CN105945443A - 大厚板返修焊横向裂纹控制方法 - Google Patents

大厚板返修焊横向裂纹控制方法 Download PDF

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张华军
郭云飞
冯健
包孔
付俊
汪兴隆
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    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring

Abstract

本发明提供了一种大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其包括以下步骤：步骤一、对大厚板进行焊前检测；步骤二、对大厚板进行焊前预热；步骤三、对大厚板进行返修焊接；步骤四、进行焊接后热；步骤五、返修焊缝的表面进行MT磁粉探伤；步骤六、返修焊缝UT探伤；步骤七、返修焊缝宏观断面检测。本发明大厚板返修焊横向裂纹控制方法适用性强、效果好，可以广泛应用于30mm‑100mm的大厚板返修焊接，对现场工况要求低，能够很好的解决常规返修焊工艺容易再次出现焊接横向裂纹的问题，保证大厚板的返修焊质量。

Description

大厚板返修焊横向裂纹控制方法
技术领域
本发明涉及钢结构制造技术领域，特别涉及一种大厚板返修焊横向裂纹控制方法。
背景技术
大厚板高强钢在机械制造业、海工船舶制造业等有着广泛的应用，特别是在一些重要结构件，如海上风力发电管桩筒体、港口机械钢圆筒上的应用，其材质一般采用S355、Q345级低合金高强钢。由于板厚较大、拘束度较大等诸多原因，其焊接返修经常会出现横向裂纹，而其焊接质量直接关系着整个产品的质量和制造成本。
目前，大厚板焊接的主要方法是采用开X型坡口，正面焊接，背面清根，再背面焊接。焊后再通过磁粉探伤检测MT、超声波探伤检测UT、射线探伤RT等对焊缝进行检测。若出现夹渣、气孔、未熔合等焊接缺陷，则需要对该焊接缺陷区域按照相应标准进行碳弧气刨或采用机械方法去除后再进行补焊，即返修焊。
返修焊一般采用手工焊条进行电弧焊或CO2气体保护焊进行。由于返修焊缝区域拘束度、焊接热循环等条件较为复杂，极易产生焊接横向裂纹。如：返修焊附近区域的原焊缝金属被多次重熔，导致的组织粗化；返修焊缝的冷却速率较大，致使焊缝中的氢不易逸出；返修焊缝区域的拘束度较大等，这些因素都导致了返修焊横向裂纹的产生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中大厚板焊接需要进行返修焊，而返修焊容易产生横向裂纹的缺陷，提供一种大厚板返修焊横向裂纹控制方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特点在于，其包括以下步骤：
步骤一、对大厚板进行焊前检测；
步骤二、对大厚板进行焊前预热；
步骤三、对大厚板进行返修焊接；
步骤四、进行焊接后热；
步骤五、返修焊缝的表面进行MT(Magnetic particle Testing)磁粉探伤；
步骤六、返修焊缝UT(Ultrasonic Testing)超声波探伤；
步骤七、返修焊缝宏观断面检测。
较佳地，所述步骤一中具体包括：在焊前对大厚板上的返修槽进行MT检测，并确定焊接缺陷去除干净。
较佳地，所述步骤二中所述焊前预热的温度包括50℃、110℃或150℃。
较佳地，所述步骤三中具体包括：采用药芯焊丝，焊接热输入控制在2.7-3.3KJ/mm，并且确保大厚板的侧壁完全融合。
较佳地，所述步骤四中的焊接后热采用电加热的方式进行。
较佳地，所述焊接后热的温度在230-315℃之间，并保温2小时。
较佳地，所述步骤六中具体包括：焊后对返修焊缝分别进行D向扫查(探头骑在焊缝上)和E向扫查(探头在焊缝侧面)超声波探伤，确认是否存在横向裂纹。
较佳地，所述步骤七中具体包括：沿所述返修焊缝纵向截取试样进行宏观端面检测，确认所述返修焊缝不存在横向裂纹。
