Q345E40~60mm厚钢板焊接工艺

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  摘要:本文对Q345E厚钢板焊接工艺做了简单的介绍。
  关键词:Q345E钢板;施工工艺
  Abstract: in this paper, the Q345E thick steel plate welding process to a simple introduction.
  Keywords: Q345E steel plate; Construction technology
  中图分类号:U215.14文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
  
  Q345E钢板具有良好的韧性、塑性、冷弯性和焊接性能。一般在热轧或正火状态下使用。广泛适用于桥梁、车辆、船舶、管道、锅炉、各种容器、油罐、电站、厂房结构、低温压力容器等结构件。一般20mm以下的中板焊接时不用焊前预热和焊前热处理。40~60mm算厚度板,由于较大的拘束度,焊接时需采取焊前预热、后热等措施。
  1、下料加工:采用氧—液化石油气切割,与氧—乙炔气切割相比,虽然预热时间较长、切割速度较慢,但切割面光滑,渗碳少,成本下降20%以上,比较经济安全。
  2、焊接方法:用焊条电弧焊打底,填充和盖面采用埋弧自动焊。
  3、焊接坡口 :精度要求较高的坡口,采用龙门刨刨削而成,加工后用样板检查坡口尺寸, 厚钢板对接在专用平台上进行,以保证对口错边不大于2mm。一般要求的,坡口采用火焰切割加工。
  4、坡口尺寸:坡口形式及尺寸见图1。
  
  5、钢板对接:钢板对接前,对坡口及坡口边缘100mm范围内的油、锈、漆等污物进行彻底清理,直到露出金屬光泽为止。并采用超声波检查内部缺陷,对毛边、夹层、裂纹、夹灰等缺陷及时进行处理。
  6、焊接材料:对于焊接材料的选用, 应严格控制其含 扩散氢含 量。一般要求选用低氢型(E5015/J507)或超低氢型焊条。焊条的含氢量不超过 5ml/100g (水银法扩散氢测定法)。焊前严格按规定烘干350~380℃并保温 1.5~2h。烘好的焊条放于保温桶中,随用随取;焊条连续烘干次数不得超过3次。
  对于采用埋弧自动焊时, 焊剂中不准混入灰尘、铁屑及其它杂物。熔炼型焊剂 ( HJ331) 必须烘到300℃以 上 , 保 温 1 ~2h。 如 采 用 烧 结 型 焊 剂(SJ101), 必须烘到 350℃并保温 2h 以上。
  7、焊接设备:焊条电弧焊采用性能稳定可靠的直流焊机。
  8、焊前预热: 由于厚40~60mm的Q345E钢板的焊接拘束度较大,不采取措施或采取的焊接措施不当,焊后容易产生焊接冷裂纹。所以焊前要预热。环境温度低于零摄氏度时,禁止焊接。钢板对接定位后,在焊道两侧100mm范围内的母材用每隔 500mm设置电炉板一块(2.0kW),均匀加热至100℃左右,停止加热20分钟,以利于热量向板中心传递,然后继续加热至150℃,测温点设在焊道两侧100mm边远处。
  9、焊接过程 :焊接条件见表1
  9.1层间温度:层间温度一般控制在 200~250℃之间。为了保持该温度,在焊接时, 要求一次焊接连续作业完成。当构件较长 ( L>10m) 时, 在焊接过程中, 厚板冷却速度较快, 因此在焊接过程中一直保持预加热温度, 防止焊接后的急速冷却造成的层间温度的下降, 焊接时还可采取焊后立即盖上保温板, 防止焊接区域温度过快冷却。
  9.2 t8/5 值:对厚钢板施焊时,严格控制 t8/5 值,焊缝从 800℃冷却到 500℃时所需要的时间。打底层t8/5 ≥20s,其余t8/5 ≥28s。
  9.3焊接顺序:厚钢板剖口焊中留钝边6mm,主要是防止焊穿。为控制焊接变形,工艺要求先焊正面T/3(T为钢板厚度)然后翻转工件采用碳弧气刨清根后,用砂轮打磨清除渗碳层与溶渣(碳弧气刨使用后,焊缝表面附着一层高碳晶粒,它是产生裂缝的致命缺陷源),直至露出金属光泽后再采用磁粉探伤法进行底部焊接检测,待确定无裂缝后进行反面焊缝(约T/3) 的施焊。焊完后再翻转从工件,焊接正面的其余焊道,直至完成盖面焊。盖面焊结束后立即将焊缝及150mm范围内用石棉布覆盖,并加热至200℃~300℃保持5小时以上, 焊缝施焊完毕24小时后作无损探伤。
  9.4 焊接过程控制
  9.4.1定位焊: 定位焊是厚板施工过程中最容易出现问题的部位。由于厚板在定位焊时,定位焊处的温度被周围的 “冷却介质”很快冷却, 造成局部过大的应力集中, 引起裂纹的产生, 对材质造成损坏。解决的措施是厚板在定位焊时, 提高预加热温度, 加大定位焊缝长度和焊脚尺寸。
  9.4.2焊条电弧焊的引弧问题: 当一根焊条引弧时, 严禁在焊缝周围的钢板表面四处敲击引弧,这一不良引弧习惯对厚板的危害最大, 原理同上。因此在厚板焊接过程中, 必须严禁这种不规范的行为发生。
  9.4.3多层多道焊: 在厚板焊接过程中, 坚持的一个重要的工艺原则是多层多道焊, 严禁摆宽道。这是因为厚板焊缝的坡口较大, 单道焊缝无法填满截面内的坡口, 而一些焊工为了方便就摆宽道焊接, 这种焊接造成的结果是, 母材对焊缝拘束应力大, 焊缝强度相对较弱, 容易引起焊缝开裂或延迟裂纹的发生。而多层多道焊有利的一面是: 前一道焊缝对后一道焊缝来说是一个 “预热”的过程; 后一道焊缝对前一道焊缝来说相当于一个 “后热处理”的过程, 有效地改善了焊接过程中应力分布状态, 利于保证焊接质量。
  9.4.4焊接过程中的检查: 厚板焊接不同于中薄板, 需要几个小时乃至几十小时才能施焊完成一个构件, 因此加强对焊接过程的中间检查, 就显得尤为重要, 便于及时发现问题。中间检查不能使施工停止, 而是边施工、边检查。如在清渣过程中, 认真检查是否有裂纹发生。及时发现,及时处理。
  9.4.5在焊接过程中, 正面和反面的首道都使用小的焊接线能量, 这不单纯是因为担心正面的首道施焊时会将坡口的钝边焊穿, 而主要是为了防止出现裂纹。厚钢板对接焊后的变形主要是角变形。实践中为控制变形,先焊正面的一部分焊道, 翻转工件, 碳刨清根后焊反面的焊道, 再翻转工件,这样循环往复, 一般来说, 每次翻身焊接三至五道后即可翻身, 直至焊满正面的各道焊缝。同时在施焊时要随时观察其角变形情况, 注意随时准备翻身焊接, 以尽可能地减少焊接变形及焊缝内应力。
  表1:40~60mm的Q345E钢板焊接条件
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