專利名稱：一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種高強(qiáng)鋼焊接的二次返修工藝方 法。
背景技術(shù)：
在海洋船舶行業(yè)中，隨著焊接結(jié)構(gòu)對強(qiáng)度的要求，高強(qiáng)鋼在焊接結(jié)構(gòu)中得到越來 越廣泛的應(yīng)用，但是高強(qiáng)鋼對應(yīng)力敏感性很強(qiáng)，經(jīng)常出現(xiàn)熱影響區(qū)的軟化、熱影響區(qū)的脆 化、焊接冷裂紋，為此經(jīng)常進(jìn)行一次或二次返修。同時(shí)海洋船舶經(jīng)常作業(yè)于低溫環(huán)境下，這 對船用高強(qiáng)鋼的低溫沖擊韌性提出了更高的要求?，F(xiàn)行常規(guī)的工藝要求是所用焊條或埋弧焊劑使用前必須根據(jù)制造廠家提供的技 術(shù)要求進(jìn)行烘焙；重要構(gòu)件的焊接應(yīng)選用低氫型焊材，并按規(guī)定進(jìn)行保管和使用；裝配質(zhì) 量應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求的規(guī)定，焊接坡口應(yīng)清理干凈，坡口兩側(cè)50mm IOOmm范圍 內(nèi)不得有油污、水銹等影響焊接質(zhì)量的污物；可采用氧-乙炔火焰或遠(yuǎn)紅外線加熱方法進(jìn) 行預(yù)熱；焊接不宜在大風(fēng)、降雨及降雪天等惡劣環(huán)境下進(jìn)行，如需施焊時(shí)，須有防止風(fēng)、雨、 雪襲擊的設(shè)備，如篷、檔板等；預(yù)熱范圍及溫度預(yù)熱范圍為焊縫及其兩側(cè)邊緣向外延伸 50mm的范圍，使其保持一個(gè)基本均熱帶，預(yù)熱溫度應(yīng)不小于規(guī)定的最低值；鋼材預(yù)熱溫度 應(yīng)符合規(guī)范的要求；對低合金高強(qiáng)鋼或含碳量大于0. 23%、碳當(dāng)量大于0. 41%的重要焊接 件等，應(yīng)結(jié)合施工時(shí)的實(shí)際情況，編寫專項(xiàng)焊接工藝，規(guī)定其預(yù)熱溫度范圍；預(yù)熱溫度檢測 可采用測溫筆、紅外線測溫槍或其它等效儀器進(jìn)行檢測；焊接不同強(qiáng)度級別或不同厚度鋼 材時(shí)，其預(yù)熱溫度可按照強(qiáng)度等級較高或厚度較大的鋼材的預(yù)熱要求來確定；焊接定位焊 時(shí)應(yīng)加大電流、減慢焊速，適當(dāng)增大定位焊的長度(宜為常溫焊接時(shí)的1. 5 2. 0倍，但不 小于50mm)、熔深及截面積，且應(yīng)保證熔合良好，不應(yīng)有裂紋；焊接時(shí)電流應(yīng)比常溫下略大， 不允許在坡口以外的母材上引弧，焊接應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，弧坑應(yīng)填滿，層間溫度應(yīng)不小于預(yù)熱溫 度，最大層間溫度應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，通常不應(yīng)大于250°C ；焊接過程中因受外界因素 的干涉而中斷焊接時(shí)，對重要接頭應(yīng)采取保溫或緩冷措施，繼續(xù)焊接時(shí)應(yīng)按規(guī)定的預(yù)熱溫 度重新加熱后方可施焊；打底焊道應(yīng)減慢焊速、增加焊道厚度，嚴(yán)防裂紋產(chǎn)生；調(diào)質(zhì)鋼焊接 時(shí)，須采用回火焊道逐層進(jìn)行退火焊。對于某些特殊要求的焊接沒有給出具體的工藝方法， 也就是說這些有特殊要求的工藝方法，有常規(guī)方法不具備的技術(shù)特征，從而達(dá)到意想不到 的有益效果。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的就是提供一種滿足_60°C低溫沖擊韌性要求的高強(qiáng)鋼焊接二次返修工藝 方法。本發(fā)明的目的是通過實(shí)施下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的目的解決的重點(diǎn)難點(diǎn)在于熱輸入的控制，也是獲得無缺陷、性能優(yōu)良焊 縫的關(guān)鍵之一。