双丝埋弧焊接头性能研究

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双弧焊接工艺研究现状及展望

双弧焊接工艺研究现状及展望发表时间：2020-10-10T09:48:50.540Z 来源：《基层建设》2020年第17期作者：何志浩[导读] 摘要：综合介绍了单面双弧、复合双弧、双面双弧等焊接工艺的最新发展，并就各自的焊接工艺的特点、应用情况及发展前景进行了分析与总结。

中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116041摘要：综合介绍了单面双弧、复合双弧、双面双弧等焊接工艺的最新发展，并就各自的焊接工艺的特点、应用情况及发展前景进行了分析与总结。

关键词：双弧双面双弧焊双丝焊复合电弧近年来，航空航天、交通运输、海洋工程等工业的发展，极大地推动了焊接技术的发展。

在工业发展的同时，机械行业也取得了翻天覆地的变化，特别在双弧焊接方面更是取得了突飞猛进的发展。

随着社会对机械产品的要求越来越严格，对产品的焊接工艺也提出了更多苛刻的要求。

提高焊接工艺水平和焊接接触点的质量、减少焊接接触面的缺陷是提高焊接质量的重要措施。

对双弧焊的分类方式主要按电弧的种类与位置来分，其研究主要集中在三个方面：单面双弧焊、复合双弧焊、双面双弧焊。

本文将分别对这三个方面进行综合论述与分析。

1 单面双弧焊单面双弧焊一般而言就是指双丝焊接，它包括采用单个焊枪配上填丝或双焊丝和双焊枪的双丝焊接。

由于单面双弧提高了焊接速度，减小了单位时间内焊缝成形的热输入，因而热影响区减小，接头力学性能提高。

对于双弧焊的研究，国内外都是从双丝埋弧焊开始的，该技术已经在生产中得到了应用，后来又在窄间隙焊上得到了应用，近几年来对双丝熔化极焊研究的相对比较多。

双丝埋弧焊的最早应用在1948年。

双丝埋弧焊包括单电源双丝和串列双弧两种。

串列双弧中双丝的每一根焊丝由一个电源独立供电，它具有熔深最大、熔敷速度较高、焊缝金属稀释率接近单丝埋弧焊的特点，因而提高了焊接速度与焊接质量。

单电源则可以获得较高的熔敷速度和稀释率，但熔透能力比单丝埋弧焊低，因而适于窄间隙焊。

现在双丝埋弧焊已经在实际生产中得到了广泛的应用，特别是采用单电源的双丝窄间隙埋弧焊在压力容器及核动力装置得到了应用，解决了两侧未熔合问题，并且提高了生产效率。

船用高强钢双丝埋弧焊工艺研究

９００
１５００
５０５５０２
后幺幺
２试验钢板、
钢板牌号：ＣＳＤ３ＣＨ６
钢板厚度：Ｔ２ｍ、Ｔ３ｍ＝Ｏｍ＝Ｏｍ
试板尺寸：２０ｌ０＊０＊Ｏ０Ｔ
交货状态：控轧钢板按ＣＳ《料与焊接规范》验收，验收结果如下表：Ｃ材
双丝或多丝埋弧焊无疑是・种较先进的高效焊接方法：
一
、
试验研究方案
起到补充填充和改善成形的作用。前丝采用直流反极、大的焊有利于增大熔深。其中，电流密
据ＣＳ《Ｃ材料与焊接规范》可之３１４３接工艺规程对钢．．．焊
工作量。
（）当采用热输入大于３
５Ｋ／ｍ的焊接方法时，焊接工０Ｊｃ艺仅可覆盖于试验母材韧性等级
因此，选择双丝在埋弧焊焊
相同，强度低一个级别的钢材。后余高过大，而不符合船舶焊缝 ” 表面质量要求。见Ｃ／３０《（ＢＴ８２船体焊缝表面质量检验要求》同）时，较大的后丝电弧电压可适当增大焊缝宽度，改善焊缝成形，
Ｅ１２６５Ｔ＝０
１０７１２２５２０ｌ７２６８１２７００９１２１８２０９９０１６７１５２２１０１２７７１５７ｌ６６１５２ｌ６７１８７３２１２ｌ２３２５２１６８２２９２２９２１２ｌ１０８１４５８１５８

双丝埋弧焊

部分钢材窄间隙埋弧焊接头力学性能数值类型常温拉伸性能（ " $ (<=）取样部位试验值取样部位 G( !. H6I 各区 G( !. H6I 各区 G( ’. H6I 各区 G( & 0. H6I 各区 & 0. ’. !. !. 冲击试验值试验温度（>）（ *） % ?7 ’F! ’!, ’-’ & ’1! !’. !.# !’! & !.F !,’ ’F/ !.0 !.. & !.. /- /, ’,/ & ’.1 !0’ ’,, ’,1 ’!- & ’0F !,1 !,0 !#. & !,1 !1’ ’#, ’,! ’0- & ’,, !./ ’/. !!/ & !.# !!.
’
前言
.
双丝窄间隙埋的提高，大型厚壁压力容器的应用日趋广泛。随着容器壁厚的增加，焊接难度加大，主要表现在：（’）传统埋弧焊设备的导电嘴断面尺寸较大，为实现深坡口焊接，需加大坡口宽度，这既增加焊材消耗和焊接工作量，又增大焊接残余应力和变形；（.）传统埋弧焊的控制手段较落后，操作工只能凭肉眼和经验对焊丝端部坡口进行调控，在深坡口内施焊时，操作工的视线受阻，难以精确控制，故坡口边缘容易产生未熔合及夹渣等缺陷；（)）采用传统埋弧焊焊接环缝时，每焊完一圈焊道，都有起、停弧动作，这势必影响焊接质量，增加焊工劳动强度。为了确保厚壁容器的焊接质量，采用 SCC + 型设备进行双丝窄间隙埋弧焊。 .$&&M
能试验（见表 !），并对部分评定项目的焊缝金属作了化学成分分析（见表 0）。（’）各评定试件的焊接接头或焊由表 ! 可知：

