CN113319456A - 一种防裂纹焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防裂纹焊接方法，包括管柱组件以及承重支腿；管柱组件设置在承重支腿的顶端，管柱组件与承重支腿焊接；管柱组件包括多个管柱，多个管柱依次焊接；并提出了配套的焊接方法，焊接方法流程为坡口切割‑焊前准备‑相邻两个管柱焊接‑承重支腿与管柱组件焊接；如此设置，提高了焊接质量和焊接效率。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种防裂纹焊接方法。
背景技术
目前，在钢结构施工过程中，经常对高强度钢超厚板进行焊接，由于高强钢的合金含量相对较高，碳当量也相对较高。
然而，焊接方法不当，会造成冷裂纹、延迟裂纹、层状撕裂等焊接裂纹，导致焊接质量不合格，焊接效率低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种防裂纹焊接方法，其优点是能够提高焊接质量和焊接效率。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种防裂纹焊接方法，包括管柱组件以及承重支腿；所述管柱组件设置在所述承重支腿的顶端，所述管柱组件与所述承重支腿焊接；所述管柱组件包括多个管柱，多个所述管柱依次焊接；
所述焊接方法包括如下步骤：
坡口切割：所述管柱的两端均开设第一坡口，所述承重支腿的一端开设第二坡口；
焊前准备：对所述管柱及所述承重支腿进行材料分析，确定出焊材和焊接工艺参数；
相邻两个所述管柱焊接：对相邻两个所述管柱打底焊，所述打底焊接完成后进行表面层焊接；
所述承重支腿与所述管柱组件焊接：对所述第二坡口由内向外依次焊接。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，还包括：在所述坡口切割之前，设计坡口，所述第一坡口和所述第二坡口均为不对等双V型坡口。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，还包括：在所述焊前准备之后，在所述相邻两个所述管柱焊接之后，清理所述第一坡口的杂质。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，所述相邻两个所述管柱焊接还包括：在所述管柱打底焊之后，在所述表面层焊接之前，焊缝清根。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，所述表面层焊接包括：采用多层多道焊道焊接，每层中的所述焊道用于控制熔池的宽度。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，还包括：在所述相邻两个所述管柱焊接之后，在所述承重支腿与所述管柱组件焊接之前，在所述承重支腿上开设过焊孔。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，所述熔池的宽度的摆弧范围为10mm-15mm，所述熔池的填充高度范围为3mm-5mm。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，所述清理所述第一坡口的杂质之后，所述相邻两个所述管柱焊接之前，焊前预热，所述焊前预热采用火焰加热。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，还包括：所述承重支腿与所述管柱组件焊接之后，焊后热处理，所述焊后热处理采用火焰加热，并采用测温仪器测量温度，缓冷至常温。
优选地，本发明提供的防裂纹焊接方法，所述焊后热处理，加热后的温度范围为250℃-300℃。
综上所述，本发明的有益技术效果为：本申请提供的防裂纹焊接方法，包括管柱组件以及承重支腿；管柱组件设置在承重支腿的顶端，管柱组件与承重支腿焊接；管柱组件包括多个管柱，多个管柱依次焊接；并提出了配套的焊接方法，焊接方法流程为坡口切割-焊前准备-相邻两个管柱焊接-承重支腿与管柱组件焊接；如此设置，提高了焊接质量和焊接效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的防裂纹焊接方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的防裂纹焊接方法中管柱组件的焊接示意图。
