立式窄坡口氣體保護電弧焊方法技術

本發明專利技術涉及立式窄坡口氣體保護電弧焊方法。本發明專利技術的目的在于提供一種通過將高功能且高精度的焊接自動化技術活用而進行與坡口形狀、焊接姿勢等對應的精密的焊炬的擺動，由此能夠應用于厚鋼材特別是板厚為40mm以上的厚鋼材的焊接的高品質且高效率的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法。作為規定的坡口條件，在通過使用擺動的立式多層焊將板厚：40mm以上的兩個厚鋼材接合的氣體保護電弧焊方法中，適當地控制初層焊接條件，特別是焊炬角度、焊接熱量輸入量、擺動條件，使初層焊接的接合深度成為20mm以上50mm以下。

Vertical narrow groove gas shielded arc welding method

The invention relates to a vertical narrow groove gas shielded arc welding method. The purpose of the invention is to provide a high function and high precision through the use of automatic welding technology and welding groove shape and position corresponding to the precision of the welding torch swing, which can be applied in thick steel plate thickness is especially more than 40mm thick steel welding of high quality and high efficient vertical narrow groove gas arc welding method. As stipulated in the vertical groove, by using multilayer welding swing the thickness: two thick steel joint above 40mm gas shielded arc welding method, proper control of first layer welding conditions, especially the welding torch angle, welding heat input quantity, swing condition, make initial layer of welding joint depth become 20mm more than 50mm.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】立式窄坡口氣體保護電弧焊方法
本專利技術涉及窄坡口氣體保護電弧焊方法，特別是涉及能夠用于兩個厚鋼材的對焊的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法。本專利技術中，“窄坡口”是指坡口角度為25°以下并且成為被焊接件的鋼材間的最小坡口寬度為該鋼材的板厚的50％以下。
技術介紹
用于鋼的焊接施工的氣體保護電弧焊一般是將單獨的CO2氣體、或Ar與CO2的混合氣體用于熔融部的保護的自耗電極式，在汽車、建筑、橋梁以及電氣設備等的制造領域中廣泛使用。然而近年來，伴隨著鋼構造物的大型化/厚壁化，制作過程中的焊接特別是鋼材的對焊的熔敷量增大，而且焊接施工需要較多的時間，從而導致施工成本的增大。作為改善這種情況的方法，可以考慮利用弧焊法對相對于板厚較小的間隙的坡口進行多層焊的窄坡口氣體保護電弧焊的應用。該窄坡口氣體保護電弧焊與通常的氣體保護電弧焊相比，熔敷量少，因此能夠實現焊接的高效率化/節能化，進而可期待施工成本的減少。另一方面，立式的高效率焊接通常應用電渣焊，但1道次高熱輸入焊接是基本的，對于板厚超過60mm的焊接而言擔憂熱量輸入過多、韌性降低。另外，1道次焊接存在板厚的極限，特別是板厚超過65mm的焊接現狀是仍無法確立技術。因此，期望開發將窄坡口氣體保護電弧焊用于立式焊接的高品質且高效率的焊接方法。作為將這樣的窄坡口氣體保護電弧焊應用于立式焊接的焊接方法，例如，專利文獻1公開有以雙面U型坡口接頭作為對象的兩側多層焊方法。該焊接方法中，進行基于使用了惰性氣體的TIG焊接的層疊焊接，通過使用惰性氣體抑制熔渣、濺射的產生，從而防止層疊缺陷。然而，作為非自耗電極式的TIG焊接與使用作為自耗電極的鋼線的MAG焊接、CO2焊接比較，焊接法本身效率顯著變差。另外，專利文獻2公開有，為了抑制濺射、融合不良而進行焊炬的擺動(weaving)的窄坡口的立式焊接方法。但是，在該焊接方法中，焊炬的擺動方向不是坡口深度方向，而是鋼板表面方向，因此需要在熔融金屬垂下來之前使焊炬擺動，使焊接電流成為150A左右的低電流，需要抑制每1道次的熔敷量(≈熱量輸入量)。因此，在將該焊接方法應用于板厚較厚的厚鋼材的焊接的情況下，成為少量多道次的層疊焊接，除了焊透不良等層疊缺陷較多之外，焊接效率也顯著降低。另外，專利文獻3與專利文獻2相同，公開有為了抑制融合不良而進行焊炬的擺動的立式焊接方法。這里公開的面角度(坡口角度)范圍較寬為26.3～52°，但這里的焊炬的擺動也相對于坡口深度方向進行，因此能夠使每1道次的熔敷量比較多。但是，坡口深度方向的擺動量小，另外未考慮焊接金屬以及焊絲組成，因此需要抑制每1道次的熔敷量(≈熱量輸入量)，每1道次的焊接深度較淺為10mm左右。因此，在將該焊接方法用于板厚較厚的厚鋼材的焊接的情況下，還是成為少量多道次的層疊焊接，除了焊透不良等層疊缺陷較多之外，焊接效率也降低。另外，專利文獻4公開有能夠進行極厚材料的1道次焊接的雙電極的氣體保護電焊裝置。通過該雙電極的氣體保護電焊裝置的使用，能夠進行直至板厚：70mm左右的厚鋼材的接合，但由于雙電極化使熱量輸入量大幅增加為360kJ/cm左右，因此對鋼板的熱影響較大，在接頭需要較高的特性(強度、韌性)的情況下，滿足這樣的特性是非常困難的。另外，對于該雙電極的氣體保護電焊裝置而言，在坡口，在背面側設置陶瓷的墊板、并在表面(焊接機側)設置水冷式的銅墊板金屬的按壓機構是不可缺少的，雖沒有熔融金屬垂下的擔心，但焊接裝置變復雜。另外，對于該雙電極的氣體保護電焊裝置而言，在表面(焊接機側)設置銅墊板金屬的按壓機構是不可缺少的，因此1道次焊接是基本，作為多道次的層疊焊接難以實現低熱量輸入化。專利文獻1:日本特開2009-61483號公報專利文獻2:日本特開2010-115700號公報專利文獻3:日本特開2001-205436號公報專利文獻4:日本特開平10-118771號公報如上述那樣，現狀是能夠用于厚鋼材的焊接的高品質且高效率的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法還未被開發。另一方面，焊接自動化技術(焊接機器人)的輕型/高功能/高精度化正在發展，能夠成為適于至今為止困難的坡口形狀與焊接姿勢的焊炬的擺動，通過將其活用，能夠成為適于鋼材、坡口形狀、焊接姿勢以及焊接材料(焊絲)的焊接施工(條件設定)。
