CN113146084A - 厚板高强度钢的焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了厚板高强度钢的焊接工艺包括以下步骤：步骤1、确定切割位置；步骤2、在焊前用角磨机清理坡口表面；步骤3、装配后进行定位点焊；步骤4、定位点焊完成后，预热坡口至150℃；步骤5、安装位移传感器；步骤6、根据焊接位置，分别进行定位焊、打底焊、正面填充焊和盖面焊；步骤7、焊接完成后，焊缝外观成形。本发明通过焊前预热、层间温度控制以及焊后消氢等工艺避免焊接裂纹的产生，同时采用电弧摆动技术，再辅以合理的焊接工艺，确保厚板高强度钢的焊缝品质。
Description
技术领域
本发明涉及厚板刚强度钢的焊接工艺，属于焊接工艺领域。
背景技术
高强度钢含C量很低，且严格控制S、P含量，此外Mn、Cr等合金元 素含量随强度级别提高而增大，因此高强度钢焊接热裂纹倾向性很小，然 而在焊接热循环作用下粗晶区极易产生魏氏组织和淬硬组织，导致热影响 区硬化，塑韧性降低。
随着合金元素含量增大，高强度钢具有较高的强度、韧性、止裂性能 等，然而此种因素往往导致焊缝以及热影响区组织、化学成分分布不均匀， 因此使得近焊缝区力学性能下降，成为接头以及整个焊接结构力学性能的 薄弱环节。因此，需采用较小热输入的焊接工艺，提高接头的力学性能。
另外，厚板高强度钢焊接变形量较大将严重影响后期的装配工作，需 在焊接过程中避免产生较大的变形量；在制定工艺时，除了考虑到焊接材 料的强度匹配，还应根据碳当量、材料特点给出准确的预热以及消氢工艺， 避免焊接接头的冷裂纹和氢致裂纹倾向。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种厚板高 强度钢的焊接工艺，能够确保焊接质量、建造精度和强度性能。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的厚板高强度钢的焊接工艺 包括以下步骤：
步骤1、确定切割位置，根据需要选用专用坡口机或线切割加工，一般 切割丝直径为0.16mm，切割速度约为2mm/min；
步骤2、在焊前用角磨机清理坡口表面；将坡口表面打磨光滑，清理干 净；
步骤3、装配后进行定位点焊；装配前，将焊条烘干并加热焊条至250℃， 并确定接头的平整度。
步骤4、定位点焊完成后，预热坡口至150℃；
步骤5、安装位移传感器；
步骤6、根据焊接位置，分别进行定位焊、打底焊、正面填充焊和盖面 焊；
步骤7、焊接完成后，焊缝外观成形
进一步地，定位焊的工艺参数为：定位焊次数为1次，焊接电压为25.7V， 焊接电流为144A，焊丝直径为3.2mm；定位焊次数为2次，焊接电压为26.3V， 焊接电流为144A，焊丝直径3.2mm。
进一步地，打底焊的工艺参数为：打底焊道数为1道，焊接电压为26.4V， 焊接电流为166A，焊丝直径为3.2mm。
进一步地，步骤5中所述的安装位移传感器的方法为：(1)将热电偶 点焊在坡口边缘；(2)利用U型螺丝将位移传感器与磁力座连接；(3)将 磁力座吸附在钢板上，保证位移传感器位置不变。用热电偶电焊机将结球 的热电偶点焊到工件上，点焊机工作电压不低于50V，若热电偶结球直径为 2mm左右，则电压应控制在50～70V之间，因为电压小会导致焊接不牢固易 脱落，电压过大导致熔化量超过结球的质量。此外，点焊时应保证工件表 面清洁，为保证接触良好，球表面稍微摩擦几下，点焊时施加一定的力载 荷。
进一步地，正面填充焊的具体方法为：1、对焊缝进行正面填充焊，每 道焊缝焊后，清除焊条药皮渣壳；2、焊条在150℃下保温；3、控制层间温 度在200～250℃范围内；4、为了获得鱼鳞状的焊缝成形，需要摆动电弧；5、 若正面焊接过程中，位移传感器无法测量实际的瞬态焊接变形，则对钢板 翻身，进行碳弧气刨处理；6、碳弧气刨处理结束后，进行背面坡口焊接。
