1、焊接 H 型鋼主角焊縫全熔透焊接新工藝研發 【摘 要】：目前，國內核電鋼結構、重型鋼結構廠房、吊車梁、民用建筑高層鋼結構等工程中越來越多設計 H 型鋼主角焊縫要求全熔透，并要求二級 UT 探傷合格。對于此類焊縫國內大多數鋼結構廠家都采用反面氣刨清根法的施工工藝，工作效率很低，成本較高，施工環境差。我公司采用新型焊接工藝（腹板厚度 30mm 以下），通過反復試驗、不斷改進，最終研制出主角焊縫采用腹板開單邊坡口，留鈍邊，不留間隙，不打底，不用氣刨清根，直接埋弧焊接保證全熔透的新焊接工藝。 【關鍵詞】：全熔透 單面焊 不打底 留鈍邊 UT 探傷 焊接工藝參數 引 言：至去年以來，我公司承攬了卡瑪朗珈

2、、陽江核電工程中大量的焊接 H 型鋼主角焊縫要求全熔透，焊接此類焊縫一度成為我公司生產的瓶頸，效率很低，生產工期長；所以如何研發 H 型鋼全熔透主角焊縫焊接新工藝成為我們的研究課題。1、目前國內普遍采用三種方法來保證焊接 H 型鋼主角焊縫全熔透： 1.1 第一種 反面氣刨清根法：過去通常采用腹板開坡口留鈍邊，反面氣刨清根，此種方法氣刨清根工作量大、工作環境惡劣、消耗輔材量大，工期長效率極低等，已漸漸被我公司所棄用； 1.2 第二種 留間隙打底法： 我公司近年一般采用腹板開坡口不留鈍邊，組對留間隙 4-5mm，采用二氧化碳氣體保護焊打底焊接然后再進行埋弧焊焊接的工藝，這種工藝在厚板焊接中體現了合

3、格率高，效率高等優點；正在我公司大力推廣使用；缺點是由于增加二保打底工序，對組對質量要求較高，二保焊工水平要求高，打底工作量大、工期長、工序復雜、成本較高等特點，也不是理想的全熔透焊接工藝方案。 1.3 第三種 采用陶瓷襯墊法：國內有文獻采用陶瓷襯墊法即腹板開單面或雙面坡口，在一側加陶瓷襯墊，防止焊穿。此種方法反面焊劑填充非常麻煩，操作復雜，不容易推廣實施，而且陶瓷襯墊價格較貴。2、我司焊接 H 型鋼主角焊縫全熔透焊接新工藝研究： 根據我司中薄板拼接采用 I 型坡口懸空雙面全熔透焊接的經驗，如果把此種焊接工藝移植到 H 型鋼主角焊縫全熔透焊接中來，就能解決 H 型鋼主角焊縫全熔透焊接的技術難題

4、，通過仔細以下問題是此焊接工藝能否成功的關鍵因素：坡口的類型和角度（坡口的類型和大小直接影響能采取的最大電流值，從而影響熔透深度）、鈍邊大小和均勻度（鈍邊的大小影響要熔透的深度，鈍邊的均勻度影響熔透和燒穿）、定位焊縫的位置和焊腳高度（影響熔透和均勻度）、組對間隙的大小（間隙大會造成燒穿）、 、焊絲對準的位置（影響電弧熔深的位置）桿件腹板的傾斜角度（影響電弧熔深的位置） 、焊接電流（影響熔深和焊縫的形狀系數比）、焊接電壓（影響熔深和焊縫的形狀系數比）、焊接速度（影響熔深和焊縫的形狀系數比）、引（熄）弧板（影響焊縫端部焊接質量）、焊工對工藝的理解和執行情況。如果要攻克此技術難題，需要根據構件的具體

