CN113070548A - 一种焊缝防开裂焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焊缝防开裂焊接方法，通过两段式坡口加工，粗晶细化焊道工艺焊接，正常焊接工艺填充、双层盖面及焊缝形式的优化打磨等步骤完成合金钢焊缝的焊接。本发明可提高焊缝薄弱区域组织性能，从而减小焊缝薄弱区域开裂可能，发生开裂后可阻断裂纹的延展，达到防焊缝开裂泄漏的目的。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种焊缝防开裂焊接方法。
背景技术
火电站各类管道长期工作于高温、高压条件下，焊缝热影响区作为焊缝薄弱区域极易产生各类缺陷，从而造成泄漏事故。如广泛使用的铬-钼-钒类耐热钢在500-700℃间存在热敏感温度，再次加热时使铬、钼、钒等合金元素碳化物析出形成晶内强化，变形集中于晶界，极易导致再热裂纹的产生。又例如异种钢焊接时，长期使用后沿合金钢侧熔合线出现呈线状分布的大颗粒Ⅰ型碳化物，Ⅰ型碳化物形核、长大的蠕变孔洞发生连接则会产生沿晶裂纹。此类裂纹产生后，如果不加以控制，则会沿热影响区或熔合线扩展直至整个焊缝，最终使部件完全裂穿，导致管道泄漏。
目前防止焊缝开裂的一种方法是对焊接工艺进行优化，通过控制预热温度、层间温度，合理设定焊接顺序，控制焊后热处理工艺及热裂纹敏感温度停留时间等，从而降低焊接应力，减少焊缝开裂的可能性。该方法只能够降低焊缝开裂的可能性，无法阻止开裂后裂纹的扩展延伸。另一种方法是采用一种特殊焊接坡口阻止焊缝开裂后的裂纹扩展，但是该类坡口相比于正常坡口增多了焊缝填充量，会导致焊缝热影响区范围扩大，反而扩大了薄弱区域的范围，增加了开裂可能性。
因此，通过开发一种既能阻止焊缝裂纹扩展，又能改善焊缝薄弱区域组织性能的方法，对提高焊接结构安全性具有重要意义。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种焊缝防开裂焊接方法，能够防止焊缝开裂或阻止焊缝裂纹扩展。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种焊缝防开裂焊接方法，包括以下几个步骤：
步骤1：在母材上制作两段式坡口；
步骤2：打磨清除坡口及周边15-20mm范围内污染物，坡口表面无损检测及焊前预热；
步骤3：采用粗晶细化焊接工艺及正常焊接工艺进行对口焊接；
步骤4：完成焊缝填充及盖面焊后，在盖面焊缝上再进行一次盖面焊接；
步骤5：对焊缝形状进行打磨优化。
步骤1中所述两段式坡口依次由外端坡口、平行段及内端坡口组成，外端坡口与内端坡口通过平行段连接，外端坡口厚度为母材厚度的10％-15％，内端坡口厚度为母材厚度的85％-90％，外端坡口和内端坡口与水平面所成角度相同，平行段宽度为5-10mm。
步骤3中所述粗晶细化焊接工艺用于两段式坡口前三层焊缝的填充焊接，焊接方法为采用氩弧焊进行底层焊接，焊丝规格采用2.4mm，焊后磨削该层焊缝的一半，随后采用焊条电弧焊进行第二层焊接，焊条规格采用3.2mm，焊后磨削该层焊缝的一半，第三层焊缝焊接，焊条规格采用4.0mm，焊后磨削该层焊缝的一半。
步骤3中所述正常焊接工艺在粗晶细化焊接工艺实施后使用，用于填充剩余焊缝及盖面，正常工艺采用焊条电弧焊，焊条规格为3.2mm。
步骤5中所述打磨优化包括对焊缝高度、宽度以及边缘区域形状打磨，要求焊缝余高满足标准要求，焊缝宽度打磨量为坡口平行段宽度的一半，焊缝边缘区域应圆滑过渡。
对于需要焊后热处理的焊缝，应先进行焊后热处理，再进行步骤5。
本发明的有益效果是，通过两段式坡口加工，粗晶细化工艺焊接以及焊缝形式打磨优化等过程，从而减小焊缝薄弱区域开裂可能，阻断焊缝裂纹的延展，达到防焊缝开裂泄漏的目的。
附图说明
图1是本发明两段式坡口示意图。
图2是本发明两段式焊接示意图。
图3是本发明焊缝形状示意图。
图4是实施例1原始焊缝开裂情况。
图5是本发明本发明焊接热影响区金相组织。
图6是本发明实施例1补焊焊缝使用1年后情况。
图7是本发明实施例1补焊焊缝使用3年后情况。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种焊缝防开裂焊接方法，包括以下几个步骤：
步骤1：采用机械法在母材Ⅳ上加工两段式坡口，如图1所示，包括外端坡口Ⅰ和内端坡口Ⅱ以及平行段Ⅲ。外端坡口Ⅰ高度H1为母材厚度H的10％-15％。内端坡口Ⅱ的高度H2为母材厚度H的85％-90％。Ⅰ和Ⅱ之间采用平行段Ⅲ连接，平行段宽度B1为5-10mm。坡口Ⅰ和坡口Ⅱ角度X1及X2相同。