熱輸入過小，冷卻速度快，焊縫和熱影響區(qū)容易出現(xiàn)淬硬組織進(jìn)而裂紋傾向性增加，也不利于氫逸出；熱輸入過大，熱影響區(qū)寬，過熱區(qū)晶粒粗大，冷卻速度慢，TgA^I 大，焊縫和熱影響區(qū)生成上貝氏體+M+A組元的脆性組織或魏氏體組織而脆化。所以在本發(fā) 明的高強(qiáng)鋼焊接中應(yīng)優(yōu)化選擇熱輸入，通過后道焊縫對前道焊縫的淬火和回火作用，使得 熱影響區(qū)粗晶粒區(qū)形成細(xì)晶針狀鐵素體，或使焊接熱影響區(qū)中下貝氏體所占比例增大，可 有效地改善沖擊韌性?！N高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法很好地解決了上述問題，它的基本做法是 在平焊位置采用氣體保護(hù)焊進(jìn)行打底焊接，采用埋弧焊進(jìn)行填充并蓋面，焊接完成后采用 氣體保護(hù)焊在橫焊和立焊位置分別進(jìn)行二次返修。所以一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法，包括如下步驟1、材料的選用母材的選用，對于返修工藝方法而言，母材是確定的；2、焊材及焊接方法的選用因?yàn)閷τ诜敌薰に嚪椒ǘ阅覆氖谴_定的，所以焊材 及焊接方法的選用至關(guān)重要，基本原則是根據(jù)焊材與母材等強(qiáng)匹配的原則，焊材的成分盡 量與母材相近，同時(shí)還要兼顧與特殊要求相配合的力學(xué)、低溫沖擊性能等要素，來選用焊材 的。3、焊接坡口的加工焊縫接頭處采用X形坡口(1)，組對間隙(2) 1. 5mm-3mm，鈍邊 為 l-2mm，坡口(1)角度為 60° 士5° ；4、焊接坡口的打磨清理焊前對坡口(1)兩側(cè)各20-30mm部位進(jìn)行打磨，除去表面 的鐵銹及油脂等影響焊縫性能的雜質(zhì)，直至打磨光亮為止，并用丙酮或酒精進(jìn)行擦洗；5、焊劑的烘干把焊劑在260_300°C范圍內(nèi)烘干，目的是除去焊劑中的水分，減少 氫對焊接過程及焊接的影響，防止產(chǎn)生冷裂紋等缺陷；6、焊接預(yù)熱預(yù)熱最低溫度為60°C，道間溫度不得高于200°C ；7、打底焊縫(3)采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接電流I = 170-240A,電壓V = 23-27V， 焊接速度150-190mm/min，保護(hù)氣流量為20-25L/min，焊接熱輸入1. 2-2. 4KJ/mm，道間溫度 80-160°C，直流反接；8、填充焊縫(3)采用埋弧焊，焊接電流I = 550-650A,電弧電壓V = 26-30V，道 間溫度85-170°C，焊接速度450-520mm/min，焊接熱輸入2. 0-2. 8KJ/mm，直流反接；9、無損探傷焊接完成48小時(shí)后，進(jìn)行磁粉和超聲波無損探傷，確保焊縫沒有缺 陷；10、一次返修(4)采用0)2氣體保護(hù)焊，選取橫焊位置進(jìn)行，焊接電流I = 160-220A,電壓V = 22-27V，焊接速度140-214mm/min，保護(hù)氣流量為20-25L/min，焊接熱輸 Λ 1.2-2. 4KJ/mm，直流反接；11、二次返修(5)采用CO2氣體保護(hù)焊，選取立焊位置進(jìn)行，方向是自下向上，焊 前預(yù)熱最低溫度是60°C，道間溫度不得高于200°C，并在焊接過程中對道間溫度和工藝參 數(shù)焊接電流I = 155-230A,電壓V = 2348V，焊接速度139-195mm/min，保護(hù)氣流量為 20-25L/min，焊接熱輸入1. 3-2. 8KJ/mm，直流反接，進(jìn)行監(jiān)控；12、進(jìn)行外觀檢驗(yàn)、無損探傷(MT、UT、RT)和力學(xué)性能檢測(包括橫向拉伸、橫向彎 曲、-60°C低溫沖擊、焊縫及母材的硬度檢測)本發(fā)明的有益效果是對于_60°C低溫條件下船舶焊接技術(shù)的探討，滿足了大量海 洋工程的需要，為低合金調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的應(yīng)用提供了有效的途徑。


圖1為焊接坡口示意圖；圖2為焊接返修示意圖；1是坡口，2是坡口間隙，3是焊縫，4是一次返修區(qū)，5是二次返修區(qū)，6是A區(qū)，7是 B區(qū)；
