CN101913017A - 一种电网铁塔用q420钢焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，用于12mm或16mm厚度Q420钢板的焊接，适用于对接接头和全焊透的T形接头两种接头形式，其工艺为：采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺进行焊接；采用多层焊法，第一层采用横焊位进行焊接，背面清根后，其它层均采用平焊位进行焊接；所述对接接头形式采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～2.5mm，焊接对口间隙0～4mm；所述全焊透的T形接头形式采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～3mm，焊接对口间隙0～3mm。本发明针对电网铁塔用Q420钢材的特质对焊接工艺进行优化设计，工艺整体省时、省力、节能，焊接接头的各项试验参数均超出国家标准，为电网铁塔的生产和建设提供技术保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢材焊接方法，尤其是一种同时适用于车间生产和施工现场作业的电网铁塔用Q420钢焊接方法。
背景技术
目前，随着我国电网的迅速发展建设，以Q420钢为代表的新型高强度结构钢在电网铁塔生产、建设中大量应用。具体的，Q420钢在电网铁塔生产中主要应用于铁塔结构件的制作，因此，对Q420钢的焊接作业成为电网铁塔生产、建设的一个重要环节。但是，目前，尚未有针对其的专门研究，各生产、建设单位根据各自的人员、设备等条件采用常规焊接方法进行作业，焊接工艺随意性很强，不仅耗时、耗力、耗能、劳动轻度大，同时焊接质量参差不齐，焊接接头各项试验参数难于达到相关的国家标准，无法满足电网铁塔生产建设的优质、高效要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，针对电网铁塔用Q420钢材的特质对焊接工艺进行优化设计，工艺整体省时、省力、节能，焊接接头的各项试验参数均超出国家标准，为电网铁塔的生产和建设提供技术保障
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，用于12mm或16mm厚度Q420钢板的焊接，适用于对接接头形式，其工艺为：采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺进行焊接；采用多层焊法，第一层采用横焊位进行焊接，背面清根后，其它层均采用平焊位进行焊接；对接接头采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～2.5mm，焊接对口间隙0～4mm。
作为此焊接方法的一种优选技术方案，所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊机为NBC-350型，焊材为大西洋牌J557ф3.2型焊条或大西洋牌J557ф4.0型焊条、或大西洋牌ER55-G型焊丝。
作为此焊接方法的一种优选技术方案，所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，在0℃以上施焊不进行预热；在0℃下施焊，先预热到150℃。
作为此焊接方法的一种优选技术方案，所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊接速度＝12～29cm/分钟，热输入＝123～296kj/分钟。
一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，用于12mm或16mm厚度Q420钢板的焊接，适用于全焊透的T形接头形式，其工艺为：采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺进行焊接；采用多层焊法，第一层采用横焊位进行焊接，背面清根后，其它层均采用平焊位进行焊接；全焊透的T形接头采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～3mm，焊接对口间隙0～3mm。
作为第二种焊接方法的一种优选技术方案，所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊机为NBC-350型，焊材为大西洋牌J 557ф3.2型焊条或大西洋牌J 557ф4.0型焊条、或大西洋牌ER55-G型焊丝。。
作为第二种焊接方法的一种优选技术方案，所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，在0℃以上施焊不进行预热；在0℃下施焊，先预热到150℃。
作为第二种焊接方法的一种优选技术方案，所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊接速度＝16～44cm/分钟，热输入＝148～385kj/分钟。
