海洋工程结构低温环境服役下的埋弧焊工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种海洋工程结构低温环境服役下的埋弧焊 工艺。
【背景技术】
[0002] 随着海洋工程结构逐步走向深水和低温区域，工程项目主结构钢材设计壁厚越来 越大，服役温度也越来越低。厚板、超厚板焊接时填充焊材熔敷金属量大，焊接时间长，热输 入总量高，构件施焊时焊缝拘束度高、焊接残余应力大，焊后应力和变形大；焊接施焊过程 中，易产生热裂纹与冷裂纹。目前国内外海洋工程结构一般对超过40或50mm的结构焊接要 求采用热处理或CTOD工艺（CTOD，即Crack Tip Opening Displacement，指裂纹尖端张开位 移；CTOD试验是一种评价材料和焊接接头抗断裂性能的有效方法；CTOD工艺指用CTOD试 验评价的焊接工艺）。海洋工程结构规模大，进行热处理的施工周期长，人力、物力成本高， 因此，对低温环境服役下的海洋工程结构使用裂纹尖端张开位移法评价的焊接工艺（CT0D 工艺）成为比较好的选择。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种海洋工程结构低温环境服役下可免除焊后热处 理的埋弧焊工艺，对海洋工程结构低温环境服役下的焊接可实现厚度在40至88mm的 GB712EH36-Z35钢板/管的CTOD焊接工艺，最低能够满足-25°C低温服役；还可实现厚度在 45至IOOmm的GB712DH36-Z35钢板/管的CTOD焊接工艺，最低能够满足-15°C低温服役。
[0004] 本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的：
[0005] 本发明海洋工程结构低温环境服役下的埋弧焊工艺，其特征是，包括以下步骤： (一）确定对母材的焊接方式；（二）确定母材的接头类型；（三）焊材选择；（四）确定焊 接参数；（五）焊接控制。
[0006] 前述的海洋工程结构低温环境服役下的埋弧焊工艺，其特征是，
[0007] 所述确定焊接方式包括手工电弧焊+埋弧焊或者表面张力过渡熔化极气体保护 电弧焊+埋弧焊；
[0008] 所述接头类型包括X型坡口、K型坡口、V型坡口或者单边V型坡口；
[0009] 所述焊材选择是手工电弧焊封底焊材为AWS A5. 1E7016,该AWS A5. 1E7016焊材 为林肯生产的直径为3. 2_的Conarc 52,或者是神钢生产的直径为3. 2_的LB-52U ;表 面张力过渡熔化极气体保护电弧焊（简称STT焊）封底焊材为AWS A5. 18ER70S-G，该AWS A5. 18ER70S-G焊材为林肯生产的直径为I. 2mm的JM-58焊丝；埋弧焊填充盖面焊材为AWS A5. 23F8A8-ENi IK-Ni 1，该 AWS A5. 23F8A8-ENi IK-Ni 1 焊材为林肯生产的直径为 4. Omm 的 PREMIERWELD? NilK焊丝；焊剂为8500,其是林肯厂家生产的对应PREMIER WELD? Ni IK焊 丝的配套焊剂；
[0010] 所述确定焊接参数包括：预热温度为ll〇°C，层间温度为110至200°C;手工电弧焊 采用林肯生产的直径为3. 2mm的Conarc 52焊条时，电流80至100A，电压20至22V ;手工电 弧焊采用神钢生产的直径为3. 2mm的LB-52U焊条时，电流90至110A，电压20至22V ;表面 张力过渡熔化极气体保护电弧焊（STT焊）采用林肯生产的直径为I. 2mm的JM-58焊丝时， 电流150至170A，电压18至20V ;埋弧焊采用林肯生产的直径为4. Omm的PREMIER WELD? NilK焊丝时，电流400至600A，电压27至34V ;
[0011] 所述焊接控制为：焊接过程中先从正面封底，当正面接头完成1/3的焊接，或者接 头发生明显变形时，翻转接头或者直接在背面方向开始清根，直至完全去除根部缺陷为止； 然后从背面开始施焊，直至背面焊缝完成焊接，最后继续完成正面接头剩余的焊接。在整个 焊接过程中如果发现明显变形均可先焊接试件正在焊接面的背面。
[0012] 前述的海洋工程结构低温环境服役下的埋弧焊工艺，其特征是，所述母材是在海 洋环境中服役的海洋工程结构，该海洋工程结构包括在-25°c或以上温度环境中服役的厚 度为40至88mm的GB712EH36-Z35型号钢材，以及在-15°C或以上温度环境中服役的厚度在 45至IlOmm的GB712DH36-Z35型号的钢材。
[0013] 本发明海洋工程结构低温环境服役下的埋弧焊工艺的有益效果是：能够免除低温 环境下厚板/管结构的焊后热处理工作，减少人力、物力成本，缩短施工周期。
【具体实施方式】
[0014] 实施例：
[0015] 1、选用母材：国内海洋工程常用钢材GB712-2011H136-Z35 (厚度80mm)， GB712-2011DH36-Z35(厚度 90mm/100mm)。
[0016] 2、焊材：选定一种埋弧焊材，林肯锦州埋弧焊丝PREMIER WELD? NiIK (4. 0mm)，林 肯埋弧焊剂8500 ;挑选合适的封底焊材，林肯打底焊条Conarc52 (3. 2mm)，神钢打底焊条 LB-52U (3. 2mm)，和 STT 焊丝 JM-58 (I. 2mm)。
[0017] 3、接头设计：根据AWS DL 1/D1. IM(美国国家钢结构焊接规范）和 DNV-0S-C401 (挪威离岸结构物组装和试验标准）标准选取X型和K型坡口；坡口间隙统一 为2-4mm，钝边1-2_;其中X型坡口角度60°，K型坡口角度45°。
[0018] 4、焊接方法：手工电弧焊+埋弧焊（SMAW+SAW)，表面张力过渡熔化极气体保护电 弧焊 + 埋弧焊（GMAW(STT) +SAW)。
[0019] 5、焊接位置：3G/1G(SMAW、GMAW), IG(SAW)。
[0020] 6、焊接参数：预热温度为110 °C，手工焊Conarc 52焊条电流80-100A,电压 20-22V，热输入l·8-2·5KJ/mm;LB-52U焊条电流90-110A，电压 20-22V，热输入0·9-2·0KJ/ mm ;STT 焊 JM-58 焊丝电流 150-170A,电压 18-20V，热输入 L 3-1. 5KJ/mm ;埋弧焊 PREMIER WELD? NilK第一道填充电流400-450A，电压27-29V，热输入I. 2-2. OKJ/mm，其余道次电流 400-600A,电压 27-34V，热输入 I. 5-3. OKJ/mm。
[0021] 7、焊接控制：下料切割母材并打磨好钢板的坡口面，同时焊接区域两边至少25_ 应通