进一步地，碳弧气刨过程中需要将背面坡口改为U型坡口，从而对正 面填充焊后的变形进行矫正处理。
进一步地，焊缝成形用海绵将接头包裹起来，并在200～250℃的温度范 围内保温24小时，做消氢处理。
有益效果：(1)本发明采用较小的热输入的焊接工艺，避免了合金元 素的烧损，导致性能恶化；(2)本发明通过控制焊接热输入，降低马氏体、 贝氏体、魏氏组织的转变量，提高接头的力学性能；(3)本发明通过焊前 预热、层间温度控制以及焊后消氢等工艺避免焊接裂纹的产生，同时采用 电弧摆动技术，再辅以合理的焊接工艺，确保厚板高强度钢的焊缝品质。
附图说明
图1为线切割加工坡口示意图；
图2为坡口清理及定位点焊示意图；
图3为坡口正面焊缝成形示意图；
图4为碳弧气刨亲根后示意图；
图5为消氢处理后示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例
以型号为Q690高强度钢为例，目前多采用焊条电弧焊焊接该材料，根 据等强匹配原则选择的填充金属为AWS 5.5/ASMESFA-5.5:E1108-GH4R， 直径为4mm的焊条，焊前需在300-350℃下烘干。
厚板高强度钢的焊接工艺包括以下步骤：
步骤1、确定切割位置，根据需要选用专用坡口机或线切割加工，一般 切割丝直径为0.16mm，切割速度约为2mm/min；线切割加工坡口参见图 1。
步骤2、在焊前用角磨机清理坡口表面；将坡口表面打磨光滑，清理干 净；参见图2。
步骤3、装配后进行定位点焊；装配前，将焊条烘干并加热焊条至250℃， 并确定接头的平整度。
步骤4、定位点焊完成后，预热坡口至150℃；
步骤5、安装位移传感器；步骤5中所述的安装位移传感器的方法为： (1)将热电偶点焊在坡口边缘；(2)利用U型螺丝将位移传感器与磁力座 连接；(3)将磁力座吸附在钢板上，保证位移传感器位置不变。用热电偶 电焊机将结球的热电偶点焊到工件上，点焊机工作电压不低于50V，若热电 偶结球直径为2mm左右，则电压应控制在50～70V之间，因为电压小会导致 焊接不牢固易脱落，电压过大导致熔化量超过结球的质量。此外，点焊时 应保证工件表面清洁，为保证接触良好，结球表面稍微摩擦几下，点焊时 施加一定的力载荷。
坡口背面热电偶点焊位置参见表1。
表1坡口背面热电偶点焊位置
| 热电偶编号 | 离焊缝距离 | 离钢板边的距离 |
| 1 | 6mm | 50mm |
| 2 | 9mm | 87mm |
| 3 | 5mm | 108mm |
| 4 | 4mm | 138mm |
| 5 | 3mm | 170mm |
| 6 | 8mm | 218mm |
| 7 | 7mm | 248mm |
| 8 | 4mm | 274mm |
步骤6、根据焊接位置，分别进行定位焊、打底焊、正面填充焊和盖面 焊。定位焊的工艺参数为：定位焊次数为1次，焊接电压为25.7V，焊接电 流为144A，焊丝直径为3.2mm；定位焊次数为2次，焊接电压为26.3V， 焊接电流为144A，焊丝直径3.2mm。打底焊的工艺参数为：打底焊道数为 1道，焊接电压为26.4V，焊接电流为166A，焊丝直径为3.2mm。
正面填充焊的具体方法为：1、对焊缝进行正面填充焊，每道焊缝焊后， 清除焊条药皮渣壳；2、焊条在150℃下保温；3、控制层间温度在200～250℃ 范围内；4、为了获得鱼鳞状的焊缝成形，需要摆动电弧；5、若正面焊接 过程中，由于清除焊接熔渣导致工件移动，位移传感器无法测量实际的瞬 态焊接变形，则对钢板翻身，进行碳弧气刨处理；6、碳弧气刨处理结束后， 进行背面坡口焊接。
正面填充焊完成后，焊缝成形如图3所示，拆除热电偶和位移传感器 并清渣后测量角变形，总变形量为2.05mm，单侧板边缘焊接角变形为 1.025mm，变形量都在范围内，可见高强度钢利用此种正面填充焊工艺效果 很好。
正面填充焊工艺参数，参见表2.