步骤2：进行焊前处理，包括打磨清除坡口及周边15-20mm范围内污染物，坡口表面无损检测及焊前预热。
步骤3：采用粗晶细化焊接工艺及正常焊接工艺对口焊接，如图2所示。其中对于两段式坡口前三层焊缝焊接区域Ⅴ)采用粗晶细化工艺焊道焊接，首先采用氩弧焊进行底层焊缝焊接，焊丝采用2.4mm，，焊后磨削该层焊缝的一半，随后采用焊条电弧焊进行第二层焊接，焊条采用3.2mm，焊后磨削该层焊缝的一半，第三层焊缝焊接，焊条采用4.0mm，焊后磨削该层焊缝的一半。随后采用3.2mm焊条的正常焊接工艺完成焊缝其他区域Ⅵ的填充。
步骤4：完成焊缝填充及盖面焊后，在盖面焊缝上再进行一次盖面焊接，随即完成焊接工作。
步骤5：对焊缝高度及宽度进行机械打磨，打磨后焊缝如图3所示，要求焊缝余高H3满足标准要求，焊缝宽度B2打磨量为坡口平行段宽度B1的一半，焊缝边缘区域应圆滑过渡。对于需要焊后热处理的焊缝，应先进行焊后热处理，再进行焊缝形状修磨。
实施例1
厚度为15mm的12CrMoV/TP347异种钢管道对接焊缝频繁发生开裂，甚至沿熔合线产生穿透性裂纹，如图4所示，对该焊缝进行防开裂焊接修复。原始焊缝切割后加工成两段式坡口，外端坡口高度1.5mm，内端坡口高度为17.5mm，平行段宽度为5mm，坡口角度为30°。打磨清除坡口及周边15-20mm范围内污染物，坡口表面采用渗透法检测无缺陷后进行预热，预热温度为150℃。采用粗晶细化焊道工艺进行坡口表面堆焊，首先采用氩弧焊进行首层焊接，采用直径为1.6mm的Ni基焊丝，焊接速度为50mm/s、电流为100A，电压为80V，通过刨削和打磨的方式将第一层焊层去掉1mm。采用手工电弧焊进行第二层焊接，采用直径为2.4mm的Ni基焊条，焊接速度为50mm/s、电流为115A，电压为80V，通过刨削和打磨的方式将第二层焊层去掉1.5mm。采用手工电弧焊进行第三层焊接，采用直径为3.2mm的Ni基焊条，焊接速度为50mm/s、电流为130A，电压为80V，通过刨削和打磨的方式将第三层焊层去掉1.5mm。随后采用正常焊接方式完成焊缝填充及双层盖面。完成焊缝填充及盖面后，进行焊缝形状打磨，焊缝宽度两端各打磨2.5mm，焊缝与母材之间圆滑过渡，焊缝高度2mm。
图5所示采用本实施例焊接修复后热影响区金相组织，过热区组织得到细化无粗晶组织。
图6所示高温使用1年后，采用本实施例焊接方法焊接的焊缝无缺陷产生。
图7所示高温使用3年后，采用本实施例焊接方法焊接的焊缝仅产生浅表性裂纹，且裂纹未进一步向内扩展。
Claims (6)
1.一种焊缝防开裂焊接方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤1：在母材上制作两段式坡口；
步骤2：打磨清除坡口及周边15-20mm范围内污染物，坡口表面无损检测及焊前预热；
步骤3：采用粗晶细化焊接工艺及正常焊接工艺进行对口焊接；
步骤4：完成焊缝填充及盖面焊后，在盖面焊缝上再进行一次盖面焊接；
步骤5：对焊缝形状进行打磨优化。
2.根据权利要求1所述的焊缝防开裂焊接方法，其特征在于：步骤1中所述两段式坡口依次由外端坡口、平行段及内端坡口组成，外端坡口以内端坡口为基准，向两侧扩展出一段平行段，外端坡口厚度为母材厚度的10％-15％，内端坡口厚度为母材厚度的85％-90％，外端坡口和内端坡口与水平面所成角度相同，平行段宽度为5-10mm。
3.根据权利要求1所述的焊缝防开裂焊接方法，其特征在于：步骤3中所述粗晶细化焊接工艺用于两段式坡口前三层焊缝的焊接，焊接方法为采用氩弧焊进行底层焊接，焊丝规格采用2.4mm，焊后磨削该层焊缝的一半，随后采用焊条电弧焊进行第二层焊接，焊条规格采用3.2mm，焊后磨削该层焊缝的一半，第三层焊缝焊接，焊条规格采用4.0mm，焊后磨削该层焊缝的一半。
4.根据权利要求1所述的焊缝防开裂焊接方法，其特征在于：步骤3中所述正常焊接工艺在粗晶细化焊接工艺实施后使用，用于填充剩余焊缝及盖面，正常工艺采用焊条电弧焊，焊条规格为3.2mm。
5.根据权利要求1所述的焊缝防开裂焊接方法，其特征在于：步骤5中所述打磨优化包括对焊缝高度、宽度以及边缘区域形状打磨，要求焊缝余高满足标准要求，焊缝宽度打磨量为坡口平行段宽度的一半，焊缝边缘区域应圆滑过渡。
