CN110394530A - 特高压钢管塔中q460c高强钢焊接方法 - Google Patents

特高压钢管塔中q460c高强钢焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：(1)坡口形式：采用V型坡口，坡口角度为40‑50°，间隙2‑3mm；(2)预热至温度135‑165℃；(3)焊接：采用气体保护焊或者埋弧焊进行焊接，至少进行一层焊接，单个焊层内焊道数目为1个；(4)振动：在预热和焊接过程中，采用振动时效装置进行应力消除。本发明减少焊接的层数和道数，从而减少了焊接的工作量，同时对Q460C高强钢焊接后的抗拉强度、焊缝区冲击功以及热影响区的冲击功都有提高。

Description

特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法
技术领域
本发明涉及高强钢焊接技术领域，特别是指一种特高压钢管塔中Q460C高 强钢焊接方法。
背景技术
Q460C高强钢在特高压钢管塔加工领域具有诸多优势，使用Q460高强钢不 仅可增加铁塔的负载能力，而且可有效减轻塔材重量8-12％，节省整体造价 5％-8％。但是其焊接性在一定程度上制约了Q460C高强钢的推广应用，存在淬 硬倾向较大，热影响区容易形成硬而脆的马氏体组织，塑性和韧性下降，耐应 力下降，冷裂纹倾斜增加。
现有的Q460C高强钢主要采用多层多道焊接工艺，CN108526664A公开了 一种适用于Q460C高强钢对接焊缝焊接方法，焊接层包括7层，且对每一焊接 层均用钢丝刷清理干净，控制焊接电流和电弧电压的进行焊接。CN102922086B 公开了一种手工电弧焊打底层之字形灭弧法及其在Q460高强钢对接平板焊接 中的应用，采用6层21道焊接：打底层1层1道，填充层4层14道，盖面层1 层6道，每一层对焊接电流、焊接电压和焊接速度都有相应的设置。焊接工作 量大，操作工艺繁琐。
为了减弱焊接应力集中，Q460C高强钢多采用焊接后进行热处理或振动来 降低焊缝中产生的焊接应力。如CN109967974A公开了一种降低钢结构制品焊 接应力的方法，焊接时单个焊层内部的焊道数目为3-8个/层，然后降温：将焊 接好的钢结构制品降温至5-10℃，降温幅度为0.1-0.5℃/min，降温至最低点时 恒温保存18-24h；退火：将降温后的钢结构制品升温至600-650℃，升温幅度 为1.0-2.5℃/min，升温至最高温度后恒温保温2-5h，将温度降温至10-15℃， 降温幅度为2.5-5℃/min；振动：在升温的同时开启振动时效装置进行振动，每 升高100℃时启动一次，振动3-5min,当温度升高至最高温度时，持续振动20-30min。焊接时单个焊层内部的焊道数目为3-8个/层，在焊接后，采用退火 和振动的配合，减少焊接应力。
发明内容
本发明提出一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，减少焊接的层数 和道数，从而减少了焊接的工作量，同时对Q460C高强钢焊接后的抗拉强度、 焊缝区冲击功以及热影响区的冲击功都有提高。
本发明的技术方案是这样实现的：一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接 方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：采用V型坡口，坡口角度为40-50°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度135-165℃；
(3)焊接：采用气体保护焊或者埋弧焊进行焊接，至少进行一层焊接，单 个焊层内焊道数目为1个；
(4)振动：在预热和焊接过程中，采用振动时效装置进行应力消除。
进一步地，步骤(4)中，振动的工艺参数：预热至温度100℃后开始振动， 振动过程中控制振动加速度为10m/s2-15m/s2，焊接和振动同时开始，振动过程 中控制振动加速度为15m/s2-25m/s2。
进一步地，焊接完成后，继续振动10-20min，振动加速度为18-28m/s2，自 然冷却至室温。
进一步地，步骤(3)中，气体保护焊的工艺参数：气体含有80％Ar+20％CO2, 采用ER55-D2-Ti或ER55-G实心焊丝，焊丝直径1.2mm，焊接电流220-240A， 焊接电压23-26V，焊接速度200-300mm/min，热输入量12-15KJ/cm。
进一步地，步骤(3)中，埋弧焊的工艺参数：采用H08MnMoA焊丝，焊剂 为SJ101烧结焊剂，焊丝直径4.0mm，焊接电流500-580A，焊接电压28-32V， 焊接速度400-500mm/min，热输入量20-27KJ/cm。
本发明的有益效果：
本发明在预热和焊接阶段引入机械振动，通过振动的加入改变焊缝区和热 影响区的应力值及其分布，从而降低Q460C高强钢的焊接残余应力，同时也会 影响焊缝区和热感应区的微观组织形貌，使晶粒细化，改善热影响区的塑性和 韧性，提高Q460C高强钢焊接质量。本发明比只在焊接后加入振动消除应力， 抗拉强度提高了12.85％，焊缝区冲击功/J提高了37.25％，热影响区冲击功/J提 到了33.33％；本发明比多层多道焊接，回火消除应力的工艺相比，不仅减少了 焊接的工作量，而且抗拉强度、焊缝区冲击功以及热影响区的冲击功都有提高。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：采用V型坡口，坡口角度为40-50°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度135-165℃；
