将含氟气体用于埋弧焊接的系统及方法技术方案

本公开内容通常涉及焊接，并且更具体地涉及埋弧焊接(SAW)。在一实施方案中，焊接系统(10)包括构造成提供含氟气流的供气系统(16)。所述系统还包括构造成提供焊丝的供丝系统(14)和构造成在埋弧焊接(SAW)期间靠近焊接电弧提供焊剂的焊剂供给系统(17)。所述系统进一步包括构造成在SAW期间接收含氟气流和焊丝并靠近焊接电弧递送含氟气流和焊丝的焊接炬组件(18)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本公开内容通常涉及焊接，并且更具体地涉及埋弧焊接(SAW)。在一实施方案中，焊接系统(10)包括构造成提供含氟气流的供气系统(16)。所述系统还包括构造成提供焊丝的供丝系统(14)和构造成在埋弧焊接(SAW)期间靠近焊接电弧提供焊剂的焊剂供给系统(17)。所述系统进一步包括构造成在SAW期间接收含氟气流和焊丝并靠近焊接电弧递送含氟气流和焊丝的焊接炬组件(18)。【专利说明】 相关申请的交叉参考本申请是2011年4月4日提交的标题为“System and Method of ReducingDiffusible Hydrogen in Weld Metal”的第13/079，521号美国专利申请的部分继续申请，上述专利申请出于所有的目的以引用的方式并入本文。
技术介绍
本公开内容通常涉及焊接，并且更具体地涉及埋弧焊接(SAW)。 焊接过程在各行各业中对于各种应用来说已经是非常普遍了。例如，焊接经常用在诸如造船、海上平台、建筑、乳管机等的应用中。某些焊接技术(例如，气体金属电弧焊接(GMAW)、气体保护药芯电弧焊接(FCAW-G)和气体保护钨极电弧焊接(GTAW))通常使用保护气体(例如，氩、二氧化碳或氧)以在焊接过程期间在焊接电弧和焊接熔池内部及周边提供特定的局部气氛。相反，其它焊接技术(例如，埋弧焊接(SAW))通常使用在电弧条件下分解或放气的粒状焊剂以提供靠近焊接电弧和焊接熔池的局部气氛。此外，SAW能提供其它优点，如与其它焊接技术相比增大的沉积速率。 —般而言，对于涉及钢的焊接应用来说，人们关心的是在焊接期间和在焊接过程完成之后存在于焊缝中的可扩散氢的量。氢可由若干来源引入焊缝，包括来自气氛的水分、金属表面、焊接电极或焊剂。在焊接操作期间，氢也可由金属或焊丝表面上的油、润滑剂或其它涂料引入。在焊接过程期间，氢易溶于暴露于高温的钢；然而，在焊缝冷却时，氢可能会变得越来越不溶于钢，并且从溶液中被排斥。这可造成氢聚集在焊缝金属内的间断点和颗粒边界处。这些高压力及应变的区域可造成焊缝变脆并破裂，这最终可导致焊接失败。 限制焊缝中的可扩散氢的一种方法是通过预加热金属，例如以在焊接操作期间限制存在于金属的表面上的水分的量，和/或通过调节金属冷却的速率对金属微结构提供更好的控制。这种预加热方法可常用于涉及焊接较厚钢板或高强度钢的情况。然而，在某些情况下，如水下焊接应用，在焊接过程期间控制存在的水分量可能是困难的或者是不可能的。此外，金属加工厂为减少氢开裂的可能性而预加热钢，与此相关联可产生高成本(例如，能量、设备、时间等)。在其它情况下，预加热可能会应用不当，并且只达到了表面预加热而不是渗透预加热。
技术实现思路
在一实施方案中，焊接系统包括构造成提供含氟气流的供气系统。该系统还包括构造成提供焊丝的供丝系统和构造成在埋弧焊接(SAW)期间靠近焊接电弧提供焊剂的焊剂供给系统。该系统进一步包括构造成在SAW期间接收含氟气流和焊丝并靠近焊接电弧递送含氟气流和焊丝的焊接炬组件。 在另一实施方案中，一种方法包括经由围绕埋弧焊接(SAW)电弧的多个通道递送含氟气流，使得焊接熔池上方的焊剂底盘(bed)基本上不受扰动。 在另一实施方案中，一种系统包括具有焊接炬主体的焊接炬，所述焊接炬主体带有构造成使含氟气体流过焊接炬主体的气体导管。焊接炬进一步包括具有一个或多个构造成使含氟气体在焊接电弧周围流动的气体导管的接触端头。此外，接触端头被构造成连结于焊接炬主体，使得焊接炬主体的气体导管与接触端头的一个或多个气体导管流体连通。 