[發明專利]一種610MPa水電站壓力鋼管用高強鋼焊接方法

無效

• 申請號: 201110046925.6
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102101210A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 張熹;許良紅;陳延清;章軍;張永強;吳斌;隋鶴龍;董現春;張飛虎;鞠建斌;張楠
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: B23K9/18
• 分類號: B23K9/18;B23K9/235
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于鋼管焊接技術領域，特別是提供了一種610MPa水電站壓力鋼管用高強鋼焊接方法，一種高效低成本埋弧焊焊接工藝，尤其涉及一種用于610MPa級水電站壓力鋼管用高強鋼不預熱、不焊后熱處理的焊接工藝方法，屬于高強鋼焊接技術領域。

背景技術

在水電站建設中，隨著機組向高參數、大容量方向發展，水電站壓力鋼管尺寸日益龐大化，為了適應工程應用的要求并保證壓力鋼管的安全性，要求對鋼板施焊前要對鋼板進行預熱避免焊接冷裂紋缺陷的產生；施焊后為了消除焊接接頭的殘余應力并改善焊接接頭的組織，要對焊接接頭進行焊后熱處理，而焊后熱處理溫度選擇不當會導致焊接熱影響區的再熱脆化或再熱裂紋的產生，從而降低壓力鋼管焊接接頭的沖擊韌性并有可能產生裂紋缺陷降低其安全性。焊前預熱和焊后熱處理會使水電站壓力鋼管的生產成本增加，降低生產效率，且大的焊接結構件很難進行焊前預熱和焊后熱處理。此外，焊后熱處理如果不均勻不但不會減少殘余應力，而且會增加焊接接頭的殘余應力，影響焊接接頭的安全性。

因此，若能在焊前不預熱、焊后不熱處理的情況下，實現對610MPa級水電站壓力鋼管用鋼板的焊接，對提高壓力鋼管的生產效率，保證焊接接頭的力學性能并降低生產成本有著重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種610MPa水電站壓力鋼管用高強鋼焊接方法，解決了610MPa水電壓力鋼管用鋼在焊前需要預熱、焊后需要消應力熱處理，焊接效率較低的不足的問題。本發明要解決的問題是提出一種通過選擇合適的焊接工藝及采取必要的措施，從而實現其不需要進行焊前預熱和焊后熱處理便可以避免冷裂紋的產生，并保證焊接接頭的力學性能有足夠余量的焊接工藝方法，實現了高效低成本。

本發明所述焊接工藝方法的技術方案是：采用等強低氫電焊條進行打底，并采用等強匹配焊絲，用埋弧焊方法連續施焊填充焊道，焊接線能量嚴格控制在30～40kJ/cm左右，層間溫度控制在100～150℃，焊后采用硅酸鋁板覆蓋焊接接頭進行緩冷，從而實現焊前不預熱、焊后不熱處理對610MPa水電站壓力鋼管用鋼板的焊接。

本發明所述的一種610MPa水電站壓力鋼管用高強鋼焊接方法，由下述步驟組成：

(1)采用抗拉強度為610MPa級厚度為≤60mm高強水電站壓力鋼管用鋼；匹配的焊接材料：采用直徑3.2mm60kg級低氫焊條進行打底；采用抗拉強度690～735MPa，焊絲直徑Ф4.0mm埋弧焊絲配合SJ101(燒結101焊劑)焊劑進行焊道填充；

(2)接頭處開雙面不對稱X型坡口大坡口面為2/3板厚，小坡口面為1/3板厚且坡口角度為60℃，留3mm寬鈍邊；

(3)施焊前采用機械處理方法將坡口表面清理干凈，去除油污和鐵銹；

(4)施焊時采用埋弧焊連續對相同板厚組合對接接頭進行施焊，直至焊縫被填滿，埋弧焊焊接工藝參數為：焊接電壓30～35V，焊接電流600～650A，焊接速度30～40cm/min，線能量30～40kJ/cm；焊劑在350℃下烘2小時；埋弧焊層間溫度控制在100～150℃；

(5)焊后以硅酸鋁板覆蓋焊接接頭進行緩冷。

上述一種610MPa水電站壓力鋼管用高強鋼焊接方法中：步驟(1)所述匹配的焊接材料：直徑Ф4.0mm的埋弧焊絲和SJ101焊劑。熔覆金屬的力學性能：抗拉強度690～735MPa，屈服強度600～630MPa，伸長率大于23，-20℃沖擊功100J。熔覆金屬的化學成分為：C?0.064％，Mn?1.70％，Si?0.13％，Mo?0.50％，Cu?0.13％，S≤0.025％，P≤0.025％。

本發明所提出的焊接工藝方法采用低氫焊條進行打底可以減小擴散氫，減小冷裂紋產生傾向，采用較高的焊接線能量，這樣既可以使焊縫得到較高強韌性和優良抗裂性能的細小針狀鐵素體組織，又可以使粗晶區得到韌性較高的粒狀貝氏體組織，從而降低熱影響區淬硬傾向；焊接過程進行連續焊接并進行焊后緩冷，可以有效地降低焊接接頭殘余應力，并有效降低焊接接頭的氫含量，降低冷裂紋傾向。采用本發明提出的焊接工藝方法可保證焊接接頭的力學性能滿足使用要求，焊接接頭的抗拉強度在660～690MPa，焊接接頭各位置-20℃的沖擊功都大于80J，能滿足610MPa級水電站壓力鋼管的設計使用要求。