CN113319403A - 一种超厚板的焊接施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超厚板的焊接施工方法，其设置合理，采用不对称X型坡口，实施低氢二氧化碳气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面，多层多道、窄焊道、薄焊层、双面对称填充焊，有效改善超厚板焊接特性，预防焊道根部裂纹及气孔等缺陷的产生，确保钢材焊接性能稳定；通过火焰加热预热降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生裂纹；焊后进加热处理有效降低或消除焊接残余应力，保证焊接质量。

Description

一种超厚板的焊接施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种超厚板的焊接施工方法。
背景技术
建筑工程中，超厚板焊接不是很常见，现有技术中一般采用“U”型坡口，这种坡口不便于加工，必须采用数控镗铣床进行立铣机加工、工期较长费用较高；对于尺寸较大的超厚板，加工成本增高。再者，坡口较大、焊缝金属填充量增大，热输入变大，焊接变形倾向增大，不便于变形量控制；同时耗时长、成本高。
因此，如何保证焊接质量，同时控制施工成本在合理区间内，成为亟需解决现有技术中存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的是至少一定程度上解决现有技术中存在的部分技术问题，提供的一种超厚板的焊接施工方法，其设置合理，采用不对称X型坡口，实施低氢二氧化碳气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面，多层多道、窄焊道、薄焊层、双面对称填充焊，有效改善超厚板焊接特性，预防焊道根部裂纹及气孔等缺陷的产生，确保钢材焊接性能稳定；通过火焰加热预热降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生裂纹；焊后进加热处理有效降低或消除焊接残余应力，保证焊接质量。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种超厚板的焊接施工方法，其包括S1，制作坡口，使用火焰切割机对超厚板待焊接的部位制作不对称X型坡口，上部坡口的纵深大于下部坡口的纵深，上部坡口与下部坡口之间留钝处理，上部坡口及下部坡口的端部焊接引弧板及熄弧板；
S2，火焰加热预热并测温，使用火焰加热嘴在坡口表面不断移动，以对待焊接的坡口进行均匀预热；使用红外线激光测温仪测量预热温度及层间温度，预热温度及层间温度控制在150-180℃；
S3，定位焊，坡口预热达标后，使用氩弧焊对留钝部进行定位焊；
S4，保护焊，坡口预热达标后，使用低氢二氧化碳气体保护焊对留钝部实施打底焊接；
S5，填充焊，坡口预热达标后，对上部坡口的多个焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的多个焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
S6，焊道清根处理，翻转已焊接超厚板，使用碳弧气刨枪从下部坡口对焊道根部处理，检测焊道根部是否有存在缺陷；
S7，填充焊，坡口预热达标后，对下部坡口的多个焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的多个焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
S8，重复步骤S5及S7分别对上部坡口及下部坡口实施填充焊，在焊接过程中，随时测量焊接变形情况，不断调整焊接层数和翻转次数；
S9，盖面焊，对上部坡口及下部坡口的顶部焊接，保证顶面光滑；待超厚板的温度自然冷却至环境温度后，开始对焊缝进行外观检查，观察变形、进行测量、复核、校正无误后打磨表面焊层；
S10，热处理，使用热电偶加热板对焊接完成的超后板进行热处理，消除或降低焊接应力。
作为优选实施例，所述留钝处理为设置一个间隙，所述间隙的竖向高度为1-2mm，间隙宽度为2-4mm。
作为优选实施例，步骤S2中，所述红外线激光测温仪的测温点位于焊道两侧各75mm处，相邻测温点的间距小于等于200mm。
作为优选实施例，步骤S8中，对上部坡口焊接，当完成焊深45mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
作为优选实施例，步骤S8中，对上部坡口焊接，当焊接焊缝至边缘10mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
作为优选实施例，步骤S8中，对下部坡口焊接，当完成焊深30mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
