CN104923928B - 一种用于起重机臂架的q690d钢管纵缝焊接方法 - Google Patents

一种用于起重机臂架的q690d钢管纵缝焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于起重机臂架的Q690D钢管纵缝焊接方法，步骤为：卷管前机械加工纵缝坡口，管内侧坡口深度8~10mm；按照冲压‑卷管‑合缝步骤进行管体成形；焊接各阶段，包括碳刨清根前进行不同温度预热；按定位焊‑打底焊‑管内侧埋弧焊‑管外侧坡口碳刨清根‑管外侧坡口埋弧焊的步骤进行管体纵缝焊接；焊后立即进行300~350℃/2h后热处理，本发明管内侧坡口角度为70°~75°，深度为8~10mm，钝边2~3mm，保证埋弧焊两道焊满，第一道焊缝能够自动脱渣，无需人工进管清理，管内侧焊两道，防止外侧清根后焊接导致内侧焊缝开裂，打底及定位焊阶段采用强度较低的AWS E91级别气保焊丝，节约成本，焊接各阶段采用不同预热温度，保证减小拘束应力避免温度过高导致焊接接头软化。

Description

一种用于起重机臂架的Q690D钢管纵缝焊接方法
技术领域
本发明涉及钢管焊接技术，公开了一种用于起重机臂架的Q690D钢管纵缝焊接方法。
背景技术
近年来，国内机械行业为降低产品的自重及提高自身性能，特别是主承力构件，普遍采用国产调制低合金高强度结构钢Q690D焊接制造，特别是在船用起重机臂架主弦管制造上，因其起吊能力都在数千至上万吨，且起吊高度高、回转半径大，因此，主弦杆的焊接质量关系到整个起重机的性能与安全。然而，随着起吊能力的增加，臂架主弦管壁厚要求相应增加，这将导致焊接此类管存在以下难题：1、厚壁导致强制卷管成型时接口处弹性拉应力大，定位及打底焊道具有极大被拉裂风险；2、大壁厚时必须采用X型坡口双面焊接，但因管径小、高温下管内清渣困难；3、Q690D材质自身焊接性一般，Cr、Mo元素含量较高、焊后接头淬硬倾向大、极易产生焊接冷裂纹且具有热影响区软化风险；4、 焊接制造成本高，普遍在5000~6000元/吨。
目前，国内普遍采用气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面的方式生产此类钢管，但能够生产此类焊接管的厂家不多，且生产成本高。
发明内容
本发明公开一种用于起重机臂架主弦管纵缝的焊接方法，该方法具有相对成本较低、适于连续生产的特点，且焊接裂纹倾向小、RT探伤合格率高。
本发明采用的技术方案是：
一种用于起重机臂架的Q690D钢管纵缝焊接方法，包括以下步骤：
步骤1、卷管前利用机加工，管端头定位焊厚度为坡口深度2/3，长度100~150mm，其它处定位开设纵缝不对称X型坡口，管内侧坡口角度为70°~75°，深度为8~10mm，钝边为2~3mm；
步骤2、按照钢板冲压-卷圆-合缝顺序逐次整圆，利用自然时效降低卷圆过程形成的内应力；
步骤3、合缝后将坡口两侧100mm范围内预热至180~200℃，选用SC-91K2气保焊丝定位焊焊厚度为坡口深度约1/2，间距300~400mm；定位焊间距内打底焊前，预热至150℃，焊缝厚度约6~8mm，分两层三道施焊；管内侧坡口埋弧焊两道焊满，焊前预热120~150℃；内侧坡口焊接完成后转至清根工位，清根前预热至80℃，碳刨后用砂轮打磨至坡口呈金属光泽，以完全去除渗碳层；外侧坡口施焊前预热120~150℃，层间温度保持120~180℃，采用多层多道焊减小热输入；
步骤4、焊接完成后立即转入后热程序做300~350℃/2h后热处理，以消氢及部分残余应力，后热处理与外侧焊缝综合考虑，以充分利用有限加热设备。
本发明的优点是：管内侧坡口角度为70°~75°，深度为8~10mm，钝边2~3mm，保证埋弧焊两道焊满，第一道焊缝能够自动脱渣，无需人工进管清理，管内侧焊两道，防止外侧清根后焊接导致内侧焊缝开裂，打底及定位焊阶段采用强度较低的AWS E91级别气保焊丝，节约成本，焊接各阶段采用不同预热温度，既保证减小拘束应力又避免温度过高导致焊接接头软化。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明采用的坡口形式；
图2是本发明内容实施的基本流程。
其中： 1、管内侧坡口角度；2、管内侧坡口深度；3、管内侧坡口钝边。
具体实施方式
一种用于起重机臂架的Q690D钢管纵缝焊接方法，包括以下步骤：1、卷管前利用机加工，管端头定位焊厚度为坡口深度2/3，长度100~150mm，其它处定位开设纵缝不对称X型坡口，管内侧坡口角度1为70°~75°，深度2为8~10mm，钝边3为2~3mm；2、按照钢板冲压-卷圆-合缝顺序逐次整圆，利用自然时效降低卷圆过程形成的内应力；3、合缝后将坡口两侧100mm范围内预热至180~200℃，选用SC-91K2气保焊丝定位焊焊厚度为坡口深度约1/2，间距300~400mm；定位焊间距内打底焊前，预热至150℃，焊缝厚度约6~8mm，分两层三道施焊；管内侧坡口埋弧焊两道焊满，焊前预热120~150℃；内侧坡口焊接完成后转至清根工位，清根前预热至80℃，碳刨后用砂轮打磨至坡口呈金属光泽，以完全去除渗碳层；外侧坡口施焊前预热120~150℃，层间温度保持120~180℃，采用多层多道焊减小热输入；4、焊接完成后立即转入后热程序做300~350℃/2h后热处理，以消氢及部分残余应力，后热处理与外侧焊缝综合考虑，以充分利用有限加热设备。
焊接生产节点所需配置为：火焰烘抢两套用于合缝时打底焊，一套陶瓷电阻加热装置用于外侧打底及内侧埋弧焊，此组合进行批量作业，每只管完成内焊后保温缓冷，数只同时供应外侧坡口焊接；一套火焰烘抢用于碳刨清根前预热，至少两套陶瓷电阻加热装置用于外侧坡口焊前预热，至少一套陶瓷电阻加热装置用于后热处理，此组合进行连续作业，其中外焊两条线焊接完成时间应错开至少2小时以充分利用一套后热装置。
本发明的优点是：管内侧坡口角度为70°~75°，深度为8~10mm，钝边2~3mm，保证埋弧焊两道焊满，第一道焊缝能够自动脱渣，无需人工进管清理，管内侧焊两道，防止外侧清根后焊接导致内侧焊缝开裂，打底及定位焊阶段采用强度较低的AWS E91级别气保焊丝，节约成本，焊接各阶段采用不同预热温度，既保证减小拘束应力又避免温度过高导致焊接接头软化。3000吨起重船中，起重机臂架主弦管由30mm厚Q690D低合金高强钢焊接而成，其实际化学成分及力学性能见表1、表2。
表1 Q690D钢材的实际化学成分（%）
牌号 C Si Mn P S Cr Mo
Q690D 0.12 0.21 1.07 0.016 0.002 0.27 0.16
表2 Q690D钢材的实际力学性能
钢材牌号 交货状态 抗拉（Mpa） 屈服（Mpa） 伸长率（%）
Q690D QT 828 800 19
根据材料弹性极限，使用气保焊丝SC-91K2作为合缝时定位焊及打底焊，使用埋弧焊材FLUXOCORD42+OP121TT/W用于填充及盖面焊。

