CN106270977A - 一种厚钢板低温环境焊接工艺 - Google Patents

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王斯
陈学进
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Abstract

本发明公开了一种厚钢板低温环境焊接工艺，包括以下步骤：在钢板焊接处开坡口；清理焊缝区域及其周边30mm范围，打磨；将钢板接头对接放置，开始预热，预热方式为在焊接部位的表面加热，加热区域为被焊接头中较厚板的两倍板厚，且不小100mm区域；进行定位焊，定位焊的厚度不大于焊缝设计尺寸的1/2，长度大于40mm，间距在300~600mm；选择焊条电弧焊装配定位、气体保护药芯半自动焊焊接主焊缝，焊接采取分散、对称、多层多道的焊接方法进行；焊接完成后通保护气体保护焊缝5min以上，焊缝包裹一层保温岩棉，保留到第二天后拆除。本发明工艺简单，同时考虑了厚钢板和低温焊接两个因素，使得焊接在恶劣条件下能够有优秀的表现，具有较好的适用性和优秀的焊接性能。

Description

一种厚钢板低温环境焊接工艺
技术领域
本发明涉及生活用品领域，尤其涉及一种厚钢板低温环境焊接工艺。
背景技术
焊接工艺是基础钢结构建设中的一项非常重要的工序，焊接质量的好坏极大地影响到基础设施的使用效能和寿命。焊机除了和焊接母材有关，还跟外界环境等因素有莫大关系，焊接工艺解决的问题是在特定环境下对特定焊接母材采取措施，使其得到理想的应力特性和结构特性。
大量试验表明，低温时导致焊缝脆断的主要原因，特别是结构中存在缺口效应的脆断效应更为严重。在工程需要冬季施工，环境温度较低时，焊缝与外界的温度梯度大，焊接后迅速冷却易导致焊缝晶格变化，使断裂应力下降；当温度低于材料转变温度时，在远小于屈服强度的作用下，钢材会出现完全无屈服的断裂。因此在低温环境下进行焊接操作必须解决焊缝的可靠性会被温度条件严重削弱的问题。
厚钢板的焊接会面临操作和探伤难度较大，温度分布较薄板复杂，在多层焊接时应连续施焊，每一次焊接完成后需及时清理焊渣及表面飞溅物，并注意焊接区母材层间温度的上下限。因此开发出一种简单高效的厚钢板焊接工艺也极为有价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厚钢板低温环境焊接工艺，能在较低温度下，对厚钢板进行焊接，且能达到较好的焊接可靠性和强度。
为了实现以上目的，本发明的技术方案是：
一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于， 包括以下步骤：
（1）、在钢板焊接处开“Y”型或“V”型坡口，坡口角度35°~55°，钝边为2~4mm；
（2）、清理焊缝区域及其周边30mm范围，清理水、锈、氧化皮、油污、油漆及其它杂物，打磨；
（3）、将钢板接头对接放置，开始预热，预热方式为在焊接部位的表面加热，加热区域为被焊接头中较厚板的两倍板厚，且不小于100mm区域；
（4）、在需要焊接的钢板之间进行定位焊，定位焊的厚度不大于焊缝设计尺寸的1/2，定位焊长度大于40mm，间距在300~600mm；
（5）、选择焊条电弧焊装配定位、气体保护药芯半自动焊焊接主焊缝，焊接采取分散、对称、多层多道的焊接方法进行；
（6）、焊接完成后通保护气体保护焊缝5min以上，在焊缝上包裹一层保温岩棉，保温岩棉保留到第二天后拆除。
作为优选，步骤（3）中在被焊部位板厚不大于20mm时，用电加热，被焊部位板厚大于20mm时采用火焰加热，正面测温在加热停止后进行，火焰加热的预热温度比同环境温度下电加热温度高10℃~15℃。对于较厚的钢板由于热传递性能与薄板有差异，必须通过更强烈的加热方式确保其受热均匀。
作为优选，步骤（3）中，当环境温度低于5℃，对于板厚小于或等于20mm的钢板定位焊，在定位前用火焰进行预热，且定位焊预热温度比正式施焊时高20℃。环境温度较低时提高加热温度，增强周边环境热传递，利于焊接。
作为优选，步骤（3）中，预热和层间温度采用测温枪测量，测量时在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处。由于厚钢板操作难度大，造成测量不准，引起条件控制不到位，进而影响焊接效果，测量准确度的把握可以克服这个问题。
作为优选，步骤（3）中，钢板厚度与选择的预热温度之间的关系为：钢板厚度≤40mm，预热温度≥20℃，40mm＜钢板厚度≤60mm，预热温度≥60℃，60mm＜钢板厚度≤80mm，预热温度≥80℃，钢板厚度＞80mm，100℃≤预热温度≤230℃。预热温度随环境和钢板厚度而变化，一般来说，钢板越厚，越需要更高的温度，以提供对于焊接较合适的温度环境和金属内部结构环境。
作为优选，焊接作业在焊接温度不低于-10℃，采用手工电弧焊作业风力不大于8m/s、气体保护电弧焊作业风力不大于2m/s，且不潮湿的环境下进行。适当选择环境条件有利于发挥工艺的长处，使焊接性能发挥，如果只考虑极端的情况，可能不能兼顾适用性和焊接效果的平衡。
作为优选，在步骤（6）后，采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具清理焊渣，在多层和多道焊时，在焊接过程中清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物，角焊缝的起落弧处回焊10mm以上，厚板同一焊缝连续施焊，一次完成。不同情况下及时清理焊渣有利于工艺的效果发挥，排除干扰，使焊缝完整，减少裂开风险。
作为优选，焊接所用的保护气体为CO2。相对于焊接环境而言，CO2为廉价而高效的惰性气体。
作为优选，焊接所用的焊条型号为CHE507，低氢型，焊剂型号为SJ101，烧结型，焊条和焊剂在使用前需300~350℃烘焙2小时，未使用时在120~150℃条件下存放。焊条和焊剂的选择使工艺更适合低温下焊接厚钢板的要求。