双(多)丝埋弧焊方法及应用研究

的特点、应用情况及发展前景进行了分析，以期促进双（多）
焊接提供预热功能，从而大幅度地降低了电能消耗。双（多）丝埋弧焊中需将焊丝的熔化位置设置在
接头坡口处，对于焊丝的直径、材料没有特殊要求。焊丝在导电设备中＿的安放位置比较随意。通常情况
实践中，其优点逐步展现。目前，我国正处于管道事业建设的黄金阶段，因此了解双丝埋弧焊的加工
工艺及接头性能，并在此基础上不断进行必要的技
术改正，可以在短时间内使双丝埋弧焊的焊接效率得到提升，从而促进我国双丝埋弧焊技术快速、稳定发展。参考文献［１］何德孚，陈立功．单电源双丝埋弧自动焊及其应用前景［Ｊ］．焊管，２０１５，２８（３）：３卜３５．
焊焊接方法的发展已经超过了５Ｏ年，在不断的生产
了双（多）丝埋弧焊方法。在不断的实践生产中，双
（多）丝埋弧焊方法也得到了不断的完善。本文就双（多）丝埋弧焊的焊接工艺特点、应用情况及发展前景进行了分析与探讨。
一
对比单双丝埋弧焊的接头性能可以发现，在同样的能量条件下，单双丝埋弧焊的焊接强度基本相同。但是双丝埋弧焊的焊接缺口的冲击韧度要低于
下，按照焊接的方位，可以将焊丝排列成直线方式，在需求特殊视角的焊接中，可以将焊丝并列。
械自动化程度不足，加工技术缺乏创新，缺乏拥有
自主产权的高端焊接设备目前，国内许多焊接企业的高端双丝埋弧焊接设备都是依赖进口，这将不利于双丝埋弧焊的发展。为了尽快促进双丝埋弧焊的良好发展，我国必须加快加工机械的自动化进程，加大对于焊接技术研究的投入，将焊接方法的创新

双丝埋弧焊不清根技术在承压设备上的应用

双丝埋弧焊不清根技术在承压设备上的应用摘要：通过对焊接坡口、组对、焊接过程的严格控制，对于10-20mm厚的钢板使用双面埋弧焊背面不清根的焊接工艺可以将焊接的UT、RT合格率控制在99.5以上，可以广泛应用于生产，对于20mm以上板厚的钢板的焊接，因此时随着板厚的增加，坡口深度的加大，合格率有所下降，返修的工作量亦变大，需要慎用。

关键词：双丝埋弧焊；不清根技术；承压设备；应用引言：（1）在合适的焊接工艺参数下进行焊接，双丝埋弧焊接头的各项性能指标均满足母材及相关标准的各项要求。

（2）与传统单丝埋弧焊相比，双丝埋弧焊生产效率显著提高，生产周期缩短，能耗降低。

（3）双丝埋弧焊不清根工艺技术在改善生产作业环境、降低制造成本的同时也获得了积极的社会效益。

1试验材料和方法1.1试验材料试验采用Q245R钢板，板厚20mm。

焊接材料采用H08MnA焊丝配SJ101焊剂。

1.2焊接方法为验证双丝埋弧焊的焊接质量，试验增加一组常规单丝埋弧焊焊接试板，焊后将相关力学性能与双丝埋弧焊进行对比。

双丝埋弧焊的前导焊丝采用直流反接，直径φ4.0，与试板垂直，后续焊丝使用交流，双丝之间距离15mm，焊丝间夹角10°；单丝埋弧焊采用直流反接，焊丝直径φ4.0。

1.3坡口准备埋弧焊免清根焊接工艺能否确保焊缝根部熔透且打底焊接时不致烧穿钝边，很大程度上取决于坡口形式。

根据单丝埋弧焊免清根工艺应用的经验基础，采用的坡口形式如图1所示。

1.4焊接工艺参数为了解决双丝埋弧焊固有的焊接线能量大的特点，在保证焊接接头质量的前提下，经过多次焊接试验，尽量控制好焊接线能量，焊接工艺参数如表1所示。

表1 焊接工艺参数1.5力学性能试验焊后按照NB/T47014的要求进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验。

2工艺应用合理性分析2.1焊接工艺性能双丝埋弧焊采用前丝直流、后丝交流的焊接方式，前丝直流电弧的穿透力较大，能够增大熔深，后丝则有增大焊道宽度和美观焊缝成形的作用，与单丝埋弧焊相比，生产效率得到了极大的提高。

双丝埋弧焊热循环曲线测试及其热循环特性研究

１双丝埋弧焊基本原理及丝间距确定
对于双丝双电源埋弧焊来说，一根焊丝由一每个独立电源供电，别为直流电源和交直流两用电分
后丝电流和电压以及电源极性）关。有文献［指出，５】
相关理论的基础。此，用自行研制的多点测温在采
装置测试单丝埋弧焊和双丝埋弧焊温度场，析了分
开角度范围更大。
双丝双弧埋弧焊接法的基本原理如图１所示。
不同丝间距、同点热循环曲线的特点，出了判
池，图２所示，共熔池双丝埋弧焊能起到前弧如ｃ不
预热、弧填丝及后热作用，后以达到堆焊或焊接合
金不出现裂纹和改善接头性能的目的，双丝埋弧在焊中多用后一种方法。然，丝间距形成的熔池类当两型除了与丝间距有关外，与焊接丁艺规范（前、还如
￡１－０ｍ时，＝５５ｍ两丝电弧形成在一个熔池即双丝共
熔池，此种间距特别适合焊丝掺合金堆焊或焊接合
金钢；当 ≥５５ｍｍ时，丝电弧形成两个独立的熔两
是两单丝单电弧热作用的简单叠加，为解释双丝焊
ｂ双丝双弧分离熔池
ａ丝间距为１ｔｌＯｌｎ共熔池ｉ

