一种特厚钢板的对接方法
【专利摘要】本发明公开了一种特厚钢板的对接方法。特厚钢板的对接方法，加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为8°～10°，坡口根部圆弧的半径为9～11mm；焊接前进行预热，预热温度达到40～60℃，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，每层焊缝分段退焊；焊接过程道间温度保持不高于200℃；焊接后保温，缓冷。采用这种U型破口大大降低了焊缝截面积，减少了热输入量，有利于焊接变形的控制，分段退焊的方法减低焊接残余应力，多次翻身焊接可以使得钢板焊缝的两侧受力均匀，校正焊接过程中的变形，特厚板焊后散热较快，采用焊后保温的方法来确保焊缝质量，缓冷可以减少应力变形。
【专利说明】一种特厚钢板的对接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特厚钢板的对接方法。
【背景技术】
[0002]钢板按厚度分，薄钢板〈4毫米(最薄0.2毫米)，厚钢板4?60毫米，特厚钢板60?115毫米。马鞍山钢塔钢混叠合段底座板板厚达到150_、轮廓尺寸为7800X15900mm、重量达136.9t，其上密布电梯孔、混凝土浇筑孔、预应力钢绞线通过孔等。底座板与其上的隔舱板全部要求磨光顶紧焊接，制作时对底座板单元整体平面度要求很高。由于底座板所用钢材为Q34ro/150mm厚钢板，受到钢厂轧制工艺的影响，其原材料出厂平面度较差，远远不能满足设计及制造要求。且150mm的钢板厚度，在桥梁钢结构制造领域应用较少，机床的加工能力也无法达到辊板辊平的效果。鉴于以上原因，必须从制造工艺上进行研究，使钢板达到设计要求的平整度，从而保证钢混叠合段的制造质量和整个钢塔的整体质量，如何提高特厚钢板的对接后的平整度以达到设计要求一直是本 申请人:亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种特厚钢板的对接方法，提高了特厚钢板对接后的平整度，满足设计要求。
[0004]为实现上述目的，本发明特厚钢板的对接方法采用的技术方案是:一种特厚钢板的对接方法，钢板的厚度为140-200mm，材质为Q345D，加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为8°?10°，坡口根部圆弧的半径为9?Ilmm;焊接前进行预热，预热温度达到40?60°C，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，每层焊缝分段退焊；焊接过程道间温度保持不高于200°C ;焊接后保温，缓冷。采用这种U型破口，在保证可操作性的同时大大降低了焊缝截面积，减少了热输入量，有利于焊接变形的控制，采用分段退焊的方法减低焊接残余应力，多次翻身焊接可以使得钢板焊缝的两侧受力均匀，校正焊接过程中的变形，预热温度不宜太高，温度较高板材受热产生变形，也会导致定位焊开裂，特厚板焊后散热较快，在厚板焊接完成后，采用焊后保温的方法来确保焊缝质量，缓冷可以减少应力变形。
[0005]在焊接过程中对钢板进行防变形约束。防变形约束与多次翻身两侧焊缝交替焊接相结合，减少焊接变形。
[0006]在焊接过程中对焊缝的背面进行加热。焊接时反面加热，使之与焊接面同步膨胀和同步收缩，同时起到减小焊接应力的作用。
[0007]所述的预热、焊缝背面加热采用履带式加热垫加热，加热温度为100_120°C。采用履带式加热垫，既保证焊前预热温度的均匀及连续性，还可以在焊后保温环冷退热时起到作用。
[0008]焊接完成后对焊接处加热190°C?210°C，保温不小于8小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。优选200°C。[0009]焊接完成后对焊接处采用履带式加热垫加热。加热均为稳定，在缓冷的过程中还能起到保温的作用。
[0010]多次翻身，先焊接正面焊缝焊接至U型坡口的1/4深度时翻转钢板，再焊接反面焊缝，焊接至U型坡口的1/2深度时再次翻转钢板，然后焊满正面的U型坡口，第三次翻转钢板，焊满反面的U型坡口。
[0011]所述的钢板厚度为150mm，对接处破口为双面对称U型坡口，坡口角度为9°，坡口根部圆弧为半径为8mm。
[0012]焊接材料为埋弧焊丝H10Mn2，焊丝直径为5mm，配SJlOlQ焊剂；焊接电流为580?720A，焊接电压为26?32V，焊速为20?23 m/h。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
传统定位焊采用火焰预热，特厚板板厚散热快，定位焊冷却时间较快，冷却和膨胀过程中由于应力的作用都会造成定位焊缝开裂；再加上厚板局部受热热金属的膨胀能引起整个焊件发生平面内或平面外的各种形态的变形。
[0014]本设计采用履带式加热垫，既保证焊前预热温度的均匀及连续性；焊接时反面加热，使之与焊接面同步膨胀和同步收缩，同时起到减小焊接应力的作用；还可以在焊后保温环冷退热时起到作用。
[0015]定位焊预热温度达到50°C时，对焊缝进行定位。定位焊预热温度不宜太高，温度较高板材受热产生变形，也会导致定位焊开裂。