技術實現思路
木專利技術的目的在于提供一種通過將高功能且高精度的焊接自動化技術活用并進行與坡口形狀、焊接姿勢等對應的精密的焊炬的擺動從而能夠應用于厚鋼材特別是板厚為40mm以上的厚鋼材的焊接的高品質且高效率的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法。因此，專利技術者們為了解決上述的課題，對在厚鋼材應用立式窄坡口氣體保護電弧焊的情況的焊接條件，進行了專心研究。其結果可知，在進行厚鋼材的立式的窄坡口氣體保護電弧焊時，為了在焊接金屬以及熱影響部得到所希望的機械特性并且實現焊接的高效率化，作為2道次以上的多層焊并抑制每1道次的焊接熱量輸入量，并使初層焊接的接合深度(焊接深度)成為20mm以上50mm以下很重要。而且，作為上述的2道次以上的多層焊，抑制每1道次的焊接熱量輸入量，針對用于得到初層焊接的規定的接合深度的焊接條件，進一步進行了研究。其結果，在使坡口條件成為規定的條件的基礎上，適當地控制初層的焊接條件特別是焊炬角度以及擺動條件，從而實現包括立式焊接中成為問題的熔融金屬的垂下的抑制的焊珠形狀的穩定化與防止焊接缺陷的產生，并且能夠實現上述的初層焊接的接合深度。由此可知，即使是板厚為40mm以上的厚鋼材，也能夠進行高品質且高效率的立式窄坡口氣體保護電弧焊。本專利技術是立足于上述觀點的。即，本專利技術的主旨結構如以下那樣。1.一種通過使用擺動的立式多層焊將坡口角度為25°以下、坡口間隙為20mm以下、板厚為40mm以上的兩個厚鋼材接合的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，在初層焊接時，在使焊炬的角度相對于水平方向為25°以上75°以下，焊接熱量輸入為30kJ/cm以上170kJ/cm以下，并且朝板厚方向的擺動深度為15mm以上50mm以下，并且初層焊接的焊珠寬度為W的情況下，在使朝板厚方向以及與焊接線成直角的方向的擺動最大幅度成為(W-6)mm以上Wmm以下的范圍，進行焊炬的擺動，使上述初層焊接的接合深度成為20mm以上50mm以下。2.根據上述1所述的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，在上述初層焊接的擺動中，從焊接線方向觀察的焊炬的擺動類型為コ字形。3.根據上述1或2所述的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，上述初層焊接的焊接金屬的S量以及O量的合計為450質量ppm以下并且N量為120質量ppm以下。4.根據上述1～3中任一項所述的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，上述初層焊接所使用的焊絲的Si量以及Mn量的合計為1.5質量％以上3.5質量％以下。5.根據上述1～4中任一項所述的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，上述初層焊接所使用的焊絲的Ti量、Al量以及Zr量的合計為0.08質量％以上0.5質量％以下。6.根據上述1～5中任一項所述的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，作為保護氣體使用含有20體積％以上的CO2氣體的氣體。7.根據上述1～6中任一項所述的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，在上述初層焊接中，平均焊接電流為270A以上360A以下的范圍。根據本專利技術，在焊接板厚為40mm以上的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，其為通過使用擺動的立式多層焊將坡口角度為25°以下、坡口間隙為20mm以下、板厚為40mm以上的兩個厚鋼材接合的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，其中，在初層焊接時，在使焊炬的角度相對于水平方向為25°以上75°以下，焊接熱量輸入為30kJ/cm以上170kJ/cm以下，并且朝板厚方向的擺動深度為15mm以上50mm以下，并且初層焊接的焊珠寬度為W的情況下，在使朝板厚方向以及與焊接線成直角的方向的擺動最大幅度成為(W?6)mm以上Wmm以下的范圍，進行焊炬的擺動，使所述初層焊接的接合深度成為20mm以上50mm以下。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.02 JP 2014-1141701.一種立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，其為通過使用擺動的立式多層焊將坡口角度為25°以下、坡口間隙為20mm以下、板厚為40mm以上的兩個厚鋼材接合的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，其中，在初層焊接時，在使焊炬的角度相對于水平方向為25°以上75°以下，焊接熱量輸入為30kJ/cm以上170kJ/cm以下，并且朝板厚方向的擺動深度為15mm以上50mm以下，并且初層焊接的焊珠寬度為W的情況下，在使朝板厚方向以及與焊接線成直角的方向的擺動最大幅度成為(W-6)mm以上Wmm以下的范圍，進行焊炬的擺動，使所述初層焊接的接合深度成為20mm以上50mm以下。2.根據權利要求1所述的立式窄坡口氣體保護電弧焊方法，其中，在所述初層焊接的擺動中，從焊接線方向觀察的焊炬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：片岡時彥，早川直哉，
申請(專利權)人：杰富意鋼鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP