一种超厚板埋弧焊工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接技术领域，具体是一种超厚板埋弧焊工艺。
【背景技术】
[0002]起重船中起重机臂架支架铰耳板由超厚板制造，其宽度及长度都超过了钢厂整板制造范围，因此，超厚板焊接成为起重船建造中不可避免的问题。随着起重能力的提高，该部分板厚相应增加，如3000吨起重船中，该部分板厚达到180mm，4500吨起重船中，该部分板厚则超过200mm，且所用钢材强度较高，屈服强度不低于390Mpa。因此，工程中焊接此类构件难度在于:
1、近根部焊接时易变形，导致后续焊接难以校正变形；
2、反面焊接时因构件自重大，焊缝收缩受阻导致根部焊道开裂；
3、为调整焊接变形，翻身次数多且翻身困难。
[0003]目前，焊接此种特厚板主要方法有I)电渣焊或气电立焊，但此类焊缝组织粗大，焊后需600°C以上长时退火处理，不仅操作困难、能源消耗大，且接头承受动载能力差。2)带有根部陶瓷衬垫的埋弧焊，此方法虽避免背面清根后打磨作业，但仍不能避免以上3点问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种超厚板埋弧焊工艺，焊接翻身次数少、焊后工件变形小。
[0005]本发明采用如下技术方案:一种超厚板埋弧焊工艺，包括以下工艺参数及步骤:
1)接头准备:超厚板采用X型坡口，正面坡口角度50°±2.5°，两侧对称开设，坡口深度t/2+ (5-8) mm (t为板厚，即坡口深度为1/2超厚板厚度+5~8mm)，反面坡口角度55° ±2.5°，两侧对称开设，坡口深度t/2- (5~8)mm，钝边2~3mm，接头间隙3~4mm;
2)预热:将电阻陶瓷加热片放置于保温棉上，接着把超厚板置于加热片上，然后连同加热片放置于经过找平的胎架上，先从超厚板背面开始，设定预热温度150°C ~160°C，加热速率不高于105°C /h，预热保持加热I小时后，超厚板正面增加一组陶瓷电阻加热片，同样表面覆盖保温棉，设定预热温度150°C ~160°C，加热速率不高于105°C /h,当坡口根部、正面坡口向内1/4 t深度至少3点温度不低于150°C时预热完成；
3)打底焊:预热完成后无需定位焊直接在正面坡口侧采用药芯焊丝气保焊打底两道，打底焊道热输入不大于18KJ/cm，药芯焊丝气保焊打底两道形成两层，完成后埋弧焊填充至少两道形成一层，且保持层间温度不高于230°C，对于前4道焊道，每道焊接完成后作烤火消应力处理，药芯焊丝气保焊的退火处理在焊后敲渣前进行，埋弧焊的退火处理在敲渣后进行，烤火温度不高于600°C ;
4)翻身:焊间变形量不大于6~8mm后翻身；
5)反面施焊:反面碳刨清根后，按照步骤2)所述预热方法使超厚板达到预热要求再按照步骤3)打底焊，对于前2道药芯焊丝气保焊焊道，每道焊接完成后作烤火消应力处理； 6)消应力处理:除退火处理的焊道和表层焊道外，其它焊道的焊层均作锤击消应力处理；每侧焊接厚度视变形情况而定，当变形超出平面度要求时应立即翻身焊接；
7)焊接完成后立即做20(TC/2h后热处理，然后缓冷至室温。
[0006]其中，步骤2)的预热可采取断续加热，加热约20分钟后，暂停5~10分钟。
[0007]进一步，步骤5)中反面碳刨清根时，当超厚板整体变形较小《 5mm/m)，清根深度为4~5mm，当变形量较大时，清根深度为7~8mm0
优选地，步骤5)反面施焊之前，在接头两侧不影响焊接操作区域分别放置配重块以平衡正面焊接时的变形。
[0008]步骤5)反面施焊时，当两侧焊缝厚度之和达到板厚1/3时，后续预热温度降低至不低于80°C。
