一種特厚鋼板的對接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種特厚鋼板的對接方法。特厚鋼板的對接方法，加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為8°～10°，坡口根部圓弧的半徑為9～11mm；焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到40～60℃，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，每層焊縫分段退焊；焊接過程道間溫度保持不高于200℃；焊接后保溫，緩冷。采用這種U型破口大大降低了焊縫截面積，減少了熱輸入量，有利于焊接變形的控制，分段退焊的方法減低焊接殘余應(yīng)力，多次翻身焊接可以使得鋼板焊縫的兩側(cè)受力均勻，校正焊接過程中的變形，特厚板焊后散熱較快，采用焊后保溫的方法來確保焊縫質(zhì)量，緩冷可以減少應(yīng)力變形。
【專利說明】一種特厚鋼板的對接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種特厚鋼板的對接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼板按厚度分，薄鋼板〈4毫米(最薄0.2毫米)，厚鋼板4?60毫米，特厚鋼板60?115毫米。馬鞍山鋼塔鋼混疊合段底座板板厚達到150_、輪廓尺寸為7800X15900mm、重量達136.9t，其上密布電梯孔、混凝土澆筑孔、預(yù)應(yīng)力鋼絞線通過孔等。底座板與其上的隔艙板全部要求磨光頂緊焊接，制作時對底座板單元整體平面度要求很高。由于底座板所用鋼材為Q34ro/150mm厚鋼板，受到鋼廠軋制工藝的影響，其原材料出廠平面度較差，遠遠不能滿足設(shè)計及制造要求。且150mm的鋼板厚度，在橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域應(yīng)用較少，機床的加工能力也無法達到輥板輥平的效果。鑒于以上原因，必須從制造工藝上進行研究，使鋼板達到設(shè)計要求的平整度，從而保證鋼混疊合段的制造質(zhì)量和整個鋼塔的整體質(zhì)量，如何提高特厚鋼板的對接后的平整度以達到設(shè)計要求一直是本 申請人:亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種特厚鋼板的對接方法，提高了特厚鋼板對接后的平整度，滿足設(shè)計要求。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明特厚鋼板的對接方法采用的技術(shù)方案是:一種特厚鋼板的對接方法，鋼板的厚度為140-200mm，材質(zhì)為Q345D，加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為8°?10°，坡口根部圓弧的半徑為9?Ilmm;焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到40?60°C，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，每層焊縫分段退焊；焊接過程道間溫度保持不高于200°C ;焊接后保溫，緩冷。采用這種U型破口，在保證可操作性的同時大大降低了焊縫截面積，減少了熱輸入量，有利于焊接變形的控制，采用分段退焊的方法減低焊接殘余應(yīng)力，多次翻身焊接可以使得鋼板焊縫的兩側(cè)受力均勻，校正焊接過程中的變形，預(yù)熱溫度不宜太高，溫度較高板材受熱產(chǎn)生變形，也會導(dǎo)致定位焊開裂，特厚板焊后散熱較快，在厚板焊接完成后，采用焊后保溫的方法來確保焊縫質(zhì)量，緩冷可以減少應(yīng)力變形。
[0005]在焊接過程中對鋼板進行防變形約束。防變形約束與多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接相結(jié)合，減少焊接變形。
[0006]在焊接過程中對焊縫的背面進行加熱。焊接時反面加熱，使之與焊接面同步膨脹和同步收縮，同時起到減小焊接應(yīng)力的作用。
[0007]所述的預(yù)熱、焊縫背面加熱采用履帶式加熱墊加熱，加熱溫度為100_120°C。采用履帶式加熱墊，既保證焊前預(yù)熱溫度的均勻及連續(xù)性，還可以在焊后保溫環(huán)冷退熱時起到作用。
[0008]焊接完成后對焊接處加熱190°C?210°C，保溫不小于8小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。優(yōu)選200°C。[0009]焊接完成后對焊接處采用履帶式加熱墊加熱。加熱均為穩(wěn)定，在緩冷的過程中還能起到保溫的作用。
