专利名称：应用于水轮机的高强调质特厚s500q钢板焊接工艺的制作方法
应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺技术领域
本发明是一种钢板焊接工艺，特别涉及一种应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺。
背景技术：
高水头混流式机组座环由于对其强度和刚度要求是十分严格的，在国内以往设计制造中，座环整体采用常规的Q345R钢板，导致则座环的尺寸往往偏大、重量偏重，制造成本很高。借鉴国外的制造经验，高水头混流式机组的机组座环设计中固定导叶采用高强度调质钢板S500Q (欧标EN10025)，座环上下环板及支撑仍采用常规Q345R钢板制造，在保证座环强度不变情况下，可大幅度降低座环的设计尺寸和重量，降低制造成本。这种高强度调质钢板S500Q是欧标钢板，均为进口钢板且目前供货的最大厚度截止到150mm，在水轮机行业中的成功使用厚度为50mm，研究开发厚度超过150mm超厚高强调质S500Q钢板焊接工艺，并在高强度高水头座环上成功应用，给水轮机设计带来新的研发领域。发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，分析研究超厚S500Q钢板焊接工艺，在高水头混流式机组座环中成功运用，解决以往制造中使用常规Q345R钢板导致座环的尺寸偏大、重量偏重的缺陷，提高机组运行可靠性，延长机组使用寿命的应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的: 一种应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺，按以下步骤进行: (1)、焊接性分析: 当S500Q钢板厚度小于50mm时Ceq为≤ 0.47 %，当S500Q钢板厚度大于50mm时Ceq为< 0.70%，而S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时材料的焊接性能较差，焊接时容易出现冷裂纹，在焊接热影响区的粗晶区冷裂倾向更大，有脆化倾向，导致接头韧性下降； (2)、焊接材料 选择: S500Q钢板焊接冷裂倾向很大，需要严格控制焊接材料的氢含量，选用低氢型焊接材料，低氢型焊接材料的氢含量2mal/100g 4mal/100g，采用E81Tl_Ni IC药芯焊丝在CO2气体保护下进行焊接，焊丝的直径为1.2mm，焊接时的电流为120 300A ； (3)、焊接坡口准备: 为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将厚板焊件接头边缘加工成坡口，坡口除保证焊透外，起调节母材金属和填充金属比例的作用； 坡口型式的选择:1)、当厚度相同的工件坡口型式为双面U型坡口时:进行两面施焊，焊接时受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小；增大了钝边P和圆弧R尺寸，钝边P的长度为I 6mm,和圆弧R的长度为6 15_ ； 2)、当厚度不相同的工作坡口型式为双单边V形坡口时:(4)、预热温度和层间温度选择: S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时，冷裂倾向大，为防止冷裂纹的产生，需要进行预热，降低焊接时产生的温度梯度，减少焊接应力，防止裂纹产生，根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算,利用远红外电加热板进行预热,预热温度为150 200°C,预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为200 250°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对试板用保温棉保温，在焊接的过程中试板的温度不低于150°C ； (5)、坡口清理: 使用磨光机打磨去除坡口两侧20_范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； (6)、试板焊接: 采用厚度为230mm的焊接试板进行试焊，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为260 300A，焊接的电压为28 32V，焊接的速度为25 30cm/min，焊接线能量为19.2 23KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为200 250°C，使用双面对称焊接，每面焊至< 30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至试板平整后，再焊接另一面，焊接 过程中翻身的次数为8 10次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3mm ； (7)、试板消氢处理: 当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在试板焊至IOOmm厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对试板利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为200 250°C，加热后进行保温，保温的时间不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； (8)、试板去应力热处理: 焊后将试板放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至> 100°C，后按50°C /h的加热速度加热到570 590°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的； (9)、检验试板: 焊接试板NDT检查合格，试板拉伸、弯曲、冲击机械性能试验合格； (10)、工件焊接: 1)、预热:根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为150 200°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为200 250°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对工件用保温棉保温，在焊接的过程中工件的温度不低于150。C； 2)、清理坡口:使用磨光机打磨去除坡口两侧20mm范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； 3)、焊接:将要焊接的工件进行焊接，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为260 300A，焊接的电压为28 32V，焊接的速度为25 30cm/min，焊接线能量为 19.2 23KJ/cm ；采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为200 250°C，使用双面对称焊接，每面焊至< 30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至工件平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为8 10次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3mm ； 4):消氢处理:当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在工件焊至IOOmm厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对工件利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为200 250°C，加热后进行保温，保温的时间为不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； 5)、去应力热处理:焊后将工件放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至彡100°C，后按50°C /h的加热速度加热到570 590°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的。