【专利附图】【附图说明】 当参考附图阅读以下【具体实施方式】时将会更好地理解本专利技术的这些及其它特征、方面和优点，其中在全部附图当中，同样的记号代表同样的部件，其中: 图1是根据本公开内容的实施方案的混合型埋弧焊接(HSAW)焊接系统的方框图； 图2是示出根据本公开内容的实施方案的HSAW焊接系统的内部电路的方框图； 图3是根据本公开内容的实施方案的HSAW焊接炬的透视图； 图4是根据本公开内容的实施方案的图3中所示的焊接炬在线4-4内截取的截面视图； 图5是根据本公开内容的实施方案的图4中所示的接触端头的放大截面视图； 图6是根据本公开内容的实施方案的接触端头的远端的透视图；以及 图7是示出被认为是根据本公开内容的实施方案在SAW期间使用含氟气体自焊缝金属移除可扩散氢所涉及的步骤的流程图。 【具体实施方式】 如下面详细描述的那样，本文提供在埋弧焊接(SAW)或混合型埋弧焊接(HSAW)期间利用气流来控制靠近(例如，围绕或邻近)电弧和/或焊接熔池的气氛的焊接系统和方法的实施方案。此外，本文提供具体而言在埋弧焊接(SAW)或混合型埋弧焊接(HSAW)期间利用含氟气体来减少焊缝金属中的可扩散氢的量的焊接系统和方法的实施方案。如此，术语“混合型埋弧焊接”或“HSAW”通常可用来指所公开的系统，其结合了一种或多种气体(例如，保护气体、含氟气体，或它们的任意混合物)，类似于GMAW，但通常仍将焊缝埋在焊剂底盘中。应当理解的是，所公开的实施方案一般针对的是对通常不涉及提供气流的电弧焊接过程(例如，SAW)提供一种或多种气体(例如，保护气体、含氟气体或它们的任意混合物)。进一步应当理解的是，虽然本讨论可能特别是集中于SAW，但如本文所讨论的包含含氟气体可有益于旨在最大程度地减少焊缝中的可扩散氢的任何电弧焊接过程。 如本文所用，含氟气体为每个气体分子基本上具有至少一个氟原子的单一气体或气体的混合物。例如，含氟气体可以是基于碳的气体，如四氟化碳(CF4)、全氟乙烷(C2F6)或三氟氯甲烷(CF3Cl)，或者可以是无机气体，如三氟化氮(NF3)、三氟化硼(BF3)、四氟化硅(SiF4)、氟(F2)、六氟化钨(WF6)，或它们的任意混合物。如本文所用，保护气体可以指可提供给电弧和/或焊接熔池以便提供特定的局部气氛(例如，保护电弧、提高电弧稳定性、限制形成金属氧化物、提高金属表面的润湿性、改变焊缝熔敷的化学性质，等等)的任何气体或气体的混合物。在某些实施方案中，保护气体可以是单一的保护气体或保护气体混合物(例如，氩(Ar)、氦(He)、二氧化碳(CO2)、氧(O2)、氮(N2)、类似合适的保护气体，或它们的任意混合物)。例如，保护气流可包括Ar、Ar/C(yg合物、Ar/CO 2/02混合物、41"/拖混合物，等等。此外，除非另有指示，否则所有所指的气体混合物百分比均表示按体积计的百分数。 一般来说，所公开的HSAW实施方案结合了气流(例如，保护气流和/或含氟气流)，所述气流可(单独或与焊剂组合)提供靠近电弧和/或焊接熔池的特定局部气氛。因此，所公开的HSAW实施方案使得能够以较大的自由度来选择焊剂组分，因为在焊接过程期间，此气流可提供一些或全部的局部气氛。此外，某些公开的实施方案结合了含氟气流，并且因此能以比其它解决方案(如上述的预加热方法)更划算的方式提供有效地减少焊缝中的可扩散氢的量的方法。然而应当理解的是，所公开的利用含氟气流的实施方案可以与预加热方法结合使用以提供对焊缝中的可扩散氢含量的联合作用，并且还可减少通常用于给定焊接操作的预加热的量(或程度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊接系统，包括：构造成提供含氟气流的供气系统；构造成提供焊丝的供丝系统；构造成在埋弧焊接(SAW)期间靠近焊接电弧提供焊剂的焊剂供给系统；和构造成在埋弧焊接(SAW)期间接收所述含氟气流和所述焊丝并靠近焊接电弧递送所述含氟气流和所述焊丝的焊接炬组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯·艾伦·费舍尔，马里奥·阿马塔，史蒂芬·巴霍斯特，约瑟夫·邦迪，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US