大厚板焊接返修接頭的ctod工藝試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋工程焊接加工技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種大厚板焊接返修接頭的CTOD工藝試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋石油開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展,海洋平臺、導(dǎo)管架、浮式生產(chǎn)儲油船等大型海洋設(shè)備所使用的鋼板越來越厚,對鋼材的要求越來越高。海洋平臺是一種典型的大型焊接工程結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,母材厚度大,焊接要求高。大厚板焊接填充量大,應(yīng)力積累高,易產(chǎn)生裂紋等缺陷,為了減少焊接產(chǎn)生的應(yīng)力及其導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋,大部分的厚板焊接預(yù)制后要進(jìn)行焊后熱處理。近年來,隨著斷裂力學(xué)的發(fā)展,以CTOD為主要評價(jià)手段在海洋工程上應(yīng)用,可以使用免除焊后熱處理的焊接工藝進(jìn)行施工,大大減少生產(chǎn)需要時(shí)間和成本。
[0003]但是,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,大厚板的焊接缺陷的出現(xiàn)是不可避免的,在對這些缺陷進(jìn)行焊接返修的過程中也常常出現(xiàn)接頭的組織性能劣化,由此產(chǎn)生高數(shù)值焊接殘余應(yīng)力甚至缺陷,使返修焊接區(qū)域成為整個(gè)平臺結(jié)構(gòu)中最薄弱的部位。保證返修焊接接頭的性能,改善其低溫?cái)嗔秧g性,是保證海洋平臺安全運(yùn)行的重要因素?,F(xiàn)階段對厚板返修接頭CTOD工藝研宄較少,不少企業(yè)在焊接返修時(shí)采用了焊條電弧焊(SMAW),且普遍使用焊后熱處理的方法來改善大厚板返修焊接接頭的韌性。焊后熱處理這一工序,需要電加熱柜、加熱片、保溫棉等,耗費(fèi)大量人力物力,工期長,成本高,而且高強(qiáng)度鋼焊后熱處理所得接頭的韌性值大多比未處理狀態(tài)要低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大厚板焊接返修接頭的CTOD工藝試驗(yàn)方法,在免除熱處理的前提下確保接頭的力學(xué)性能符合要求。
[0005]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
大厚板焊接返修接頭的CTOD工藝試驗(yàn)方法,包括以下步驟:
(1)選材:取5 塊 1500mm*300mm*90_ 試板;
(2)原焊縫焊接:將焊劑在340-360°C的溫度下烘焙1.8-2.2小時(shí),用四塊試板組對成兩套焊接接頭,每套焊接接頭采用X型坡口形式對接焊,焊接時(shí)用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊打底并在一面焊接完成后對打底焊進(jìn)行清根,埋弧焊填充和蓋面,預(yù)熱和層間溫度控制在110-250°C,測溫時(shí)距離坡口 75mm,焊接完成后用巖棉覆蓋焊縫,使焊縫緩慢均勻冷卻至室溫;
(3)返修焊縫焊接:對原焊縫進(jìn)行NDT探傷,探傷合格后將其中一套焊接接頭用碳弧氣刨刨出V型坡口并打磨,另一套焊接接頭用機(jī)加工的方式從焊縫中間加工成兩個(gè)K型坡口的直邊,并取其中一個(gè)直邊與剩余的試板組成K型坡口,采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊并在立向上位置焊接的方式分別對V型坡口和K型坡口進(jìn)行返修焊接,作為兩套返修試板;其中,K型坡口一面焊接完成一半坡口深度后背面碳弧氣刨清根,背面填充蓋面完成后再反過來焊接另一面直至完成,預(yù)熱和層間溫度控制在130-220°C,測溫時(shí)距離坡口 75mm,焊接完成后巖棉覆蓋焊縫,使焊縫緩慢均勻冷卻至室溫;
