CN104139230A - Q345c钢在超低温下焊接的保温系统及其焊接施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超低温下焊接的保温系统，尤其涉及一种Q345C钢在超低温下焊接的保温系统及其焊接施工方法，应用于建筑钢结构中。所述的保温系统包括电加热带，所述的电加热带外包有保温岩棉。按以下步骤进行：焊前试验→试验结论→正式焊接。Q345C钢在超低温下焊接的保温系统及其焊接施工方法结构紧凑，温度可控，提高焊接质量。

Description

Q345C钢在超低温下焊接的保温系统及其焊接施工方法

技术领域

   本发明涉及一种超低温下焊接的保温系统，尤其涉及一种Q345C钢在超低温下焊接的保温系统及其焊接施工方法，应用于建筑钢结构中。

背景技术

北方钢结构工程施工，有时因工期原因不可避免需在冬季低温（-10℃及以下）环境下进行焊接施工，有的地区（例如新疆、东北）冬季最低温度可达-25℃。Q345C钢在超低温环境下施焊时，由于低温使钢材脆化，也使焊接过程中母材热影响区的冷却速度加快，易于产生淬硬组织，极易在焊接接头内部及表面产生裂纹。

在超低温环境下进行焊接施工时，为避免产生焊接裂纹，需采取的主要焊接工艺措施包括：1、焊前预热；2、防风保温措施；3、层间温度控制；4焊后后热及保温缓冷等。相应的焊接工艺措施的缺点和难点见下：

1、传统的焊前预热方式是采用火焰加热器（氧乙炔火焰）进行预热，但此种预热方法的缺点是：预热不均匀，且在低温环境下待焊区域冷却快，且若工序衔接不连续，监管不严，则达不到预热工艺的要求。

2、防风保温措施通常是在待焊构件区域搭设防风保温棚，这样可以保证焊接区电弧的稳定以及焊缝的正常冷却条件，但也存在缺点和弊端，主要体现在以下两个方面：（1）焊工操作空间密闭，焊接烟尘无法逸出，对焊工身体健康造成极大危害；（2）高空作业时，防风保温棚搭设周期长、难度大，费工费时，经济支出大。

3、在超低温环境下进行室外施焊，焊缝冷却速度快，如何进行层间温度控制，即保证焊接过程中温度处于最低预热温度和上限温度要求之间进行施焊，是一个控制难点。

4、焊后后热及保温缓冷，即焊后立即对焊缝区域加热至250℃～350℃，保温时间根据板厚按每25mm板厚不小于0.5h，且总保温时间不得小于1h确定，达到保温要求后覆盖保温棉缓慢冷却至常温。这样做可以加速焊接接头中扩散氢充分逸出，防止延迟裂纹的产生。但存在如下缺点：（1）使每个焊接节点的完成时间增加；（2）对焊缝区域加热，能源消耗大；（3）保温缓冷需在焊缝区域绑扎保温棉，增加人工消耗，且若工序衔接不连续，在焊接完成后未即刻覆盖保温棉，则达不到即刻保温缓冷的作用。

 发明内容

   本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，在保证Q345C钢在超低温下焊接质量的前提下，高效、节约能耗、最大限度满足工期要求的Q345C钢在超低温下焊接的保温系统及其焊接施工方法。

   本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：    

　　一种Q345C钢在超低温下焊接的保温系统，包括管对接接头，所述的管对接接头包括左钢管和右钢管，所述的左钢管与右钢管外分别套有保温系统保温，所述的左钢管与右钢管呈对接状分布；

　　或，包括管相贯接头，所述的管相贯接头包括横管钢管和竖向钢管，所述的横管钢管与竖向钢管呈直角贯穿分布，所述的横管钢管与竖向钢管外分别套有保温系统保温；

　所述的保温系统包括电加热带，所述的电加热带外包有保温岩棉。

　　作为优选，所述的保温系统与管对接接头中的焊缝坡口间的间距为75～120mm，所述的保温系统与管相贯接头中相贯焊缝间的间距为75～120mm。

　　Q345C钢在超低温下焊接的焊接施工方法，按以下步骤进行：

　（一）、焊前试验：

（1）、验证所选用的预热温度是否合理：

因在-10℃～25℃的超低温下焊接施工，试验预热温度定在100～120℃；预热采用带有温控装置的电加热带进行预热，且焊接过程中不拆除，在保持此温度的情况下进行焊接；

