一种EQ51超高强度钢焊接裂纹的修复方法与流程

本发明涉及痕接裂纹修复技术领域，尤其涉及一种eq51超高强度刚焊接裂纹的修复方法。

背景技术：

升降基础是自升式钻井平台的重要承力结构，其为平台桩腿的固定提供支撑，同时也为平台桩腿的上下升降传递动力，其主要承力结构的材质是eq51超纲强度钢，这是由于eq51超高强度钢具有较高的强度、良好的低温冲击性能，而且焊接节点多为深熔焊或全焊透焊缝，使得焊接接头应力呈现三向应力特征，因此，在焊接过程参数控制不当的情况下容易在焊缝或焊缝附近的母材区域表面形成焊接冷裂纹的焊接缺陷，而在后期对焊缝进行裂纹修复过程中，若修复工艺不合理，则容易引起裂纹扩展或者裂纹再生现象，影响接头使用性能，同时增加裂纹修复成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种eq51超高强度钢焊接裂纹的修复方法，其不仅可以有效防止在焊接裂纹修复过程和补焊过程中出现裂纹扩展和裂纹再生现象，确保裂纹修复补焊的质量，保证裂纹修复的成功性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种eq51超高强度钢焊接裂纹的修复方法，其包括如下步骤：

s1：采用磁粉检测的方式对焊接裂纹进行检测，以确定裂纹位置和裂纹长度，并在裂纹两端钻止裂孔；

s2：采用碳弧气刨和机械打磨相结合的方式对裂纹进行清除以形成气刨坡口，并利用磁粉检测的方式检测气刨坡口及其周围的裂纹是否清除完成；

s3：对气刨坡口进行预热处理，并且气刨坡口的预热区域为至少包括气刨坡口两侧75mm的区域；

s4：选择直径为3.2mm、且屈服强度不低于500mpa的低氢型焊条对气刨坡口进行补焊，形成补焊焊缝。

s5：对补焊焊缝进行保温缓冷处理；

s6：待补焊焊缝冷却后，采用机械打磨的方式对补焊焊缝进行打磨处理，以确保补焊焊缝与补焊焊缝周围的金属平滑过渡；

s7：采用磁粉检测的方式对补焊焊缝进行检测，以确保补焊焊缝没有裂纹。

进一步地，在步骤s4中，对气刨坡口进行补焊前，需要对低氢型焊条在350-400℃的温度下进行烘焙，烘焙时间为2小时，烘焙后放置在保温桶中备用。

进一步地，对气刨坡口进行补焊时，低氢型焊条的引弧位置是在焊点前10mm处的气刨坡口上。

进一步地，在步骤s4中，对气刨坡口进行补焊时的焊接电流是110-150a，焊接电压为20-25v，道间温度大于等于气刨坡口的预热温度且小于等于200℃。

进一步地，在步骤s5中，对补焊焊缝进行保温缓冷处理是通过在所述补焊焊缝处放置保温棉。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明所述的eq51超高强度钢焊接裂纹的修复方法，其在补焊前在裂纹两侧钻止裂孔，可以有效防止在裂纹修复过程和补焊过程中出现裂纹扩展和裂纹再生现象；该修复方法采用碳弧气刨和机械打磨相结合的方式对裂纹进行清除以形成气刨坡口，并利用磁粉检测的方式检测气刨坡口及其周围的裂纹是否清除完成，可以确保裂纹修复补焊的质量，保证裂纹修复的成功性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明所述的eq51超高强度钢焊接裂纹的修复方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图1所示的是本发明所述的eq51超高强度钢焊接裂纹的修复方法，其包括如下步骤：

s1：采用磁粉检测的方式对焊接裂纹进行检测，以确定裂纹位置和裂纹长度，并在裂纹两端钻止裂孔；

需要说明的是，在裂纹两端钻止裂孔可以有效防止在裂纹修复过程和补焊过程中出现裂纹扩展和裂纹再生现象。

s2：采用碳弧气刨和机械打磨相结合的方式对裂纹进行清除以形成气刨坡口，并利用磁粉检测的方式检测气刨坡口及其周围的裂纹是否清除完成；

s3：对气刨坡口进行预热处理，并且气刨坡口的预热区域为至少包括气刨坡口两侧75mm的区域；

需要说明的是，在本发明中，对气刨坡口进行预热处理时的预热温度参考awsd1.1/d1.1m(structuralweldingcode—steel)标准，具体为：当板厚小于等于20mm时，预热温度不小于10℃；当板厚大于20mm且小于等于38mm时，预热温度不小于65℃；当板厚大于38mm且小于等于65mm时，预热温度不小于110℃；当板厚大于65mm时，预热温度不小于150℃。

s4：选择直径为3.2mm、且屈服强度不低于500mpa的低氢型焊条对气刨坡口进行补焊，形成补焊焊缝，这是因为eq51超高强度钢的屈服强度≥500mpa，抗拉强度610-770mpa，伸长率≥16％，-40℃冲击吸收功能量≥50j，而进行焊接时焊条的屈服强度和抗拉强度要高于或等于eq51超高强度钢的屈服强度，因此，在本发明中，选择直径为3.2mm、且级别不低于e9018m-h4r的低氢型焊条对气刨坡口进行补焊，并且补焊时采用多层多道焊的方式。