(4)CTOD試驗(yàn):對返修焊縫進(jìn)行NDT探傷,探傷合格后,在兩套返修試板上取一套返修焊縫的常規(guī)力學(xué)性能試樣,并在V型坡口返修試板上取返修焊縫中心CTOD試樣,在K型坡口返修試板上取返修焊縫熱影響區(qū)CTOD試樣,分別進(jìn)行試驗(yàn)。
[0006]上述步驟(3)中V型坡口的深度為70mm,角度為50° -55°,返修厚度為70mm ;K型坡口的深度為90mm,角度為45° -50°,返修厚度為90mmo
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明采用V型和K型兩種返修焊縫坡口形式分別進(jìn)行CTOD試驗(yàn),在免除熱處理的前提下也能確保返修接頭的力學(xué)性能,并提高制取CTOD試樣的有效比例,從而極大地縮短了大厚板的生產(chǎn)周期,節(jié)省了人力物力,提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]【具體實(shí)施方式】:
本發(fā)明大厚板焊接返修接頭的CTOD工藝試驗(yàn)方法,包括以下步驟:
(1)選材:取5 塊 1500mm*300mm*90_ 的 DH36 試板;
(2)原焊縫焊接:將焊劑在340-360°C的溫度下烘焙1.8-2.2小時(shí),用四塊試板組對成兩套焊接接頭,每套焊接接頭采用X型坡口形式對接焊,焊接時(shí)用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊打底并在一面焊接完成后對打底焊進(jìn)行清根,埋弧焊填充和蓋面,預(yù)熱和層間溫度控制在110-250°C,測溫時(shí)距離坡口 75mm,焊接完成后用巖棉覆蓋焊縫,使焊縫緩慢均勻冷卻至室溫;
(3)返修焊縫焊接:對原焊縫進(jìn)行NDT探傷,探傷合格后將其中一套焊接接頭用碳弧氣刨刨出V型坡口并打磨,另一套焊接接頭用機(jī)加工的方式從焊縫中間加工成兩個(gè)K型坡口的直邊,并取其中一個(gè)直邊與剩余的一塊DH36試板組成K型坡口,采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊并在立向上位置焊接的方式分別對V型坡口和K型坡口進(jìn)行返修焊接,作為兩套返修試板,K型坡口一面焊接完成一半坡口深度后背面碳弧氣刨清根,背面填充蓋面完成后再反過來焊接另一面直至完成,預(yù)熱和層間溫度控制在130-220°C,測溫時(shí)距離坡口 75mm,焊接完成后巖棉覆蓋焊縫,使焊縫緩慢均勻冷卻至室溫;
(4)CTOD試驗(yàn):對返修焊縫進(jìn)行NDT探傷,探傷合格后,在兩套返修試板上取一套返修焊縫的常規(guī)力學(xué)性能試樣,并在V型坡口返修試板上取返修焊縫中心CTOD試樣,在K型坡口返修試板上取返修焊縫熱影響區(qū)CTOD試樣,分別進(jìn)行試驗(yàn)。
[0009]在上述的試驗(yàn)方法中,V型坡口的深度為70mm,角度為50° -55°,返修厚度為70mm ;K型坡口的深度為90mm,角度為45° -50°,返修厚度為90mm ;焊接使用的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)藥芯焊絲為直徑φ 1.2mm的郝伯特FormulaXL550 (H4),所使用的埋弧自動(dòng)焊焊材為奧林康0E-SD3或0P121TT焊絲焊劑,焊絲直徑Φ 4.0mm。