因此，本发明提供的应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺，焊接强度闻，焊接精度闻，提升广品运行可罪性，延长整个机组的使用寿命。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1: 一种应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺，按以下步骤进行: (1)、焊接性分析: 当S500Q钢板厚度小于50mm时Ceq为彡0.47 %，当S500Q钢板厚度大于50mm时Ceq为< 0.70%，而S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时材料的焊接性能较差，焊接时容易出现冷裂纹，在焊接热影响区的粗晶区冷裂倾向更大，有脆化倾向，导致接头韧性下降； (2)、焊接材料选择: S500Q钢板焊接冷裂倾向很大，需要严格控制焊接材料的氢含量，选用低氢型焊接材料，低氢型焊接材料的氢含量2mal/100g，采用E81Tl_NilC药芯焊丝在CO2气体保护下进行焊接，焊丝的直径为1.2mm，焊接时的电流为120A ； (3)、焊接坡口准备: 为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将厚板焊件接头边缘加工成坡口，坡口除保证焊透外，起调节母材金属和 填充金属比例的作用； 坡口型式的选择:1)、当厚度相同的工件坡口型式为双面U型坡口时:进行两面施焊，焊接时受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小；增大了钝边P和圆弧R尺寸，钝边P的长度为Imm,和圆弧R的长度为6mm ； 2)、当厚度不相同的工作坡口型式为双单边V形坡口时: (4)、预热温度和层间温度选择: S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时，冷裂倾向大，为防止冷裂纹的产生，需要进行预热，降低焊接时产生的温度梯度，减少焊接应力，防止裂纹产生，根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为150°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为200°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对试板用保温棉保温，在焊接的过程中试板的温度不低于150°C ； (5)、坡口清理: 使用磨光机打磨去除坡口两侧20_范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； (6)、试板焊接: 采用厚度为230mm的焊接试板进行试焊，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为260A，焊接的电压为28V，焊接的速度为25cm/min，焊接线能量为19.2KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为200°C，使用双面对称焊接，每面焊至彡30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至试板平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为8次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3_ ； (7)、试板消氢处理: 当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在试板焊至100_厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对试板利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为200°C，加热后进行保温，保温的时间不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； (8)、试板去应力热处理: 焊后将试板放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至> 100°C，后按50°C /h的加热速度加热到570°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的； (9)、检验试板: 焊接试板NDT检查合格，试板拉伸、弯曲、冲击机械性能试验合格； (10)、工件焊接: 1)、预热:根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为150°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为200°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对工件 用保温棉保温，在焊接的过程中工件的温度不低于150°C ； 2)、清理坡口:使用磨光机打磨去除坡口两侧20mm范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； 3)、焊接:将要焊接的工件进行焊接，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为260A，焊接的电压为28V，焊接的速度为25cm/min，焊接线能量为19.2KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为200°C，使用双面对称焊接，每面焊至彡30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至工件平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为8次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3_ ； 4):消氢处理:当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在工件焊至100_厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对工件利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为200°C，加热后进行保温，保温的时间为不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； 5)、去应力热处理:焊后将工件放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至彡100°C，后按50°C /h的加热速度加热到570°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的。
实施例2:—种应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺，按以下步骤进行: (1)、焊接性分析: 当S500Q钢板厚度小于50mm时Ceq为彡0.47 %，当S500Q钢板厚度大于50mm时Ceq为< 0.70%，而S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时材料的焊接性能较差，焊接时容易出现冷裂纹，在焊接热影响区的粗晶区冷裂倾向更大，有脆化倾向，导致接头韧性下降； (2)、焊接材料选择: S500Q钢板焊接冷裂倾向很大，需要严格控制焊接材料的氢含量，选用低氢型焊接材料，低氢型焊接材料的氢含量3mal/100g，采用E81Tl_NilC药芯焊丝在CO2气体保护下进行焊接，焊丝的直径为1.2mm，焊接时的电流为200A ； (3)、焊接坡口准备: 为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将厚板焊件接头边缘加工成坡口，坡口除保证焊透外，起调节母材金属和填充金属比例的作用； 坡口型式的选择:1)、当厚度相同的工件坡口型式为双面U型坡口时:进行两面施焊，焊接时受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小；增大了钝边P和圆弧R尺寸，钝边P的长度为3mm,和圆弧R的长度为IOmm ； 2)、当厚度不相同的工作坡口型式为双单边V形坡口时: (4)、预热温度和层间温度选择: S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时，冷裂倾向大，为防止冷裂纹的产生，需要进行预热，降低焊接时产生的温度梯度，减少焊接应力，防止裂纹产生，根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为180°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为220°C，既满足 焊接要求又具有可操作性，并对试板用保温棉保温，在焊接的过程中试板的温度不低于150°C ； (5)、坡口清理: 