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1、药芯焊丝焊接工艺研发邵蕾 张会艳 张长荣（山东鲁能光大钢结构有限公司，山东 济宁 272015）【摘 要】：药芯焊丝电弧焊具有焊接工艺性能好，焊缝质量好，对钢材适应性强，熔敷速度高等诸多优点，广泛应用在造船、汽车、桥梁、钢结构制作、能源及化工建设等众多领域。因此，掌握此工艺技术并推广应用于实际生产刻不容缓。本文重点介绍了THY-51B（E501T-1）药芯焊丝-CO2气体保护焊焊接工艺的研发，在公司小范围内的推广应用所带来的生产效率的提高和焊接质量的提升，为今后的大面积推广提供了重要的依据和参考。【关键词】：药芯焊丝电弧焊；焊接工艺；研发；引 言：随着我国社会经济的发展和科学技术的不断进步，钢
2、结构制造业的竞争也越来越激烈，这就要求更加高效、节能的焊接技术和焊接工艺的应用。药芯焊丝作为新一代高效率、高性能的焊接材料，深受各行业的欢迎。其中全位置钛型药芯焊丝最具有代表性，飞溅小、脱渣容易和可调的性能，可进行多种位置的焊接。其工作效率是传统的手工电弧焊效率的1.5-2.5倍，在船舶制造业、钢结构制造业中推广最迅速，发展最快。药芯焊丝焊接为进一步提高公司产品焊接质量，拓展市场份额，增强企业竞争力起到相当重要的作用。1.药芯焊丝电弧焊特点1.1药芯焊丝截面形状药芯焊丝是由08A冷轧薄钢带经轧机纵向折叠加粉后拉拔而成。截面形状主要有：O形、T形、E形、梅花形和中间填丝形等几种。目前，公司主要采
3、用O形截面药芯焊丝进行焊接工艺性试验。右图上左一为O形, 上左二为T形, 上左三为中间填丝形, 下图为其他复杂截面图.1.2药芯焊丝电弧焊优点（1）飞溅小。由于药芯焊丝中加入了稳弧剂，电弧燃烧稳定，熔滴呈滴状均匀过渡，故焊接时飞溅很少，且颗粒细小，在钢板上粘不住，很容易清除。（2）焊缝成形美观。由于药芯成分改变了纯CO2电弧气氛的物理、化学性质，又因熔池表面覆盖有熔渣，依靠渣的表面张力生成一个软的铸型，这个铸型对形成良好焊道起着重要作用。（3）熔敷速度高于实心焊丝。药芯焊丝断面电流密度比实心焊丝电流密度大，焊丝熔化速度快，熔敷速度提高。（4）调整药芯的成分就可焊接不同的钢种，不象冶炼实心焊丝那
4、样复杂。（5）由于焊接熔池受到渣-气联合保护，所以药芯焊丝电弧焊抗气孔能力比实心焊丝CO2电弧焊强。（6）可采用大电流进行全位置焊接。在各种焊接位置下，药芯焊丝均可采用较大的焊接电流，仍可顺利地实现向下立焊。1.3药芯焊丝电弧焊缺点除此之外，药芯焊丝送丝比实心焊丝困难，药芯也容易吸潮。使用前应将药芯焊丝在250300温度下烘焙，否则药芯吸收的水分会在焊缝中引起气孔。2.药芯焊丝化学成分及力学性能表1 THY-51B（E501T-1）药芯焊丝化学成分 （质量分数） （%）CMnSiPSNiCrMoV0.181.750.90.030.030.50.20.30.08表2 THY-51B（E501T-
5、1）药芯焊丝熔敷金属力学性能Rel/MPaRm/MPaA/%Akv/J4004802227 (-20)3.药芯焊丝电弧焊焊接工艺评定（执行AWS D1.1-2006钢结构焊接规范）3.1焊接工艺评定方案表3 焊接工艺评定方案评定项目外观检查，无损探伤，拉伸试验，弯曲试验，冲击试验母材组别+材料等级Grade50牌号Q345B规格24mm填充金属牌号THY-51B（E501T-1）分类号规格1.2焊缝厚度24mm气体种类CO2气体组成100% CO2熔滴过渡形式颗粒过渡接头种类V型坡口对接接头衬垫及衬垫材料无坡口角度+10-560根部间隙03mm钝边03mm焊接位置1G背面清理碳弧气刨和磨光机层