作为优选实施例，步骤S8中，对下部坡口焊接，当焊接焊缝至边缘3-5mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
作为优选实施例，步骤S9中，盖面焊与超厚板本体圆滑过渡，且高出母材0.5-3mm。
作为优选实施例，步骤S10中，使用热电偶加热板覆盖焊缝并使用保温岩棉层覆盖保温，加热至250-300℃后维持2h，再缓慢加热至550-600℃保温3h，缓慢冷却至300℃后，使用保温棉缓冷至室温。
作为优选实施例，焊接施工方法还包括无损检测，焊接完成冷却24h后，使用超声波进行无损检测，确保所有焊缝不出现焊接裂纹。
本发明有益效果：
本发明提供的一种超厚板的焊接施工方法，其设置合理，采用不对称X型坡口，实施低氢二氧化碳气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面，多层多道、窄焊道、薄焊层、双面对称填充焊，有效改善超厚板焊接特性，预防焊道根部裂纹及气孔等缺陷的产生，确保钢材焊接性能稳定；通过火焰加热预热降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生裂纹；焊后进加热处理有效降低或消除焊接残余应力，保证焊接质量。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1是本发明所述一种超厚板的焊接施工方法的流程图；
图2是本发明所述不对称X型坡口的示意图；
图3是本发明所述超厚板填充焊的施工图；
图4是本发明所述热处理的温度控制图；
图5是本发明所述热电偶加热板覆盖焊缝的示意图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
10.上部坡口；20.下部坡口；30.留钝部。
具体实施方式
图1至图5是本申请所述一种超厚板的焊接施工方法的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本发明进行详细说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
本发明中，超厚板是指厚度大的钢板，其厚度为100mm以上。本发明所述一种超厚板的焊接施工方法的流程图，如图1所示。超厚板的焊接施工方法，包括以下步骤：
S1，制作坡口，使用火焰切割机对超厚板待焊接的部位制作不对称X型坡口，上部坡口10的纵深大于下部坡口20的纵深，如图2所示，上部坡口10与下部坡口20之间留钝处理，上部坡口10及下部坡口20的端部焊接引弧板及熄弧板；
本发明中，不对称X型坡口便于加工及清渣，该坡口结构能够减小坡口、减小侧壁未熔合几率，有利于控制焊接变形。引弧板及熄弧板的长度不小于150mm，以方便实施焊接。图2中，上部坡口10及下部坡口20的截面形成的开合角相等，其为20-45°，优选为22.5°。可以理解的是，上部坡口10形成的开合角也可以不等于下部坡口20的开合角。
S2，火焰加热预热并测温，使用火焰加热嘴在坡口表面不断移动，以对待焊接的坡口进行均匀预热；使用红外线激光测温仪测量预热温度及层间温度，预热温度及层间温度控制在150-180℃；
S3，定位焊，坡口预热达标后，使用氩弧焊对留钝处理部位进行定位焊；
S4，保护焊，坡口预热达标后，使用低氢二氧化碳气体保护焊对留钝处理部位实施打底焊接；
S5，填充焊，坡口预热达标后，对上部坡口的多个焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的多个焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
S6，焊道清根处理，翻转已焊接超厚板，使用碳弧气刨枪从下部坡口对焊道根部处理，检测焊道根部是否有存在缺陷；
S7，填充焊，坡口预热达标后，对下部坡口的多个焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的多个焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
S8，重复步骤S5及S7分别对上部坡口及下部坡口实施填充焊，在焊接过程中，随时测量焊接变形情况，不断调整焊接层数和翻转次数；
焊接速度过快，焊池温度不够，易造成未焊透、未熔合；速度过慢，高温停留时间长，焊接接头晶粒变粗，机械性能降低。一般为30-35cm/min。
S9，盖面焊，对上部坡口及下部坡口的顶部焊接，保证顶面光滑；待超厚板的温度自然冷却至环境温度后，开始对焊缝进行外观检查，观察变形、进行测量、复核、校正无误后打磨表面焊层；
S10，热处理，使用热电偶加热板对焊接完成的超后板进行热处理，消除或降低焊接应力。
作为本发明的一个实施例，步骤S1中，所述留钝处理为设置有图2示出的留钝部30，其为一个间隙，所述间隙的竖向高度为1-2mm，间隙宽度为2-4mm。间隙的竖向高度能够防止根部烧穿，具体地，竖向高度过大不宜焊透，竖向高度太小，打底焊容易烧穿。间隙宽度的作用是保证打底焊时根部焊透，避免形成虚焊。