[0016]焊后保温，特厚板焊后散热较快，在厚板焊接完成后，采用焊后保温的方法来确保焊缝质量，焊后加热垫加热200°C左右，保温2小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。
[0017]特厚板对接处采用双面对称U型坡口，坡口角度为8°?10°优选9°，坡口根部圆弧半径优选10mm，在保证可操作性的同时大大降低了焊缝截面积，减少了热输入量，有利于焊接变形的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是特厚钢板的对接处破口结构示意图。
[0019]图2是焊缝处焊接顺序示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0021]如图1所示为特厚钢板的对接处破口结构示意图，两块钢板的对接处破口为双面对称U型坡口，坡口的夹角Θ角度为8°?10°，坡口根部圆弧I的半径为9?11mm。
[0022]一种特厚钢板的对接方法，钢板的厚度为140mm-200mm，材质为Q345D，先加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为8°?10°，坡口根部圆弧的半径为9?Ilmm ;焊接前进行预热，预热温度达到40?60°C，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，如图2所示先焊接正面焊缝焊接至U型坡口的1/4深度时翻转钢板，再焊接反面焊缝，焊接至U型坡口的1/2深度时再次翻转钢板，然后焊满正面的U型坡口，第三次翻转钢板，焊满反面的U型坡口，每层焊缝分段退焊；在焊接过程中对钢板进行防变形约束，焊接的同时对焊缝的背面进行加热，加热温度为100-120°c，焊接过程道间温度保持不高于200°C，预热、焊缝背面加热采用履带式加热垫加热；焊接完成后采用履带式加热垫加热焊接处温度控制在190°C?210°C，保温不低于8小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。焊接材料为埋弧焊丝H10Mn2，焊丝直径为5mm，配SJlOIQ焊剂；焊接电流为580?720A，焊接电压为26?32V，焊速为20?23 m/h。
[0023]焊缝的性能通过反复的焊接工艺试验确定的，在焊接工艺试验过程中，我们对坡口大小，焊接工艺参数等做了大量的试验。试验表明，该坡口形式的焊接性能都比较好。焊缝中心低温冲击平均值为147J，热影响区低温冲击平均值为107J。三区硬度最大值为180，最小值为150。焊缝区抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、接头抗拉强度都满足设计要求和相关标准要求，并具有较大储备量。试验焊接接头经外观检验、超声波探伤检验、宏观断面检验，质量合格。完全可以作为制作马鞍山大桥钢塔150_厚钢焊接工艺的依据。
[0024]焊接过程中，时刻关注焊接变形，当焊件开始变形时可以增加适当的约束来减小变形。当变形角度达到10度左右时，对焊件进行翻身(清根)焊接，效果较佳。如变形角度较小就翻身，需增加翻身次数，消耗制作时间，产生不必要的经济消耗。如变形角度较大翻身，反面焊接收缩达不到预期效果。焊后平面度较差，修整困难，同样产生不必要的经济消耗。翻身时采用垂直焊缝翻身尽量避免焊缝受力。如条件允许最好采用悬空翻，大大减低焊缝的受力。
[0025]实施例一
钢板的厚度为140mm，材质为Q345D，先加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为8 °，坡口根部圆弧的半径为9mm ;焊接前进行预热，预热温度达到40±5°C，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，先焊接正面焊缝焊接至U型坡口的1/4深度时翻转钢板，再焊接反面焊缝，焊接至U型坡口的1/2深度时再次翻转钢板，然后焊满正面的U型坡口，第三次翻转钢板，焊满反面的U型坡口，每层焊缝分段退焊；在焊接过程中对钢板进行防变形约束，焊接的同时对焊缝的背面进行加热，加热温度为90°C，焊接过程道间温度保持不高于200°C，预热、焊缝背面加热采用履带式加热垫加热；焊接完成后采用履带式加热垫加热焊接处温度控制在190°C，保温8小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。焊接材料为埋弧焊丝H10Mn2，焊丝直径为5mm，配SJlOlQ焊剂；焊接电流为580?720A，焊接电压为26?32V，焊速为20 m/h。
[0026]实施例二