Claims (1)

1.一种用于起重机臂架的Q690D钢管纵缝焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、卷管前利用机加工，管端头定位焊厚度为坡口深度2/3，长度100~150mm，其它处定位开设纵缝不对称X型坡口，管内侧坡口角度为70°~75°，深度为8~10mm，钝边为2~3mm；
步骤2、按照钢板冲压-卷圆-合缝顺序逐次整圆，利用自然时效降低卷圆过程形成的内应力；
步骤3、合缝后将坡口两侧100mm范围内预热至180~200℃，选用SC-91K2气保焊丝定位焊焊厚度为坡口深度的1/2，间距300~400mm；定位焊间距内打底焊前，预热至150℃，焊缝厚度为6~8mm，分两层三道施焊；管内侧坡口埋弧焊两道焊满，焊前预热120~150℃；内侧坡口焊接完成后转至清根工位，清根前预热至80℃，碳刨后用砂轮打磨至坡口呈金属光泽，以完全去除渗碳层；外侧坡口施焊前预热120~150℃，层间温度保持120~180℃，采用多层多道焊减小热输入；
步骤4、焊接完成后立即转入后热程序做300~350℃/2h后热处理，以消氢及部分残余应力，后热处理与外侧焊缝综合考虑，以充分利用有限加热设备。
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