（2）、是否需搭设保温棚：

当冬季风速8m/s以下，若不搭设保温棚的情况下，能保证焊接质量，则能节约搭设保温棚时间；

但当现场风速8m/s以上时，必须搭设保温棚；

焊接工艺评定试验环境包括在棚内和棚外两种情况；

（3）、焊后采取后热处理或立即保温缓冷：

若焊后采用电加热带后热，按最低保温1小时计，则每个节点完成时间将增加一倍，且不利于电加热设备加热端口周转；

又因整个焊接过程中都采用电加热带进行温度保持、电脑温控加热，在此期间扩散氢已充分溢出，施焊环境相对较干燥，且采用的焊材为低氢型焊接材料，熔敷金属扩散氢含量相对较低，从理论上分析，焊后不采取后热处理也可行的；

焊接工艺评定试验焊后采取工艺措施包括后热处理和立即保温缓冷两种情况；

（二）、试验结论：

（1）、焊前采用电加热带进行预热，预热温度为100～120℃，且在焊接过程中不拆除，保持此温度，预热温度合理、均匀；

　　通过温控装置保证整个焊接过程中，焊接区域都能在满足最低预热温度情况下进行施焊，且层间温度可控，且通过电脑温控，层间温度控制有保证；

（2）、在现场风速不大于8m/s时，不需搭设保温棚，可保证焊缝焊接质量；

（3）、焊后立即保温缓冷，具体方法为焊接完成后，电加热带断电，将连线接头从电加热器上拆下，而后立即直接将电加热带移至焊接区域，保温缓冷，可保证焊缝焊接质量；

（三）、正式焊接：

（1）、电加热带预热、层间温度控制和焊接过程中温度保持：

在正式施焊0.5～1小时前，采用电加热带开始进行预热，预热温度定在100～120℃，达到温度后通过电脑控制器转入保温状态，且在焊接过程中不断电，始终保持通电加热状态；

电加热带安装在焊缝两侧；电加热带绑扎位置：管对接焊缝坡口两侧各为75～120mm；相贯焊缝距相贯口四周各方向均为75～120mm；

措施：

焊接结束后立即将电加热带移至焊缝位置，断电但不拆除连线、电加热带和保温棉，进行保温缓冷；

对于相贯焊缝，可在未全覆盖位置增加保温棉以提高保温效果；焊缝外的保温措施要保留到第二天后拆除。

本发明具有以下优点：

（1）、采用电加热带进行预热、层间温度控制，预热温度均匀、层间温度可控。

（2）、焊后采取保温缓冷措施，未采取焊后后热（消氢处理）措施。这样在节约能耗的同时，电加热设备可重新接连线和电加热带到另一施焊位置进行预热工作，可加快电加热设备加热端口的周转，提高效率，适用于工程中有大量节点需进行预热工作的工程。 

（3）、焊接完成后，利用原电加热带断电保温缓冷。这样便无需重新在焊接区域覆盖保温棉，节省了绑扎、覆盖保温棉的时间，也使焊接区域即刻开始保温缓冷，避免因工序衔接不连续，在焊接完成后未即刻覆盖保温棉，而达不到即刻保温缓冷的作用。

因此，本发明的Q345C钢在超低温下焊接的保温系统及其焊接施工方法，结构紧凑，温度可控，提高焊接质量。

附图说明

图1是本发明中管对接接头的结构示意图；

图2是图1中A-A剖视的结构示意图；

图3是本发明中管相贯接头的结构示意图；

图4是本发明中管对接接头焊后保温结构示意图；

图5是本发明中管相贯接头焊后保温结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

　　实施例1：如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种Q345C钢在超低温下焊接的保温系统，包括管对接接头，所述的管对接接头包括左钢管1和右钢管2，所述的左钢管1与右钢管2外分别套有保温系统保温，所述的左钢管1与右钢管2呈对接状分布；