钢板的厚度为150mm，材质为Q345D，先加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为9°，坡口根部圆弧的半径为IOmm;焊接前进行预热，预热温度达到50±5°C，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，先焊接正面焊缝焊接至U型坡口的1/4深度时翻转钢板，再焊接反面焊缝，焊接至U型坡口的1/2深度时再次翻转钢板，然后焊满正面的U型坡口，第三次翻转钢板，焊满反面的U型坡口，每层焊缝分段退焊；在焊接过程中对钢板进行防变形约束，焊接的同时对焊缝的背面进行加热，加热温度为110°C，焊接过程道间温度保持不高于200°C，预热、焊缝背面加热采用履带式加热垫加热；焊接完成后采用履带式加热垫加热焊接处温度控制在200°C，保温8小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。焊接材料为埋弧焊丝H10Mn2，焊丝直径为5mm，配SJlOlQ焊剂；焊接电流为580?720A，焊接电压为26?32V，焊速为21.5 m/h。
[0027]实施例三
钢板的厚度为180mm，材质为Q345D，先加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为10°，坡口根部圆弧的半径为Ilmm;焊接前进行预热，预热温度达到60±5°C，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，先焊接正面焊缝焊接至U型坡口的1/4深度时翻转钢板，再焊接反面焊缝，焊接至U型坡口的1/2深度时再次翻转钢板，然后焊满正面的U型坡口，第三次翻转钢板，焊满反面的U型坡口，每层焊缝分段退焊；在焊接过程中对钢板进行防变形约束，焊接的同时对焊缝的背面进行加热，加热温度为125°C，焊接过程道间温度保持不高于200°C，预热、焊缝背面加热采用履带式加热垫加热；焊接完成后采用履带式加热垫加热焊接处温度控制在210°C，保温8小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。焊接材料为埋弧焊丝H10Mn2，焊丝直径为5mm，配SJlOlQ焊剂；焊接电流为580?720A，焊接电压为26?32V，焊速为23 m/h。
[0028]实施例四
钢板的厚度为200mm，材质为Q345D，先加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为10°，坡口根部圆弧的半径为Ilmm;焊接前进行预热，预热温度达到60±5°C，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，先焊接正面焊缝焊接至U型坡口的1/4深度时翻转钢板，再焊接反面焊缝，焊接至U型坡口的1/2深度时再次翻转钢板，然后焊满正面的U型坡口，第三次翻转钢板，焊满反面的U型坡口，每层焊缝分段退焊；在焊接过程中对钢板进行防变形约束，焊接的同时对焊缝的背面进行加热，加热温度为125°C，焊接过程道间温度保持不高于200°C，预热、焊缝背面加热采用履带式加热垫加热；焊接完成后采用履带式加热垫加热焊接处温度控制在210°C，保温8小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。焊接材料为埋弧焊丝H10Mn2，焊丝直径为5mm，配SJlOlQ焊剂；焊接电流为580?720A，焊接电压为26?32V，焊速为23 m/h。
【权利要求】
1.一种特厚钢板的对接方法，钢板的厚度为140-200mm，材质为Q345D，其特征在于:加工两块钢板的对接处破口，破口为双面对称U型坡口，坡口角度为8°?10°，坡口根部圆弧的半径为9?Ilmm ;焊接前进行预热，预热温度达到40?60°C，预热后对焊缝进行定位；采用多次翻身两侧焊缝交替焊接，每层焊缝分段退焊；焊接过程道间温度保持不高于2000C ;焊接后保温，缓冷。
2.根据权利要求1所述的特厚钢板的对接方法，其特征在于:在焊接过程中对钢板进行防变形约束。
3.根据权利要求1所述的特厚钢板的对接方法，其特征在于:在焊接过程中对焊缝的背面进行加热。
4.根据权利要求3所述的特厚钢板的对接方法，其特征在于:所述的预热、焊缝背面加热采用履带式加热垫加热，加热温度为100-120°C。
5.根据权利要求1所述的特厚钢板的对接方法，其特征在于:焊接完成后对焊接处加热190°C?210°C，保温不小于8小时，焊缝用石棉覆盖缓冷。
6.根据权利要求5所述的特厚钢板的对接方法，其特征在于:焊接完成后对焊接处采用履带式加热垫加热。
7.根据权利要求1所述的特厚钢板的对接方法，其特征在于:多次翻身，先焊接正面焊缝焊接至U型坡口的1/4深度时翻转钢板，再焊接反面焊缝，焊接至U型坡口的1/2深度时再次翻转钢板，然后焊满正面的U型坡口，第三次翻转钢板，焊满反面的U型坡口。
8.根据权利要求1?7任意一种特厚钢板的对接方法，其特征在于:所述的钢板厚度为150mm，对接处破口为双面对称U型坡口，坡口角度为9°，坡口根部圆弧为半径为8mm。
9.根据权利要求8所述的特厚钢板的对接方法，其特征在于:焊接材料为埋弧焊丝H10Mn2，焊丝直径为5mm，配SJlOlQ焊剂；焊接电流为580?720A，焊接电压为26?32V，焊速为20?23m/h。
【文档编号】B23K9/18GK104002030SQ201410252792
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】李彦国, 刘志刚, 李军平, 吴江波, 张海涛 申请人:中铁宝桥（扬州）有限公司