[發(fā)明專利]應(yīng)用于水輪機(jī)的高強(qiáng)調(diào)質(zhì)特厚S500Q鋼板焊接工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310077249.8
• 申請(qǐng)日: 2013-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN103182591A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高興松;史俊霞;陳曉鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州聯(lián)源重工機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/16
• 分類號(hào): B23K9/16;B23K9/235;B23K33/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 周豪靖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種鋼板焊接工藝，特別涉及一種應(yīng)用于水輪機(jī)的高強(qiáng)調(diào)質(zhì)特厚S500Q鋼板焊接工藝。

背景技術(shù)

高水頭混流式機(jī)組座環(huán)由于對(duì)其強(qiáng)度和剛度要求是十分嚴(yán)格的，在國內(nèi)以往設(shè)計(jì)制造中，座環(huán)整體采用常規(guī)的Q345R鋼板，導(dǎo)致則座環(huán)的尺寸往往偏大、重量偏重，制造成本很高。借鑒國外的制造經(jīng)驗(yàn)，高水頭混流式機(jī)組的機(jī)組座環(huán)設(shè)計(jì)中固定導(dǎo)葉采用高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼板S500Q(歐標(biāo)EN10025)，座環(huán)上下環(huán)板及支撐仍采用常規(guī)Q345R鋼板制造，在保證座環(huán)強(qiáng)度不變情況下，可大幅度降低座環(huán)的設(shè)計(jì)尺寸和重量，降低制造成本。這種高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼板S500Q是歐標(biāo)鋼板，均為進(jìn)口鋼板且目前供貨的最大厚度截止到150mm，在水輪機(jī)行業(yè)中的成功使用厚度為50mm,研究開發(fā)厚度超過150mm超厚高強(qiáng)調(diào)質(zhì)S500Q鋼板焊接工藝，并在高強(qiáng)度高水頭座環(huán)上成功應(yīng)用，給水輪機(jī)設(shè)計(jì)帶來新的研發(fā)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

?本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，分析研究超厚S500Q鋼板焊接工藝，在高水頭混流式機(jī)組座環(huán)中成功運(yùn)用，解決以往制造中使用常規(guī)Q345R鋼板導(dǎo)致座環(huán)的尺寸偏大、重量偏重的缺陷，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性，延長機(jī)組使用壽命的應(yīng)用于水輪機(jī)的高強(qiáng)調(diào)質(zhì)特厚S500Q鋼板焊接工藝。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

????一種應(yīng)用于水輪機(jī)的高強(qiáng)調(diào)質(zhì)特厚S500Q鋼板焊接工藝，按以下步驟進(jìn)行：

（1）、焊接性分析：

??當(dāng)S500Q鋼板厚度小于50mm時(shí)Ceq為≤0.47％，當(dāng)S500Q鋼板厚度大于50mm時(shí)Ceq為≤0.70％，而S500Q鋼板的Ceq≥0.55％時(shí)材料的焊接性能較差，焊接時(shí)容易出現(xiàn)冷裂紋，在焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)冷裂傾向更大，有脆化傾向，導(dǎo)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(yán)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(hù)下進(jìn)行焊接，焊絲的直徑為1.2mm，焊接時(shí)的電流為120～300A；

（3）、焊接坡口準(zhǔn)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(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例的作用；

???坡口型式的選擇：1）、當(dāng)厚度相同的工件坡口型式為雙面U型坡口時(shí)：進(jìn)行兩面施焊，焊接時(shí)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(dāng)厚度不相同的工作坡口型式為雙單邊V形坡口時(shí)：

（4）、預(yù)熱溫度和層間溫度選擇：

????S500Q鋼板的Ceq≥0.55%時(shí)，冷裂傾向大，為防止冷裂紋的產(chǎn)生，需要進(jìn)行預(yù)熱，降低焊接時(shí)產(chǎn)生的溫度梯度，減少焊接應(yīng)力，防止裂紋產(chǎn)生，根據(jù)碳含量Ceq和冷裂紋敏感系數(shù)Pcm計(jì)算，利用遠(yuǎn)紅外電加熱板進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150～200℃，預(yù)熱溫度的時(shí)間為不小于1小時(shí)，層間溫度為200～250℃，既滿足焊接要求又具有可操作性，并對(duì)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(jī)打磨去除坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)氧化皮和銹跡，防止焊接過程中產(chǎn)生氣孔、夾雜；

（6）、試板焊接：

采用厚度為230mm的焊接試板進(jìn)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(fēng)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(duì)稱焊接，每面焊至≤30mm厚度時(shí)翻一次身，背面使用碳弧氣刨清除后，用磨光機(jī)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(shù)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(dāng)冷裂縫的風(fēng)險(xiǎn)很高的時(shí)候，應(yīng)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(shí)、2/3厚度時(shí)和焊接完成后，分別對(duì)試板利用遠(yuǎn)紅外電加熱板進(jìn)行加熱，加熱的溫度為200～250℃，加熱后進(jìn)行保溫，保溫的時(shí)間不小于2小時(shí)，使得焊縫中氫加速逸出，防止焊縫中氫的集聚而導(dǎo)致氫致裂紋；