G115钢的窄间隙焊接工艺.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910902473.3 (22)申请日 2019.09.24 (71)申请人 江苏电力装备有限公司 地址 213000 江苏省常州市钟楼区运河路 308号 (72)发明人 毛敏杨文佳张宇清唐小钢 (74)专利代理机构 常州市天龙专利事务所有限 公司 32105 代理人 陈磊 (51)Int.Cl. B23K 9/167(2006.01) B23K 9/028(2006.01) B23K 9/235(2006.01) B23K 33/00(2006.01) C22C 38/0。

2、2(2006.01) C22C 38/04(2006.01) C22C 38/06(2006.01) C22C 38/42(2006.01) C22C 38/44(2006.01) C22C 38/46(2006.01) C22C 38/48(2006.01) C22C 38/50(2006.01) C22C 38/52(2006.01) C22C 38/54(2006.01) B23K 103/04(2006.01) (54)发明名称 G115钢的窄间隙焊接工艺 (57)摘要 本发明公开了一种G115钢的窄间隙焊接工 艺， 包括以下步骤： a U型坡口加工， 将外径200 700mm、 厚度。

3、为5150mm的两件G115钢管材两端坡 口加工成窄间隙U型坡口； b 在焊接前， 将加工成 U型坡口后的G115钢管材坡口表面进行机械打 磨， 使用夹具固定好， 组对， 采用手工GTAWGTAW焊 进行点焊定位； c 采用窄间隙自动焊进行打底、 填充和盖面。 通过上述方式， 本发明G115钢的窄 间隙焊接工艺， 采用窄间隙自动氩弧焊焊接 G115， 保证了焊接质量， 提高了自动化水平， 改善 了劳动环境。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 110666305 A 2020.01.10 CN 110666305 A 1.一种G115钢的窄间隙焊接工艺， 其特征在于， 包括以下步骤： 。

4、a U型坡口加工， 将外径200700mm、 厚度为5150mm的两件G115钢管材两端坡口加工成 窄间隙U型坡口； b 在焊接前， 将加工成U型坡口后的G115钢管材坡口表面进行机械打磨， 使用夹具固定 好， 组对， 采用手工GTAW焊进行点焊定位； c 采用窄间隙自动焊进行打底、 填充和盖面： 采用电弧电流峰值/基值法调整焊接电流 波形， 高电弧电流焊接坡口两壁， 在电极摇动的中间过程中采用低电弧电流， 电弧面向坡口 壁进行充分熔透， 摆动幅度和角度依据不同的焊道宽度调整， 防止侧边未熔合， 在侧边坡口 母材上使用强电弧， 使母材充分熔透， 两端停止时取峰值电流， 在电极移动中取基值电流，。

5、 在窄间隙坡口内， 进行一层一道的焊接， 直到盖面层， 焊枪前氩气保护罩中流出一次密封气 体， 然后沿坡口槽向两侧扩散， 在工件表面流动二次密封气体， 对焊后熔池和前道焊缝进行 全面密封； 打底参数为： 打底电流： 基值90-110A， 峰值电流140-170A， 送丝速度为： 70-80cm/min， 焊接速度90-105mm/min， 焊接电压8.5-10V， 保护气流量25-30L/min； 填充参数为： 填充电流： 基值155-175A， 峰值电流200-250A， 送丝速度90-115cm/min， 焊 接速度40-70mm/min， 焊接电压9-11V， 保护气流量25-30L/m。

6、in； 盖面参数为： 盖面电流： 160-175A， 峰值电流为230-255A， 送丝速度70-80cm/min， 焊接 速度40-45mm/min， 焊接电压10-11V， 保护气流量25-30L/min。 2.根据权利要求1所述的G115钢的窄间隙焊接工艺， 其特征在于， 所述步骤c中钨极摇 动过程中， 通过控制系统的传感器检测钨极与熔池的电弧电压， 对焊缝熔池进行跟踪； 控制 系统利用传感器， 对坡口两侧电压进行及时跟踪调整， 使得钨极摆动轴时刻保持在焊缝中 心位置， 自动找正焊缝中心。 3.根据权利要求1所述的G115钢的窄间隙焊接工艺， 其特征在于， 所述步骤a中U型坡口 的间隙为。