　　或，包括管相贯接头，所述的管相贯接头包括横管钢管3和竖向钢管4，所述的横管钢管3与竖向钢管4呈直角贯穿分布，所述的横管钢管3与竖向钢管4外分别套有保温系统保温；

　　所述的保温系统包括电加热带5，所述的电加热带5外包有保温岩棉6。

　　所述的保温系统与管对接接头中的焊缝坡口间的间距为75～120mm，所述的保温系统与管相贯接头中相贯焊缝间的间距为75～120mm。

　　Q345C钢在超低温下焊接的焊接施工方法，按以下步骤进行：

　（一）、焊前试验：

（1）、验证所选用的预热温度是否合理：

因在-10℃～25℃的超低温下焊接施工，试验预热温度定在100℃；预热采用带有温控装置的电加热带进行预热，且焊接过程中不拆除，在保持此温度的情况下进行焊接；

（2）、是否需搭设保温棚：

当冬季风速8m/s以下，若不搭设保温棚的情况下，能保证焊接质量，则能节约搭设保温棚时间；

但当现场风速8m/s以上时，必须搭设保温棚；

焊接工艺评定试验环境包括在棚内和棚外两种情况；

（3）、焊后采取后热处理或立即保温缓冷：

若焊后采用电加热带后热，按最低保温1小时计，则每个节点完成时间将增加一倍，且不利于电加热设备加热端口周转；

又因整个焊接过程中都采用电加热带进行温度保持、电脑温控加热，在此期间扩散氢已充分溢出，施焊环境相对较干燥，且采用的焊材为低氢型焊接材料，熔敷金属扩散氢含量相对较低，从理论上分析，焊后不采取后热处理也可行的；

焊接工艺评定试验焊后采取工艺措施包括后热处理和立即保温缓冷两种情况；

（二）、试验结论：

　　（1）、焊前采用电加热带进行预热，预热温度为100℃，且在焊接过程中不拆除，保持此温度，预热温度合理、均匀；

　　通过温控装置保证整个焊接过程中，焊接区域都能在满足最低预热温度情况下进行施焊，且层间温度可控，且通过电脑温控，层间温度控制有保证；

（2）、在现场风速不大于8m/s时，不需搭设保温棚，可保证焊缝焊接质量；

（3）、焊后立即保温缓冷，具体方法为焊接完成后，电加热带断电，将连线接头从电加热器上拆下，而后立即直接将电加热带移至焊接区域，保温缓冷，可保证焊缝焊接质量；

（三）、正式焊接：

（1）、电加热带预热、层间温度控制和焊接过程中温度保持：

在正式施焊0.5小时前，采用电加热带开始进行预热，预热温度定在100℃，达到温度后通过电脑控制器转入保温状态，且在焊接过程中不断电，始终保持通电加热状态；

电加热带安装在焊缝两侧；电加热带绑扎位置：管对接焊缝坡口两侧各为75mm；相贯焊缝距相贯口四周各方向均为75mm；

（2）、焊后保温缓冷措施：

焊接结束后立即将电加热带移至焊缝位置，断电但不拆除连线、电加热带和保温棉，进行保温缓冷；

对于相贯焊缝，可在未全覆盖位置增加保温棉以提高保温效果；焊缝外的保温措施要保留到第二天后拆除。

实施例2：Q345C钢在超低温下焊接的焊接施工方法，按以下步骤进行：

　（一）、焊前试验：

（1）、验证所选用的预热温度是否合理：

因在-10℃～25℃的超低温下焊接施工，试验预热温度定在110℃；预热采用带有温控装置的电加热带进行预热，且焊接过程中不拆除，在保持此温度的情况下进行焊接；

（2）、是否需搭设保温棚：

当冬季风速8m/s以下，若不搭设保温棚的情况下，能保证焊接质量，则能节约搭设保温棚时间；

但当现场风速8m/s以上时，必须搭设保温棚；

焊接工艺评定试验环境包括在棚内和棚外两种情况；

（3）、焊后采取后热处理或立即保温缓冷：

若焊后采用电加热带后热，按最低保温1小时计，则每个节点完成时间将增加一倍，且不利于电加热设备加热端口周转；

又因整个焊接过程中都采用电加热带进行温度保持、电脑温控加热，在此期间扩散氢已充分溢出，施焊环境相对较干燥，且采用的焊材为低氢型焊接材料，熔敷金属扩散氢含量相对较低，从理论上分析，焊后不采取后热处理也可行的；