双丝埋弧焊工艺参数与焊道成形关系研究

双丝埋弧焊是多丝焊工艺的一种重要方式，以其高效、节能、优质的特点而得到广泛应用［１，２］。与传统的单丝埋弧焊相比双丝焊的工艺参较多，除了焊接电流、电弧电压和焊接速度等一般参数外，双丝焊还有其独特的工艺参数：双丝电流的种类和大小、双丝的位置组合、双丝的间距、双丝熔池共用与否、不同的坡口形式等。工艺参数的增多，增加了控制焊道成形的因素，同时也增加了控制难度。虽然不少文献报道了双丝（多丝）埋弧焊工艺选择及优化，但采用的都是碱度较小的ＳＪ１０１或ＳＪ１０１Ｇ焊剂［３￣７］，其工艺参数的作用规律不适用于碱度更高的焊剂。为保证高强韧性焊缝金属性能，高强钢焊接需要用高碱度焊剂，而高碱度焊剂工艺性不如碱度较小的高硅型渣系，一般来讲，焊剂碱度越高工艺性越差［８］。
焊缝成形好坏是影响焊接接头使用性能的重要因素之一。针对高强钢用高碱度烧结焊剂，需要系统地研究各个参数与焊道成形的关系，为制定适宜的焊接工艺，以获得优质焊接接头提供参考。
１试验设备与方法
收稿日期：２００７－０５－１４作者简介：霍光瑞（１９７５－），男，河北成安人，硕士；
电话：０３７９－６７２５６２１３；Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｏｇｕａｎｇｒｕｉ＠１２６．ｃｏｍ
ＡＣ，前丝始终为ＤＣＲＰ，所用的规范见表２，各焊
道的表面成形如图５所示。
表２并列时双丝电流、后丝电流种类与焊道成形
焊道编号
１＃
２＃
３＃
４＃
５＃
６＃
电源后丝ＡＣＤＣＲＰＡＣＤＣＲＰＡＣＤＣＲＰ
类型前丝
ＤＣＲＰ
双丝间距／ｍｍ１０１０１５１５２０２０
是否共熔池共共共共共共
ＨＵＯＧｕａｎｇ－ｒｕｉ，ＺＨＵＢｉｎｇ－ｋｕｎ，ＹＡＯＲｕｎ－ｇａｎｇ

海洋工程厚板双丝埋弧焊焊接工艺研究

海洋工程厚板双丝埋弧焊焊接工艺研究摘要：海上工程具有资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、不消耗水资源和适宜大规模开发的特点，近几年许多国家把风电开发重点转向海上，许多大型风电开发企业、设备制造企业正积极探索海上风电发展之路。

随着海上工程项目的蓬勃发展，直缝焊管作为海上风机基础的重要组成构件被广泛应用。

由于海上服役的特性，对于焊管的性能（尤其是低温冲击韧性）的要求特别高。

此外由于需求量大、工期紧，需要对直缝焊管进行焊接工艺研究，以满足上述要求。

基于此，本篇文章对海洋工程厚板双丝埋弧焊焊接工艺进行研究，以供参考。

关键词：海洋工程；厚板双丝；埋弧焊；焊接工艺引言随着海洋工程由几十米的浅水水域进入到300m以上水深的深海领域，海洋装备结构物也朝着大型化发展，这在导致钢板厚度增大的同时，也使厚板所占的比例越来越大。

作为占海洋工程导管架焊接工作量约40%的卷管接长工作，焊接效率的高低将影响整个项目的建造进度。

埋弧焊因其具有焊接速度快、焊缝质量好、成形美观及熔覆效率高等优点，一直以来在钢管卷制接长工作中占有重要的地位，是卷管接长的主要焊接方法。

伴随着越来越多的厚板卷管接长工作量，亟需开发更高效的埋弧焊工艺来提升施工效率。

提高埋弧焊的焊接效率有多种方法，比如增加焊丝数量、减小熔敷金属面积、提高熔敷速度等方法。

根据我公司的实际情况，选用双丝埋弧焊工艺作为提升焊接效率的方法。

1海洋工程项目质量管理体当一个企业取得ISO9001质量管理体系认证，标志着这个企业向质量管理的规范化和专业化有了极大的迈进，但认证成功本身并不意味着高枕无忧，而是标志着另一个新的开端，重要的是企业的管理体系在实际生产经营过程中的有效运用，特别是与具体的工程项目质量管理实践有机结合，才能真正发挥出先进管理体系的优势和效能。

在海洋石油工程企业大的质量管理框架之下，每一个独立的工程项目可以视作另一个子企业，也须建立一套属于自己的行之有效的质量管理体系，项目的子体系脱胎于企业的主体系但又不尽相同，可以说，企业体系是项目体系的前提和基础，项目体系是企业体系的延续和深化。

双弧焊接工艺研究现状及发展

双弧焊接工艺研究现状及发展摘要：本文详细的介绍了单面双弧焊接方法、复合双弧焊接方法、双面双弧焊接方法等焊接方法的最新研究情况，并就各自焊接工艺的特点作出了详细分析。