图3是本发明实施例提供的防裂纹焊接方法中管柱组件与承重支腿之间的焊接示意图一。
图4是本发明实施例提供的防裂纹焊接方法中管柱组件与承重支腿之间的焊接示意图二。
图5是本发明实施例提供的防裂纹焊接方法中承重支腿的结构示意图。
图中，1、管柱组件；10、管柱；101、第一坡口；2、承重支腿；20、连接板；201、过焊孔；30、支撑板；301、第二坡口；3011、U型坡口；3012、扩大部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图2至图4，为本发明公开的一种防裂纹焊接方法，包括管柱组件1以及承重支腿2；管柱组件1设置在承重支腿2的顶端，管柱组件1与承重支腿2焊接；管柱组件1包括多个管柱10，多个管柱10依次焊接。
具体的，多个管柱10的中轴线共线设置，管柱10的中轴线与承重支腿2的延伸方向垂直。
参照图5，承重支腿2呈H型，承重支腿2包括相对设置的两个支撑板30以及连接板20，连接板20设置在两个支撑板30之间，连接板20的两端分别与两个支撑板30连接，两个支撑板30平行设置，连接板20与支撑板30垂直。
其中，管柱组件1设置在承重支腿2的顶端，也就是说，管柱组件1的外周壁与支撑板30的顶端抵接。
为便于说明，下面以承重支腿2和管柱10的材质均为Q420GJB钢材、且钢板厚度>100mm为例进行描述。
参照图1，本实施例提供的防裂纹焊接方法包括如下步骤：
S101、坡口切割：管柱的两端均开设第一坡口101，承重支腿2的一端开设第二坡口301。
继续参照图2，在开设第一坡口101和第二坡口301前，了解钢板的材质以及规格，检查钢板的质量；而后清理钢板切割区域内的铁锈、油污等杂质。
管柱10由管柱主板卷制而成，首先对管柱主板下料，管柱主板切割完成后，将管柱主板放置在零件板上，调试第一坡口101的角度，调试完成后，在管柱主板上切割第一坡口101；而后对第一坡口101进行打磨，打磨范围为第一坡口101及第一坡口101周边30mm区域。而后将管柱主板沿着第一坡口的延长方向卷制成管柱10。
继续参照图5，承重支腿2包括两个支撑板30以及连接板20，在两个支撑板30的一端均开设第二坡口301；而后对第二坡口301进行打磨，打磨范围为第二坡口301及第二坡口301周边30mm区域。
进一步地，本实施例提供的防裂纹焊接方法还包括：在坡口切割之前，设计坡口，第一坡口101和第二坡口301均为不对等双V型坡口；通过将第一坡口101和第二坡口301设置为不对等双V型坡口，由此，降低了焊接难度，同时能够更好的控制焊接变形。
根据设计图纸中管柱10的数据，同时为避免焊接时收缩应变集中，减少焊缝熔敷金属进而减小焊缝收缩变形，将第一坡口101和第二坡口301设置为不对等双V型坡口。
S102、焊前准备：对管柱10及承重支腿2进行材料分析，确定出焊材和焊接工艺参数。
材料分析：示例性的，管柱10及承重支腿2均采用Q420GJB钢材。由于Q420GJB为高强度钢，其碳当量较大、冷裂纹倾向大，又因钢板厚度>40mm，容易产生层状撕裂。
为符合国家标准《厚度方向性能钢板》(GB/T5313-2010)中关于Z向性能断面收缩指标和含硫量的要求、除特殊注明外钢结构构件其钢材材质应满足以下要求：
a.当钢板厚度＜40mm时，除注明外均采用Q345B钢材；
b.当钢板厚度≥40mm且＜60mm时，Z向性能满足Z15的要求；
c.当钢板厚度≥60mm时，Z向性能满足Z25的要求。
其中，Q420GJB钢材的主要特点是随着钢板厚度的增加，其力学性能基本保持不变，碳当量及裂纹敏感系数提高，使Q420GJB钢材焊接性下降，再加上厚板焊接接头高拘束和焊后高残余应力的特点，使Q420GJB钢厚板焊后冷裂纹倾向进一步加大。
在上述实施例中，采用Q420GJB钢厚板，设有多个角接接头和多个T型接头，在角接接头和T型接头中均易产生层状撕裂。