本发明的有益效果在于：本发明焊接工艺简单，同时考虑了厚钢板和低温焊接两个因素，使得在恶劣焊接条件下焊接能够有优秀的表现，预热和焊后保温措施使焊缝金属应变减小，工艺温度和距离的控制使焊接平稳有序进行，具有较好的适用性和优秀的焊接性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于， 包括以下步骤：
（1）、在钢板焊接处开“Y”型或“V”型坡口，坡口角度35°~55°，钝边为2~4mm；
（2）、清理焊缝区域及其周边30mm范围，清理水、锈、氧化皮、油污、油漆及其它杂物，打磨；
（3）、将钢板接头对接放置，开始预热，预热方式为在焊接部位的表面加热，加热区域为被焊接头中较厚板的两倍板厚，且不小于100mm区域；焊部位板厚不大于20mm时，用电加热，焊缝长度小于1.2m，被焊部位板厚大于20mm时采用火焰加热，正面测温在加热停止后进行，预热温度高于同环境和板厚条件时电加热温度10℃~15℃；钢板厚度与选择的预热温度之间的关系为：钢板厚度≤40mm，预热温度≥20℃，40mm＜钢板厚度≤60mm，预热温度≥60℃，60mm＜钢板厚度≤80mm，预热温度≥80℃，钢板厚度＞80mm，100℃≤预热温度≤230℃；
当环境温度低于5℃，对于板厚小于或等于20mm的钢板定位焊，在定位前用火焰进行预热，且定位焊预热温度比正式施焊时高20℃；
（4）、在需要焊接的钢板之间进行定位焊，定位焊的厚度不大于焊缝设计尺寸的1/2，定位焊长度大于40mm，间距在300~600mm；
（5）、选择焊条电弧焊装配定位、气体保护药芯半自动焊焊接主焊缝，焊接采取分散、对称、多层多道的焊接方法进行；
（6）、焊接完成后通保护气体保护焊缝5min以上，在焊缝上包裹一层保温岩棉，保温岩棉保留到第二天后拆除。
（7）、采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具清理焊渣，在多层和多道焊时，在焊接过程中清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物，角焊缝的起落弧处回焊10mm以上，厚板同一焊缝连续施焊，一次完成。不同情况下及时清理焊渣有利于工艺的效果发挥，排除干扰，使焊缝完整，减少裂开风险。
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，所做出的若干改进均视为本发明的保护范围，仍涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、在钢板焊接处开“Y”型或“V”型坡口，坡口角度35°~55°，钝边为2~4mm；
（2）、清理焊缝区域及其周边30mm范围，清理水、锈、氧化皮、油污、油漆及其它杂物，打磨；
（3）、将钢板接头对接放置，开始预热，预热方式为在焊接部位的表面加热，加热区域为被焊接头中较厚板的两倍板厚，且不小于100mm区域；
（4）、在需要焊接的钢板之间进行定位焊，定位焊的厚度不大于焊缝设计尺寸的1/2，定位焊长度大于40mm，间距在300~600mm；
（5）、选择焊条电弧焊装配定位、气体保护药芯半自动焊焊接主焊缝，焊接采取分散、对称、多层多道的焊接方法进行；
（6）、焊接完成后通保护气体保护焊缝5min以上，在焊缝上包裹一层保温岩棉，保温岩棉保留到第二天后拆除。
2.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，步骤（3）中在被焊部位板厚不大于20mm时，用电加热，被焊部位板厚大于20mm时采用火焰加热，正面测温在加热停止后进行，火焰加热的预热温度比同环境温度下电加热温度高10℃~15℃。
3.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，步骤（3）中，当环境温度低于5℃，对于板厚小于或等于20mm的钢板定位焊，在定位前用火焰进行预热，且定位焊预热温度比正式施焊时高20℃。
4.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，步骤（3）中，预热和层间温度采用测温枪测量，测量时在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处。
5.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，步骤（3）中，钢板厚度与选择的预热温度之间的关系为：钢板厚度≤40mm，预热温度≥20℃，40mm＜钢板厚度≤60mm，预热温度≥60℃，60mm＜钢板厚度≤80mm，预热温度≥80℃，钢板厚度＞80mm，100℃≤预热温度≤230℃。
6.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，焊接作业在焊接温度不低于-10℃，采用手工电弧焊作业风力不大于8m/s、气体保护电弧焊作业风力不大于2m/s，且不潮湿的环境下进行。
7.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，在步骤（6）后，采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具清理焊渣，在多层和多道焊时，在焊接过程中清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物，角焊缝的起落弧处回焊10mm以上，厚板同一焊缝连续施焊，一次完成。
8.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，焊接所用的保护气体为CO2。
9.根据权利要求1所述的一种厚钢板低温环境焊接工艺，其特征在于，焊接所用的焊条型号为CHE507，低氢型，焊剂型号为SJ101，烧结型，焊条和焊剂在使用前需300~350℃烘焙2小时，未使用时在120~150℃条件下存放。
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