[0010]多次翻身，先焊接正面焊縫焊接至U型坡口的1/4深度時翻轉(zhuǎn)鋼板，再焊接反面焊縫，焊接至U型坡口的1/2深度時再次翻轉(zhuǎn)鋼板，然后焊滿正面的U型坡口，第三次翻轉(zhuǎn)鋼板，焊滿反面的U型坡口。
[0011]所述的鋼板厚度為150mm，對接處破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為9°，坡口根部圓弧為半徑為8mm。
[0012]焊接材料為埋弧焊絲H10Mn2，焊絲直徑為5mm，配SJlOlQ焊劑；焊接電流為580?720A，焊接電壓為26?32V，焊速為20?23 m/h。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
傳統(tǒng)定位焊采用火焰預(yù)熱，特厚板板厚散熱快，定位焊冷卻時間較快，冷卻和膨脹過程中由于應(yīng)力的作用都會造成定位焊縫開裂；再加上厚板局部受熱熱金屬的膨脹能引起整個焊件發(fā)生平面內(nèi)或平面外的各種形態(tài)的變形。
[0014]本設(shè)計采用履帶式加熱墊，既保證焊前預(yù)熱溫度的均勻及連續(xù)性；焊接時反面加熱，使之與焊接面同步膨脹和同步收縮，同時起到減小焊接應(yīng)力的作用；還可以在焊后保溫環(huán)冷退熱時起到作用。
[0015]定位焊預(yù)熱溫度達到50°C時，對焊縫進行定位。定位焊預(yù)熱溫度不宜太高，溫度較高板材受熱產(chǎn)生變形，也會導(dǎo)致定位焊開裂。
[0016]焊后保溫，特厚板焊后散熱較快，在厚板焊接完成后，采用焊后保溫的方法來確保焊縫質(zhì)量，焊后加熱墊加熱200°C左右，保溫2小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。
[0017]特厚板對接處采用雙面對稱U型坡口，坡口角度為8°?10°優(yōu)選9°，坡口根部圓弧半徑優(yōu)選10mm，在保證可操作性的同時大大降低了焊縫截面積，減少了熱輸入量，有利于焊接變形的控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是特厚鋼板的對接處破口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是焊縫處焊接順序示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0021]如圖1所示為特厚鋼板的對接處破口結(jié)構(gòu)示意圖，兩塊鋼板的對接處破口為雙面對稱U型坡口，坡口的夾角Θ角度為8°?10°，坡口根部圓弧I的半徑為9?11mm。
[0022]一種特厚鋼板的對接方法，鋼板的厚度為140mm-200mm，材質(zhì)為Q345D，先加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為8°?10°，坡口根部圓弧的半徑為9?Ilmm ;焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到40?60°C，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，如圖2所示先焊接正面焊縫焊接至U型坡口的1/4深度時翻轉(zhuǎn)鋼板，再焊接反面焊縫，焊接至U型坡口的1/2深度時再次翻轉(zhuǎn)鋼板，然后焊滿正面的U型坡口，第三次翻轉(zhuǎn)鋼板，焊滿反面的U型坡口，每層焊縫分段退焊；在焊接過程中對鋼板進行防變形約束，焊接的同時對焊縫的背面進行加熱，加熱溫度為100-120°c，焊接過程道間溫度保持不高于200°C，預(yù)熱、焊縫背面加熱采用履帶式加熱墊加熱；焊接完成后采用履帶式加熱墊加熱焊接處溫度控制在190°C?210°C，保溫不低于8小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。焊接材料為埋弧焊絲H10Mn2，焊絲直徑為5mm，配SJlOIQ焊劑；焊接電流為580?720A，焊接電壓為26?32V，焊速為20?23 m/h。
[0023]焊縫的性能通過反復(fù)的焊接工藝試驗確定的，在焊接工藝試驗過程中，我們對坡口大小，焊接工藝參數(shù)等做了大量的試驗。試驗表明，該坡口形式的焊接性能都比較好。焊縫中心低溫沖擊平均值為147J，熱影響區(qū)低溫沖擊平均值為107J。三區(qū)硬度最大值為180，最小值為150。焊縫區(qū)抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、接頭抗拉強度都滿足設(shè)計要求和相關(guān)標準要求，并具有較大儲備量。試驗焊接接頭經(jīng)外觀檢驗、超聲波探傷檢驗、宏觀斷面檢驗，質(zhì)量合格。完全可以作為制作馬鞍山大橋鋼塔150_厚鋼焊接工藝的依據(jù)。
