所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於焊接採用手工半自動焊接、機械式自動焊接的任意一種或兩者的組合。
9.根據權利要求8所述的熔化極氣體保護焊焊接方法，其特徵在於焊接件預熱採用火焰或帶有熱電偶的電阻片進行。
【文檔編號】B23K9/173GK104308335SQ201410452385
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】丁連徵, 胡廣澤, 曹中雲, 王剛, 修延飛, 張華建, 董永志, 馮吉才, 孫清潔 申請人:山東核電設備製造有限公司