6、间清理磨光机、钢丝刷施焊技术摆动或不摆动摆动或不摆动导电嘴直径1.2焊丝数量1导电嘴距工件距离10mm20mm预热温度N.A.保持预热温度和层间温度方法N.A.层间温度300热处理N.A.3.2焊接工艺参数表4 焊接工艺参数焊接工艺焊层（道）焊接方法填充材料焊接电流焊接电压 (V)电感（mH）备注牌号直径 (mm)气体气体流量(L/min)极性电流 (A)根部焊道药芯焊丝-CO2气保焊E501T-11.2CO2 15-38直流反接150-18022-260.02-0.2/中间层药芯焊丝-CO2气护焊E501T-11.2CO2 15-38直流反接170-25022-280.02-0.2/盖面焊道
7、药芯焊丝-CO2气保焊E501T-11.2CO2 15-38直流反接170-23023-280.02-0.2/典型焊接示意图3.3检测报告 山东鲁能光大钢结构有限公司 超声波检验报告表QT-10 shangdong Luneng GuangDa Structural Steelworks Co.,ltdULTRASONIC EXAMINATION REPORT工程名称焊接工艺评定工件名称焊接试板委托单位焊接班报告编号JJHGP-68-1ProjectPart nameTask given byReport No.材质Q345B检验部位钢板拼接坡口形式V焊接方法药芯焊丝二保焊MaterialEx
8、am.areaGroove typeWelding method探伤面单面双侧探伤比例100%检验阶段焊后 After welding Exam.surfaceExam.proportionStage of exam.热处理后After PWHT检验规程、级别JB/T4730.3-2005 I表面状态修磨As groundExam.Procedure/QLSurface condition仪器型号TS-2008E编号L6583EquipmentModelNo.试块型号RB-3耦合剂糨糊 灵敏度补偿 3dBType No.CouplantPaste Sensitivity探头型号频率尺寸K值、前
9、沿长度扫查灵敏度ModelFreq.SizeK value/LengthSensitivitySearch unit单斜2.5P1313K2.0 1316-9dB工件编号焊缝号焊工编号板厚检验长度缺陷显示（Indication）评定Judgement委托编号委托时间Part No.Joint No.Welder IDThicknessExam length缺陷长度缺陷深度缺陷波幅合格不合格mmmmDefectLengthDefect DepthAmpl i-tudeACC.Rej.Commission No.DateJJHGP-68/XJ24800JJHGP-682007.11.30说明：B1
10、-上翼板拼接焊缝，B2-腹板拼接焊缝，B3-下翼板拼接焊缝，F1-主角焊缝，F2-端头板焊缝，F5-筋板焊缝，F6-连接板焊缝。Notes： B1- Up flange welds, B2- Web welds, B3- Down flange welds, F1- Fillet welds, F2- Intermination plates welds, F5- Stiffeners welds, F6- Conjunction plates welds. 审核 张长荣 级别检测员 郭黎克 级别 报告日期: 2007.11.30Reviewed by LeveExamined by Leve
11、 Reporting date山东鲁能光大钢结构有限公司Shandong Luneng Everbright Steel Structure Co. Ltd理化试验报告Physical and Chemical Test Report日期（Date）： 2007年12月 5 日 报告编号（Rep.）：JJHGP-68-2委托单位Task given by焊接班工程名称Projcet焊接工艺评定试样编号SpecimenNo缺口位置Notch position拉伸（Tensisle）弯曲（Bend）冲击（Impact）材料牌号Material Type屈服点（ReL）Yield335MPa抗拉强度
