TCWAN 0061-2022 大厚度高强钢窄间隙激光填丝焊接推荐工艺规范

1ICS25.160.10CCSJ33团体标准T/CWAN0061—2022大厚度高强钢窄间隙激光填丝焊接推荐工艺规范Recommendedprocessspecificationfornarrowgaplaserwirefillingweldingoflargethicknesshigh-strengthsteel2022-09-14发布2022-11-01实施中国焊接协会发布T/CWAN0061—20221目次前言..............................................................................................................................................................21范围...............................................................................................................................................................12规范性引用文件...........................................................................................................................................13术语及定义...................................................................................................................................................14符号...............................................................................................................................................................35一般要求.......................................................................................................................................................36工艺要求.......................................................................................................................................................57焊接检验.......................................................................................................................................................7附录A................................................................................................................................................................10T/CWAN0061—20222前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件的附录A为资料性附录。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：哈尔滨焊接研究院有限公司、徐州徐工矿业机械有限公司、长沙天一智能科技股份有限公司、渤海造船厂集团有限公司、哈尔滨工业大学、南昌航空大学、重庆科技学院、郑州机械研究所有限公司、中船黄埔文冲船舶有限公司、合肥工业大学。本文件主要起草人：黄瑞生、李柏松、唐方、刘殿宝、徐锴、陈健、曹浩、李俐群、吴满鹏、蒋宝、滕彬、魏兴明、武鹏博、韩鹏薄、赵德民、魏守盼、周坤、李洋、梁晓梅、邹吉鹏、陈玉华、尹立孟、秦健、方乃文、谢吉林、邵丹丹、刘大双、宫建锋、孟圣昊、孙徕博。T/CWAN0061—20221大厚度高强钢窄间隙激光填丝焊接推荐工艺规范1范围本文件规定了高强钢窄间隙激光填丝焊接工艺的一般要求、工艺要求、焊接检验等。本文件适用于板厚≥20mm的高强钢窄间隙激光填丝焊。2规范性引用文件下列文件中的有关条款通过引用而成为本标准的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，但提倡使用本标准的各方探讨使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T1591—2018低合金高强度结构钢GB/T2650焊接接头冲击试验方法GB/T2651焊接接头拉伸试验方法GB/T2654焊接接头硬度试验方法GB/T8110—2020气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T18591—2001预热温度、道间温度及预热维持温度的测量指南GB/T19867.4—2008激光焊接工艺规程GB/T19869.1—2005钢、镍和镍合金的焊接工艺评定试验GB/T26955金属材料焊缝破坏性试验焊缝宏观和微观检验GB/T29710电子束及激光焊接工艺评定试验方法GB/T35085—2018金属材料焊缝破坏性试验激光和电子束焊接接头的维氏和努氏硬度试验GB/T39255焊接与切割用保护气体T/CWAN0002—2018焊接车间烟尘卫生标准T/CWAN0008—2018焊接术语-焊接基础T/CWAN0010—2018焊接术语-焊接检验3术语及定义T/CWAN0008—2018和T/CWAN0010—2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1光丝间距barewirespacing激光束与焊件上表面交点为A，焊丝延长线与焊件上表面相交于点B，A与B两点之间的距离DL为光丝间距。