7、0-1mm。 4.根据权利要求1所述的G115钢的窄间隙焊接工艺， 其特征在于， 所述步骤a中G115钢 管材壁厚在20-150mm时， 坡口角度为1-5 。 5.根据权利要求1所述的G115钢的窄间隙焊接工艺， 其特征在于， 所述步骤b中G115钢 管材坡口表面进行机械打磨的厚度为5-20mm。 6.根据权利要求1所述的G115钢的窄间隙焊接工艺， 其特征在于， 所述步骤b中GTAW定 位点焊的点焊电流为95-115A。 7.根据权利要求1-6任一所述的G115钢的窄间隙焊接工艺， 其特征在于， 所述G115钢包 括以下物质按质量分数组成C： 0.060-0.100%， Si： 0.55%，。

8、 Mn： 0.27-0.73%， P： 0.020%， S： 0.010%， Cr： 8.40-9.60%， W： 2.33-3.17%， Co： 2.80-3.25%， Cu： 0.40-1.20%， V： 0.13-0.27%， Nb： 0.03-0.10%， N： 0.005-0.015%， B： 0.010-0.022%， Ni： 0.06%， Ti： 0.02%， Al： 0.015%， O： 0.0040%， Fe： 余量。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110666305 A 2 G115钢的窄间隙焊接工艺 技术领域 0001 本发明涉及金属材料焊接领域， 特别是涉及一种G1。

9、15钢的窄间隙焊接工艺。 背景技术 0002 自2006年我国首台1000 MW机组在华能玉环电厂投运以来， 超超临界技术发展迅 猛， 适时建设630-650参数机组已成为下一阶段燃煤火电机组的重要目标， 在此背景下， G115钢应运而生。 窄间隙焊接具有热输入小、 焊材填充量少、 焊接质量高、 自动化程度高等 特点。 因此对G115钢的窄间隙焊接工艺试验亟待研究， 本专利着重窄间隙氩弧焊焊接工艺， 通过考察焊接接头显微组织、 化学成分及力学性能等方面， 为制定合理的G115钢焊接工艺 提供数据支持。 0003 随着电力、 核电、 石化市场的进一步发展和电站高温高压发电机组的进一步扩大， 耐高。

10、温度达630的G115合金管已确定被电站的主蒸汽管和再热蒸汽热段管所运用。 G115 相比于P92拥有更高的合金含量， 焊接的难点在于热影响区裂纹， 对焊接热输入提出了更高 的要求。 目前国内预制厂采用的常规焊接方法自动化水平低， 热输入大， 极易导致G115焊接 热影响区裂纹。 发明内容 0004 本发明主要解决的技术问题是提供一种G115钢的窄间隙焊接工艺， 采用窄间隙自 动氩弧焊焊接G115， 保证了焊接质量， 提高了自动化水平， 改善了劳动环境。 0005 为解决上述技术问题， 本发明采用的一个技术方案是： 提供一种G115钢的窄间隙 焊接工艺， 包括以下步骤： a U型坡口加工， 将。

11、外径200700mm、 厚度为5150mm的两件G115钢 管材两端坡口加工成窄间隙U型坡口； b 在焊接前， 将加工成U型坡口后的G115钢管材坡口 表面进行机械打磨， 使用夹具固定好， 组对， 采用手工GTAW焊进行点焊定位； c 采用窄间隙 自动焊丝进行打底、 填充和盖面： 采用电弧电流峰值/基值法调整焊接电流波形， 高电弧电 流焊接坡口两壁， 在电极摇动的中间过程中采用的电弧电流， 电弧面向坡口壁进行充分熔 透， 摆动幅度和角度依据不同的焊道宽度调整， 防止侧边未熔合， 在侧边坡口母材上使用强 电弧， 使母材充分熔透， 两端停止时取峰值电流， 在电极移动中取基值电流， 在窄间隙坡口 内。

