CN103286470A - 高强钢对接焊接横向裂纹预制方法 - Google Patents

高强钢对接焊接横向裂纹预制方法 Download PDF

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张华军
黄红雨
蔡春波
沈大明
杜渝
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Abstract

本发明提供了一种高强钢返修焊横向裂纹的预制方法，包括：提供底板，在所述底板上形成焊接窗口；将两块试板并列放置在所述底板上，所述两块试板的接缝位于所述焊接窗口上方；在所述两块试板的接缝两端的底板上焊接加强板，并对所述加强板和试板之间进行焊接；在所述两块试板的正面对所述接缝进行焊接；通过所述焊接窗口在所述两块试板的背面对所述接缝进行焊接；对所述两块试板的焊缝进行探伤检测。

Description

高强钢对接焊接横向裂纹预制方法
技术领域
本发明涉及一种高强钢对接焊接横向裂纹预制方法。
背景技术
大厚板高强钢结构在海洋工程装备、跨海大桥、舰船、海上风力发电场等海洋重型装备中广泛应用。厚板高强钢易产生冷裂纹，尤其延迟性的焊接横向裂纹，其潜伏期长，裂纹微小，不易检测，其危害性极大。控制大型海洋装备高强钢结构焊接及返修焊延迟性横向裂纹是保证其制造质量及使用安全性最为重要的技术指标之一。由于焊接冷裂纹受环境、母材、焊材、保护气、焊接方法、电流、电压、干伸长、预热温度、层间温度、后热、结构形式、拘束强度等多因素影响的极度复杂性，使得焊接横向裂纹产生的原因、冷裂纹产生过程及其特征不是很清楚，难以实现对焊接横向裂纹的准确判断，对致命影响焊接质量的焊缝横向裂纹没有很有效的控制方法，因此成为焊接横向裂纹控制的瓶颈难题，也一直是大厚板高强钢焊接领域很具挑战性的热点问题。
高强钢的级别越高，其冷裂纹的敏感性越高，那么，实验室预制裂纹越容易。预制裂纹的方法很多，但预制横向裂纹的方法不多，针对单道焊横向裂纹方法主要有G-BOP横向裂纹方法，针对多道焊横向裂纹预制办法如：VTT-Y、小U形和大U形的方法，这些方法针对500MP以上的高强钢可预制出横向裂纹，一般采用单面焊，尤其不能很好再现预制出横向裂纹，而且预制裂纹的形态特征不全面。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，能够预制对接焊接的横向裂纹，有利于控制现场焊接过程中的横向裂纹。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，包括：
提供底板，在所述底板上形成焊接窗口；
将两块试板并列放置在所述底板上，所述两块试板的接缝位于所述焊接窗口上方；
在所述两块试板的接缝两端的底板上焊接加强板，并对所述加强板和试板之间进行焊接；
在所述两块试板的正面对所述接缝进行焊接；
通过所述焊接窗口在所述两块试板的背面对所述接缝进行焊接；
对所述两块试板的焊缝进行探伤检测。
可选地，在将所述两块试板放置在所述底板上之前，还包括：对所述两块试板靠近所述接缝的一边进行加工，形成V型坡口。
可选地，所述试板的屈服强度大于等于345MPa，抗拉强度为500MPa至600MPa。
可选地，所述两块试板之间的接缝宽度为2～3mm。
可选地，采用埋弧焊对所述两块试板之间的接缝进行焊接。
可选地，在所述两块试板的正面进行焊接之后，在所述两块试板的背面进行焊接之前，还包括：对所述两块试板的背面进行碳弧气刨清根、打磨和磁粉探伤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法中，在试板的接缝两端焊接有加强板，加强板和试板之间也焊接固定，从而对两块试板形成拘束，之后再对试板之间的接缝进行正面和背面的焊接，从而在焊缝中预制形成横向裂纹，后续可以通过探伤检测来验证焊接的工艺参数，以便于控制现场焊接过程中横向裂纹的形成。
附图说明
图1是本发明实施例的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法对应的立体结构图；
图3是图2沿A-A方向的剖面图；
图4是图2沿B-B方向的剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1示出了本实施例的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法的流程示意图，包括：
步骤S11，提供底板，在所述底板上形成焊接窗口；
步骤S12，将两块试板并列放置在所述底板上，所述两块试板的接缝位于所述焊接窗口上方；
步骤S13，在所述两块试板的接缝两端的底板上焊接加强板，并对所述加强板和试板之间进行焊接；
步骤S14，在所述两块试板的正面对所述接缝进行焊接；
步骤S15，通过所述焊接窗口在所述两块试板的背面对所述接缝进行焊接；
步骤S16，对所述两块试板的焊缝进行探伤检测。