(3)焊接：采用气体保护焊或者埋弧焊进行焊接，至少进行一层焊接，单 个焊层内焊道数目为1个；
(4)振动：在预热和焊接过程中，采用振动时效装置进行应力消除。
步骤(4)中，振动的工艺参数：预热至温度100℃后开始振动，振动过程 中控制振动加速度为10m/s2-15m/s2，焊接和振动同时开始，振动过程中控制振 动加速度为15m/s2-25m/s2。
焊接完成后，继续振动10-20min，振动加速度为18-28m/s2，自然冷却至室 温。
步骤(3)中，气体保护焊的工艺参数：气体含有80％Ar+20％CO2,采用 ER55-D2-Ti或ER55-G实心焊丝，焊丝直径1.2mm，焊接电流220-240A，焊接电 压23-26V，焊接速度200-300mm/min，热输入量12-15KJ/cm。
步骤(3)中，埋弧焊的工艺参数：采用H08MnMoA焊丝，焊剂为SJ101烧 结焊剂，焊丝直径4.0mm，焊接电流500-580A，焊接电压28-32V，焊接速度 400-500mm/min，热输入量20-27KJ/cm。
Q460C钢板板厚为10-14mm。气体保护焊选用选用山东索力德气体保护焊实 芯焊丝，牌号为ER55-D2-Ti，直径1.2mm，符合GB/T8110规定的ER55-D2-Ti； 索力德焊丝牌号SLD-60，符合GB/T8110规定的ER55-G。埋弧焊选用索力德牌 号为H08MnMoA焊丝、直径4.0mm，符合GB/T5293-2018标准中的SUM3，焊剂选 用洛阳展腾生产的牌号为SJ101烧结焊剂(氟碱型)。
实施例1
一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：Q460C钢板板厚为10mm，对接焊接，采用V型坡口，坡口 角度为40°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度135℃，预热至温度100℃后开始振动，振动加速度为 10m/s2；
(3)焊接：采用气体保护焊，进行一层焊接，单个焊层内焊道数目为1个， 气体保护焊的工艺参数：气体含有80％Ar+20％CO2,采用ER55-G实心焊丝，焊丝 直径1.2mm，焊接电流220A，焊接电压23V，焊接速度200mm/min，热输入量 12KJ/cm，焊接和振动同时开始，振动加速度为15m/s2；
焊接完成后，继续振动10min，振动加速度为18m/s2，自然冷却至室温。
实施例2
一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：Q460C钢板板厚为12mm，对接焊接，采用V型坡口，坡口 角度为45°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度150℃，预热至温度100℃后开始振动，振动加速度为 12m/s2,；
(3)焊接：采用气体保护焊进行焊接，进行二层焊接，包括一层打底焊层 和一层填充和盖面焊层，单个焊层内焊道数目为1个，气体含有80％Ar+20％CO2, 采用ER55-D2-Ti实心焊丝，焊丝直径1.2mm，焊接电流230A，焊接电压25V， 焊接速度250mm/min，热输入量13KJ/cm，焊接和振动同时开始，振动加速度为 20m/s2；
焊接完成后，继续振动15min，振动加速度为22m/s2，自然冷却至室温。
实施例3
一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：Q460C钢板板厚为14mm，对接焊接，采用V型坡口，坡口 角度为50°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度165℃，预热至温度100℃后开始振动，振动加速度为 15m/s2；
(3)焊接：采用气体保护焊进行焊接，进行二层焊接，包括一层打底焊层 和一层填充和盖面焊层，单个焊层内焊道数目为1个，气体含有80％Ar+20％CO2, 采用ER55-D2-Ti，焊丝直径1.2mm，焊接电流240A，焊接电压26V，焊接速度 300mm/min，热输入量15KJ/cm，焊接和振动同时开始，振动加速度为25m/s2；
焊接完成后，继续振动20min，振动加速度为28m/s2，自然冷却至室温。
实施例4
一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：Q460C钢板板厚为10mm，对接焊接，采用V型坡口，坡口 角度为40°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度135℃，预热至温度100℃后开始振动，振动加速度为 10m/s2；
(3)焊接：采用埋弧焊进行焊接，进行一层焊接，单个焊层内焊道数目为 1个，采用H08MnMoA焊丝，焊剂为SJ101烧结焊剂，焊丝直径4.0mm，焊接电 流500A，焊接电压28V，焊接速度400mm/min，热输入量20KJ/cm，焊接和振动 同时开始，振动加速度为16m/s2；
焊接完成后，继续振动10min，振动加速度为19m/s2，自然冷却至室温。
实施例5
一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：Q460C钢板板厚为12mm，对接焊接，采用V型坡口，坡口 角度为45°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度150℃，预热至温度100℃后开始振动，振动加速度为 13m/s2；