5、特點和以上技術工藝控制重點進行綜合分析，找出合適的工藝參數。 2011 年 6 月陽江 2MB 屋面鋼結構焊接 H 型鋼 H7003001230 主角焊縫要求全熔頭焊接，進行 UT二級檢驗。我們首先對此種焊縫進行技術攻關。我們制作了相同腹板和翼板的焊接試件，綜合平衡焊接電流、 焊接電壓、焊接速度、坡口角度、鈍邊、工件腹板傾角、焊絲中心位置等影響熔深和焊縫質量的因素，制定合理的工藝參數進行試驗。工藝措施如下： 01、坡口制備：坡口角度 50°，鈍邊 3-5mm，氣割坡口時由于鋼板的不平度和氣割軌道直線度影響，容易造成坡口鈍邊不均勻，為保證鈍邊的尺寸和均勻度可以采用如上圖所示氣割方式，以

6、便氣割工隨時調節割嘴保證鈍邊的尺寸，對不符合要求的要處理合格，鈍邊大的要修磨。 02、焊接 H 型鋼組對：預留反變形 1.5°用 CO2 氣體保護焊在非坡口側進行定位焊（如在坡口側點焊，厚度會較大影響焊縫熔深），焊腳高度 K4-5mm焊縫長度每隔 500mm 焊接 80-120mm，組對間隙0-1mm，間隙超出 1mm 的用 CO2 氣體保護焊進行補焊焊腳高度 K3-4mm，鈍邊小的地方也要單獨標記按此進行補焊，避免燒穿。引（熄）弧板長度 80-120mm 坡口角度和鈍邊制備同母材要求。 03、工裝位置：為了保證腹板的焊縫熔深和焊縫形狀系數的合理性，防止焊接裂紋的產生，焊接H 型鋼按

7、上圖所示放置，保證腹板和水平的夾角為 30°。 04、坡口面根部焊道焊接：焊絲中心如上圖所示對準焊縫根部，焊接電流 600-640A焊接電壓32-34V焊接速度 0.5m/min。 05、非坡口面焊接：焊絲中心保持在如上圖所示位置，焊接電流 780-820A焊接電壓 34-36V焊接速度 0.5m/min。 06、坡口面蓋面焊道焊接：焊接電流 750-790A焊接電壓 35-37V焊接速度 0.45m/min（如果焊腳 。尺寸要求大，腹板和水平的傾角可改為 45°） 焊接 24 小時后，100UT 檢驗合格，證明此焊接工藝是成功的。 根據 AWSD1.1鋼結構焊接規范的規定

8、，針對上述焊接工藝進行工藝評定，評定按此工藝焊接的焊縫的機械性能。根據標準規定，T 形接頭坡口焊縫的試樣必須為對接接頭，它應具有結構中 T 形接頭相同的坡口形狀。根據上述 T 形接頭坡口焊縫，我們采用如下圖所示焊接試板進行焊接工藝評定試驗。按照標準進行了拉伸、側彎和沖擊試驗，試驗合格。工藝試驗合格后，制定了專門的 WPS并對各個工序的操作人員進行了工藝培訓，并要求質檢部加強各工序工藝過程的控制，陽江 2MB 屋面鋼結構24 條焊接 H 型鋼主角焊縫全熔透焊接全部一次焊接成功。 以后的實踐中又制定了 14mm、16mm、20mm25mm30mm 不同腹板厚度的焊接 H 型鋼主角焊縫全熔透焊接工藝

9、，并全部嚴格按上述工藝路線進行試驗，焊后通過 100UT 檢測合格，并委托試驗室取試樣進行力學性能試驗，其拉伸、沖擊、彎曲性能符合要求。3、推廣及工程普遍實施階段 在印度卡瑪朗珈煙囪鋼結構、陽江核電輔助間屋面鋼結構、防甩擊、鋼框架、鋼平臺項目中要求主角焊縫全熔透的桿件全部使用此新型焊接工藝，腹板厚度從 12mm 至 30mm焊接桿件 200 多件 1300多噸，焊后 UT 檢測合格率達 98以上，大大提高效率及降低了生產成本。4、結 語 新型全熔透主角焊縫焊接工藝的試驗成功，是我司在全熔透焊接工藝上獲得的重大突破，大大提高了焊接質量和生產效率，屬于重大的創新工藝，同時達到國內鋼結構行業的領先水平。 參考文獻：1. 美國國家標準 AWSD1.1-20