需要说明的是，本文中，术语“横向裂纹”指的是延伸方向垂直于焊缝延伸方向的裂纹，术语“纵向”指的是平行于焊缝的延伸方向。
横向裂纹产生的三个主要要素有：扩散氢含量、焊缝组织以及拘束应力，本实施例中，为了模拟现场获得横向裂纹，为了获得较高的扩散氢含量，焊前预热温度不够，焊剂也不完全烘干，采用大线能量以获得魏氏体组织，采用加强板提供较大的纵向应力。
图2示出了本实施例中横向裂纹预制过程的立体结构，图3为图2沿A-A方向的剖面图，图4为图2沿B-B方向的剖面图，下面结合图1至图4对本实施例的预制方法进行详细说明。
在步骤S11中，在底板11上形成的焊接窗口15长为500mm，宽d为80mm，以便于后续从背面进行施焊。
在步骤S12中，将两块试板12并列防止在底板11上，二者之间的接缝位于焊接窗口15上方。试板12的屈服强度大于等于345MPa，抗拉强度为500MPa至600MPa，本实施例中具体采用Q345钢，厚度为50mm，屈服强度为360MPa，抗拉强度为550MPa。
本实施例中还对试板12进行预加工，在将其放置在底板11之前，对试板12靠近接缝的一边进行加工，形成V型坡口。本实施例中两块试板12之间的V型坡口的朝上的坡面的夹角α为60°。两块试板12之间的接缝宽度为2～3mm，本实施例中具体是指V型坡口根部之间的间隙宽度为2～3mm。
在步骤S13中，在试板12之间的接缝两端的底板11上焊接加强板13，并对加强板13和试板12之间进行焊接，使得加强板13与底板11之间是固定的，与试板12的端部之间也是固定的，保证了试板12在纵向方向上没有位移，从而获得最大的纵向应力。如图3所示，加强板13与底板11之间、加强板13与试板12之间、试板12与底板11之间都具有焊接后形成的拘束焊缝14。
步骤S14中，具体采用埋弧焊对试板12之间的焊缝进行施焊，焊剂使用CHF102，在150℃的烘箱中保温1.5小时，在不同的预热、层间温度、焊剂烘干程度下进行正面(即背离底板11的一面)的埋弧焊。
在正面焊接完成后，对试板12的背面(即朝向底板11的一面)进行碳弧气刨清根、打磨和磁粉探伤，之后执行步骤S15，通过焊接窗口15，在试板12的背面对二者之间的接缝进行焊接。
本实施例中，试板12采用Q345钢，埋弧焊焊丝采用CHW-S3A等强匹配，二者的具体成分如下表所示：
Figure BDA0000141748890000041
本实施例中，埋弧焊焊接的参数如下表所示：
之后执行步骤S16，对两块试板12之间的焊缝进行探伤检测，例如可以进行UT探伤，对存在横向裂纹缺陷的部位进行碳刨确认，着色探伤功能，切割取样，以及裂纹的金相分析。
根据裂纹形貌特征，可以确定控制参数，如果是微小垂直90°横向裂纹，可判断为预热温度不够，需要提高预热温度；如果是斜45°横向裂纹，则需要严格控制层间温度。
综上，本实施例能够实现高强钢对接焊接横向裂纹的预制，为寻找现场出现焊接横向裂纹的产生原因提供了解决措施，从而有利于控制高强钢焊接横向裂纹的产生，对解决现场对接焊接横向裂纹问题具有重要意义。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，其特征在于，包括：
提供底板，在所述底板上形成焊接窗口；
将两块试板并列放置在所述底板上，所述两块试板的接缝位于所述焊接窗口上方；
在所述两块试板的接缝两端的底板上焊接加强板，并对所述加强板和试板之间进行焊接；
在所述两块试板的正面对所述接缝进行焊接；
通过所述焊接窗口在所述两块试板的背面对所述接缝进行焊接；
对所述两块试板的焊缝进行探伤检测。
2.根据权利要求1所述的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，其特征在于，在将所述两块试板放置在所述底板上之前，还包括：对所述两块试板靠近所述接缝的一边进行加工，形成V型坡口。
3.根据权利要求1所述的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，其特征在于，所述试板的屈服强度大于等于345MPa，抗拉强度为500MPa至600MPa。
4.根据权利要求1所述的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，其特征在于，所述两块试板之间的接缝宽度为2～3mm。
5.根据权利要求1所述的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，其特征在于，采用埋弧焊对所述两块试板之间的接缝进行焊接。
6.根据权利要求1所述的高强钢对接焊接横向裂纹预制方法，其特征在于，在所述两块试板的正面进行焊接之后，在所述两块试板的背面进行焊接之前，还包括：对所述两块试板的背面进行碳弧气刨清根、打磨和磁粉探伤。
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