本发明的积极进步效果在于：本发明大厚板返修焊横向裂纹控制方法适用性强、效果好，可以广泛应用于30mm-100mm的大厚板返修焊接，对现场工况要求低，能够很好的解决常规返修焊工艺容易再次出现焊接横向裂纹的问题，保证大厚板的返修焊质量。其打破了以往焊接返修只重视焊前预热，而忽视焊接后热的传统观点。本发明采取了焊接后热处理可以适当地降低焊前预热温度或代替一些重大构件的焊后热处理，能够达到改善劳动条件等目的。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为本发明大厚板返修焊横向裂纹控制方法中大厚板返修焊槽的示意图。
图2为图1中A-A剖视图。
图3为图1中B-B剖视图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
图1为本发明大厚板返修焊横向裂纹控制方法中大厚板返修焊槽的示意图。图2为图1中A-A剖视图。图3为图1中B-B剖视图。
如图1至图3所示，本发明公开了一种大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特点在于，其包括以下步骤：
步骤一、对大厚板进行焊前检测。具体地，在焊前对大厚板上的返修槽10进行MT检测，并确定焊接缺陷去除干净。这样可以避免由残留缺陷引起返修缺陷。
步骤二、对大厚板进行焊前预热。焊前预热对于焊接返修是非常重要的，特别是对于阴雨天气，能够把湿气去除干净，避免由水气引起的氢致裂纹或气孔。较佳地，所述步骤二中所述焊前预热的温度分别包括不预热、50℃、110℃或150℃。
步骤三、对大厚板进行返修焊接。其中，返修焊接需要返修焊材，可以优选地采用药芯焊丝，焊接热输入控制在2.7-3.3KJ/mm，并且确保大厚板的侧壁完全融合。
步骤四、进行焊接后热。优选地，所述焊接后热采用电加热的方式进行，所述焊接后热的温度优选在230-315℃之间，并保温2小时。
步骤五、返修焊缝的表面进行MT(Magnetic particle Testing)磁粉探伤，确保返修焊缝表面无裂纹。
步骤六、返修焊缝UT(Ultrasonic Testing)超声波探伤。焊后对返修焊缝分别进行D向扫查(探头骑在焊缝上)和E向扫查(探头在焊缝侧面)超声波探伤，确认是否存在横向裂纹。
步骤七、返修焊缝宏观断面检测。具体地，沿所述返修焊缝纵向截取试样进行宏观端面检测，确认所述返修焊缝不存在横向裂纹。
本发明大厚板返修焊接横向裂纹的控制方法，其通过控制焊前预热、后热等工艺参数，可以有效地解决大厚板返修焊易出现横向裂纹的情况。
特别地，本发明适用于30mm-100mm厚钢板焊接返修的质量控制方法。其原理是通过增加返修焊的后热工序来控制横向裂纹的产生。经过焊接后热，残存在焊缝中的氢得以充分逸出，同时减缓了返修焊缝及热影响区的冷却速度，从而达到控制横向裂纹产生的目的。
例如，选用板厚60mm的低合金高强钢A709-50-2圆筒体埋弧焊缝返修焊为例，实现横向裂纹的有效控制。具体步骤如下:
首先，焊前准备：返修点准备
如图1所示，在原筒体的埋弧焊缝上选择返修槽10，进行碳弧气刨、打磨，对返修槽进行干磁粉探伤确认焊接缺陷去除干净。
其次，焊前准备：预热温度分别为不预热、50℃、110℃以及150℃，采用火焰加热方式，对返修槽进行加热，加热温度为110℃。
再次，采用药芯焊丝进行返修焊接。采用φ1.4mm药芯焊丝CO2气体保护焊进行焊接返修，焊接热输入在2.7～3.3KJ/mm之间，焊接时要注意焊枪摆动保证侧壁融合良好。
接着，焊接后热：采用电加热方式进行焊接后热，后热温度在230～315℃，并保温2h。
然后，返修焊缝表面磁粉探伤。对焊缝表面进行磁粉探伤，确保返修焊缝表面无裂纹。
随后，返修焊缝UT探伤。焊后对返修焊缝分别进行UT的D、E两种扫查方式检测，确认无横向裂纹产生。
最后，返修焊缝断面宏观检测。沿焊缝方向断面宏观检测，确认返修焊缝不存在横向裂纹。
