CN117444352A - 一种高强钢的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强钢的焊接方法；属于高强钢焊接工艺领域，其操作步骤：坡口组对、对口预热、点固、焊前预热、充氩保护、氩弧焊打底、焊条电弧焊填充和盖面、后热处理和焊后热处理。本发明在组装前先对坡口进行清理，避免污物影响焊接的牢固程度。焊接前提前进行预热，合理的控制焊接时的温度，并进行后热处理，从而避免冷裂纹的产生；采用小电流快速焊接，且多层多道焊接有利于细化晶粒，并严格控制施焊时间间隔缩短高温停留时间，从而避免热裂纹与粗晶催化；通过氩弧焊打底的方式，采用小电流施焊和坡口两边逐点加丝的方法，减小焊接应力和变形，保证焊接接头的稳定性，焊接结束后进行马氏体转变及高温回火热处理工作，以减小焊接残余应力。
Description
技术领域
本发明属于高强钢焊接工艺领域，涉及了一种高强钢的焊接方法。
背景技术
高强钢(High-strength steel)是指具有较高强度和优异机械性能的钢材。它通常具有比传统碳素钢更高的屈服强度和抗拉强度，同时保持较好的塑性和韧性。高强钢用于各种领域，包括建筑、汽车、航空航天和海洋工程等。
SA335-T92钢高强钢中的一种，是新型马氏体耐热钢，经常用于超超临界锅炉受热面管，该材料的焊接性较差，有较大的淬硬倾向，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等问题。另外，由于马氏体钢导热性差，焊接残余应力较大，当焊接工艺参数选择不当时，冷裂倾向很大，且T92钢焊接时，液态焊缝金属流动性和润湿性差、穿透力小、熔深浅，易产生未焊透、夹渣、未熔合等缺陷。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种高强钢的焊接方法。
技术方案：本发明所述的一种高强钢的焊接方法，具体包括以下步骤：
第一步、坡口组对：组装前，应将焊口表面及其附近母材内外壁的油漆、污垢、铁锈清理干净，直至露出金属光泽，并保证无裂纹、夹层等缺陷，对口前需在管壁内两侧距坡口100～200mm的位置采用水溶性纸封堵，并用专用耐高温胶带粘贴，做成密封性气室，进行组对时，组对间隙为2～3mm，管口端面与管中心线垂直，管内壁齐平，错边量≤1mm；
第二步、对口预热、点固：预热温度100～200℃、中性火焰加热、红外线测温达到上述温度后恒温3min后开焊，点固长度≤10mm，厚度≤3mm；
第三步、焊前预热：氩弧焊时预热温度150～200℃，焊条电弧焊时预热温度200～250℃；
第四步、充氩保护：采用“气针”从探伤孔或坡口间隙中进行充氩，开始时流量为15～20I min，充满后施焊过程中流量应保持在6～10Imin；
第五步、氩弧焊打底：打底层采用单面焊双面成型技术，小电流施焊，注意熔池要化得开，在坡口两边一点一点进行加丝，使打底焊缝均匀美观，氩弧焊打底部位封口时，撤掉充氩的铜管，最后，完成剩余的打底焊缝；
第六步、焊条电弧焊填充和盖面：氩弧焊打底完成并检查合格后，应及时进行次层焊接，焊条电弧焊时采用2人对称施焊﹐填充焊接时，在保证熔化良好的前提下，尽量减小电流，填充焊接时，单层焊道厚度≤焊条直径，摆动幅度≤焊条直径的三倍，盖面焊接时，焊道厚度与摆动幅度要求同上；
第七步、后热处理：焊接完成后，冷却至60～90℃并恒温≥1小时，进行马氏体转变，然后进行高温回火处理；
第八步、焊后热处理：焊后热处理温度为770±10℃，恒温时间以6min/mm计算，最少不得少于0.5h，升、降温速度为150～300℃/h。
进一步的，在第一步中，清理宽度为焊口两侧各宽10～20mm。
进一步的，在第一步的施工过程中要有防风防雨措施，环境温度＞5℃，湿度≤90％。