通过上述材料分析，确定出焊材。
Q420钢材采用ER55型实心焊丝、F60-H10Mn2或H08MnMoA型埋弧焊剂、焊丝。
通过上述材料分析，确定出焊接工艺参数。
示例性的，焊接时焊丝采用JL-ER55-G,规格为φ1.2mm，保护气体CO2，纯度≥99.5％，极性直流反接。
焊缝焊接规范参数见下表1：
表1
其中，焊前预热温度范围为：150℃-200℃，层间温度的范围为：90℃-100℃，焊后加热温度范围为：250℃-300℃。
S103、相邻两个管柱10焊接：对相邻两个管柱10打底焊，打底焊接完成后进行表面层焊接。
进一步地，在焊前准备之后，在相邻两个管柱10焊接之后，清理第一坡口101的油污、水、铁锈等杂质；由此，便于对相邻两个管柱10进行打底焊。
在清理第一坡口101的油污、水、铁锈等杂质之后，在对相邻两个管柱10打底焊之前，需对第一坡口101进行打磨，打磨范围为第一坡口101及周边25mm区域。
其中，清理第一坡口101的油污、水、铁锈等杂质之后，相邻两个管柱10焊接之前，焊前预热，焊前预热采用火焰加热；通过设置焊前预热，减少了冷裂纹、延迟裂纹以及层状撕裂的产生，进一步提高了焊缝焊接质量。
具体的，焊前预热采用火焰加热，采用测温仪器测量温度。焊前预热的加热区域在焊缝的两侧，预热范围为大于或等于管柱主板厚度的1.5倍，且不小于100mm。
焊前预热温度通过使用测温仪器在焊件受热面的背面进行测量，测量点是距离焊接点75mm处。
采用中等热输入焊接时，最低预热温度见表2：
表2最低预热温度
本实施例中，相邻两个管柱10焊接还包括：在管柱10打底焊之后，在表面层焊接之前，焊缝清根。
在第一坡口101深度过深时，为使焊缝无焊接死角，在焊缝的内侧壁上开设增大部，使得焊缝扩大，由此，便于对焊缝进行焊接。其中，使用碳弧气刨在焊缝的内侧壁上开设增大部。
进一步地，本实施例中，表面层焊接包括：多层多道焊道焊接，每层中的焊道用于控制熔池的宽度；通过采用多层多道焊道焊接，避免了因焊缝过渡集中导致焊接线能量过度集中，导致焊接变形，由此，挺高了焊接质量。
需要说明的是，多层多道焊道中的层指的是填充层，填充层中的焊道用于控制熔池的宽度，通过使用窄的焊道、薄的填充层的方式进行焊接。
其中，熔池宽度摆弧的范围为10mm-15mm，熔池的填充高度范围为3mm-5mm；通过对熔池的宽度进行规范，避免因熔池宽度过宽导致焊缝开裂，由此，进一步提高了焊接质量。
S104、承重支腿2与管柱组件1焊接：对第二坡口301由内向外依次焊接。
继续参照图5，本实施例提供的防裂纹焊接方法还包括：在相邻两个管柱10焊接之后，在承重支腿2与管柱组件1焊接之前，在承重支腿2上开设过焊孔201；由此，便于对焊缝进行焊接。
其中，在连接板20上开设过焊孔201，过焊孔201的中轴线与连接板20垂直。继续参照图3和图4，本实施例中，第二坡口301由内向外依次焊接，也就是说，先焊第二坡口301的内侧，而后对第二坡口301的外侧进行焊接。
第二坡口301的打底层焊接完成之后，进行焊缝清根；也就是说，以图3所示方位为例，右侧的V型坡口的内侧焊接完成之后，对左侧的V型坡口进行焊缝清根，在左侧V型坡口的顶角处开设U型坡口3011，U型坡口3011用于焊缝清根。
为使焊缝没有焊接死角，在V型坡口的深度很深时，在V型坡口的一侧开设扩大部3012，通过设置扩大部3012，使得焊缝扩大，由此，便于对焊缝进行焊接。
具体的，对第二坡口301的表面层进行焊接时，采用内外侧交替焊接，也就是说，以图3所示的方位为例，对左侧的V型坡口的内侧焊接完成，而后对右侧的V型坡口的内侧进行焊接，然后再对左侧的V型坡口的外侧进行焊接，最后再对右侧的V型坡口的外侧进行焊接。
第二坡口301的表面层焊接与第一坡口101的表面层焊接大体一致，也采用多层多道焊道的方式进行焊接；通过采用多层多道焊道，在焊接时，前一层对后一层进行预热，后一层对前一层进行焊后热处理，使得焊接过程中应力分布均匀，降低了承重支腿2与管柱组件1的焊接拘束力。
其中，为了减少冷裂纹、延迟裂纹以及层状撕裂等焊接缺陷的产生，提高了焊缝焊接质量，第二坡口301焊接前需进行焊前预热，第二坡口301与第一坡口101的焊前预热大体一致，在此不予重复赘述。
