CN104874896B - 一种大型海工吊机的桁架臂架用q690高强钢管的焊接方法 - Google Patents

一种大型海工吊机的桁架臂架用q690高强钢管的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其通过采用两头细中间粗、近似呈纺锥形的一体式结构的衬垫、超低氢焊条、合理选用并控制打底焊、焊接等系列工艺参数，以及通过在全部焊接完成后，对焊接处进行保温处理等技术手段，大幅提高了Q690高强钢管的焊接质量，较好地解决了钢管装配过程可能出现错边、焊缝产生冷裂纹，以及焊接热影响区的软化和组织脆化，进而影响焊接接头处的抗疲劳性能等技术问题。本发明的焊接方法，其焊接工艺简单、易控，焊接质量好，适于大型海工吊机的桁架臂架用、内径为350‑800mm的Q690高强钢管的焊接。

Description

一种大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种结构用钢管的焊接方法，尤其涉及一种大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法。
背景技术
大型海工吊机的桁架臂架一般采用高强度钢管焊接而成，其焊接质量十分关键。实际使用过程中，桁架臂架出现断裂损毁，往往是因为其钢管的接头处的焊接质量不过关、存在缺陷所致。
我们认为，现有技术中，影响桁架臂架结构用钢管的焊接质量的主要原因有三：
一是，主弦杆钢管的不圆度偏差过大，导致装配错边量偏大，从而降低了焊缝区域的有效结构受力截面积。
二是，焊条选择不合理，导致接头氢含量超标，进而产生冷裂纹。
三是，焊接方法存在问题，例如，：焊接处形成了软化带和脆性组织，将导致接头处的材料强度和韧性的下降，进而使得焊接接头处的抗疲劳损伤性能变差。最为致命的是，这种抗疲劳损伤性能很难通过超声波或射线对焊缝内部进行无损检测的方法被检测出来。
如何进行桁架臂架结构用钢管焊接方法的改进，以确保焊接质量，已经成为大型海工吊机的桁架臂架制作的关键工序之一。
发明内容
本发明的目的是，提供一种大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其具有焊接质量好、可有效预防冷裂纹，并保证焊接接头处具有良好的塑性和低温性能等特点。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据待焊接的钢管内径制作衬垫；
所述衬垫为两头细中间粗、近似呈纺锥形的一体式结构，其包括左端部、中间部和右端部三个部分，其中，左端部和右端部对称分布在中间部的左右两侧；上述中部为圆柱形，上述左端部和右端部均为细端朝外的圆台形；
所述中间部位的直径与所述待焊接的钢管的内径之差≤1mm；
第二步，将待焊接的两根钢管的对接端水平对齐，装配间隙保持在6～8mm，并在待焊接的两根钢管的对接端开50～60°的V型坡口；
将上述衬垫从其中一根钢管的另一端敲击进入，并推送至两根钢管的对接端，直至衬垫中间部位最粗处的径向延长线与所述坡口的角平分线重合；
第三步，采用温控电加热带对坡口周边进行预热，加热温度控制在100-150℃，预热时间60-90分钟；
同时，取超低氢型的焊条、烘干备用；
第四步，采取手工电弧多层多道焊、直线形运条法，依次按如下顺序施焊：
首先，对坡口处进行打底焊，焊接参数为电压20-23V、电流100-130A、焊接速度80-110cm/min、热输入量9.3-19.1kJ/cm；
然后，对坡口处进行焊接，焊接参数为电压22-25V、电流140-180A、焊接速度110-150cm/min、热输入量10.5-20kJ/cm；
在上述施焊过程中，焊接线能量控制在20kJ/cm以下、焊接层间温度控制在100～200℃；
第五步，全部焊接完毕后，采用电加热带进行后热保温，保温温度为230℃、时间为2小时。
上述技术方案直接带来的技术效果是，焊接工艺简单、易控，焊接质量稳定、可靠。主要原因在于：
采用特殊的接头装配方式，较好地解决了钢管装配过程可能出现错边的问题；选用超低氢型焊材，确保焊缝不产生冷裂纹；
通过控制焊工的操作手法、制定专用的预热、后热措施、按规定的焊接参数和线能量进行操作，从而抑制焊接热影响区的软化和组织脆化，保证了焊接接头处的抗疲劳性能良好；
而且，上述技术方案中，在全部焊接完毕后，通过采用温控电加热带进行后热保温的技术手段，可以有效降低焊接应力，保证扩散氢顺利逸出，进而可以有效防止焊接裂纹的出现。
优选为，上述衬垫的左端部和右端部的锥度度数均为3-4度。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，衬垫两端的锥度为3-4度，便于衬垫的拆卸与安装。
进一步优选，上述焊接层间温度是按如下方法进行控制的：
由检验人员使用测温枪对施焊部位同步测温，当发现施焊部位温度偏低，则用加热带将焊接部位至100～150℃再进行焊接；当发现施焊部位温度偏高，则停止施焊，待焊接部位的温度自然冷却至100～150℃之后，再重新施焊。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，可以确保焊缝组织不出现脆性组织和软化。
进一步优选，上述衬垫的材质为EH36钢。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，衬垫的材质选用EH36钢，主要考虑的是，EH36材质焊接性能良好，一方面，便于将衬垫进行点焊固定；另一方面，有利于保证焊缝根部的成型质量。
进一步优选，上述电加热带带有温控装置。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，采用带有温控装置的电加热带，有利于焊接后的保温温度控制操作上的便利。
进一步优选，上述超低氢型的焊条为GEL-118M焊条。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，一方面，GEL-118M焊条适于Q690的焊接；另一方面，GEL-118M焊条的价格相对低廉。
综上所述，本发明相对于现有技术，具有焊接方法简单、易控，焊接质量稳定、可靠等有益效果。
附图说明
图1为本发明的工艺原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据待焊接的钢管内径制作衬垫2；
上述衬垫为两头细中间粗、近似呈纺锥形的一体式结构，其包括左端部、中间部和右端部三个部分，其中，左端部和右端部对称分布在中间部的左右两侧，并分别与中间部成；
上述中间部的形状为圆柱，上述左端部和右端部分别为细端朝外的圆台；
上述圆柱的长度为10-12mm，其直径与待焊接的钢管的内径之差≤1mm；
第二步，将待焊接的两根钢管1的对接端水平对齐，装配间隙保持在6～8mm，并在待焊接的两根钢管的对接端开50～60°的V型坡口；
将上述衬垫从其中一根钢管的另一端敲击进入，并推送至两根钢管的对接端，直至衬垫中间部位最粗处的径向延长线与上述坡口的角平分线重合；
第三步，采用温控电加热带对坡口周边进行预热，加热温度控制在100-150℃，预热时间60-90分钟；
同时，取超低氢型的焊条、烘干备用；
第四步，采取手工电弧多层多道焊、直线形运条法，依次按如下顺序施焊：
首先，对坡口处进行打底焊，焊接参数为电压20-23V、电流100-130A、焊接速度80-110cm/min、热输入量9.3-19.1kJ/cm；
然后，对坡口处进行焊接，焊接参数为电压22-25V、电流140-180A、焊接速度110-150cm/min、热输入量10.5-20kJ/cm；
在上述施焊过程中，焊接线能量控制在20kJ/cm以下、焊接层间温度控制在100～200℃；
第五步，全部焊接完毕后，采用电加热带进行后热保温，保温温度为230℃、时间为2小时。
上述衬垫的左端部和右端部的锥度度数均为3-4°。
上述焊接层间温度是按如下方法进行控制的：由检验人员使用测温枪对施焊部位同步测温，当发现施焊部位温度偏低，则用加热带将焊接部位至100～150℃再进行焊接；当发现施焊部位温度偏高，则停止施焊，待焊接部位的温度自然冷却至100～150℃之后，再重新施焊。
上述衬垫的材质为EH36钢。
上述电加热带带有温控装置。
上述超低氢型的焊条为GEL-118M焊条。
上述待焊接的钢管内径为350-800mm。
按上述焊接方法，分别进行内径为350mm、500mm、650mm、800mm的Q690高强钢管的焊接，并对焊接质量分别进行超声波无损检测和磁粉检测，检测结果均为合格。
实际使用结果表明，采用上述焊接方法制作的大型海工吊机的桁架臂架，经过10000次反复使用后，焊接处无裂纹、无断裂现象产生。

