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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