[0010]上述試驗(yàn)方法在進(jìn)行CTOD時(shí),取整個(gè)返修厚度作為CTOD試樣厚度,有效克服了夏比沖擊試驗(yàn)“厚板薄取,分層取樣”的缺點(diǎn);同時(shí)采用V型和K型兩種返修焊縫坡口分別進(jìn)行焊縫中心CTOD試驗(yàn)和熱影響區(qū)試驗(yàn),在免除熱處理的前提下也能確保接頭的力學(xué)性能,并提高有效試板的比例,從而極大地縮短了大厚板的生產(chǎn)周期;并且,由于返修焊縫的一側(cè)為原焊縫,另一側(cè)為母材,可將裂紋尖端分別開在這兩側(cè)的熱影響區(qū),以測試返修焊縫與不同區(qū)域相交處的熱影響區(qū)的韌性,提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0011]根據(jù)AWS Dl.1及美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(ASTM A370)對接頭進(jìn)行常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn),包括拉伸、彎曲、_20°C沖擊、硬度及金相全部合格;根據(jù)DNV-0S-C401和BS 74488進(jìn)行0°C下CTOD試驗(yàn),采取3點(diǎn)彎曲加載方法得到CTOD最小值為0.25,大于船級社要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.大厚板焊接返修接頭的CTOD工藝試驗(yàn)方法,其特征在于,包括以下步驟: (1)選材:取5 塊 1500mm*300mm*90_ 試板; (2)原焊縫焊接:將焊劑在340-360°C的溫度下烘焙1.8-2.2小時(shí),用四塊試板組對成兩套焊接接頭,每套焊接接頭采用X型坡口形式對接焊,焊接時(shí)用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊打底并在一面焊接完成后對打底焊進(jìn)行清根,埋弧焊填充和蓋面,預(yù)熱和層間溫度控制在110-250°C,測溫時(shí)距離坡口 75mm,焊接完成后用巖棉覆蓋焊縫,使焊縫緩慢均勻冷卻至室溫; (3)返修焊縫焊接:對原焊縫進(jìn)行NDT探傷,探傷合格后將其中一套焊接接頭用碳弧氣刨刨出V型坡口并打磨,另一套焊接接頭用機(jī)加工的方式從焊縫中間加工成兩個(gè)K型坡口的直邊,并取其中一個(gè)直邊與剩余的試板組成K型坡口,采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊并在立向上位置焊接的方式分別對V型坡口和K型坡口進(jìn)行返修焊接,作為兩套返修試板;其中,K型坡口一面焊接完成一半坡口深度后背面碳弧氣刨清根,背面填充蓋面完成后再反過來焊接另一面直至完成,預(yù)熱和層間溫度控制在130-220°c,測溫時(shí)距離坡口 75mm,焊接完成后巖棉覆蓋焊縫,使焊縫緩慢均勻冷卻至室溫; (4)CTOD試驗(yàn):對返修焊縫進(jìn)行NDT探傷,探傷合格后,在兩套返修試板上取一套返修焊縫的常規(guī)力學(xué)性能試樣,并在V型坡口返修試板上取返修焊縫中心CTOD試樣,在K型坡口返修試板上取返修焊縫熱影響區(qū)CTOD試樣,分別進(jìn)行試驗(yàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大厚板焊接返修接頭的CTOD工藝試驗(yàn)方法,其特征在于,所述步驟(3)中V型坡口的深度為70mm,角度為50° -55°,返修厚度為70mm ;K型坡口的深度為90mm,角度為45° -50°,返修厚度為90mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了大厚板焊接返修接頭的CTOD工藝試驗(yàn)方法,包括選材、原焊縫焊接、返修焊縫焊接以及CTOD試驗(yàn)等步驟。本發(fā)明采用V型和K型兩種返修焊縫坡口形式分別進(jìn)行CTOD試驗(yàn),在免除熱處理的前提下也能確保返修接頭的力學(xué)性能,并提高制取CTOD試樣的有效比例,從而極大地縮短了大厚板的生產(chǎn)周期,節(jié)省了人力物力,提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】G01N1/28, G01N3/08, G01N3/20, G01N3/30
【公開號】CN104964863
【申請?zhí)枴緾N201510385434
【發(fā)明人】陳淑梅, 劉建成, 曹國龍, 吳海建
【申請人】招商局重工(江蘇)有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月30日