[0024]焊接過程中，時刻關(guān)注焊接變形，當焊件開始變形時可以增加適當?shù)募s束來減小變形。當變形角度達到10度左右時，對焊件進行翻身(清根)焊接，效果較佳。如變形角度較小就翻身，需增加翻身次數(shù)，消耗制作時間，產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟消耗。如變形角度較大翻身，反面焊接收縮達不到預(yù)期效果。焊后平面度較差，修整困難，同樣產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟消耗。翻身時采用垂直焊縫翻身盡量避免焊縫受力。如條件允許最好采用懸空翻，大大減低焊縫的受力。
[0025]實施例一
鋼板的厚度為140mm，材質(zhì)為Q345D，先加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為8 °，坡口根部圓弧的半徑為9mm ;焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到40±5°C，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，先焊接正面焊縫焊接至U型坡口的1/4深度時翻轉(zhuǎn)鋼板，再焊接反面焊縫，焊接至U型坡口的1/2深度時再次翻轉(zhuǎn)鋼板，然后焊滿正面的U型坡口，第三次翻轉(zhuǎn)鋼板，焊滿反面的U型坡口，每層焊縫分段退焊；在焊接過程中對鋼板進行防變形約束，焊接的同時對焊縫的背面進行加熱，加熱溫度為90°C，焊接過程道間溫度保持不高于200°C，預(yù)熱、焊縫背面加熱采用履帶式加熱墊加熱；焊接完成后采用履帶式加熱墊加熱焊接處溫度控制在190°C，保溫8小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。焊接材料為埋弧焊絲H10Mn2，焊絲直徑為5mm，配SJlOlQ焊劑；焊接電流為580?720A，焊接電壓為26?32V，焊速為20 m/h。
[0026]實施例二
鋼板的厚度為150mm，材質(zhì)為Q345D，先加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為9°，坡口根部圓弧的半徑為IOmm;焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到50±5°C，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，先焊接正面焊縫焊接至U型坡口的1/4深度時翻轉(zhuǎn)鋼板，再焊接反面焊縫，焊接至U型坡口的1/2深度時再次翻轉(zhuǎn)鋼板，然后焊滿正面的U型坡口，第三次翻轉(zhuǎn)鋼板，焊滿反面的U型坡口，每層焊縫分段退焊；在焊接過程中對鋼板進行防變形約束，焊接的同時對焊縫的背面進行加熱，加熱溫度為110°C，焊接過程道間溫度保持不高于200°C，預(yù)熱、焊縫背面加熱采用履帶式加熱墊加熱；焊接完成后采用履帶式加熱墊加熱焊接處溫度控制在200°C，保溫8小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。焊接材料為埋弧焊絲H10Mn2，焊絲直徑為5mm，配SJlOlQ焊劑；焊接電流為580?720A，焊接電壓為26?32V，焊速為21.5 m/h。
[0027]實施例三
鋼板的厚度為180mm，材質(zhì)為Q345D，先加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為10°，坡口根部圓弧的半徑為Ilmm;焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到60±5°C，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，先焊接正面焊縫焊接至U型坡口的1/4深度時翻轉(zhuǎn)鋼板，再焊接反面焊縫，焊接至U型坡口的1/2深度時再次翻轉(zhuǎn)鋼板，然后焊滿正面的U型坡口，第三次翻轉(zhuǎn)鋼板，焊滿反面的U型坡口，每層焊縫分段退焊；在焊接過程中對鋼板進行防變形約束，焊接的同時對焊縫的背面進行加熱，加熱溫度為125°C，焊接過程道間溫度保持不高于200°C，預(yù)熱、焊縫背面加熱采用履帶式加熱墊加熱；焊接完成后采用履帶式加熱墊加熱焊接處溫度控制在210°C，保溫8小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。焊接材料為埋弧焊絲H10Mn2，焊絲直徑為5mm，配SJlOlQ焊劑；焊接電流為580?720A，焊接電壓為26?32V，焊速為23 m/h。