(3)焊接：采用埋弧焊进行焊接，进行二层焊接，包括一层打底焊层和一 层填充和盖面焊层，采用H08MnMoA焊丝，焊剂为SJ101烧结焊剂，焊丝直径 4.0mm，焊接电流550A，焊接电压30V，焊接速度450mm/min，热输入量25KJ/cm， 焊接和振动同时开始，振动加速度为22m/s2；
焊接完成后，继续振动15min，振动加速度为25m/s2，自然冷却至室温。
实施例6
一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)坡口形式：Q460C钢板板厚为14mm，对接焊接，采用V型坡口，坡口 角度为40°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度165℃，预热至温度100℃后开始振动，振动加速度为 15m/s2；
(3)焊接：采用埋弧焊进行焊接，进行二层焊接，包括一层打底焊层和一 层填充和盖面焊层，单个焊层内焊道数目为1个，采用H08MnMoA焊丝，焊剂为 SJ101烧结焊剂，焊丝直径4.0mm，焊接电流580A，焊接电压32V，焊接速度 500mm/min，热输入量27KJ/cm，焊接和振动同时开始，振动加速度为25m/s2；
焊接完成后，继续振动20min，振动加速度为28m/s2，自然冷却至室温。
对比例1
本对比例与实施例2基本相同，不同之处在于：预热阶段不进行振动。
对比例2
本对比例与实施例2基本相同，不同之处在于：焊接完成后，不进行振动， 自然冷却至室温。
对比例3
本对比例与实施例2基本相同，不同之处在于：预热和焊接阶段，不进行 振动，焊接完成后，继续振动15min，振动加速度为22m/s2，自然冷却至室温。
对比例4
本对比例与实施例2基本相同，不同之处在于：预热和焊接阶段，不进行 振动，焊接时采用4层焊接，一层打底焊层、二层填充层和一层盖面焊层，一 层盖面层包括2道焊，焊接完成后，进行550℃的回火处理。
对实施例2和对比例1-4进行以下试验：
依据GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》进行焊接接头拉伸试验；
依据GB/T2650-2008《焊接接头冲击试验方法》进行焊接接头冲击试验。
从上表可以看出，在预热阶段、焊接阶段以及焊接完成的冷却阶段，均进 行振动，有利于提高Q460C高强钢的抗拉强度、焊缝区冲击功以及热影响区的 冲击功，这是由于振动的加入，有利于晶粒的细化以及降低焊接残余应力；从 实施例2和对比例3可以看出，本发明比只在焊接后加入振动消除应力，抗拉 强度提高了12.85％，焊缝区冲击功/J提高了37.25％，热影响区冲击功/J提到了 33.33％；从实施例2和对比例4可以看出，本发明比多层多道焊接，回火消除 应力的工艺相比，不仅减少了焊接的工作量，而且抗拉强度、焊缝区冲击功以 及热影响区的冲击功都有一定的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)坡口形式：采用V型坡口，坡口角度为40-50°，间隙2-3mm；
(2)预热至温度135-165℃；
(3)焊接：采用气体保护焊或者埋弧焊进行焊接，至少进行一层焊接，单个焊层内焊道数目为1个；
(4)振动：在预热和焊接过程中，采用振动时效装置进行应力消除。
2.根据权利要求1所述的一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，其特征在于：步骤(4)中，振动的工艺参数：预热至温度100℃后开始振动，振动过程中控制振动加速度为10m/s2-15m/s2，焊接和振动同时开始，振动过程中控制振动加速度为15m/s2-25m/s2。
3.根据权利要求1或2所述的一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，其特征在于：焊接完成后，继续振动10-20min，振动加速度为18-28m/s2，自然冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，其特征在于：步骤(3)中，气体保护焊的工艺参数：气体含有80％Ar+20％CO2,采用ER55-D2-Ti或ER55-G实心焊丝，焊丝直径1.2mm，焊接电流220-240A，焊接电压23-26V，焊接速度200-300mm/min，热输入量12-15KJ/cm。
5.根据权利要求1所述的一种特高压钢管塔中Q460C高强钢焊接方法，其特征在于：步骤(3)中，埋弧焊的工艺参数：采用H08MnMoA焊丝，焊剂为SJ101烧结焊剂，焊丝直径4.0mm，焊接电流500-580A，焊接电压28-32V，焊接速度400-500mm/min，热输入量20-27KJ/cm。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Inventor after: Zhang Wentao

Inventor after: Zhao Songshan

Inventor after: Song Gang

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GR01 Patent grant
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