步骤S2中，所述红外线激光测温仪的测温点位于焊道两侧各75mm处，相邻测温点的间距小于等于200mm。具体地，停止加热2min后，用红外线激光测温仪的激光点对准设置在超厚板的正反面测温点进行预热温度及层间温度测量。测温点选择在焊道两侧各75mm处，测距不得大于200mm。特别注意超厚板较长、温度区间较小、超厚板散热较快；控制温度是焊接施工方法的难点之一,为避免热收缩，施焊时必须对焊缝层间温度严格把控，且不定时进行测温，避免温度太高。层间温度不得低于预热温度，控制在150℃~180℃，不得高于200℃。层间温度的差值不得大于5-20℃。
本发明中，焊缝层间温度过高，会加热影响区晶粒粗大，焊缝强度及低温冲击韧性下降，对冲击性能要求较高的超厚板极为不利。低于预热温度，则会在焊接过程中产生裂纹。
图3是本发明所述超厚板填充焊的施工图：
首先，坡口预热达标后，对上部坡口的2-8焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的2-8焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
接着，焊道清根处理，翻转已焊接超厚板，使用碳弧气刨枪从下部坡口对焊道根部处理，检测焊道根部是否有存在缺陷；
接着，坡口预热达标后，对下部坡口的9-17焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的9-17焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
接着，按照图3的施工图，对18-25焊层实施填充焊，暂停施焊，保温棉缓冷处理；焊接过程中，严格控制层间温度、用风镐不断对焊缝进行清渣和冲击。如此往复，当完成焊深45mm时，暂停施焊，保温棉缓冷处理。直至焊接焊缝至边缘10mm，暂停施焊，保温棉缓冷处理。在焊接过程中，随时测量焊接变形情况，不断调整焊接层数和翻转次数。
同理，按照图3的施工图，对26-33焊层实施填充焊，暂停施焊、保温棉缓冷处理。焊接过程中，严格控制层间温度、用风镐不断对焊缝进行清渣和冲击。如此往复，当完成焊深30mm时暂停施焊，保温棉缓冷处理；直至焊接焊缝至边缘3-5mm，暂停施焊，保温棉缓冷处理。在焊接过程中，随时测量焊接变形情况，不断调整焊接层数和翻转次数。
可以理解的是，图3仅是示意性表示了一种焊接工序的实施例，施工人员可根据超厚板的具体厚度设置焊层数量。
本发明中，盖面焊与超厚板本体圆滑过渡，且高出母材0.5-3mm。具体地，
盖面焊指焊口最表面的一层焊层，要求成型美观，均匀一致，无外观缺陷。左右摆动焊枪，尽量连续施焊，减少焊道接头，可确保表面平整光滑。
当超厚板温度自然冷却至环境温度后，开始对焊缝进行外观检查，观察变形、进行测量、复核、校正无误后打磨表面焊层。
步骤S10中，使用热电偶加热板覆盖焊缝并使用保温岩棉层覆盖保温，其温度控制图，如图4所示，加热至250-300℃后维持2h，再缓慢加热至550-600℃保温3h，缓慢冷却至300℃后，使用保温棉缓冷至室温。
图5是热电偶加热板覆盖焊缝的示意图，焊接完成后，应立即按照要求进行后热处理，可以大大氢在焊缝中含量，可以有效减小焊接应力，预防延迟裂纹（冷裂纹）的产生。采用热电偶加热板（L=800mm/0-900℃）覆盖焊缝，使用保温岩棉层保温，加热250℃-300℃后缓慢加热至550℃-600℃，保温3小时，缓慢冷却至300℃后保温棉缓冷至室温。采用温控电源箱自动控制温度，并记录退火曲线。焊后退火热处理，以消除焊接残余应力。
本发明中，焊接施工方法还包括无损检测，焊接完成冷却24h后，使用超声波进行无损检测，确保所有焊缝不出现焊接裂纹。具体地，无损检测时间是焊接完成冷却后24h。经超声波（UT）无损检测，合格率达到99%以上，确保所有焊缝不出现焊接裂纹。当无损检验发现缺陷时，应严格按照规范要求进行返修处理。
本发明中，采用低氢二氧化碳气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面组合工艺、打底焊背面清根可有效改善特厚板焊接性、预防焊道根部裂纹及气孔等缺陷的产生。再者，焊前预热可以降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生裂纹。焊后进行加热退火热处理。可以降低或消除焊接残余应力，改善焊缝和热影响区的组织和性能，避免冷裂纹出现；多层多道、窄焊道、薄焊层、双面对称填充焊接，保证受热均匀、不易变形。此外，焊丝干伸长度对焊机输出电流有很大影响，一般为焊丝直径的10倍。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的一种超厚板的焊接施工方法，其设置合理，采用不对称X型坡口，实施低氢二氧化碳气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面，多层多道、窄焊道、薄焊层、双面对称填充焊，有效改善超厚板焊接特性，预防焊道根部裂纹及气孔等缺陷的产生，确保钢材焊接性能稳定；通过火焰加热预热降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生裂纹；焊后进加热处理有效降低或消除焊接残余应力，保证焊接质量。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超厚板的焊接施工方法，其特征在于，包括：