作为第二种焊接方法的一种优选技术方案，所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，角焊缝表面的凹度控制在0～1.5mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺对电网铁塔用Q420钢进行焊接，不仅省时、省力、节能，同时焊接过程飞溅小、成形美观、易于操作，依据《焊接接头拉伸试验方法》(GB/T2651-2008)、《焊接接头弯曲及压扁试验方法》(GB/T2653-2008)、《T形焊接接头弯曲试验方法》(GB7032-86)、《焊接接头冲击试验方法》(GB/T2650-2008)、《焊接接头及堆焊金属硬度试验方法》(GB/T2654-2008)等相关国家标准对本发明焊接试件进行检测，结果显示焊接接头各项性能指标均达到《建筑钢结构焊接技术规程》(即国家标准JGJ 81-2002)的要求，该焊接工艺在车间生产和施工现场均具有很强的实用性；
现有多层焊法工艺中，第一层直接采用平焊位焊接，造成背面清根十分困难，且非常容易出现层间未熔合缺陷；本发明第一层采用横焊位进行焊接，背面清根后，其它层采用平焊位进行焊接，此种组合方法既可以提高生产效率又可大大降低层间未熔合缺陷的出现；
本发明的多层焊法，避免了过大的焊接热输入量，降低了焊接应力，提高了焊接接头的韧性，适应了Q420钢用于电网铁塔结构件的应用要求；
参看附图9、10，在焊接全焊透的T形接头形式时，如果角焊缝表面焊成平面或凸形时，因应力集中，在弯曲试验中易出现裂纹，因此本发明将角焊缝表面的凹度控制在0～1.5mm，使得焊趾与母材平滑过渡，弯曲试验全部合格。
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的说明。
图1是对接接头不对称的K形坡口示意图；
图2是全焊透的T形接头不对称的K形坡口示意图；
图3是拉伸试验试样实例的照片；
图4、5是对接接头弯曲试验试样实例照片；
图6、7是全焊透的T形接头弯曲试验试样实例照片；
图8是冲击试验试样实例照片；
图9是角焊缝表面焊成平面或凸形时全焊透的T形接头弯曲试验结果；
图10是角焊缝表面焊成凹形时全焊透的T形接头弯曲试验结果。
具体实施方式
实施例1
一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，用于12mm或16mm厚度Q420钢板的焊接，适用于对接接头形式的焊接，其工艺为：利用能同时提供CO2和Ar焊焊接电源的NBC-350型焊机，焊材采用大西洋牌J557ф3.2型焊条或大西洋牌J557ф4.0型焊条、或大西洋牌ER55-G型焊丝，采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺在室温下施焊，不进行预热，参看附图1，对接接头采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～2.5mm，焊接对口间隙0～4mm，焊接过程采用平焊、立焊、横焊三个空间位置，焊接速度＝12～29cm/分钟，热输入＝123～296kj/分钟。
实施例2
一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，用于12mm或16mm厚度Q420钢板的焊接，适用于全焊透的T形接头形式的焊接，其工艺为：利用能同时提供CO2和Ar焊焊接电源的NBC-350型焊机，焊材采用大西洋牌J557ф3.2型焊条或大西洋牌J557ф4.0型焊条、或大西洋牌ER55-G型焊丝，采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺在0℃下施焊，施焊前Q420钢先预热到150℃，参看附图2，金焊透的T形接头采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～3mm，焊接对口间隙0～3mm，焊接过程采用平焊、立焊、横焊三个空间位置，焊接速度＝16～44cm/分钟，热输入＝148～385kj/分钟，角焊缝表面的凹度控制在0～1.5mm。
依据《焊接接头拉伸试验方法》(GB/T2651-2008)、《焊接接头弯曲及压扁试验方法》(GB/T2653-2008)、《T形焊接接头弯曲试验方法》(GB7032-86)、《焊接接头冲击试验方法》(GB/T2650-2008)、《焊接接头及堆焊金属硬度试验方法》(GB/T2654-2008)等相关国家标准对本发明上述实施例1和实施例2的焊接试件进行检测，检测所用工具及仪器均由国家技术质量监督部门定期校验合格，以保证检测数据准确、可靠，检测设备的具体采用情况如表1所示：
表1.检测试验用工具、仪器
| 名称 | 型号 | 数量 | 主要功能、用途 |
| 秒表 | E7-2 | 1 | 焊接速度记时 |
| 测量工具 | -- | 1 | 焊缝尺寸测量 |
| 温湿度计 | JWS-A1 | 1 | 施焊环境温湿度测量 |
检测结果显示本发明的焊接接头各项性能指标均达到《建筑钢结构焊接技术规程》(即国家标准JGJ81-2002)的要求，证明该焊接工艺在车间生产和施工现场均具有很强的实用性；