12、， 进行一层一焊道的焊接， 直到最后一层， 焊枪前氩气保护罩中流出一次密封气体， 然后 沿坡口槽向两侧扩散， 在工件表面流动二次密封气体， 对焊后熔和前道焊缝进行全面密封； 打底参数为： 打底电流： 基值90-110A， 峰值电流140-170A， 送丝速度为： 70-80cm/min， 焊接 速度90-105mm/min， 焊接电压8.5-10V， 保护气流量25-30L/min； 填充参数为： 填充电流： 基 值155-175A， 峰值200-250A， 送丝速度90-115cm/min， 焊接速度40-70mm/min， 焊接电压9- 11V， 保护气流量25-30L/min； 盖面参数。

13、为： 盖面电流： 160-175A， 峰值电流为230-255A， 送丝 速度70-80cm/min， 焊接速度40-45mm/min， 焊接电压10-11V， 保护气流量25-30L/min。 0006 在本发明一个较佳实施例中， 所述步骤c中钨极摇动过程中， 通过控制系统的传感 器检测钨极与熔池的电弧电压， 对焊缝熔池进行跟踪； 控制系统利用传感器， 对坡口两侧电 说明书 1/4 页 3 CN 110666305 A 3 压进行及时跟踪调整， 使得钨极摆动轴时刻保持在焊缝中心位置， 自动找正焊缝中心。 0007 在本发明一个较佳实施例中， 所述步骤a中U型坡口的间隙为0-1mm。 0008。

14、 在本发明一个较佳实施例中， 所述步骤a中G115钢管材壁厚在20-150mm时， 坡口角 度为1-5 。 0009 在本发明一个较佳实施例中， 所述步骤b中G115钢管材坡口表面进行机械打磨的 厚度为5-20mm。 0010 在本发明一个较佳实施例中， 所述步骤b中GTAW定位点焊的点焊电流为95-115A。 0011 在本发明一个较佳实施例中， 所述G115钢包括以下物质按质量分数组成C： 0.060- 0.100%， Si： 0.55%， Mn： 0.27-0.73%， P： 0.020%， S： 0.010%， Cr： 8.40-9.60%， W： 2.33-3.17%， Co： 2.。

15、80-3.25%， Cu： 0.40-1.20%， V： 0.13-0.27%， Nb： 0.03-0.10%， N： 0.005-0.015%， B： 0.010-0.022%， Ni： 0.06%， Ti： 0.02%， Al： 0.015%， O： 0.0040%， Fe： 余量。 0012 本发明的有益效果是： 本发明G115钢的窄间隙焊接工艺， 采用窄间隙自动氩弧焊 焊接G115， 保证了焊接质量， 提高了自动化水平， 改善了劳动环境。 附图说明 0013 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图。

16、仅仅是本发明的一些实施例， 对于 本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其它 的附图， 其中： 图1是本发明G115钢焊接后的结构示意图； 图2是图1的焊缝示意图； 图3是热影响区示意图。 具体实施方式 0014 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例， 都属于本发明保护的范 围。 0015 请参阅图1， 一种G115钢的窄间隙焊接工艺， 包括以下步骤： 选用被焊材料为G。

17、115合金钢管， 该管材是我国 （也是世界） 首台 630超 （超） 临界燃煤 电站二次再热机组示范项目主蒸汽管道唯一候选材料。 选用试验管材的规格为555104 150mm， 两段管材组对焊， 管材的各化学成分的质量分数为C： 0.060-0.100%， Si： 0.55%， Mn： 0.27-0.73%， P： 0.020%， S： 0.010%， Cr： 8.40-9.60%， W： 2.33-3.17%， Co： 2.80-3.25%， Cu： 0.40-1.20%， V： 0.13-0.27%， Nb： 0.03-0.10%， N： 0.005-0.015%， B： 0.010-0.。

18、022%， Ni： 0.06%， Ti： 0.02%， Al： 0.015%， O： 0.0040%， Fe： 余量。 0016 a U型坡口加工， 将外径200700mm、 厚度为5150mm的两件G115钢管材两端坡口加 工成窄间隙U型坡口， U型坡口的间隙为0-1mm， G115钢管材壁厚在20-150mm时， 坡口角度为 1-5 ； b 在焊接前， 将加工成U型坡口后的G115钢管材坡口表面进行机械打磨， G115钢管材坡 说明书 2/4 页 4 CN 110666305 A 4 口表面进行机械打磨的厚度为5-20mm， 使用夹具固定好， 组对， 采用手工GTAW焊进行点焊定 位， G。