[0009]本发明具有如下优点:本工艺通过优化坡口设计、控制预热速率、对根部焊道退火消应力处理、其余焊层均匀锤击处理、通过反面清根进一步调节校正焊接变形、后热消氢处理，可减少根部焊接变形量，减小后续填充盖面时焊接残余应力，进而减少厚板焊接时翻身次数。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的接头坡口形式；
图2是焊接图；
图3是焊接工序(顺序)图；
图4是正面根部焊接完成后翻身示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。
[0012]一种超厚板埋弧焊工艺，包括以下工艺参数及步骤:
1)接头准备:超厚板(板厚彡150mm)采用X型坡口，正面坡口角度50°±2.5°，两侧对称开设，坡口深度t/2+ (5-8) mm (t为板厚，即坡口深度为1/2超厚板厚度+5~8mm)，反面坡口角度55° ±2.5°，两侧对称开设，坡口深度t/2-(5~8)mm，钝边2~3mm，接头间隙3~4_，装配前母材表面的水分、油脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理。接头两侧坡口深度具有不对称特征，正面坡口深度比反面坡口深度大10~15mm，以利用中性层平面减小焊接角变形；
2)预热:将电阻陶瓷加热片放置于保温棉上，接着把超厚板置于加热片上，然后连同加热片放置于经过找平的胎架上，即预热先从超厚板背面开始，设定预热温度150°C -160
加热速率不高于105°C /h，预热保持加热I小时后，超厚板正面增加一组陶瓷电阻加热片，同样表面覆盖保温棉，设定预热温度150°C ~160°C，加热速率不高于105°C /h，加热时保持较小的温度梯度，防止内部产生微裂纹，选择坡口根部、正面坡口向内1/4 t深度等各区域至少3点温度不低于150°C时预热完成；为进一步均匀预热，加热时可采取断续加热，即加热约20分钟后，暂停5-10分钟;
3 )打底焊:预热完成后无需定位焊直接在在正面坡口侧采用药芯焊丝气保焊打底两道(两层)，打底焊道热输入不大于18KJ/cm，两道药芯焊丝气保焊(FCAW)打底完成后至少埋弧焊(SAW)填充两道(一层)，且保持层间温度不高于230°C，控制近根部焊道层数，既防止焊接层数过多导致变形大，又避免焊接层数少导致工件翻身时焊缝产生裂纹。为减小变形、避免焊道开裂，对于前4道焊道(两道气保焊，两道埋弧焊)，每道焊接完成后作烤火消应力处理，药芯焊丝气保焊的退火处理在焊后敲渣前进行，埋弧焊的退火处理在敲渣后进行，烤火温度不高于600 °C ；
4)翻身:对于不对称板件拼接(板块面积差异较大)，步骤3)完成后翻身；对于近似对称板件拼接(板块面积差异不大)，可增加2~3层埋弧焊，且每层必须分道焊。翻身前，焊间变形量应不大于6~8mm。翻身应避免未焊侧根部处于受拉状态；
5)反面施焊:反面碳刨清根后，按照步骤2)所述预热方法使超厚板达到预热要求再按照步骤3)打底焊，对于前2道药芯焊丝气保焊焊道，每道焊接完成后作烤火消应力处理，在进行反面碳刨清根时，清根深度根据焊件整体变形量而定，变形量小，则清根深度4~5mm，变形量大，则清根深度7~8mm，焊接工序参照正面焊接.采用碳刨清根方式，一方面为焊透需要，另一方面作为接头变形的调节变量，此外，焊接前，在接头两侧不影响焊接操作区域分别放置配重块以促进正面焊接变形的校正；
6)消应力处理:除退火处理的焊道和表层焊道外，其它焊道的焊层均作锤击消应力处理；每侧焊接厚度视变形情况而定，当变形超出平面度要求时应立即翻身焊接；当两侧焊缝厚度之和达到板厚1/3时，后续预热温度可降低至不低于80°C ;
7)焊接完成后立即做200°C/2h后热处理，然后缓冷至室温，以防止氢致冷裂纹的产生。
[0013]本发明通过优化坡口设计、控制预热速率、对根部焊道退火消应力处理、其余焊层均匀锤击处理、通过反面清根进一步调节校正焊接变形、后热消氢处理；对180mm厚板焊接后，工件整体变形小于等于3mm，每条焊缝翻身3次；对附带工艺试板力学性能试验表明，性能完全满足等强要求。