s5：对补焊焊缝进行保温缓冷处理；

s6：待补焊焊缝冷却后，采用机械打磨的方式对补焊焊缝进行打磨处理，以确保补焊焊缝与补焊焊缝周围的金属平滑过渡；

s7：采用磁粉检测的方式对补焊焊缝进行检测，以确保补焊焊缝没有裂纹。

在步骤s4中，对气刨坡口进行补焊前，需要对低氢型焊条在350-400℃的温度下进行烘焙，烘焙时间为2小时，烘焙后放置在保温桶中备用。

在本发明中，对气刨坡口进行补焊时，低氢型焊条的引弧位置是在起焊点前10mm处的气刨坡口上，然后在稳定电弧后将电弧移到起焊点进行焊接，这是因为起弧点处焊条药皮未充分反应容易形成气孔、裂纹等焊接缺陷，在气刨坡口外引弧，不仅不美观，同样也不可避免会出现焊接缺陷，因此，在起焊点前10mm处引弧，并在稳定电弧后将电弧移到起焊点进行焊接，可以有效避免焊接缺陷。

在步骤s4中，对气刨坡口进行补焊时的焊接电流是110-150a，焊接电压为20-25v，道间温度大于等于气刨坡口的预热温度且小于等于200℃的温度范围内；作为进一步优选的实施方式，对气刨坡口进行补焊时的焊接电流是113-144a，焊接电压为21-24v，道间温度大于等于气刨坡口的预热温度且小于等于200℃的温度范围内。

在本实施例中，为了说明补焊时焊接电流、焊接电压以及道间温度对补焊焊缝焊接效果的影响，发明人进行了焊接工艺评定实验，其实验过程如下：

1、选择实验材料：

(1)选择母材：eq51材质，厚度为32mm。其化学成分为：c0.08％、si0.13％、mn1.4％、p0.01％、s0.001％。其屈服强度为671mpa(≥500mpa)，抗拉强度为680mpa(610-770mpa)，伸长率为20％(≥16％)，-40℃冲击吸收功能量324j(≥50j)。其交货状态为淬火加回火。

(2)选择焊条：选择牌号为hoballoy9018-m(awsa5.5/a5.5m标准的e9018m-h4r型号)，规格φ3.2mm的低氢型焊条，其化学成分为：c0.04％、si0.20％、mn0.89％、p0.018％、s0.012％。其熔敷金属屈服强度为583mpa，抗拉强度为672mpa，伸长率为24％，-50℃冲击吸收功能量81j。

2、针对横焊、立焊以及仰焊三种焊接位置，选择不同的焊接电流、焊接电压及道间温度进行三组焊接实验，具体实验数据如表1所示：

表1

3、对焊接完成的补焊焊缝进行接头理化实验，需要说明的是，接头理化试验结果应满足以下要求：

(1)拉伸试验：接头抗拉强度应不低于母材标准值610mpa；

(2)弯曲试验：对接接头弯曲180°，试样表面不应出现大于3mm的缺欠；

(3)低温冲击试验：对接焊缝-40℃冲击功平均值不低于33j。

(4)硬度试验；接头硬度不大于420hv10；

(5)低倍金相试验：接头横断面不应存在未熔合、未焊透、气孔、裂纹等焊接缺陷。

具体实验结果如表2所示：

表2

备注：

①表2中的序号与表1中的序号一一对应；

②wm表示焊缝中心，fl表示熔合线位置，fl+1表示熔合线外1mm的热影响区，fl+2表示熔合线外2mm的热影响区，fl+5表示熔合线外5mm的热影响区。

4、实验结论

(1)接头强度

由各组接头拉伸试验结果可以看出，各组接头强度均高于母材标准值。

(2)接头塑性

由各组接头弯曲试验结果可以看出，试样180°弯曲后其表面不存在大于3mm的缺欠。

(3)冲击韧性

根据各组接头低温冲击试验结果，各组对接接头-40℃的平均冲击功均不低于33j。

(4)硬度

各组接头硬度试验结果表明，接头各区的硬度均低于标准值420hv10。

(5)宏观断面

从焊接接头宏观断面酸蚀试样可以看出，各组焊缝熔合良好，无裂纹、气孔、夹杂、夹渣等焊接缺陷。

结果表明，三组焊评试样均满足awsd1.1/d1.1m(structuralweldingcode—steel)的验收标准要求，母材有冲击要求时，可以覆盖板厚大于等于16mm的eq51材质的smaw全位置焊接；母材无冲击要求时，可以覆盖板厚大于等于3mm的eq51材质的smaw全位置焊接。

综上所述，当焊条为直径为3.2mm、屈服强度不小于500mpa的低氢型焊条时，在焊接电流是113-144a，焊接电压为21-24v，道间温度大于等于气刨坡口的预热温度且小于等于200℃的焊接条件下进行焊接时，均可满足相关要求。

在步骤s5中，对补焊焊缝进行保温缓冷处理是通过在所述补焊焊缝处放置保温棉。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。