使用磨光机打磨去除坡口两侧20_范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； (6)、试板焊接: 采用厚度为230mm的焊接试板进行试焊，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为280A，焊接的电压为30V，焊接的速度为27cm/min，焊接线能量为20KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为220°C，使用双面对称焊接，每面焊至彡30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至试板平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为9次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3_ ； (7)、试板消氢处理: 当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在试板焊至IOOmm厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对试板利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为220°C，加热后进行保温，保温的时间不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； (8)、试板去应力热处理: 焊后将试板放在热处理 炉内进行去应力热处理，先自由升温至> 100°C，后按50°C /h的加热速度加热到580°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的； (9)、检验试板: 焊接试板NDT检查合格，试板拉伸、弯曲、冲击机械性能试验合格； (10)、工件焊接: 1)、预热:根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为180°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为220°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对工件用保温棉保温，在焊接的过程中工件的温度不低于150°C ； 2)、清理坡口:使用磨光机打磨去除坡口两侧20mm范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； 3)、焊接:将要焊接的工件进行焊接，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为280A，焊接的电压为30V，焊接的速度为28cm/min，焊接线能量为20KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为220°C，使用双面对称焊接，每面焊至彡30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至工件平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为9次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3_ ； 4):消氢处理:当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在工件焊至100_厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对工件利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为220°C，加热后进行保温，保温的时间为不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； 5)、去应力热处理:焊后将工件放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至彡100°C，后按50°C /h的加热速度加热到580°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的。
实施例3:—种应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺，按以下步骤进行: (I)、焊接性分析: 当S500Q钢板厚度小于50mm时Ceq为彡0.47 %，当S500Q钢板厚度大于50mm时Ceq为彡0.70%，而S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时材料的焊接性能较差，焊接时容易出现冷裂纹，在焊接热影响区的粗晶区冷裂倾向更大，有脆化倾向，导致接头韧性下降； (2)、焊接材料选择: S500Q钢板焊接冷裂倾向很大，需要严格控制焊接材料的氢含量，选用低氢型焊接材料，低氢型焊接材料的氢含量4mal/100g，采用E81Tl_NilC药芯焊丝在CO2气体保护下进行焊接，焊丝的直径为1.2mm，焊接时的电流为300A ； (3)、焊接坡口准备: 为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将厚板焊件接头边缘加工成坡口，坡口除保证焊透外，起调节母材金属和填充金属比例的作用； 坡口型式的选择:1)、当厚度相同的工件坡口型式为双面U型坡口时:进行两面施焊，焊接时受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小；增大了钝边P和圆弧R尺寸，钝边P的长度为6mm,和圆弧R的长度为15mm ； 2)、当厚度不相同的工作坡口型式为双单边V形坡口时: (4)、预热温度和层间温度选择: S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时，冷裂倾向大，为防止冷裂纹的产生，需要进行预热，降低焊接时产生的温度梯度，减少焊接应力，防止裂纹产生，根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为200°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为250°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对试板用保温棉保温，在焊接的过程中试板的温度不低于150°C ； (5)、坡口清理: 使用磨光机打磨去除坡口两侧20_范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； (6)、试板焊接: 采用厚度为230mm的焊接试板进行试焊，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为300A，焊接的电压为28 32V，焊接的速度为30cm/min，焊接线能量为 23KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为250°`C，使用双面对称焊接，每面焊至彡30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至试板平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为10次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3_ ； (7)、试板消氢处理: 当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在试板焊至100_厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对试板利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为250°C，加热后进行保温，保温的时间不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； (8)、试板去应力热处理: 焊后将试板放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至> 100°C，后按50°C /h的加热速度加热到590°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的； (9)、检验试板: 焊接试板NDT检查合格，试板拉伸、弯曲、冲击机械性能试验合格； (10)、工件焊接: 1)、预热:根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为200°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为250°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对工件用保温棉保温，在焊接的过程中工件的温度不低于150°C ； 2)、清理坡口:使用磨光机打磨去除坡口两侧20mm范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； 3)、焊接:将要焊接的工件进行焊接，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为300A，焊接的电压为32V，焊接的速度为30cm/min，焊接线能量为23KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为250°C，使用双面对称焊接，每面焊至彡30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至工件平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为10次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3_ ； 4):消氢处理:当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在工件焊至100_厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对工件利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为250°C，加热后进行保温，保温的时间为不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； 5)、去应力热处理:焊后将工件放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至彡100°C，后按50°C /h的加热速度加热到590°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的 。
权利要求
1.一种应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺，其特征在于按以下步骤进行: (1)、焊接性分析: 当S500Q钢板厚度小于50mm时Ceq为彡0.47 %，当S500Q钢板厚度大于50mm时Ceq为< 0.70%，而S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时材料的焊接性能较差，焊接时容易出现冷裂纹，在焊接热影响区的粗晶区冷裂倾向更大，有脆化倾向，导致接头韧性下降； (2)、焊接材料选择: S500Q钢板焊接冷裂倾向很大，需要严格控制焊接材料的氢含量，选用低氢型焊接材料，低氢型焊接材料的氢含量2mal/100g 4mal/100g，采用E81Tl_Ni IC药芯焊丝在CO2气体保护下进行焊接，焊丝的直径为1.2mm，焊接时的电流为120 300A ； (3)、焊接坡口准备: 为保证厚度较大的焊件能够焊透，常将厚板焊件接头边缘加工成坡口，坡口除保证焊透外，起调节母材金属和填充金属比例的作用； 坡口型式的选择:1)、当厚度相同的工件坡口型式为双面U型坡口时:进行两面施焊，焊接时受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小；增大了钝边P和圆弧R尺寸，钝边P的长度为I 6mm,和圆弧R的长度为6 15_ ； 2)、当厚度不相同的工作坡口型式为双单边V形坡口时: (4)、预热温度和层间温度选择: S500Q钢板的Ceq ^ 0.55%时，冷裂倾向大，为防止冷裂纹的产生，需要进行预热，降低焊接时产生的温度梯度，减少焊接应力，防止裂纹产生，根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算,利用远红外电加热板进行预热,预热温度为150 200°C,预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为200 250°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对试板用保温棉保温，在焊接的过程中试板的温度不低于150°C ； (5)、坡口清理: 使用磨光机打磨去除坡口两侧20_范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； (6)、试板焊接: 采用厚度为230mm的焊接试板进行试焊，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为260 300A，焊接的电压为28 32V，焊接的速度为25 30cm/min，焊接线能量为19.2 23KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为200 250°C，使用双面对称焊接，每面焊至< 30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至试板平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为8 10次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3mm ； (7)、试板消氢处理: 当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在试板焊至IOOmm厚度时、2/3厚度时和焊 接完成后，分别对试板利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为200 250°C，加热后进行保温，保温的时间不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； (8)、试板去应力热处理: 焊后将试板放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至> 100°C，后按50°C /h的加热速度加热到570 590°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的； (9)、检验试板: 焊接试板NDT检查合格，试板拉伸、弯曲、冲击机械性能试验合格； (10)、工件焊接: 1)、预热:根据碳含量Ceq和冷裂纹敏感系数Pcm计算，利用远红外电加热板进行预热，预热温度为150 200°C，预热温度的时间为不小于I小时，层间温度为200 250°C，既满足焊接要求又具有可操作性，并对工件用保温棉保温，在焊接的过程中工件的温度不低于150。。； 2)、清理坡口:使用磨光机打磨去除坡口两侧20mm范围内氧化皮和锈迹，防止焊接过程中产生气孔、夹杂； 3)、焊接:将要焊接的工件进行焊接，焊接采用多层多道焊焊接，焊丝直径为1.2mm，焊接的电流为260 300A，焊接的电压为28 32V，焊接的速度为25 30cm/min，焊接线能量为 19.2 23KJ/cm ； 采用多层多道焊:每焊完一道，用风铲去掉药芯焊丝的药皮，做好层间清理，在开始下道焊接前测量层间温度，层间温度为200 250°C，使用双面对称焊接，每面焊至< 30mm厚度时翻一次身，背面使用碳弧气刨清除后，用磨光机打磨至见金属光泽后，焊接背面至工件平整后，再焊接另一面，焊接过程中翻身的次数为8 10次，翻身前测量焊接变形量，控制平面度焊接变形量不超过3mm ； 4):消氢处理:当冷裂缝的风险很高的时候，应该加快氢气的释放速度，维持最低的焊接层间温度，在工件焊至100_厚度时、2/3厚度时和焊接完成后，分别对工件利用远红外电加热板进行加热，加热的温度为200 250°C，加热后进行保温，保温的时间为不小于2小时，使得焊缝中氢加速逸出，防止焊缝中氢的集聚而导致氢致裂纹； 5)、去应力热处理:焊后将工件放在热处理炉内进行去应力热处理，先自由升温至彡100°C，后按50°C / h的加热速度加热到570 590°C，保温时间不小于6小时，后随炉按50°C /h的冷却速度冷却至150°C后出炉，进行炉外空冷，以起到消除内应力并改善接头组织和性能的目的。
全文摘要
本发明是一种钢板焊接工艺，特别涉及一种应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺。通过以下步骤进行焊接性分析→焊接材料选择→焊接坡口准备→预热温度和层间温度选择→坡口清理→试板焊接→试板消氢处理→试板去应力热处理→检验试板→工件焊接。应用于水轮机的高强调质特厚S500Q钢板焊接工艺，焊接强度高，焊接精度高，提升产品运行可靠性，延长整个机组的使用寿命。
文档编号B23K33/00GK103182591SQ201310077249
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者高兴松, 史俊霞, 陈晓鸿 申请人:杭州联源重工机械有限公司