【主权项】
1.一种超厚板埋弧焊工艺，其特征在于，包括以下工艺参数及步骤: 1)接头准备:超厚板采用X型坡口，正面坡口角度50°±2.5°，两侧对称开设，坡口深度是t/2+ (5~8)mm，反面坡口角度55° ±2.5°，两侧对称开设，坡口深度t/2_ (5~8)mm,钝边2~3_，接头间隙3~4mm ； 2)预热:将电阻陶瓷加热片放置于保温棉上，接着把超厚板置于加热片上，然后连同加热片放置于经过找平的胎架上，先从超厚板背面开始，设定预热温度150°C ~160°C，加热速率不高于105°C /h，预热保持加热I小时后，超厚板正面增加一组陶瓷电阻加热片，同样表面覆盖保温棉，设定预热温度150°C ~160°C，加热速率不高于105°C /h,当坡口根部、正面坡口向内1/4 t深度至少3点温度不低于150°C时预热完成； 3)打底焊:预热完成后无需定位焊直接在正面坡口侧采用药芯焊丝气保焊打底两道，打底焊道热输入不大于18KJ/cm，药芯焊丝气保焊打底两道形成两层，完成后埋弧焊填充至少两道形成一层，且保持层间温度不高于230°C，对于前4道焊道，每道焊接完成后作烤火消应力处理，药芯焊丝气保焊的退火处理在焊后敲渣前进行，埋弧焊的退火处理在敲渣后进行，烤火温度不高于600°C ; 4)翻身:焊间变形量不大于6~8mm后翻身； 5)反面施焊:反面碳刨清根后，按照步骤2)所述预热方法使超厚板达到预热要求再按照步骤3)打底焊，对于前2道药芯焊丝气保焊焊道，每道焊接完成后作烤火消应力处理； 6)消应力处理:除退火处理的焊道和表层焊道外，其它焊道的焊层均作锤击消应力处理；每侧焊接厚度视变形情况而定，当变形超出平面度要求时应立即翻身焊接； 7)焊接完成后立即做20(TC/2h后热处理，然后缓冷至室温。2.根据权利要求1所述的一种超厚板埋弧焊工艺，其特征在于，步骤2)的预热采取断续加热，加热约20分钟后，暂停5~10分钟。3.根据权利要求1所述的一种超厚板埋弧焊工艺，其特征在于，步骤5)中反面碳刨清根时，当超厚板整体变形量彡5mm/m时，清根深度为4~5mm，当变形量大于5mm/m时，清根深度为7~8mm。4.根据权利要求1所述的一种超厚板埋弧焊工艺，其特征在于，步骤5)反面施焊之前，在接头两侧不影响焊接操作区域分别放置配重块以平衡正面焊接时的变形。5.根据权利要求1所述的一种超厚板埋弧焊工艺，其特征在于，步骤5)反面施焊时，当两侧焊缝厚度之和达到板厚1/3时，后续预热温度降低至不低于80°C。
【专利摘要】本发明公开了一种超厚板埋弧焊工艺，包括以下工艺参数及步骤：1)接头准备:超厚板采用X型坡口；2）预热：先加热超厚板背面再加热超厚板正面，设定预热温度150℃~160℃，加热速率不高于105℃/h；3）打底焊，预热完成后，药芯焊丝气保焊打底两道形成两层，完成后埋弧焊填充至少两道形成一层，且保持层间温度不高于230℃，4）翻身：焊间变形量不大于6~8mm后翻身；5）反面施焊：反面碳刨清根后，按照步骤2）所述预热方法使超厚板达到预热要求再按照步骤3）打底焊；6）消应力处理；7）焊接完成后立即做200℃/2h后热处理，然后缓冷至室温。该工艺减少根部焊接变形量，减小后续填充盖面时焊接残余应力，进而减少厚板焊接时翻身次数。
【IPC分类】B23K33/00, B23K9/18, B23K101/18, B23K9/16, B23K9/235
【公开号】CN105057856
【申请号】CN201510321941
【发明人】冯胜昆, 刘建成, 陈淑梅, 吴海建
【申请人】招商局重工（江苏）有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月12日