[0028]實施例四
鋼板的厚度為200mm，材質(zhì)為Q345D，先加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為10°，坡口根部圓弧的半徑為Ilmm;焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到60±5°C，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，先焊接正面焊縫焊接至U型坡口的1/4深度時翻轉(zhuǎn)鋼板，再焊接反面焊縫，焊接至U型坡口的1/2深度時再次翻轉(zhuǎn)鋼板，然后焊滿正面的U型坡口，第三次翻轉(zhuǎn)鋼板，焊滿反面的U型坡口，每層焊縫分段退焊；在焊接過程中對鋼板進行防變形約束，焊接的同時對焊縫的背面進行加熱，加熱溫度為125°C，焊接過程道間溫度保持不高于200°C，預(yù)熱、焊縫背面加熱采用履帶式加熱墊加熱；焊接完成后采用履帶式加熱墊加熱焊接處溫度控制在210°C，保溫8小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。焊接材料為埋弧焊絲H10Mn2，焊絲直徑為5mm，配SJlOlQ焊劑；焊接電流為580?720A，焊接電壓為26?32V，焊速為23 m/h。
【權(quán)利要求】
1.一種特厚鋼板的對接方法，鋼板的厚度為140-200mm，材質(zhì)為Q345D，其特征在于:加工兩塊鋼板的對接處破口，破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為8°?10°，坡口根部圓弧的半徑為9?Ilmm ;焊接前進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到40?60°C，預(yù)熱后對焊縫進行定位；采用多次翻身兩側(cè)焊縫交替焊接，每層焊縫分段退焊；焊接過程道間溫度保持不高于2000C ;焊接后保溫，緩冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特厚鋼板的對接方法，其特征在于:在焊接過程中對鋼板進行防變形約束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特厚鋼板的對接方法，其特征在于:在焊接過程中對焊縫的背面進行加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特厚鋼板的對接方法，其特征在于:所述的預(yù)熱、焊縫背面加熱采用履帶式加熱墊加熱，加熱溫度為100-120°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特厚鋼板的對接方法，其特征在于:焊接完成后對焊接處加熱190°C?210°C，保溫不小于8小時，焊縫用石棉覆蓋緩冷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的特厚鋼板的對接方法，其特征在于:焊接完成后對焊接處采用履帶式加熱墊加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特厚鋼板的對接方法，其特征在于:多次翻身，先焊接正面焊縫焊接至U型坡口的1/4深度時翻轉(zhuǎn)鋼板，再焊接反面焊縫，焊接至U型坡口的1/2深度時再次翻轉(zhuǎn)鋼板，然后焊滿正面的U型坡口，第三次翻轉(zhuǎn)鋼板，焊滿反面的U型坡口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任意一種特厚鋼板的對接方法，其特征在于:所述的鋼板厚度為150mm，對接處破口為雙面對稱U型坡口，坡口角度為9°，坡口根部圓弧為半徑為8mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的特厚鋼板的對接方法，其特征在于:焊接材料為埋弧焊絲H10Mn2，焊絲直徑為5mm，配SJlOlQ焊劑；焊接電流為580?720A，焊接電壓為26?32V，焊速為20?23m/h。
【文檔編號】B23K9/18GK104002030SQ201410252792
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】李彥國, 劉志剛, 李軍平, 吳江波, 張海濤 申請人:中鐵寶橋（揚州）有限公司