焊接工艺评定试验焊后采取工艺措施包括后热处理和立即保温缓冷两种情况；

（二）、试验结论：

　　（1）、焊前采用电加热带进行预热，预热温度为110℃，且在焊接过程中不拆除，保持此温度，预热温度合理、均匀；

　　通过温控装置保证整个焊接过程中，焊接区域都能在满足最低预热温度情况下进行施焊，且层间温度可控，且通过电脑温控，层间温度控制有保证；

（2）、在现场风速不大于8m/s时，不需搭设保温棚，可保证焊缝焊接质量；

（3）、焊后立即保温缓冷，具体方法为焊接完成后，电加热带断电，将连线接头从电加热器上拆下，而后立即直接将电加热带移至焊接区域，保温缓冷，可保证焊缝焊接质量；

（三）、正式焊接：

（1）、电加热带预热、层间温度控制和焊接过程中温度保持：

在正式施焊0.8小时前，采用电加热带开始进行预热，预热温度定在110℃，达到温度后通过电脑控制器转入保温状态，且在焊接过程中不断电，始终保持通电加热状态；

电加热带安装在焊缝两侧；电加热带绑扎位置：管对接焊缝坡口两侧各为100mm；相贯焊缝距相贯口四周各方向均为100mm；

（2）、焊后保温缓冷措施：

焊接结束后立即将电加热带移至焊缝位置，断电但不拆除连线、电加热带和保温棉，进行保温缓冷；

对于相贯焊缝，可在未全覆盖位置增加保温棉以提高保温效果；焊缝外的保温措施要保留到第二天后拆除。

 

实施例3：Q345C钢在超低温下焊接的焊接施工方法，按以下步骤进行：

　（一）、焊前试验：

（1）、验证所选用的预热温度是否合理：

因在-10℃～25℃的超低温下焊接施工，试验预热温度定在120℃；预热采用带有温控装置的电加热带进行预热，且焊接过程中不拆除，在保持此温度的情况下进行焊接；

（2）、是否需搭设保温棚：

当冬季风速8m/s以下，若不搭设保温棚的情况下，能保证焊接质量，则能节约搭设保温棚时间；

但当现场风速8m/s以上时，必须搭设保温棚；

焊接工艺评定试验环境包括在棚内和棚外两种情况；

（3）、焊后采取后热处理或立即保温缓冷：

若焊后采用电加热带后热，按最低保温1小时计，则每个节点完成时间将增加一倍，且不利于电加热设备加热端口周转；

又因整个焊接过程中都采用电加热带进行温度保持、电脑温控加热，在此期间扩散氢已充分溢出，施焊环境相对较干燥，且采用的焊材为低氢型焊接材料，熔敷金属扩散氢含量相对较低，从理论上分析，焊后不采取后热处理也可行的；

焊接工艺评定试验焊后采取工艺措施包括后热处理和立即保温缓冷两种情况；

（二）、试验结论：

　　（1）、焊前采用电加热带进行预热，预热温度为120℃，且在焊接过程中不拆除，保持此温度，预热温度合理、均匀；

　　通过温控装置保证整个焊接过程中，焊接区域都能在满足最低预热温度情况下进行施焊，且层间温度可控，且通过电脑温控，层间温度控制有保证；

（2）、在现场风速不大于8m/s时，不需搭设保温棚，可保证焊缝焊接质量；

（3）、焊后立即保温缓冷，具体方法为焊接完成后，电加热带断电，将连线接头从电加热器上拆下，而后立即直接将电加热带移至焊接区域，保温缓冷，可保证焊缝焊接质量；

（三）、正式焊接：

（1）、电加热带预热、层间温度控制和焊接过程中温度保持：

在正式施焊1小时前，采用电加热带开始进行预热，预热温度定在120℃，达到温度后通过电脑控制器转入保温状态，且在焊接过程中不断电，始终保持通电加热状态；

电加热带安装在焊缝两侧；电加热带绑扎位置：管对接焊缝坡口两侧各为120mm；相贯焊缝距相贯口四周各方向均为120mm；

（2）、焊后保温缓冷措施：

焊接结束后立即将电加热带移至焊缝位置，断电但不拆除连线、电加热带和保温棉，进行保温缓冷；

对于相贯焊缝，可在未全覆盖位置增加保温棉以提高保温效果；焊缝外的保温措施要保留到第二天后拆除。

Claims (3)

