中厚板氣體保護焊不清根熔透焊技術研究

劉小龍，胡元峰，隗會軍

（海波重型工程科技股份有限公司，湖北 武漢 430207）

0 引言

在常規(guī)橋梁鋼結構焊接施工中，對中厚板（t≥25 mm）的對接及熔透角接通常采用的開坡口正面打底填充焊蓋面焊，反面碳弧氣刨清根，去除焊縫根部有害物質后再進行填充蓋面焊，以達到熔透的效果。

常規(guī)的CO2氣體保護焊焊接工藝要達到焊縫熔透，必須對構件開坡口進行處理。在焊接時，要避免焊穿，控制裝配精度要留1～2 mm 鈍邊。常規(guī)的焊接弧長在焊接時不能完全熔化鈍邊，焊接時產(chǎn)生夾渣等有害物質，因此需要熔透就要采用碳弧清根清除焊縫鈍邊根部的有害物質。大面積使用碳棒進行清根，噪聲大，產(chǎn)生有害氣體多，焊材使用量也會增加，特別是在狹小空間中的熔透角接，如橋梁鋼結構支座處，設備無法滿足清根的要求等。在有限的條件下，且滿足焊縫熔透，達到設計及規(guī)范要求的情況下，避免大量清根焊及節(jié)約成本，將是迫切需要解決的難題。

現(xiàn)如今行業(yè)內采用氣體保護焊配合埋弧焊來實現(xiàn)不清根達到熔透的工藝技術已經(jīng)非常成熟，但在狹小空間內只能使用氣體保護焊時，此工藝難以滿足此要求。本文結合深熔弧模式優(yōu)化焊接工藝，采用大量的工藝試驗及鋼結構生產(chǎn)的實際情況改進中厚板的對接及熔透角接焊接工藝，減少反面清根的環(huán)節(jié)，達到狹小空間不清根焊及節(jié)約成本的目的。

1 試驗過程

1.1 試驗基本情況

（1）焊接設備。采用D-Arc 焊機的深熔弧模式，較傳統(tǒng)焊接設備，焊接電流更大、焊絲潛入母材坡口深入產(chǎn)生電弧，加熱母材深處，實現(xiàn)深的熔深，大的電流增加電焊弧長，使坡口內鈍邊更易熔化，填埋式弧焊也不易引起缺陷的產(chǎn)生，如氣孔、夾渣等。同時也減少焊縫飛濺，焊縫表面更易清理。

（2）試驗材料。試驗用的母材采用Q345qD 橋梁用結構鋼，板厚為36 mm。試驗用的焊材采用G49A2C1S6（直徑1.2 mm）實芯焊絲，氣體采用CO2氣體保護。

（3）試驗項目。項目一共分為兩組，一組為“X”型坡口對接，另外一組為“K”型坡口角接，均要求熔透焊接，具體見表1。

表1 試驗項目

1.2 試驗過程

（1）試驗前調試好焊機、準備碼板、引熄弧板、電焊手套、面罩、打磨機、敲渣錘、焊材等。

（2）試板裝配。清除坡口兩側范圍內50 mm 的鐵銹、底漆、氧化皮等。打磨出金屬光澤后進行組裝，不留裝配間隙。然后用碼板進行固定，試板兩頭安裝引熄弧板。

（3）焊前準備。采用烘槍對試板進行焊前預熱，預熱溫度控制在60～120℃，并采用紅外線測溫儀在坡口兩側50 mm 及坡口中心測量溫度。預熱過程中產(chǎn)生的水汽及浮銹，應及時進行清理。

（4）焊接。預熱溫度達到后開始焊接，采用D-Arc焊機焊接，采用推焊法（見圖1）焊槍與試件保持40°～45°。

圖1 推焊法

對接試板焊接順序及焊接工藝見表2。

表2 對接試驗項目（S-1）不清根

1 層采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底，2～3 層填充，后翻身背面采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底填充，蓋面。打底時電流控制在450～500A；再次翻身焊接6～8 層蓋面層。焊接工藝參數(shù)見表3。

表3 焊接工藝參數(shù)（S-1）不清根

角接熔透試板焊接順序及焊接工藝見表4。

表4 熔透角接試驗項目（S-2）不清根

第1、2 層采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底填充，后焊接背面3、4層，采用D-Arc 深熔模式CO2氣體保護焊焊接打底填充，蓋面。打底時電流控制在450～500A。再次翻身焊接5～8 層填充層及9～11 蓋面層。焊接工藝參數(shù)見表5。

表5 焊接工藝參數(shù)（S-2）不清根

1.3 試驗結果

（1）焊縫無損檢測。焊縫24 h 后進行無損檢測，結果表明均達到熔透，滿足規(guī)范[1-3]要求。

（2）試板力學檢測。對試板進行破壞性試驗，試驗項目有接頭拉伸、焊縫沖擊、彎曲、延伸率、維氏硬度及金相試驗。試驗結果見表6，均滿足規(guī)范要求。

表6 破壞性試驗結果

金相試驗結果見表7。

表7 破壞性試驗結果

金相試驗結果表明，焊縫內部無氣孔、夾渣、未融合等缺陷，滿足規(guī)范要求。

2 結論

以上結果顯示，中厚板（t≥25 mm）采用深熔弧模式結合設備可以滿足CO2氣體保護焊不清根熔透的要求，檢測結果均滿足規(guī)范的相應要求，可達到在有限的空間下，節(jié)約焊材及提高工裝效率的目的。