进一步的，在第三步中，焊接预热宽度为壁厚的3倍，且不小于100～200mm。
进一步的，在第四步中，氩气室充满气体后用打火机打着火在对口间隙处试一下，如果打火机火焰被吹灭，证明里面气室的密封性很好，可以进行氩弧焊打底焊接。
进一步的，在第六步中，第一层填充焊接时，选用焊条φ2.5mmMTS616焊条，其他层填充焊接时，选用φ3.2mm焊条，多层多道焊接，并逐层检查。
进一步的，在第八步中，热处理的加热范围大于6倍焊缝厚度。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、在组装前先对坡口进行清理，避免污物影响焊接的牢固程度；2、焊接前提前进行预热，合理的控制焊接时的温度，保证加热的均匀性和渗透性，并进行后热处理，降低焊缝冷却的速度，从而避免冷裂纹的产生；3、采用小电流快速焊接，且多层多道焊接有利于细化晶粒，并严格控制施焊时间间隔缩短高温停留时间，从而避免热裂纹与粗晶催化；4、通过氩弧焊打底的方式，采用小电流施焊和坡口两边逐点加丝的方法，可以减小焊接应力和变形，从而保证焊接接头的稳定性，焊接结束后进行马氏体转变及高温回火热处理工作，以减小焊接残余应力。经过采用上述焊接工艺的焊缝过度圆滑、接头硬度符合要求，稳定性好。
附图说明
图1是本发明的焊接工艺流程图；
图2是本发明实施例中的坡口形状示意图；
图3是本发明实施例中的焊道层次示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本发明所述的一种高强钢的焊接方法，具体包括以下步骤：
第一步、坡口组对(坡口形状见图2)：组装前，将焊口表面及其附近母材内外壁的油漆、污垢、铁锈清理干净，直至露出金属光泽，并保证无裂纹、夹层等缺陷，清理宽度为焊口两侧各宽10～20mm；
对口前在管壁内两侧距坡口100～200mm的位置采用水溶性纸封堵，并用专用耐高温胶带粘贴，做成密封性气室，要特别注意检查管子内壁水溶性纸是否粘贴够牢，以防在预热期间脱落；
进行组对时，组对间隙为2～3mm，管口端面与管中心线垂直，管内壁齐平，错边量≤1mm；
第二步、对口预热、点固：预热温度100～200℃、中性火焰加热、红外线测温达到上述温度后恒温3min后开焊，点固长度≤10mm，厚度≤3mm；
第三步、焊前预热：氩弧焊时预热温度150～200℃，焊条电弧焊时预热温度200～250℃，焊接预热宽度为壁厚的3倍，且不小于100～200mm；
第四步、充氩保护：采用“气针”从探伤孔或坡口间隙中进行充氩，开始时流量为15～20lmin，充满后施焊过程中流量应保持在6～10Imin，氩气室充满气体后用打火机打着火在对口间隙处试一下，如果打火机火焰被吹灭，证明里面气室的密封性很好，可以进行氩弧焊打底焊接；
第五步、氩弧焊打底：打底层采用单面焊双面成型技术，小电流施焊，注意熔池要化得开，在坡口两边一点一点进行加丝，使打底焊缝均匀美观，氩弧焊打底部位封口时，撤掉充氩的铜管，最后，完成剩余的打底焊缝；
第六步、焊条电弧焊填充和盖面(焊道层次见图3)：氩弧焊打底完成并检查合格后，应及时进行次层焊接，为减小焊接变形和提高工作效率，焊条电弧焊时采用2人对称施焊﹐以减小焊接应力和变形；
填充焊接时，在保证熔化良好的前提下，尽量减小电流，以避免氩弧焊打底焊缝背烧穿，填充焊接时，单层焊道厚度≤焊条直径，摆动幅度≤焊条直径的三倍，控制线能量在22kJ/cm，盖面焊接时，焊道厚度与摆动幅度要求同上；
第一层填充焊接时，选用焊条φ2.5mmMTS616焊条，其他层填充焊接时，选用φ3.2mm焊条，多层多道焊接，并逐层检查；
第七步、后热处理：焊接完成后，冷却至60～90℃并恒温1小时，进行马氏体转变，然后进行高温回火处理；
第八步、焊后热处理：由于SA213-T92钢焊后存在空冷淬硬组织，并且存在较大的焊接残余应力，因此需要进行高温回火的焊后热处理加以消除，焊后热处理温度为760℃，恒温时间以2h，升、降温速度为150℃/h。