12、Tensisle470-630MPa伸长率Elongation20%=180 d=3a温度Temp.冲击吸收功Impact Energy34J正弯Obserse Bend背弯Reuters Bend侧弯Side Bend1焊缝/580/合格合格2090Q345B/242焊缝/560/合格合格2076Q345B/243焊缝2070Q345B/244焊缝20120Q345B/245焊缝20110Q345B/246热影响区20158Q345B/247热影响区20200Q345B/248热影响区20132Q345B/249热影响区20190Q345B/2410热影响区20185Q345B/24备注Re
13、marks试验结果符合标准( JGJ81-2002 )要求，结果评定合格。3.4通过以上焊接工艺评定试验，又经过后续的多次焊接实验，总结出了药芯焊丝焊接工艺规程等相关文件，用于指导实际生产。表6 药芯焊丝-CO2气体保护焊焊接工艺规程药芯焊丝二保焊焊接工艺规程规程编号FCAW-G-02支持的工艺评定JJHGP-68焊接位置1G水平位置母材牌号Q345B（A）母材厚度16mm32mm焊丝型号E501T-1焊丝直径1.2 焊丝伸出长度12mm18mm气体种类CO2预热温度 0 层间温度300熔滴过渡形式颗粒过渡电流极性直流反接根部清理碳弧气刨和磨光机层间清理磨光机或钢丝刷热处理N/A接头装配： 典
14、型焊接顺序：坡口角度公差+10，-5；根部间隙R=0-3mm,公差+2，-3mm；钝边f=0-3mm，公差+2，-0mm。焊接层次焊丝直径(mm)气体流量(L/Min)焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(cm/min)电感（mH）备注打底焊1.215-37.5150-18022-25/0.02-0.20填充焊1.215-37.5170-24022-28/0.02-0.20盖面焊1.215-37.5170-21023-27/0.02-0.20技术说明：1、 焊前清理焊缝附近的铁锈、油污等杂质，检查焊件装配质量；2、 CO2气体的纯度应大于99.5%（体积法），其含水量不应超过0.005%（重量
15、法），露点低于-40。3、 如果CO2气体含水率较高，可将气瓶倒立静置1-2h后，每隔30min左右放水一次，共放水2-3次；倒置放水后的气瓶，使用前仍需放气2-3min；气瓶压力降到980Kpa时不再使用；4、 药芯焊丝使用前须经250-300烘焙2小时，使用过程中也要采取和防止防潮措施；5、 焊枪前倾或后倾最好不要超过20；6、 当焊接环境风速大于8Km/h时应停止焊接或采取防风措施；7、 焊接电流与电压要匹配，以获得良好的过渡方式，减少飞溅；8、 当焊缝宽度大于16mm时，应采用分道焊技术；9、 对于要求全熔透的焊缝，背面清根时，应清理掉未熔合、裂纹和超标的其他缺陷；10、焊后按有关要求
16、进行检查；11、未提及的事宜按有关规定执行。 4.药芯焊丝-CO2气体保护焊的应用经过公司内小范围的投产使用药芯焊丝-CO2气体保护焊，焊接质量一次检验合格率比手工电弧焊高10%，工作效率是手工电弧焊的2倍。有效的解决了实心二氧化碳气体保护焊容易出气孔的问题，对于产品质量的提高，公司生产量的提升起到很好的助推作用。5.结论此次药芯焊丝-CO2气体保护焊焊接工艺的研发，填补了公司药芯焊丝焊接的空白。对开拓市场份额，提升企业核心竞争力起到相应的作用。通过公司内小范围的使用，达到了较为令人满意的效果，此项新工艺宜推广应用于生产中。 参考文献：无作者简介：邵 蕾 男 （1984- ），山东鲁能光大钢结构有限公司，项目专工，电话：15905470927张会艳 男 （1975- ），山东鲁能光大钢结构有限公司，质管部主任，电话：13705470311张长荣 男 （1973- ），山东鲁能光大钢结构有限公司，质管部主任，电话：13563752586
