可用于Q355D塔筒中厚板的高功率激光-MIG电弧复合焊接方法与流程

本发明属于精密焊接，具体涉及一种适用于风电q355d塔筒中厚板（16～35mm厚）的高功率激光-mig电弧复合焊接方法。

背景技术：

1、q355d低合金高强钢具有优异的低温冲击韧性与结构强度，是风电塔筒主体承载结构的核心用材。其中16～35mm中厚板广泛用于风电塔筒筒节对接板、法兰厚板拼接板、塔筒加强承载板等关键部位，该类构件长期服役于高湿度、强风载、昼夜温差大、高寒低温的复杂工况，对焊缝致密性、低温韧性、抗疲劳性能、焊接变形控制及内部缺陷等级均具有极高要求，焊缝须满足ut-ⅰ级无损检测和-20℃低温冲击性能达标。

2、目前主流焊接工艺有多层埋弧焊、窄间隙mig电弧焊等，这类工艺用于16～35mm厚的风电q355d塔筒中厚板焊接时，存在：1.热输入量大，但熔透深度小、焊接道次多，使焊接生产效率低的问题；2.焊缝热影响区宽、晶粒粗大、气孔缺陷超标、疲劳性能与低温韧性不足等质量问题；3焊接残余应力高、构件变形量大，需大量焊后校正打磨工序等问题。难以满足新一代大兆瓦风电塔筒板材构件的高质量、高可靠性、高效率的焊接制造需求。

技术实现思路

1、针对上述风电q355d塔筒中厚板在焊接过程中存在的问题，为提高焊缝质量和焊接成型效率，本发明提供了一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其包含以下步骤：

2、s1.选取厚度为16～35mm的塔筒q355d钢板，并在焊接处加工出钝边窄y形对接坡口，两个塔筒q355d钢板对接装配，装配的间隙控制在1.0mm以内，错边量≤1.0mm；

3、s2.开启气体保护系统提前吹扫焊接区域；

4、s3.焊接时，采用激光前置、mig电弧后置的复合热源布局，激光束相对于竖直方向倾斜≤5°，mig焊枪倾斜15～30°，焊丝前端与激光焦点的间距保持在3～6mm，送丝速度为6～10m/min，焊接速度为0.85～1.5m/min；

5、s4.焊接全程保持气体保护系统工作，焊接2～3道后，所述气体保护系统延时供气进行冷却，冷却后完成塔筒q355d钢板的对接焊缝成型。

6、优选地、s1步骤中，当塔筒q355d钢板的厚度为16～24mm时，所述钝边窄y形对接坡口的钝边为15～23mm，单边坡口角度为20～25°；

7、当塔筒q355d钢板的厚度为25～35mm时，所述钝边窄y形对接坡口的钝边为24～30mm，单边坡口角度为26～30°。

8、优选地、s1步骤中，所述塔筒q355d钢板为风电塔筒筒节环向对接板、塔筒厚法兰拼接板、塔筒加厚加强承载板中的一种。

9、优选地、s2步骤中，所述气体保护系统包含激光的横吹保护气、mig电弧的斜吹保护气和焊接根部的背面保护气三层；

10、所述横吹保护气为氩气，吹扫流量为30～45l/min；

11、所述斜吹保护气为80%ar+20%co2的混合气，吹扫流量为20～30l/min；

12、所述背面保护气为氩气，吹扫流量为10～15l/min。

13、优选地、s3步骤中，所述焊丝为φ1.2mm er50-6实心焊丝。

14、优选地、s3步骤中，所述mig电弧参数采用脉冲mig焊接模式，电弧的电流为250～330a，电弧的电压为27～32v；所述激光的工作功率为21～29kw，激光的离焦量为-8～-15mm。

15、优选地、s4步骤中，当塔筒q355d钢板的厚度为16～25mm时，采用“打底道+盖面道”的2道焊接成型；

16、当塔筒q355d钢板的厚度为26～35mm时，采用“打底道+填充道+盖面道”的3道焊接成型。

17、通过以上技术方案，本发明至少包含以下有益效果：

18、本申请所述的可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其依托高功率连续光纤激光和脉冲mig电弧作为复合热源进行焊接，该复合热源能通过精准稳定控热来细化焊缝组织，消除粗大柱状晶粒等缺陷，使焊缝致密，-20℃低温冲击功＞35j，优于常规工艺指标，满足低温高寒、长期交变疲劳载荷的服役场景，适用于陆上及海上风电塔筒筒节环向对接板、塔筒厚法兰拼接板、塔筒加厚加强承载板等中厚构件的自动化高质量焊接。且该复合热源通过匹配大钝边窄y形对接坡口，16～35mm的q355d塔筒中厚板仅需2～3道即可完成全熔透焊接，具有高效成型的优点，相比传统的电弧多层焊、中功率复合焊，生产效率得到极大提升，大幅缩减塔筒中厚板的焊接工时。

19、另外的，本申请的激光电弧复合焊工艺可解决传统单激光工艺下焊接间隙容忍度小等行业痛点，使装配间隙容错率提升至1.0mm，适配风电大件组对误差，工况适配性强。且相较于纯电弧焊，本申请激光电弧复合焊的热输入显著降低，焊接残余应力与板材构件变形大幅减小，无需大量焊后校正打磨工序，有效降低风电塔筒构件的焊接制造成本。

20、优选方案中的三层立体分区气体保护系统能彻底隔绝潮湿空气，确保焊缝无侧壁未熔合、根部链状气孔等缺陷，使其稳定满足风电ut-ⅰ级无损检测标准。

1.一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其特征在于：s1步骤中，

3.根据权利要求1所述的一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其特征在于：s1步骤中，所述塔筒q355d钢板为风电塔筒筒节环向对接板、塔筒厚法兰拼接板、塔筒加厚加强承载板中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其特征在于：s2步骤中，所述气体保护系统包含激光的横吹保护气、mig电弧的斜吹保护气和焊接根部的背面保护气三层；

5.根据权利要求1所述的一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其特征在于：s3步骤中，所述焊丝为φ1.2mm er50-6实心焊丝。

6.根据权利要求1所述的一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其特征在于：s3步骤中，

7.根据权利要求1所述的一种可用于q355d塔筒中厚板的高功率激光-mig电弧复合焊接方法，其特征在于：s4步骤中，