1.一种Q345C钢在超低温下焊接的保温系统，其特征在于：包括管对接接头，所述的管对接接头包括左钢管（1）和右钢管（2），所述的左钢管（1）与右钢管（2）外分别套有保温系统保温，所述的左钢管（1）与右钢管（2）呈对接状分布；

　或，包括管相贯接头，所述的管相贯接头包括横管钢管（3）和竖向钢管（4），所述的横管钢管（3）与竖向钢管（4）呈直角贯穿分布，所述的横管钢管（3）与竖向钢管（4）外分别套有保温系统保温；

　所述的保温系统包括电加热带（5），所述的电加热带（5）外包有保温岩棉（6）。

2.根据权利要求1所述的一种Q345C钢在超低温下焊接的保温系统，其特征在于：所述的保温系统与管对接接头中的焊缝坡口间的间距为75～120mm，所述的保温系统与管相贯接头中相贯焊缝间的间距为75～120mm。

3.根据权利要求1所述的Q345C钢在超低温下焊接的焊接施工方法，其特征在于按以下步骤进行：

　（一）、焊前试验：

（1）、验证所选用的预热温度是否合理：

因在-10℃～25℃的超低温下焊接施工，试验预热温度定在100～120℃；预热采用带有温控装置的电加热带进行预热，且焊接过程中不拆除，在保持此温度的情况下进行焊接；

（2）、是否需搭设保温棚：

当冬季风速8m/s以下，若不搭设保温棚的情况下，能保证焊接质量，则能节约搭设保温棚时间；

但当现场风速8m/s以上时，必须搭设保温棚；

焊接工艺评定试验环境包括在棚内和棚外两种情况；

（3）、焊后采取后热处理或立即保温缓冷：

若焊后采用电加热带后热，按最低保温1小时计，则每个节点完成时间将增加一倍，且不利于电加热设备加热端口周转；

又因整个焊接过程中都采用电加热带进行温度保持、电脑温控加热，在此期间扩散氢已充分溢出，施焊环境相对较干燥，且采用的焊材为低氢型焊接材料，熔敷金属扩散氢含量相对较低，从理论上分析，焊后不采取后热处理也可行的；

焊接工艺评定试验焊后采取工艺措施包括后热处理和立即保温缓冷两种情况；

（二）、试验结论：

（1）、焊前采用电加热带进行预热，预热温度为100～120℃，且在焊接过程中不拆除，保持此温度，预热温度合理、均匀；

　　通过温控装置保证整个焊接过程中，焊接区域都能在满足最低预热温度情况下进行施焊，且层间温度可控，且通过电脑温控，层间温度控制有保证；

（2）、在现场风速不大于8m/s时，不需搭设保温棚，可保证焊缝焊接质量；

（3）、焊后立即保温缓冷，具体方法为焊接完成后，电加热带断电，将连线接头从电加热器上拆下，而后立即直接将电加热带移至焊接区域，保温缓冷，可保证焊缝焊接质量；

（三）、正式焊接：

（1）、电加热带预热、层间温度控制和焊接过程中温度保持：

在正式施焊0.5～1小时前，采用电加热带开始进行预热，预热温度定在100～120℃，达到温度后通过电脑控制器转入保温状态，且在焊接过程中不断电，始终保持通电加热状态；

电加热带安装在焊缝两侧；电加热带绑扎位置：管对接焊缝坡口两侧各为75～120mm；相贯焊缝距相贯口四周各方向均为75～120mm；

保温缓冷措施：

焊接结束后立即将电加热带移至焊缝位置，断电但不拆除连线、电加热带和保温棉，进行保温缓冷；

对于相贯焊缝，可在未全覆盖位置增加保温棉以提高保温效果；焊缝外的保温措施要保留到第二天后拆除。