实芯焊丝CO2焊+埋弧焊混合焊工艺探讨

2015-04-23王海东

金属加工(热加工) 2015年22期

王海东

目前大多数船厂20mm以下的板材采用等离子切割，垂直度不能保证，容易产生自然坡口；采用火焰切割薄板容易产生变形，装配间隙难以控制。埋弧焊对板的装配间隙有严格的要求，当间隙＞1mm时，直接采用埋弧焊就有可能焊穿，通常采用CO2药芯焊丝气体保护焊或焊条电弧焊打底焊，药渣就会进入板缝间隙中，因渣系的不兼容，即使大电流大熔深，药渣也不能完全析出，焊缝容易产生夹渣，为了避免产生夹渣，反面通常采用碳弧气刨，浪费焊材和工时。鉴于此，采用混合焊工艺能够解决上述问题。

1. 坡口设计

坡口设计直接影响焊缝质量和工作效率，坡口太大，浪费焊材和工时，坡口太小和留根太大将导致未焊透和未熔合。通常板厚＜13mm不需开坡口，板厚13~24mm开Y形坡口，板厚＞24mm开X形坡口，具体设计如表1所示。

2. 焊前准备

将坡口两侧20mm范围内打磨见光泽（见图1）。十字处50mm内禁止定位焊，距引弧板、引出板50mm内禁止定位焊。定位焊、打底焊质量与正式焊缝相同。定位焊的高度：I形坡口＜3mm，其他坡口＜4mm；定位焊的长度：普通钢＞30mm，高强度钢＞50mm；间距300~500mm，具体长度根据板厚确定。引弧板、引出板厚度与母材厚度一致，尺寸≥100mm×100mm，装配要求如图2所示。定位焊结束后，把拼板产生的码脚磨除，定位焊位置打磨干净。

3. 焊接

焊前检查板缝间隙是否＞1mm，对＞1mm的位置采用CO2实芯焊丝打底焊，使用20%CO2+80%Ar混合气体，增加焊缝的熔深，减少焊接飞溅。I形坡口间隙＞3mm时，定位焊后应在正面碳弧气刨（即先定位焊，在其他位置碳弧气刨，打磨后，再定位焊，刨除原定位焊点）。实芯焊丝焊接时，坡口两侧明显停留，避免焊穿，收弧时应回焊10mm，填满弧坑，避免产生裂纹。打底结束后，采用埋弧焊填充，填充比无间隙焊缝电流小10%~20%，避免焊穿。其他层焊接参数与正常焊接一致，反面无需碳弧气刨，直接焊接。

表1 坡口设计

图1 打磨范围

图2 装配要求

采用该工艺对板厚13mm、间隙1.5mm，板厚18mm、间隙3mm高强度钢（EH36）板进行了焊接，焊接参数如表2所示。焊接完毕后进行100%RT、MT无损检测，结果符合CBT 3558—2011、 CBT 3958—2004要求，按照美国船级社《材料与焊接规范》2015进行力学性能试验，结果符合规范要求，具体指标如表3所示。