关键词：双弧；双面双弧焊；双丝焊；复合电弧前言随着科学技术的日益进步，航空航天、海洋建设、运输道路等工业都得到快速的发展。

在工业发展的同时，机械行业也取得了翻天覆地的变化，特别在双弧焊接方面更是取得了突飞猛进的发展。

随着社会对机械产品的要求越来越严格，对产品的焊接工艺也是提出了更多苛刻的要求。

提高焊接工艺水平和焊接接触点的质量、减少焊接接触面的缺陷是提高焊接质量的重要措施。

对双弧焊接的分类方式主要按焊接时电弧的位置和电弧的种类来划分的。

双弧焊接可分为三类：单面双弧焊接方法、复合双弧焊接方法、双面双弧焊接方法。

本文主要针对这三个类型进行阐述和分析。

1.单面双弧焊接方法一般情况下，单面双弧焊是指双丝焊接。

单面双弧焊包括两种：第一、采用一个焊枪和焊丝组成的焊接；第二、采用两个焊丝和两个焊枪组成的双丝焊接。

单面双弧焊在焊接的过程中提高了焊接的平均速度，加快了焊缝的热输入速度。

因此单面双弧焊对焊件的热影响区域很小、焊枪和焊接件的接触点的力学性能得到了提高。

单面双弧焊的研究，国内外的知名学者都是从双丝焊接开始研究的。

现在双丝焊接已经在广大焊接生产中得到应用，后来双丝焊接也渐渐的在窄间焊接上面得到应用。

这些年来国内外学者也渐渐加大力度投入到双丝同时熔化的极焊研究当中来。

在1948年开始，就渐渐的有研究人员开始研究双丝埋弧焊。

双丝埋弧焊接有分为两种：单个电源的双丝焊接以及串列的双弧焊接。

串列的双弧焊接中很多个电源，每个电源独立给一根焊丝供电。

因为提供的电源电流大，效率高，因而双弧焊接具有熔深大、熔丝融化速度快、焊接件的金属稀释速度跟同个但系埋弧焊的速度相近等特点。

串列的双弧焊接可以有多个焊丝同时工作，因此提高了焊接速度。

相比串列的双弧焊接，单个电源的双丝焊接具有更高的熔丝融化速度和金属稀释率。

X100管线钢埋弧焊接头力学性能的研究

试验与研究15文章编号：1002—025X(2013)06一0015-04X100管线钢埋弧焊接头力学性能的研究李继红1，陈飞绸1，刘斌2，张敏1(1．两安理丁大学焊接研究室，陕两两安710048；2．宝鸡石油钢管研究院，陕两宝鸡721008)摘要：通过对X100管线钢3种接头硬度、拉伸性能、低温(一10℃)冲击韧度的测试及冲击断口SEM、能谱分析．结果表明．熔池发生高温j0金反应时．将熔渣中的氧化物夹杂带入焊缝，破坏了焊缝金属的连续性焊缝在受到切应力的作用下，容易在夹杂物处引发裂纹，在周围的区域产生解理断裂关键词：X100管线钢：冲击韧性：夹杂物中图分类号：‘FG407文献标志码：B0前言X】00级钢在20世纪80年代中期已完成了试验开发1，而有关X100级钢最早的研究报告则发表于1988年2，但在那时尚无实际应用的需求．直到1995年才有几家石油和天然气公司开始设计研究X100级材料目前，加拿大已将X100(690M P a)钢纳入其国家石油管线生产标准C SA Z245．1—2002中3。

现在世界范同内已建成多条X100管线钢的试验段，X100管线钢主要采用埋弧焊接．受其恶劣的服役条件限制，在保证焊缝强度和焊接T艺性前提下重点需要解决的是如何提高焊缝低温冲击韧性，进而提高生产效率4一而埋弧焊接材料分为焊丝和焊剂，焊剂在焊接过程中对焊缝金属起机械保护、冶金处理及改善焊接TI艺性能的作用j它的焊接T艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属质量的重要因素。

到目前为此，在钢管行业中应用的烧结焊剂牌号主要有S儿0l，SJ l01G，SJ30l等，但大都只能适合低强度级别的钢种5：2009年，吴在盛等16从焊剂渣系选择、焊剂碱度、稀土氧化物及焊剂颗粒度等对焊接T艺性能和收稿日期：2012—08—28基金项目：陕西省自然科学基金资助项月(2012J M6()03)；婀安市科技计划项日(CX l250@)焊缝力学性能的影响方面，介绍了西气东输二线X80级螺旋埋弧焊管用B G—S．1101H l烧结焊剂的研制，经试验室焊接试验，在西l219m i nxl8．4m i l l的X80级螺旋埋弧焊管批量试制中成功应用并检验合格后，已经用于西气东输二线焊管生产中。

N610CF钢双丝埋弧焊接头CTOD试验研究

N610CF钢双丝埋弧焊接头CTOD试验研究
陈昊宇;周友龙;刘佳文;江宽;彭鹏
【期刊名称】《焊接技术》
【年(卷),期】2024(53)4
【摘要】依据GB/T 21143—2014,对不同焊接速度的双丝埋弧焊(v_(1)=60 cm/min,v_(2)=70 cm/min,v_(3)=80 cm/min)下的N610CF钢焊接接头焊缝区和热影响区(HAZ)进行了CTOD试验研究,并对断口的微观形貌和金相组织进行了分析。

结果表明,采用单丝埋弧焊打底+焊接速度为60 cm/min的串联式双丝埋弧焊填充和盖面所得到的焊接接头(HAZ和焊缝区)的CTOD平均值为0.683 mm,离散系数为9.6%,综合的断裂韧性最好。