图1激光填丝焊接光丝间距示意图T/CWAN0061—202223.2摆动激光焊接oscillatinglaserwelding激光束通过可编程聚焦镜组实现以一定运动方式、运动速度、运动幅度的振荡激光焊接技术。3.3双焦点激光焊接bifocallaserwelding一是通过光学方法将一束光分成两束；二是组合两束独立的激光获得。通过调整不同光斑间距和能量比的激光焊接技术。3.4窄间隙焊narrow-gapwelding厚板对接接头，焊前不加工坡口或只加工小角度坡口，并留有窄而深的间隙。一般通过单道多层焊完成整条焊缝的高效率焊接方法。3.5激光能量密度laserenergydensity焊接区域的激光输入功率与激光束作用在此区域面积的比值。3.6激光入射角度laserincidenceangle激光束与焊接平面法线的夹角α为激光入射角度。图2激光入射角示意图3.7激光填丝焊laserweldingtechniquewithfillerwire利用激光束做为热源将送进的焊丝及母材熔化形成焊缝的焊接方法。3.8坡口宽度groovewidth坡口宽度是指窄间隙坡口的上表面宽度，用b标识如图所示，坡口宽度应大于该平面光斑的直径D，即b＞D，摆动激光焊接或双焦点激光焊接时，b＞D+2a或b＞D+Ld，其中a为激光束运动半径，Ld为双焦点激光间距。图3窄间隙坡口示意图T/CWAN0061—202234符号表1给出本文件所用到的符号及相应的含义说明。表1符号及说明符号说明单位t1坡口钝边厚度mmt2母材厚度mmb坡口组配间隙mmλ坡口角度mmCj激光束运动方式（°）a激光束运动半径（—）Vf激光束运动频率mmP激光功率HzVh焊接速度kWDf离焦量m/minQ保护气体流量mmW焊缝宽度L/minH焊缝余高mmDL光丝间距mmVs送丝速度m/minLd双焦点间距mmER双焦点能量比（—）5一般要求5.1人员5.1.1焊接操作人员应经过系统的理论学习和培训，具备足够的焊接专业知识和技能，取得相应考核机构颁发的焊接机器人操作工技能证书，并确保该证书在有效期内。5.1.2焊接检验人员应经过相关检验知识理论学历和培训。5.1.3无损检测人员应取得GB/T9445中规定的2级以上资格证书，或依据其他相关标准进行培训、考核，并取得相应的资格证书。5.2设备5.2.1激光器、激光枪头、送丝设备、相关仪器仪表等应经过检定合格方可使用，并按照相关要求定期进行检修及检定。5.2.2设备在安装、搬迁、大修或停止使用一年以上时，应进行检定并进行工艺参数确认，合格后方可使用。5.2.3激光焊接设备连入的电源网路电压波动范围不应超过额定值的±10%，否则应配备稳压器。5.2.4激光器使用一段时间或者更换激光发生物质后，应检查激光功率输出情况，并进行工艺参数确认。5.2.5设备应具有侧吹保护装置，以免激光焊接中产生的高压金属蒸气粒子污染激光枪头保护镜片。5.2.6设备应安装惰性气体保护装置。推荐使用长方形拖罩气体保护装置，可以增加气体保护范围。T/CWAN0061—202245.3材料5.3.1高强钢板及焊丝应具有生产厂家提供的质量保证书，如有必要应按照相关标准进行复验。5.3.2高强钢板应符合GB/T1591-2018等标准相关规定。为了减少气孔及裂纹等缺陷的产生，高强钢板应在焊接前12h以内。5.3.3高强钢焊丝应符合GB/T8110-2020等相关规定。5.3.3.1成品焊丝由制造厂质量检查部门安批检验5.3.3.2焊丝应采用适当的内外包装，以防止在运输和存放过程中损坏。5.3.3.3每个焊丝盘上的焊丝应为连续焊丝，焊丝不应有扭结、折弯、搭接或者嵌接等缺陷，焊丝缠绕的外端应牢固，明显易找。5.3.4保护气体应符合GB/T39255相关规定。5.3.4.1焊接厚度较大的高强钢板时，建议使用较大流量惰性保护气体确保熔池区域完全被保护。5.3.4.2焊接较为重要的高强钢构件时建议使用纯度为99.999%Ar或He进行气体保护，也可以使用2种气体的混合气。5.4环境5.4.1激光填丝焊接环境应保持洁净和通风良好，为防止激光器结露，工作环境的温度、湿度应控制在对应型号激光器结露点以上。5.4.2操作区照度不小于300lx，噪声不大于80dB，焊接烟尘的最高允许浓度依据T/CWAN0002中规定的不得大于4mg/m3。5.5坡口制备采用对接接头进行焊接试验，可采用单面焊接或双面焊接，坡口宽度应大于该平面激光束光斑的直径，坡口角度加工精度为±0.5°，坡口宽度加工精度为±1mm，推荐采用表2的坡口形式。表2推荐采用坡口形式单位为毫米序号坡口形式坡口种类规格尺寸坡口角度坡口宽度钝边1V型坡口λ≤4°3≤b≤1002Y型坡口λ≤4°3≤b≤10t1≥1.5T/CWAN0061—20225表2推荐采用坡口形式（续）3双Y型坡口λ≤4°3≤b≤10t1≥1.54U型坡口λ≤4°3≤b≤10t1≥1.55双U型坡口λ≤4°3≤b≤10t1≥1.56双V型坡口λ≤4°3≤b≤1006工艺要求6.1焊前准备6.1.1首先在定位焊之前用砂纸打磨坡口，装配间隙要求见表3。将试板竖直放于立焊夹具中，用钢直尺横卡于工件表面观察错边量，应使两试板处于相对平行的位置，尽量减少错边，错边要求见表4。定位焊分别在试板的两端进行，必须焊接牢固，防止开裂。装配结束后必须交检验人员验收，合格后方可施焊。验收后未及时施焊，应重新清理，达到要求后