表2正面填充焊工艺参数
碳弧气刨过程中需要将背面坡口改为U型坡口，从而对正面填充焊后 的变形进行矫正处理，碳弧气刨后测得角变形量为0.75mm，单侧板边缘角 变形量为0.375mm。可见碳弧气刨对于焊缝成形效果有进一步地积极作用。
背面坡口焊接前同样需要对钢板进行预热，预热后进行焊接，焊接参 数如表3所示。
表3背面坡口焊接工艺参数
步骤7、焊缝成形用海绵将接头包裹起来，并在200～250℃的温度范围 内保温24小时，做消氢处理。如图5所示。
综上可知，本发明的焊接工艺效果好，采用电弧摆动技术，再辅以合 理的焊接工艺，确保厚板高强度钢焊缝的品质。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技 术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换 或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.厚板高强度钢的焊接工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、确定切割位置，根据需要选用专用坡口机或线切割加工；
步骤2、在焊前用角磨机清理坡口表面；
步骤3、装配后进行定位点焊；
步骤4、定位点焊完成后，预热坡口至150℃；
步骤5、安装位移传感器；
步骤6、根据焊接位置，分别进行定位焊、打底焊、正面填充焊和盖面焊；
步骤7、焊接完成后，焊缝外观成形。
2.根据权利要求1所述的厚板高强度钢的焊接工艺，其特征在于：所述定位焊的工艺参数为：定位焊次数为1次，焊接电压为25.7V，焊接电流为144A，焊丝直径为3.2mm；定位焊次数为2次，焊接电压为26.3V，焊接电流为144A，焊丝直径3.2mm。
3.根据权利要求1所述的厚板高强度钢的焊接工艺，其特征在于：所述打底焊的工艺参数为：打底焊道数为1道，焊接电压为26.4V，焊接电流为166A，焊丝直径为3.2mm。
4.根据权利要求1所述的厚板高强度钢的焊接工艺，其特征在于：步骤5中所述的安装位移传感器的方法为：(1)将热电偶点焊在坡口边缘；(2)利用U型螺丝将位移传感器与磁力座连接；(3)将磁力座吸附在钢板上，保证位移传感器位置不变。
5.根据权利要求1所述的厚板高强度钢的焊接工艺，其特征在于：所述正面填充焊的具体方法为：1、对焊缝进行正面填充焊，每道焊缝焊后，清除焊条药皮渣壳；2、焊条在150℃下保温；3、控制层间温度在200～250℃范围内；4、为了获得鱼鳞状的焊缝成形，需要摆动电弧；5、若正面焊接过程中，位移传感器无法测量实际的瞬态焊接变形，则对钢板翻身，进行碳弧气刨处理；6、碳弧气刨处理结束后，进行背面坡口焊接。
6.根据权利要求5所述的厚板高强度钢的焊接工艺，其特征在于：所述碳弧气刨过程中需要将背面坡口改为U型坡口，从而对正面填充焊后的变形进行矫正处理。
7.根据权利要求1所述的厚板高强度钢的焊接工艺，其特征在于：所述焊缝成形用海绵将接头包裹起来，并在200～250℃的温度范围内保温24小时，做消氢处理。
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