这里特别地，选择60mm板厚的圆筒体，焊接热输入2.7～3.3KJ/mm，焊后分别进行后热与不后热两种工艺。然后进行无损检测与宏观断面检测，对比后热对横向裂纹的影响。在此大量的试验基础上，该发明总结了板厚60mm圆筒体返修焊横向裂纹的控制措施，明确了后热对控制返修焊焊横向裂纹的重要影响。试验信息如下表所示：
编号 预热 焊接热输入 后热 焊后UT 断面检测
1 不预热 2.75-3.14 无 5处横向裂纹 7处横向裂纹
2 50℃ 2.82-3.20 无 5处横向裂纹 7处横向裂纹
3 110℃ 2.82-3.25 无 3处横向裂纹 3处横向裂纹
4 150℃ 2.72-3.30 无 2处横向裂纹 2处横向裂纹
5 不预热 2.81-3.20 230-315℃ 无横向裂纹 无横向裂纹
6 50℃ 2.78-3.30 230-315℃ 无横向裂纹 无横向裂纹
7 110℃ 2.72-3.25 230-315℃ 无横向裂纹 无横向裂纹
8 150℃ 2.78-3.30 230-315℃ 无横向裂纹 无横向裂纹
通过上述试验研究表明：通过升高预热温度，可显著减少横向裂纹的产生；增加后热则完全避免了横向裂纹的产生。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明适用性强、效果好，可广泛应用于30mm-100mm的大厚板返修焊接，对现场工况要求低，很好的解决了常规返修焊工艺易再次出现焊接横向裂纹的问题，保证了大厚板的返修焊质量，有效打破了以往焊接返修只重视焊前预热，而忽视焊接后热的传统观点。
二、采取焊接后热处理可以适当的降低焊前预热温度或代替一些重大构件的焊后热处理，达到改善劳动条件等目的。
综上所述，本发明通过对比试验，获得大厚板返修焊横向裂纹产生的重要影响因素，通过调整焊前预热、焊接后热等工艺条件，最终获得一种大厚板高强钢返修焊横向裂纹的控制方法。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一、对大厚板进行焊前检测；
步骤二、对大厚板进行焊前预热；
步骤三、对大厚板进行返修焊接；
步骤四、进行焊接后热；
步骤五、返修焊缝的表面进行MT(Magnetic particle Testing)磁粉探伤；
步骤六、返修焊缝UT(Ultrasonic Testing)超声波探伤；
步骤七、返修焊缝宏观断面检测。
2.如权利要求1所述的大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，所述步骤一中具体包括：在焊前对大厚板上的返修槽进行MT检测，并确定焊接缺陷去除干净。
3.如权利要求1所述的大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，所述步骤二中所述焊前预热的温度包括50℃、110℃或150℃。
4.如权利要求1所述的大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，所述步骤三中具体包括：采用药芯焊丝，焊接热输入控制在2.7-3.3KJ/mm，并且确保大厚板的侧壁完全融合。
5.如权利要求1所述的大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，所述步骤四中的焊接后热采用电加热的方式进行。
6.如权利要求5所述的大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，所述焊接后热的温度在230-315℃之间，并保温2小时。
7.如权利要求1所述的大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，所述步骤六中具体包括：焊后对返修焊缝分别进行D向扫查(探头骑在焊缝上)和E向扫查(探头在焊缝侧面)超声波探伤，确认是否存在横向裂纹。
8.如权利要求1所述的大厚板返修焊横向裂纹控制方法，其特征在于，所述步骤七中具体包括：沿所述返修焊缝纵向截取试样进行宏观端面检测，确认所述返修焊缝不存在横向裂纹。
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