[發明專利]應用于水輪機的高強調質特厚S500Q鋼板焊接工藝

有效

• 申請號: 201310077249.8
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103182591A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 高興松;史俊霞;陳曉鴻
• 申請（專利權）人: 杭州聯源重工機械有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/235;B23K33/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 周豪靖

1.一種應用于水輪機的高強調質特厚S500Q鋼板焊接工藝，其特征在于按以下步驟進行：

（1）、焊接性分析：

??當S500Q鋼板厚度小于50mm時Ceq為≤0.47％，當S500Q鋼板厚度大于50mm時Ceq為≤0.70％，而S500Q鋼板的Ceq≥0.55％時材料的焊接性能較差，焊接時容易出現冷裂紋，在焊接熱影響區的粗晶區冷裂傾向更大，有脆化傾向，導致接頭韌性下降；

（2）、焊接材料選擇：?

?S500Q鋼板焊接冷裂傾向很大，需要嚴格控制焊接材料的氫含量，選用低氫型焊接材料，低氫型焊接材料的氫含量2mal/100g～4mal/100g，采用E81T1-Ni1C藥芯焊絲在CO₂氣體保護下進行焊接，焊絲的直徑為1.2mm，焊接時的電流為120～300A；

（3）、焊接坡口準備：

?為保證厚度較大的焊件能夠焊透，常將厚板焊件接頭邊緣加工成坡口，坡口除保證焊透外，起調節母材金屬和填充金屬比例的作用；

???坡口型式的選擇：1）、當厚度相同的工件坡口型式為雙面U型坡口時：進行兩面施焊，焊接時受熱均勻，變形較小，焊條消耗量較小；增大了鈍邊P和圓弧R尺寸，鈍邊P的長度為1～6mm,和圓弧R的長度為6～15mm；

????2）、當厚度不相同的工作坡口型式為雙單邊V形坡口時：

（4）、預熱溫度和層間溫度選擇：

????S500Q鋼板的Ceq≥0.55%時，冷裂傾向大，為防止冷裂紋的產生，需要進行預熱，降低焊接時產生的溫度梯度，減少焊接應力，防止裂紋產生，根據碳含量Ceq和冷裂紋敏感系數Pcm計算，利用遠紅外電加熱板進行預熱，預熱溫度為150～200℃，預熱溫度的時間為不小于1小時，層間溫度為200～250℃，既滿足焊接要求又具有可操作性，并對試板用保溫棉保溫，在焊接的過程中試板的溫度不低于150℃；

（5）、坡口清理：

使用磨光機打磨去除坡口兩側20mm范圍內氧化皮和銹跡，防止焊接過程中產生氣孔、夾雜；

（6）、試板焊接：

采用厚度為230mm的焊接試板進行試焊,焊接采用多層多道焊焊接，焊絲直徑為1.2mm，焊接的電流為260～300A,焊接的電壓為28～32V，焊接的速度為25～30cm/min，焊接線能量為19.2～23KJ/cm；

采用多層多道焊：每焊完一道，用風鏟去掉藥芯焊絲的藥皮，做好層間清理，在開始下道焊接前測量層間溫度，層間溫度為200～250℃，使用雙面對稱焊接，每面焊至≤30mm厚度時翻一次身，背面使用碳弧氣刨清除后，用磨光機打磨至見金屬光澤后，焊接背面至試板平整后，再焊接另一面，焊接過程中翻身的次數為8～10次，翻身前測量焊接變形量，控制平面度焊接變形量不超過3mm；

（7）、試板消氫處理：

當冷裂縫的風險很高的時候，應該加快氫氣的釋放速度，維持最低的焊接層間溫度，在試板焊至100mm厚度時、2/3厚度時和焊接完成后，分別對試板利用遠紅外電加熱板進行加熱，加熱的溫度為200～250℃，加熱后進行保溫，保溫的時間不小于2小時，使得焊縫中氫加速逸出，防止焊縫中氫的集聚而導致氫致裂紋；

（8）、試板去應力熱處理：

焊后將試板放在熱處理爐內進行去應力熱處理，先自由升溫至≥100℃，后按50℃/h的加熱速度加熱到570～590℃，保溫時間不小于6小時,后隨爐按50℃/h的冷卻速度冷卻至150℃后出爐，進行爐外空冷，以起到消除內應力并改善接頭組織和性能的目的；

（9）、檢驗試板：

?焊接試板NDT檢查合格，試板拉伸、彎曲、沖擊機械性能試驗合格；

（10）、工件焊接：

???1）、預熱：根據碳含量Ceq和冷裂紋敏感系數Pcm計算，利用遠紅外電加熱板進行預熱，預熱溫度為150～200℃，預熱溫度的時間為不小于1小時，層間溫度為200～250℃，既滿足焊接要求又具有可操作性，并對工件用保溫棉保溫，在焊接的過程中工件的溫度不低于150℃；

2）、清理坡口：使用磨光機打磨去除坡口兩側20mm范圍內氧化皮和銹跡，防止焊接過程中產生氣孔、夾雜；

3）、焊接：將要焊接的工件進行焊接，焊接采用多層多道焊焊接，焊絲直徑為1.2mm，焊接的電流為260～300A,焊接的電壓為28～32V，焊接的速度為25～30cm/min，焊接線能量為19.2～23KJ/cm；

采用多層多道焊：每焊完一道，用風鏟去掉藥芯焊絲的藥皮，做好層間清理，在開始下道焊接前測量層間溫度，層間溫度為200～250℃，使用雙面對稱焊接，每面焊至≤30mm厚度時翻一次身，背面使用碳弧氣刨清除后，用磨光機打磨至見金屬光澤后，焊接背面至工件平整后，再焊接另一面，焊接過程中翻身的次數為8～10次，翻身前測量焊接變形量，控制平面度焊接變形量不超過3mm；

4）：消氫處理：當冷裂縫的風險很高的時候，應該加快氫氣的釋放速度，?維持最低的焊接層間溫度，在工件焊至100mm厚度時、2/3厚度時和焊接完成后，分別對工件利用遠紅外電加熱板進行加熱，加熱的溫度為200～250℃，加熱后進行保溫，保溫的時間為不小于2小時，使得焊縫中氫加速逸出，防止焊縫中氫的集聚而導致氫致裂紋；

?5）、去應力熱處理：焊后將工件放在熱處理爐內進行去應力熱處理，先自由升溫至≥100℃，后按50℃/h的加熱速度加熱到570～590℃，保溫時間不小于6小時,后隨爐按50℃/h的冷卻速度冷卻至150℃后出爐，進行爐外空冷，以起到消除內應力并改善接頭組織和性能的目的。