摘 要

随着我国经济的发展，各种大型项目越来越多，厚钢板的应用变得更加广泛了。埋弧焊工艺是厚钢板焊接最主要的方式，其特点是焊接效率高、焊缝质量好。不过厚板焊接难度大，焊接过程复杂、焊接劳动强度大，焊缝容易出现焊接缺陷和变形。所以本文主要对厚板的焊接工艺进行研究。

本文通过自动埋弧焊对厚度为150mm的Q345qD钢板进行对接实验。主要研究的内容有厚板的坡口形式，弧焊电源的形式，焊接电流、焊接电压、焊接速度的关系以及数值的确定，预防角变形的措施，厚板焊缝可能出现的缺陷及影响因素。重点研究了各个焊接工艺参数的数值大小对焊缝成型的影响。

实验的的结果表明：坡口的形状，焊接电压、电流的大小，焊接速度是影响焊缝质量的主要因素。当电流小于1500A时，焊缝的熔宽和熔敷速度都会随着电流的增大而显著增大。而单独改变焊接速度时，焊缝的熔深和熔宽都会随着焊接速度的增大而减小。此外，焊前清理坡口及坡口附近的油、锈等杂质可以有效的减少夹渣等焊接缺陷的产生。

关键词：大厚板；埋弧焊；焊接工艺；参数；Ｑ345qD

I

Abstract

With the development of China's economy, more and more large-scale projects, thick steel plate application has become more extensive.Submerged arc welding process is the most important way of thick steel plate welding, which is characterized by high welding efficiency, good weld quality.However, thick plate welding difficult, complex welding process, welding labor intensity, weld prone to welding defects and deformation.Therefore, this paper mainly on the thick plate welding process research.

In this paper, the Q345qD steel plate with thickness of 150mm was subjected to docking experiment by automatic submerged arc welding.The main research contents include the form of slab groove, the form of arc welding power supply, the welding current, the welding voltage, the welding speed and the determination of the value, the measures to prevent the deformation, the possible defects and the influencing factors.The influence of the numerical size of each welding process parameter on the weld forming is studied emphatically.

The experimental results show that the shape of the groove, the welding voltage, the size of the current, the welding speed is the main factor affecting the quality of the weld.When the current is less than 1500A, the weld width and welding speed will increase with the current increases significantly.When the welding speed is changed separately, the weld penetration and weld width of the weld will decrease as the welding speed increases.In addition, the welding before the cleaning groove and groove near the oil, rust and other impurities can effectively reduce the slag and other welding defects.

Key Words：Thick plate; submerged arc welding; welding process; parameter; Q345qD

II

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2大厚板焊接国内外研究动态 1

1.3主要研究内容 2

第2章 大厚板焊接原理 4

2.1焊接技术 4

2.2焊接应力与变形 4

2.2.1焊接变形 4

2.2.2焊接应力 5

2.2.3减少焊接残余应力和变形措施 5

2.3焊接检验 6

2.3.1焊接缺陷 6

2.3.2焊接缺陷的检验 6

2.4埋弧焊 6

2.4.1埋弧焊设备 7

2.4.2埋弧焊工作原理 7

2.4.3自动埋弧焊特点 7

2.4.4串并列双丝埋弧焊 8

2.4.5等速送丝和变速送丝埋弧焊机的原理与区别 9

2.4.6埋弧焊的工艺过程 10

第３章 大厚板焊接工艺 11

3.1概述 11

3.2母材 11

3.3 埋弧焊工艺参数选 12

3.3.1 实验设备 12

3.3.2 焊剂的选择 12

3.3.3焊丝的选择 13

3.3.4焊接速度的确定 14

3.3.5焊接电流及电压的确定 14

3.4大厚板埋弧焊焊接实验 16

第4章 实验结果分析 18

4.1线能量的计算 18

4.2焊缝外观分析 18

4.3焊缝的宏观分析 18

4.3.1焊缝横向和纵向收缩变形的测量 19

4.3.2开破口厚板角变形分析 20

4.4焊丝间距对焊缝成型的影响 20

4.5焊接规范参数变化对焊接成型的影响 21

4.6双丝埋弧焊焊缝熔深规律分析 21

第5章 结论与展望 22

5.1结论 22

5.2展望 22

参考文献 23

致谢 24

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

随着我国进入工业4.0阶段，各种项目越来越大型，需要的设备也更加大型化。虽然各种新型合金不断被研究出来，可是厚钢板的作用还是难以被替代的。特别是在大型压力容器制造、重型工业、核电设备制造^[1]、大型项目（比如鸟巢、杭州湾大桥以及一些超高层房屋）等要用到大量厚钢板。

由于厚钢板独特的物理性能，在使用厚钢板时往往要使用焊接。 而焊接结构具有以下优点:第一，焊接接头的强度比较高。在一定条件下，焊接接头的强度可以达到与母材相等甚至超过母材。把两块厚板连接在一起时，两板的接触面积比较大，所以连接处的强度难以达到母材的强度，焊接可以把这个问题很好解决。第二，焊接结构的设计有很大的灵活性，使得焊接结构的形状几乎不受限制^[2]。而厚板焊接时厚度不一样，厚板坡口的形状也不一样，焊接的这种优点可以更方便的加工厚板的坡口。第三，焊接接头的气密性、水密性比较好，使厚板可以更广泛应用。最重要的是焊接结构成品率高，由于厚板焊接麻烦、耗时，成品率高是非常重要的。

对大厚板进行焊接时，由于焊接结构厚度很大，焊接时需要很大的焊接热输入，并且有的厚板需要双面焊，容易对厚板的性能产生影响，出现一些焊接缺陷，比如变形、未熔合、裂纹等。所以对大厚板的焊接工艺进行研究是很有必要的。