【总页数】4页(P28-31)
【作者】陈昊宇;周友龙;刘佳文;江宽;彭鹏
【作者单位】西南交通大学材料科学与工程学院;成都阿朗科技有限责任公司【正文语种】中文
【中图分类】TG445
【相关文献】
1.焊接热输入对DH36钢埋弧焊焊接接头CTOD值的影响
2.海上风电管桩低合金高强钢大厚板窄坡口多丝埋弧焊CTOD试验研究
3.经济型含Nb X70管线钢双丝埋弧焊试验研究
4.高强船体钢双丝埋弧焊焊接接头CTOD试验研究
5.双丝埋弧自动焊在水电站金属结构制造T型接头不清根熔透焊中的试验研究
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双丝埋弧焊工艺及焊接接头性能研究

ＶＡ，ＵＳＡ，１９９９，７：２９－３０．
［１７］ＮＮＬａｓｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｓｈｉｐｙａｒｄｓ［Ｊ］．ＥＷＩＩｎｓｉｇｈｔｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
［１４］ＪａｓｎａｕＵ，ＨｏｆｆｍａｎｎＪａｎｄＳｅｙｆｆａｒｔｈＰ．Ｎｄ：ＹＡＧ!ｌａｓｅｒ!ｇａｓｍｅｔａｌａｒｃ! ｈｙｂｒｉｄｗｅｌｄｉｎｇ：ａｃｈａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｉｎｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｓｔｅｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ［Ａ］．２００２ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＲｏｂｏｔｉｃＷｅｌｄｉｎｇ，
焊接速度／（ｍ·ｈ－１）４２４２４２４２４２４２
试样编号４５６７８９
表２单丝埋弧焊焊接参数
电流类型和极性直流反接直流反接直流反接交流交流交流
焊接电流／Ａ８００７５０８５０８００７５０８００
焊接速度／（ｍ·ｈ－１）２５．８２４２７２５．８２４２７
１试验１．１试验材料
试验采用２０ｍｍ厚的１６Ｍｎ钢板，焊丝为生产中常用的Ｈ０８Ａ。单丝埋弧焊时采用焊剂ＨＪ４３１，双丝埋
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｉｐＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，２００４，２０（３）：２００－２１０．
·试验与研究· ５
０．３００．２５

基于正交试验设计的双丝埋弧焊焊接参数的优化

基于正交试验设计的双丝埋弧焊焊接参数的优化基于正交试验设计的双丝埋弧焊焊接参数的优化曹文辉吕仲光宋满堂赵祥鸿【摘要】采用多目标、多步骤的5因素多水平正交试验，对影响焊接质量的焊接参数进行组合优化设计。

试验结果表明：采用前丝电流900A，后丝电流400A，前丝电压36V，后丝电压40V，焊接速度60cm/min的参数组合，可得到最优的焊接质量，并通过小批量试验进行了验证，为双丝埋弧焊焊接参数组合优化和质量控制提供指导依据。

关键词：双丝埋弧焊；正交试验；工艺优化双丝埋弧焊作为一种先进高效的焊接方法，在各类高压、超高压压力容器设备焊接中得到了日益广泛的应用，可以满足对焊接中厚壁压力容器在焊接效率和质量方面的要求。

与传统的单丝埋弧焊相比，双丝埋弧焊有其独特的工艺参数：双丝电流的种类和大小、双丝的位置组合、双丝的间距、双丝熔池共用与否、不同的坡口形式等。

工艺参数的增多，增加了控制焊道成形的因素，同时也增加了质量控制难度。

本文以Q345R为研究对象，多目标、多步骤的5因素多水平正交试验，对影响焊接质量的焊接参数进行组合优化设计。

首先通过单因素试验确定各因素的水平范围，再设计5因素2水平正交试验，通过对试验结果的极差值和方差值的分析，得出影响焊接质量的主次因素，最后结合焊缝质量和力学性能进行综合评价确定焊接参数。

1.焊接试验（1）焊接试件试验采用Q 3 4 5 R、厚度为2 6 m m的钢板，其力学性能为：屈服强度5 3 2 M P a，抗拉强度405MPa，伸长率26%，加工成150mm×800mm试件，母材的化学成分如表1所示。

（2）试验焊材试验采用φ4.0mm的H08MnA和H10Mn2的焊丝， F4A2—H08MnA和F48A4—H10Mn2的焊剂。

焊剂在使用前需烘干，烘干温度为300～400℃，恒温2h。

（3）试验焊机山东奥太电气有限公司的双丝埋弧焊焊机MZ—1200。

焊接电源为串列双丝埋弧焊，采用直流-交流双丝埋弧焊的前置焊丝采用平特性直流焊接电源和等速送丝式焊机，后置焊丝采用空载电压较高的下降特性交流焊接电源，配合变速送丝式焊机。

A105钢双丝埋弧焊厚板对接试验及测量系统

A105钢双丝埋弧焊厚板对接试验及测量系统收藏此信息打印该信息添加：用户投稿来源：未知徐济进1，陈立功1，张敏2，何德孚1，邬佑靖2（1. 上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200030；2. 上海耐莱斯•詹姆斯伯雷阀门有限公司，上海，200092）摘要：介绍A105钢厚板单电源双丝埋弧焊对接试验的方案及测量系统。

结果表明，单电源双丝自动埋弧焊熔敷率高、热输入低，可满足大直径全焊接阀体球阀的制造要求。

焊接试验过程获得的温度、变形、电流、电压实时动态测量结果以及焊后残余应力测量的结果，为阀门的焊接、制造及结构合理设计提供实验依据。

关键词：单电源双丝埋弧焊；西气东输；阀门；测量系统；中图分类号：TG434.4 文献标识码：Thick Plate Butt welding and Measurement System of Twin-Wire Submerged Arc Weldin g of A105 SteelXu Ji-jin1, Chen Li-gong1, Zhang Min2, He De-fu1, Wu You-jing2(1. Dep. of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China;2. Shanghai Neles-Jamesbury Ltd., Shanghai 200092, China)Abstract: Thick plate butt welding Program and measurement system of twin-wire submer ged arc welding of A105 steel were introduced. The results showed that single power so urce twin-wire submerged arc welding, which is one of alternative methods of submerged arc welding with high deposition rate, low heat input, can cater for manufactural deman ds of big diametrical full welding ball-valve’s manufacturing. The results of temperature, deformation, current , voltage by real-time dynamic measurement and the measureme nt of residual stress after welding in welding process provide experimental judgment for a ppropriate design of valve’s structure.Key Words: single power source twin-wire submerged arc welding; valve; measurement s ystem;西气东输工程中需要使用大量的大直径球阀；为了保证球阀工作的可靠性，一般采用全焊接阀体结构。

双丝埋弧焊接头性能研究

（）．０前丝采用直流反接，丝采用交流，、Ｐ≤０４。０后前
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３０
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２０
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焊接工艺
张德远等：丝埋弧焊接头性能研究双
第３期
１０ｆ）．０ｗＳ≤０４。．，Ｐ≤００，（）．５焊丝采用生产中常用２５０的Ｈ８化学成分为ｗｃ ≤００，（）．３ｗＭｎ０Ａ，（）．ｌｗＳ ≤０，（）ｉ０
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单双丝埋弧焊工艺及接头性能比较分析

第28卷第1期Vo l 28,No 1西华大学学报(自然科学版)Journa l o fX i h ua Un i v ersity N atural Sc i e nce2009年1月J an.2009文章编号:1673-159X (2009)01-0070-04收稿日期:2008-11-27作者简介:屈金山(1958-),男,山东武城人,教授,硕士生导师,国际焊接工程师,主要从事焊接质量控制及新材料焊接工艺的研究。

单双丝埋弧焊工艺及接头性能比较分析屈金山,陈文静,陈群燕(西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039)摘要:以生产中常用的16M n 钢材料为焊接母材,采用单丝交流、单丝直流埋弧焊和双丝埋弧焊工艺方法制备焊件。

对不同工艺方法得到的焊接接头进行了拉伸试验,焊缝金属和焊接热影响区金属的室温冲击试验,观察了焊缝金属的显微组织,用扫描电子显微镜观察了冲击断口形貌,根据试验数据计算了不同工艺方法下的熔敷速度。

比较分析结果表明:双丝埋弧焊工艺下的熔敷速度比单丝交流、单丝直流埋弧焊工艺下的熔敷速度分别提高了108%和64%,焊接速度分别提高了59%和67%,焊接工艺稳定性好,焊缝成形美观。

三种工艺方法下得到的焊接接头抗拉强度和屈服强度无明显区别。

单丝埋弧焊时焊缝金属的室温冲击韧度值比双丝埋弧焊时的高,单丝交流埋弧焊时焊接热影响区金属的冲击韧度值最高。

关键词:双丝埋弧焊;熔敷速度;焊接接头;组织中图分类号:TG407文献标识码:ACo m pari ng and Ana l yzi ng of the Single and the Tw i n W ireSub m erged A rcW el di ng Procedure and theW elded Joi nt PropertyQU Ji n -shan ,CHEN W en -jing ,CHEN Qun -yan(School of M aterials S cience and E ngineer i ng,X i hua Un i ver sit y,Chengdu 610039Ch i na)Abstrac t :W eld ments of co mmon l y used base m eta l 16M n are prepared by si ng l e w i re subm erged arc w eldi ng process us i ng a lter -nati ng /d irect current po w er source and the t w i n w i re sub m erged arc w eldi ng process .Fo r t he w e l ded j o i nts obta i ned by above -m en -ti oned we l d i ng processes ,the tensil e tests o f t he w elded jo i nts are conducted ,and the i m pact tests of the w eld and the heat -affected zone (HAZ )of the jo i nt m eta l are ca rr i ed out .T he m i crostructure o f t he w e l d m eta l is observed ,and t he i m pacted frac t ure o f the w eld and t he HA Z m eta l o f the j o ints i s recorded by Scanni ng E lectron M i croscope (SE M ).T he depositi on rates are ca lcu l a ted based on the experi m enta l da ta usi ng different we l d i ng procedures .The results s how t hat t he depo siti on rate usi ng the t w i n w ire sub m erged a rc we l d -i ng process has an i ncrease o f 108%and 64%respec tive l y ,compared w it h that of the si ng le w ire subm erged arc w e l d i ng pro cess using alterna ti ng and d irect current pow er source .Correspond i ng ly ,t he we l d i ng travel speed has an i ncrease o f 59%and 67%respecti v ely .T he stab ilit y o f t he we l d i ng techno logy used is good .The appea rance of t he w e l d for all j o i n ts i s beautifu.l But t he tens ile and the y ield streng t h o f the j o i nts obta i ned by above -m enti oned w eldi ng processes chosen have little d ifference .A t roo m temperat ure ,t he w e l d m eta l im pact toughness va l ue of the j o i n t obta i ned by t he si ng le w ire sub m erged arc we l d i ng process usi ng a lterna ti ng /direct current powe r source is higher t han t hat o f t he j o i n t obta i ned by the t w i n w ire s ub m erg ed arc w e l d i ng process .T he h i ghest i s t he HA Z m eta l i m pact toughness val ue o f the jo i nt prepared by the si ng le w ire sub m erged a rc w eldi ng process usi ng alte rnati ng curren t powe r source .K ey word s :t w i n w ire sub m e rged a rc w eldi ng process ;deposition rate ;we l ded jo i nt ;m i c rostructure0 引言埋弧焊工艺由于具有焊接生产率高、焊缝质量优、劳动条件好、节约电能、降低裂纹倾向和改善接头性能等优点,在生产实践中得到广泛应用和发展。

16Mn钢双丝埋弧焊工艺及接头性能研究的开题报告

16Mn钢双丝埋弧焊工艺及接头性能研究的开题报告一、研究背景与意义随着科技的不断发展和社会的不断进步，各行各业对于钢材的使用也越来越重要。

其中双丝埋弧焊是一种常用的钢材连接方式，广泛应用于钢结构、海洋平台、桥梁等领域。

而16Mn钢则是一种常用的低合金高强度结构钢，因其在耐磨、抗蚀、耐热等方面表现出色，被广泛应用于建筑、机械、船舶等领域。

然而，双丝埋弧焊在实际施工中存在一些问题，如焊道质量不稳定、接头的力学性能低等，这些问题需要通过研究工艺优化及焊缝性能探究来得以解决。

因此，本研究将通过对16Mn钢进行双丝埋弧焊工艺研究，并探究其接头性能，具有重要的研究意义。

二、研究内容和方法本研究通过对16Mn钢进行双丝埋弧焊试验，优化焊接参数，研究最佳工艺参数对焊接接头性能的影响。

具体研究内容包括：1. 16Mn钢双丝埋弧焊工艺参数的优化研究。

通过对双丝埋弧焊的工艺参数进行优化，寻找最佳的焊接参数组合，以获得稳定的焊接质量。

2. 焊缝外观质量的评价。

通过对焊缝外观和色泽等指标进行评价，判断焊接质量是否合格。

3. 焊缝力学性能的测试研究。

利用拉伸试验、冲击试验等测试方法，对焊缝的力学性能进行测试，来评估焊接接头的性能。

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双丝埋弧焊，前后丝夹角 10°，两丝间距约 70 mm。采用 V 形坡口，坡口角度 60°，钝边 8 mm，装配间隙小于等于 1 mm，焊件背面点焊定位，清除坡口两侧 30 mm 范围内的铁锈、油污和脏物等。
1．2 焊接参数
双丝埋弧焊接过程中，前丝、后丝共同决定了热输入和最终的组织状态和使用性能，前后丝的作用又不尽相同。一般前丝的电流较大而电压较小，决定焊道的熔深；后丝电流较小电压较大，可以保证一定的熔宽和焊缝成形[3]。本试验采用双丝双面焊，焊接时前丝电压 35V，电流 700 A；后丝电压 40 V，电流 500 A。具体工艺参数如表 1 所示。
1 试验
1．1 试验材料和焊前准备
试验采用δ ＝20 mm 厚的 16Mn 钢板，其化学成分为 w(C)＝0．12～0．18，w(Si)＝0．20～0．60，w(Mn)＝0．80～
焊接工艺
张德远等：双丝埋弧焊接头性能研究
第3期
1．20，w(P)≤0．050，w(S)≤0．045。焊丝采用生产中常用的 H08A，化学成分为 w(C)≤0．01，w(Si)≤0．03，w(Mn) ＝0．30～0．55，w(Cr)≤0．02，w(Ni)≤0．30，w(S)≤0．040， w(P)≤0．040。前丝采用直流反接，后丝采用交流，前、后丝直径 4 mm。配用焊剂 SJ101。将板材加工成规格为 600 mm×150 mm 的焊接试件。
收稿日期：2010－05－31 基金项目：西华大学省级重点实验室开放基金资助项目(SZJJ
2009－019) 作者简介：张德远(1980—)，男，河南洛阳人，在读硕士，主要
从事先进材料连接方法和焊接接头质量控制工作。
·70· Electric Welding Machine
输入，满足不同使用条件下的性能要求。在焊接过程中，根据板厚情况，选择合适的焊接工艺，可以大大提高劳动生产效率[2]。对双丝埋弧焊工艺方法及其特点的研究具有重要的现实意义。在此采用了成都华远电器设备有限公司生产的 MZS－1250 型通用双丝埋弧焊设备，在 16Mn 钢上进行了双丝埋弧焊工艺试验，结合具体试验条件，研究了焊缝金属组织和接头力学性能等，为提高双丝埋弧焊接头质量奠定基础。
表 1 双丝埋弧焊焊接参数
试样编号电流类型和极性
焊接电流 I／A
前丝直流反接前丝 700
a
后丝交流
后丝 500
焊接速度 v／m·h－1
42
前丝直流反接前丝 700
b
30
后丝交流
后丝 500
前丝直流反接前丝 700
c
18
后丝交流
后丝 500
2 试验结果和讨论
2．1 熔敷率
熔敷率为单位时间内熔化的焊丝金属过渡到焊缝中的质量。由电极产热计算公式可知，用于加热和融化焊丝的总热量 Pm 主要由两部分组成：一为电弧的近电极区产的热量，二为焊丝干伸长的电阻热量，可用下式表示[4]:
下得到的焊接接头试样进行了拉伸试验、硬度测试以及金属显微组织观察，并计算了双丝自动埋弧焊
时的熔敷率。结果表明：采用双丝埋弧焊得到的焊缝外形美观；金属熔敷率与焊接速度成反比；随着焊接
速度的降低焊接线能量相应的增大，较长的高温停留时间会促使接头金属组织长大；不同焊接速度下
得到的接头抗拉强度和屈服强度有明显区别。随焊接速度增大，焊缝金属硬度提高，接头金属韧性降低。
2．3 焊缝金属组织
使用 4％硝酸酒精溶液(HNO3 4 ml，酒精 96 ml) 腐蚀焊接接头，并用 OLYMPUS－TOKYO 型金相显微镜对焊缝金属显微组织进行观察分析。在上述工艺条件下，当焊接速度改变时，从图 3a 中可以看出，在焊速为 42 m／h 时，焊缝区金相组织为沿柱状晶界析出的白色粗状侧板条铁素体和块状铁素体(白色)，黑色为珠光体组织；图 3b、图 3c 为焊接速度在 30 m／h 和 18 m／h 的条件下的焊缝区金相组织，可以看出，与图 3a 相比粗片状的侧板条铁素体减少了，焊缝组织多为块状铁素体和珠光体，晶内有少量的粒状贝氏体。特别指出的是：由于图 3c 焊接速度小，相应的增大了焊接热输入，所以熔池的冷却速度较慢，熔池高温停留时间长，致使焊缝金属晶粒粗大。
a 焊接速度 42 m／h
b 焊接速度 30 m／h 图 3 焊缝金属显微组织(400×)
c 焊接速度 18 m／h
2．4 焊接热影响区金属组织