S1，制作坡口，使用火焰切割机对超厚板待焊接的部位制作不对称X型坡口，上部坡口的纵深大于下部坡口的纵深，上部坡口与下部坡口之间留钝处理，上部坡口及下部坡口的端部焊接引弧板及熄弧板；
S2，火焰加热预热并测温，使用火焰加热嘴在坡口表面不断移动，以对待焊接的坡口进行均匀预热；使用红外线激光测温仪测量预热温度及层间温度，预热温度及层间温度控制在150-180℃；
S3，定位焊，坡口预热达标后，使用氩弧焊对留钝部进行定位焊；
S4，保护焊，坡口预热达标后，使用低氢二氧化碳气体保护焊对留钝部实施打底焊接；
S5，填充焊，坡口预热达标后，对上部坡口的多个焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的多个焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
S6，焊道清根处理，翻转已焊接超厚板，使用碳弧气刨枪从下部坡口对焊道根部处理，检测焊道根部是否有存在缺陷；
S7，填充焊，坡口预热达标后，对下部坡口的多个焊层实施填充焊，控制焊接速度，减小焊缝收缩；使用保温棉对完成的多个焊层焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变；
S8，重复步骤S5及S7分别对上部坡口及下部坡口实施填充焊，在焊接过程中，随时测量焊接变形情况，不断调整焊接层数和翻转次数；
S9，盖面焊，对上部坡口及下部坡口的顶部焊接，保证顶面光滑；待超厚板的温度自然冷却至环境温度后，开始对焊缝进行外观检查，观察变形、进行测量、复核、校正无误后打磨表面焊层；
S10，热处理，使用热电偶加热板对焊接完成的超后板进行热处理，消除或降低焊接应力。
2.根据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S1中，所述留钝处理为设置一个间隙，所述间隙的竖向高度为1-2mm，间隙宽度为2-4mm。
3.根据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S2中，所述红外线激光测温仪的测温点位于焊道两侧各75mm处，相邻测温点的间距小于等于200mm。
4.据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S8中，对上部坡口焊接，当完成焊深45mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
5.据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S8中，对上部坡口焊接，当焊接焊缝至边缘10mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
6.据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S8中，对下部坡口焊接，当完成焊深30mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
7.据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S8中，对下部坡口焊接，当焊接焊缝至边缘3-5mm时，暂停施焊，使用保温棉对完成的焊缝缓冷处理，检测填充焊的形变。
8.据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S9中，盖面焊与超厚板本体圆滑过渡，且高出母材0.5-3mm。
9.据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，步骤S10中，使用热电偶加热板覆盖焊缝并使用保温岩棉层覆盖保温，加热至250-300℃后维持2h，再缓慢加热至550-600℃保温3h，缓慢冷却至300℃后，使用保温棉缓冷至室温。
10.据权利要求1所述的焊接施工方法，其特征在于，还包括无损检测，焊接完成冷却24h后，使用超声波进行无损检测，确保所有焊缝不出现焊接裂纹。
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