施工过程中要有防风防雨措施，环境温度＞5℃，湿度≤90％。第八步中，热处理的加热范围大于6倍焊缝厚度。
Claims (10)
1.一种高强钢的焊接方法，其特征在于，其制备步骤如下：
(1)：坡口组对；
(2)：对口预热、点固；
(3)：焊前预热；
(4)：充氩保护；
(5)：氩弧焊打底；
(6)：焊条电弧焊填充和盖面；
(7)：后热处理；
(8)：焊后热处理。
2.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(1)中，所述坡口组对的具体方式是：组装前，将焊口表面及其附近母材内外壁的油漆、污垢、铁锈清理干净；对口前在管壁内两侧距坡口100～200mm的位置采用水溶性纸封堵，并用专用耐高温胶带粘贴，做成密封性气室，进行组对时，组对间隙为2～3mm，管口端面与管中心线垂直，管内壁齐平，错边量≤1mm；
其中，清理宽度为焊口两侧各宽10～20mm。
3.根据权利要求2所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，施工过程中的环境温度＞5℃，湿度≤90％。
4.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(2)中，所述对口预热、点固的具体方式是：预热温度100～200℃、中性火焰加热、红外线测温达到上述温度后恒温3min后开焊，点固长度≤10mm，厚度≤3mm。
5.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(3)中，所述焊前预热的具体方式是：氩弧焊时预热温度150～200℃，焊条电弧焊时预热温度200～250℃；
其中，焊接预热宽度为壁厚的3倍，且不小于100～200mm。
6.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(4)中，所述充氩保护的具体方式是：采用“气针”从探伤孔或坡口间隙中进行充氩，开始时流量为15～20Imin，充满后施焊过程中流量保持在6～10Imin。
7.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(5)中，所述氩弧焊打底的具体方式是：打底层采用单面焊双面成型技术，小电流施焊,在坡口两边进行加丝；氩弧焊打底部位封口时，撤掉充氩的铜管，最后，完成剩余的打底焊缝。
8.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(6)中，所述焊条电弧焊填充和盖面的具体方式是：氩弧焊打底完成并检查合格后，进行次层焊接，焊条电弧焊时采用2人对称施焊；
填充焊接时，单层焊道厚度≤焊条直径，摆动幅度≤焊条直径的三倍，盖面焊接时，焊道厚度与摆动幅度要求同上；
其中，第一层填充焊接时，选用焊条φ2.5mmMTS616焊条，其他层填充焊接时，选用φ3.2mm焊条，多层多道焊接，并逐层检查。
9.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(7)中，所述后热处理的具体方式是：焊接完成后，冷却至60～90℃并恒温≥1小时，进行马氏体转变，然后进行高温回火处理。
10.根据权利要求1所述的一种高强钢的焊接方法，其特征在于，
在步骤(8)中，所述焊后热处理的具体方式是：焊后热处理温度为770±10℃，恒温时间以6min/mm计算，最少不得少于0.5h，升、降温速度为150～300℃/h；
其中，热处理的加热范围大于6倍焊缝厚度。
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