焊接热影响区经历了不同的焊接热循环，距熔合区越近，加热的峰值温度越高，加热速度和冷却速度也越大，焊后热影响区的显微组织性能变化也越大。而焊接热影响区的组织分布与母材 16Mn 焊前的热处理状态有关。在热影响区内任何一处的组织与该处的合金成分、加热速度、最高加热温度、高温停留时间的长短和冷却速度等因素有关。
Pm＝I(Um＋IR) 式中 I 为焊接电流；Um 为电弧热熔化焊丝的等效电压；R 为干伸长的等效电阻值。
焊丝的熔化量由电弧的热输入量和焊丝电阻产热量两个主要因素所决定。熔敷率的大小受焊接电流、焊丝伸出长度和焊丝直径等因素影响。在相同电压条件下，焊接电弧产生的热量与焊接电流、焊丝电阻成比例。双丝自动埋弧焊的热输入高，热量损失小，能量利用率高。试验中在焊接电流和电压不变的情况下，改变了焊接速度，由图 1 可以看出，焊接速度增大使焊接线能量降低，其熔敷率相应降低。
Tp＝T0＋
π
2q／v ecρ y2
式中 Tp 为距熔合线距离为 y 处的峰值温度(单位：℃)；T0 为母材的初始温度(单位：℃)；cρ 为容积比
热容(ρ 为母材的密度，c 为比热容)；q／v 焊接线能量
(单位：kJ／cm)；y 为计算点离熔合区的距离(单位：mm)。
低碳钢或低合金钢焊接接头区域有一个很清
图 1 双丝埋弧焊不同速度熔敷率的比较
2．2 焊缝截面
不同焊接速度条件下的焊接接头截面如图 2 所示。图 2a、图 2b、图 2c 三个试样的熔深分别为 12．5 mm、 14．5 mm、16 mm；熔宽分别为 20 mm、25．5 mm、30．5 mm。经检验，焊接接头金属中未发现根部未熔合和凹坑等焊接缺陷。从图 2 还可以看出，焊缝金属枝晶的这种生长方式有利于低熔点杂质物凝固到焊渣中去。双丝埋弧焊时焊接线能量较高，能量损失小，热效率高。由于焊接热循环的特点，双丝埋弧焊在焊接时所形成的熔池体积大，熔池中金属处于液熔敷率；焊接接头；组织
中图分类号：TG407
文献标识码：A
文章编号：10 01－2303(2011)03－0070－05
Research on joint property of twin wire submerged arc welding
ZHANG De-yuan，QU Jin-shan，XIE Yu-jiang，HE Fen (School of Materials Science and Engineering，Xihua University，Chengdu 610039，China)
Key words：twin wire submerged arc welding process；deposition rate；welded joint；microstructure
0 前言
埋弧焊是焊接生产中应用最广泛的工艺方法之一。其焊接熔深大、生产效率高、机械化程度高，因而特别适合中厚板长焊缝的焊接。在造船、锅炉、压力容器、化工、桥梁、起重机械、工程机械、冶金机械以及海洋结构、核电设备制造中埋弧焊都是主要的焊接生产工艺[1]。双丝埋弧焊的引入，减少了焊接道次，焊接效率可以大幅度提高。通过前后丝焊接参数的合理调整，能够在较宽的范围内控制焊接能量的
Abstract：The welding of 16Mn steel plate is conducted using twin wire submerged arc welding technology．The weldments are prepared
under the condition of the different welding speeds．For the welded joints obtained by above-mentioned welding processes，the tensile tests of the welded joints are performed，the hardness of the joint metal is measured，and the welded joint microstructure is observed． Moreover，the metal deposition rate is calculated based on the basis of the experimental data．The results show that the excellent welding bead shape is easily obtained by twin wire submerged arc welding process．The metal deposition rate is inversely proportional to the welding travel speed． The decrease of welding speed results in the corresponding increase of the welding heat input, the longer existing time of welding pool at elevated temperature causes to the relatively coarse grain microstructure of both HAZ and weld metal．The tensile and the yield strength of the joints obtained by above-mentioned welding processes are distinctly different．The microhardness of weld metal is increased and the toughness of welded joints is decreased as the welding travel speed is increased．