同时，为进一步提高焊接质量，在第一坡口101和第二坡口301进行表面层焊接时，需对层间温度进行控制，也就是说对填充层之间的温度进行控制，层间温度的保持采用火焰加热，使用测温仪器测量温度。
其中，焊接过程中，以图4所示方位为例，最左侧的填充层的温度大于等于焊前预热温度，最右侧的填充层的温度小于等于250℃。
进一步地，本实施例提供的防裂纹焊接方法还包括：承重支腿2与管柱组件1焊接之后，焊后热处理，焊后热处理采用火焰加热，并采用测温仪器测量温度，缓冷至常温；通过对焊后进行保温缓冷，进一步提高了焊缝焊接质量。
其中，焊后热处理，加热后的温度范围为250℃-300℃。
本实施例提供的防裂纹焊接方法，包括管柱组件1以及承重支腿2；管柱组件1设置在承重支腿2的顶端，管柱组件1与承重支腿2焊接；管柱组件1包括多个管柱10，多个管柱10依次焊接；并提出了配套的焊接方法，焊接方法流程为坡口切割-焊前准备-相邻两个管柱10焊接-承重支腿2与管柱组件1焊接；如此设置，提高了焊接质量和焊接效率。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种防裂纹焊接方法，其特征在于：包括管柱组件以及承重支腿；
所述管柱组件设置在所述承重支腿的顶端，所述管柱组件与所述承重支腿焊接；
所述管柱组件包括多个管柱，多个所述管柱依次焊接；
所述焊接方法包括如下步骤：
坡口切割：所述管柱的两端均开设第一坡口，所述承重支腿的一端开设第二坡口；
焊前准备：对所述管柱及所述承重支腿进行材料分析，确定出焊材和焊接工艺参数；
相邻两个所述管柱焊接：对相邻两个所述管柱打底焊，所述打底焊接完成后进行表面层焊接；
所述承重支腿与所述管柱组件焊接：对所述第二坡口由内向外依次焊接。
2.根据权利要求1所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：还包括：
在所述坡口切割之前，设计坡口，所述第一坡口和所述第二坡口均为不对等双V型坡口。
3.根据权利要求1所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：还包括：
在所述焊前准备之后，在所述相邻两个所述管柱焊接之后，清理所述第一坡口的杂质。
4.根据权利要求1所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：所述相邻两个所述管柱焊接还包括：
在所述管柱打底焊之后，在所述表面层焊接之前，焊缝清根。
5.根据权利要求1所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：所述表面层焊接包括：
采用多层多道焊道焊接，每层中的所述焊道用于控制熔池的宽度。
6.根据权利要求1所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：还包括：
在所述相邻两个所述管柱焊接之后，在所述承重支腿与所述管柱组件焊接之前，在所述承重支腿上开设过焊孔。
7.根据权利要求5所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：所述熔池的宽度的摆弧范围为10mm-15mm，所述熔池的填充高度范围为3mm-5mm。
8.根据权利要求3所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：所述清理所述第一坡口的杂质之后，所述相邻两个所述管柱焊接之前，焊前预热，所述焊前预热采用火焰加热。
9.根据权利要求1所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：还包括：
所述承重支腿与所述管柱组件焊接之后，焊后热处理，所述焊后热处理采用火焰加热，并采用测温仪器测量温度，缓冷至常温。
10.根据权利要求9所述的防裂纹焊接方法，其特征在于：所述焊后热处理，加热后的温度范围为250℃-300℃。
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