6.根据权利要求1所述的焊缝防开裂焊接方法，其特征在于：对于需要焊后热处理的焊缝，应先进行焊后热处理，再进行步骤5。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210268612A1 (en) * | 2018-07-20 | 2021-09-02 | Mitsubishi Power, Ltd. | Repair welding method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102225485A (zh) * | 2011-06-08 | 2011-10-26 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | Tc18钛合金激光-氩弧复合热源焊接工艺 |
| WO2015112978A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | Electric Power Research Institute, Inc. | Stepped design weld joint preparation |
| CN105033415A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-11 | 安徽金阳金属结构工程有限公司 | 一种15CrMo钢的焊接工艺 |
| CN110280967A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-09-27 | 华能平凉发电有限责任公司 | 钢制大规格部件免焊后热处理的同种钢焊接修复方法 |
| CN112453659A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-03-09 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种提高焊接接头对拉伸应力抵抗能力的焊接方法 |
-
2021
- 2021-04-01 CN CN202110356170.3A patent/CN113070548A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102225485A (zh) * | 2011-06-08 | 2011-10-26 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | Tc18钛合金激光-氩弧复合热源焊接工艺 |
| WO2015112978A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | Electric Power Research Institute, Inc. | Stepped design weld joint preparation |
| CN105033415A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-11 | 安徽金阳金属结构工程有限公司 | 一种15CrMo钢的焊接工艺 |
| CN110280967A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-09-27 | 华能平凉发电有限责任公司 | 钢制大规格部件免焊后热处理的同种钢焊接修复方法 |
| CN112453659A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-03-09 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种提高焊接接头对拉伸应力抵抗能力的焊接方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吕晓春等: "回火焊道焊接技术的研究进展", 《焊接》 * |
| 李淑华编著: "《典型难焊接材料焊接技术》", 31 March 2016 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210268612A1 (en) * | 2018-07-20 | 2021-09-02 | Mitsubishi Power, Ltd. | Repair welding method |
| US11872663B2 (en) * | 2018-07-20 | 2024-01-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Repair welding method |
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