各项检测具体如下：
①外观检查，两实施例试件的焊接接头在施焊24h后进行外观检查，结果显示其均符合国标JGJ81-2002中一级焊缝质量的规定，详见本发明的附件《Q420焊接工艺试件焊缝外观评定表》；
②无损检测，两实施例试件焊接接头的无损检测在外观检查合格后进行，采用射线探伤进行检测，结果显示其均符合现行国家标准《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》(GB/T3323-2005)的规定，详见本发明的附件《X射线探伤报告》(编号：RT B2010-001)和《X射线探伤报告》(编号：RT B2010-002)；
③拉伸试验，依据现行国家标准《焊接接头拉伸试验方法》(GB/T2651-2008)对两实施例的试件进行拉伸试验，结果显示其均符合《建筑钢结构焊接技术规程》(即国家标准JGJ81-2002)的要求，拉伸试验数据详见本发明的附件《拉伸试验报告》，附图3是拉伸试验试样实例；
④弯曲试验，
对接接头弯曲试验依据现行国家标准《焊接接头弯曲及压扁试验方法》(GB/T2653-2008)的规定进行，结果为全部合格，具体数据见本发明的附件《弯曲试验报告》，附图4、5是对接接头弯曲试验试样实例；
全焊透的T形接头弯曲试验依据现行国家标准《T形角焊接头弯曲试验方法》(GB7032-86)的规定进行，结果为全部合格，附图6、7是全焊透的T形接头弯曲试验试样实例；
⑤冲击试验，依据现行国家标准《焊接接头冲击试验方法》(GB/T2650-2008)的规定进行，结果为全部合格，具体数据见本发明的附件《冲击试验报告》，附图8是冲击试验试样实例。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
Claims (9)
1.一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，用于12mm或16mm厚度Q420钢板的焊接，适用于对接接头形式，其特征在于：采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺进行焊接；采用多层焊法，第一层采用横焊位进行焊接，背面清根后，其它层均采用平焊位进行焊接；对接接头采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～2.5mm，焊接对口间隙0～4mm。
2.根据权利要求1所述的电网铁塔用Q420钢焊接方法，其特征在于：所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊机为NBC-350型，焊材为大西洋牌J557ф3.2型焊条或大西洋牌J557ф4.0型焊条、或大西洋牌ER55-G型焊丝。
3.根据权利要求1所述的电网铁塔用Q420钢焊接方法，其特征在于：所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，在0℃以上施焊不进行预热；在0℃下施焊，先预热到150℃。
4.根据权利要求1所述的电网铁塔用Q420钢焊接方法，其特征在于：所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊接速度＝12～29cm/分钟，热输入＝123～296kj/分钟。
5.一种电网铁塔用Q420钢焊接方法，用于12mm或16mm厚度Q420钢板的焊接，适用于全焊透的T形接头形式，其特征在于：采用80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺进行焊接；采用多层焊法，第一层采用横焊位进行焊接，背面清根后，其它层均采用平焊位进行焊接；全焊透的T形接头采用不对称的K形坡口，两侧坡口角度分别为45-50°和58-62°，坡口钝边宽度0～3mm，焊接对口间隙0～3mm。
6.根据权利要求5所述的电网铁塔用Q420钢焊接方法，其特征在于：所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊机为NBC-350型，焊材为大西洋牌J 557ф3.2型焊条或大西洋牌J 557ф4.0型焊条、或大西洋牌ER55-G型焊丝。。
7.根据权利要求5所述的电网铁塔用Q420钢焊接方法，其特征在于：所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，在0℃以上施焊不进行预热；在0℃下施焊，先预热到150℃。
8.根据权利要求5所述的电网铁塔用Q420钢焊接方法，其特征在于：所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，焊接速度＝16～44cm/分钟，热输入＝148～385kj/分钟。
9.根据权利要求5所述的电网铁塔用Q420钢焊接方法，其特征在于：所述80％Ar+20％CO2半自动实芯焊丝混合气体保护焊工艺中，角焊缝表面的凹度控制在0～1.5mm。
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