Claims (6)

1.一种大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据待焊接的钢管内径制作衬垫；
所述衬垫为两头细中间粗、近似呈纺锥形的一体式结构，其包括左端部、中间部和右端部三个部分，其中，左端部和右端部对称分布在中间部的左右两侧；
所述中间部的形状为圆柱，所述左端部和右端部分别为细端朝外的圆台；
所述圆柱的长度为10-12mm，其直径与待焊接的钢管的内径之差≤1mm；
第二步，将待焊接的两根钢管的对接端水平对齐，装配间隙保持在6～8mm，并在待焊接的两根钢管的对接端开50～60°的V型坡口；
将上述衬垫从其中一根钢管的另一端敲击进入，并推送至两根钢管的对接端，直至衬垫中间部位最粗处的径向延长线与所述坡口的角平分线重合；
第三步，采用温控电加热带对坡口周边进行预热，加热温度控制在100-150℃，预热时间60-90分钟；
同时，取超低氢型的焊条、烘干备用；
第四步，采取手工电弧多层多道焊、直线形运条法，依次按如下顺序施焊：
首先，对坡口处进行打底焊，焊接参数为电压20-23V、电流100-130A、焊接速度80-110cm/min、热输入量9.3-19.1kJ/cm；
然后，对坡口处进行焊接，焊接参数为电压22-25V、电流140-180A、焊接速度110-150cm/min、热输入量10.5-20kJ/cm；
在上述施焊过程中，焊接线能量控制在20kJ/cm以下、焊接层间温度控制在100～200℃；
第五步，全部焊接完毕后，采用温控电加热带进行后热保温，保温温度为230℃、时间为2小时。
2.根据权利要求1所述的大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，所述衬垫的左端部和右端部的锥度度数均为3-4°。
3.根据权利要求1所述的大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，所述焊接层间温度是按如下方法进行控制的：
由检验人员使用测温枪对施焊部位同步测温，当发现施焊部位温度偏低，则用温控电加热带将焊接部位加热至100～150℃再进行焊接；当发现施焊部位温度偏高，则停止施焊，待焊接部位的温度自然冷却至100～150℃之后，再重新施焊。
4.根据权利要求1所述的大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，所述衬垫的材质为EH36钢。
5.根据权利要求1-4任一所述的大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，所述超低氢型的焊条为GEL-118M焊条。
6.根据权利要求1-4任一所述的大型海工吊机的桁架臂架用Q690高强钢管的焊接方法，其特征在于，所述待焊接的钢管内径为350-800mm。
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