具體實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明實(shí)施例如圖1和圖2所示，1、材料的選用母材選用NVF36，規(guī)格為800mm X 200mm X 40mm，為TMCP狀態(tài)，其主 要的化學(xué)成分和力學(xué)性能如下NVF36的主要化學(xué)成分[質(zhì)量分?jǐn)?shù)])
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法，其工藝方法包括材料的選用、焊材及焊接 方法的選擇、焊接坡口的加工、焊接坡口的打磨清理、焊劑的烘干、焊接預(yù)熱和焊接質(zhì)量檢 測，其特征在于其工藝方法還包括打底焊縫、填充焊縫、無損探傷、一次返修和二次返 修；打底焊縫采用(X)2氣體保護(hù)焊，工藝參數(shù)焊接電流I = 170-240A,電壓V = 23-27V, 焊接速度150-190mm/min，保護(hù)氣流量20-25L/min，焊接熱輸入1. 2-2. 4KJ/mm，道間溫度 80-160°C，直流反接；填充焊縫采用埋弧焊，工藝參數(shù)焊接電流I = 550-650A,電弧電壓V = ^-30V，道間 溫度85-170°C，焊接速度450-520mm/min，焊接熱輸入2. 0-2. 8KJ/mm，直流反接；無損探傷焊接完成48小時(shí)后，進(jìn)行無損探傷；一次返修采用CO2氣體保護(hù)焊，選取橫焊位置進(jìn)行，工藝參數(shù)焊接電流I = 160-220A,電壓V = 22-27V，焊接速度140-214mm/min，保護(hù)氣流量為20_25L/min，焊接熱輸 Λ 1.2-2. 4KJ/mm，直流反接；二次返修采用CO2氣體保護(hù)焊，選取立焊位置進(jìn)行，方向是自下向上，焊前預(yù)熱最低溫 度是60°C，道間溫度不得高于200°C，并在焊接過程中對道間溫度和工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，工 藝參數(shù)焊接電流I = 155-230A,電壓V = 2348V，焊接速度139-195mm/min，保護(hù)氣流量 為0-25L/min，焊接熱輸入1. 3-2. 8KJ/mm，直流反接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法，其特征在于所述的 焊接坡口的加工是焊縫接頭處采用X形坡口，組對間隙1. 5mm-3mm,鈍邊為l_2mm，坡口角度 為 60士5° 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法，其特征在于所述的 焊接坡口的打磨清理是焊前對坡口兩側(cè)各20-30mm部位進(jìn)行打磨，除去表面的鐵銹及油脂 等影響焊縫性能的雜質(zhì)，直至打磨光亮為止，并用丙酮或酒精進(jìn)行擦洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法，其特征在于所述的 焊機(jī)的烘干是把焊劑在260-300°C溫度范圍內(nèi)烘干。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法，其特征在于所述的 焊接預(yù)熱是焊接前預(yù)熱最低溫度為60°C，道間溫度不得高于200°C。
全文摘要
一種高強(qiáng)鋼焊縫的二次返修工藝方法，它屬于高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)領(lǐng)域，基本操作方法是材料選用，焊材和焊接方法的選擇，機(jī)械加工坡口，打磨，焊劑烘干，打底焊縫，填充焊縫，無損探傷，進(jìn)行二次返修和檢測焊接結(jié)果，其中焊材的選擇、采用小熱輸入焊接和嚴(yán)格控制道間溫度是重點(diǎn)，再者就是合理地匹配焊接工藝參數(shù)是保證二次返修焊縫具有良好的力學(xué)性能的保障，滿足了大量海洋工程低溫環(huán)境下焊接的需要，為低合金調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的應(yīng)用提供了有效的途徑。
文檔編號B23K9/235GK102126062SQ20111000210
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者宋順, 樊銘林, 程尚華, 賈曉燕, 高衛(wèi)東 申請人:蓬萊巨濤海洋工程重工有限公司