19、TAW定位点焊的点焊电流为95-115A； c 采用窄间隙自动焊进行打底、 填充和盖面： 采用电弧电流峰值/基值法调整焊接电流 波形， 高电弧电流焊接坡口两壁， 在电极摇动的中间过程中采用的电弧电流， 从而达到控制 焊接热输入的目的。 0017 电弧面向坡口壁进行充分熔透， 摆动幅度和角度依据不同的焊道宽度调整， 防止 侧边未熔合， 在侧边坡口母材上使用强电弧 （打底电流为： 基值90-110A， 峰值电流140- 170A； 填充电流为： 基值155-175A， 峰值200-250A； 盖面电流为： 160-175， 峰值电流为230- 255A） ， 使母材充分熔透， 两端停止时取峰值电流。

20、， 在电极移动中取基值电流， 可以有效降低 热输入。 集箱与配管、 主汽阀壳等工件在高温、 高压的条件下服役,为保证接头质量， 必须对 热输入严格控制。 0018 摇动钨极过程中,通过控制系统的传感器检测钨极与熔池的电弧电压， 实现对焊 缝熔池的跟踪功能。 同时控制系统利用传感器， 对坡口两侧电压进行及时跟踪调整， 使得钨 极摆动轴时刻保持在焊缝中心位置， 从而实现自动找正焊缝中心功能， 确保焊接位置准确， 在安装环形导轨后， 即使焊枪中心与焊缝中心偏角3 (理论值应为0 )的情况下， 焊枪亦 能自动找正中心进行有效的焊接。 0019 在窄间隙坡口内， 进行一层一焊道的焊接， 直到最后一层， 。

21、节省了更换焊枪这一道 作业工序， 提高了焊接效率。 0020 焊枪前氩气保护罩中流出一次密封气体， 然后沿坡口槽向两侧扩散， 在工件表面 流动二次密封气体， 对焊后熔和前道焊缝进行全面密封， 防止焊缝氧化， 保证焊缝质量， 即 使最后一层也可以用窄坡口焊枪进行焊接， 不存在保护不良影响焊缝质量的情况； 打底参数为： 打底电流： 基值90-110A， 峰值电流140-170A， 送丝速度为： 70-80cm/min， 焊接速度90-105mm/min， 焊接电压8.5-10V， 保护气流量25-30L/min； 填充参数为： 填充电流： 基值155-175A， 峰值200-250A， 送丝速度9。

22、0-115cm/min， 焊接速 度40-70mm/min， 焊接电压9-11V， 保护气流量25-30L/min； 盖面参数为： 盖面电流： 160-175A， 峰值电流为230-255A， 送丝速度70-80cm/min， 焊接速度40-45mm/ min， 焊接电压10-11V， 保护气流量25-30L/min 另外， 步骤c中钨极摇动过程中， 通过控制系统的传感器检测钨极与熔池的电弧电压， 对焊缝熔池进行跟踪； 控制系统利用传感器， 对坡口两侧电压进行及时跟踪调整， 使得钨极 摆动轴时刻保持在焊缝中心位置， 自动找正焊缝中心。 0021 焊接过程中， 本发明在管道焊缝根部进行了气体保护。

23、， 获得了良好的根部成型， 接 头外观呈现淡金色。 0022 利用超声探伤机对按照上述步骤完成的G115窄间隙自动焊缝进行检测， 焊缝质量 满足NB/T 47013-2015 I级要求。 利用金相显微镜对焊接接头及焊缝组织进行分析， 结果显 示， 通过窄间隙自动焊接， 弧形摆动使得焊缝与侧边母材融合良好， 每层一道分布， 后一焊 道对前一焊道起到了回火的效果， 而前焊道对后一焊道又有预热的作用， 晶粒细， 改善了焊 缝成形， 提高了接头质量。 区别于现有技术， 本发明G115钢的窄间隙焊接工艺， 采用窄间隙 自动氩弧焊焊接G115， 保证了焊接质量， 提高了自动化水平， 改善了劳动环境。 0023 以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发 说明书 3/4 页 5 CN 110666305 A 5 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直接或间接运用在其它相关的技术领 域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。 说明书 4/4 页 6 CN 110666305 A 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 110666305 A 7 图2 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 110666305 A 8 。