[發明專利]一種提高焊接接頭對拉伸應力抵抗能力的焊接方法

有效

• 申請號: 202011072938.6
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112453659B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 劉振偉;鮑雪君;楊烽;李曜;許海龍
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: B23K9/18
• 分類號: B23K9/18;B23K9/23;B23K9/235
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 趙海波

本發明涉及一種提高焊接接頭對拉伸應力抵抗能力的焊接方法，步驟包括，1)焊材選擇：優選埋弧焊焊接材料；2)坡口加工：在母材上加工坡口，坡口從上而下依次為V型、U型和鈍邊，單邊V型坡口角度20?60°，鈍邊深2mm以上，U型坡口的直邊連接V型坡口的斜邊；3)待焊區域清理：坡口及其兩側及待焊部位的表面鐵銹、氧化皮、油污、水分和臟污清理；4)試板組對：將母材組對，并定位焊接，并焊拘束焊；5)焊劑烘干；6)焊接工藝參數設置；7)焊接：先進行打底焊，然后正面填充、正面蓋面，接著對母材反面進行碳弧氣刨清根，再完成反面焊接；8)焊縫檢查與探傷。實現了焊接接頭變形小、無焊接結晶裂紋和冷裂紋等缺陷，提高了焊接接頭對殘余拉伸應力的抵抗能力。

技術領域

本發明涉及鋼板焊接方法，依據該焊接方法得到的焊接接頭對焊接變形加工所產生的殘余拉伸應力具有較強的抵抗能力。

背景技術

壓力容器逐漸向高溫、深冷、復雜腐蝕、超大容積、超大壁厚等極端要求方向發展，傳統壓力容器設計制造與維護技術面臨嚴峻挑戰。其中壓力容器鋼制造壓力容器最核心的問題是焊接問題，焊接接頭是整個壓力容器最薄弱的環節，焊接質量的好壞直接影響到壓力容器鋼的服役性能，壓力容器用鋼板的常見焊接問題包括焊縫熱裂紋和冷裂紋；焊縫熱裂紋主要表現是結晶裂紋，其產生原因：一、在壓力容器焊接時、鋼板卷成筒后或者環焊縫焊接時，外表面往往存在較大的拉伸應力；二、焊材和母材中P、S雜質元素和低熔點共晶產物等隨著焊縫柱狀晶生長被推至焊縫中心位置，導致焊縫中心成為了焊縫最薄弱的環節，在外部巨大拉伸應力的作用下極易產生焊縫中心結晶裂紋或冷裂紋；嚴重影響壓力容器的安全性。

鑒于上述問題，傳統的焊接工藝已經無法滿足焊接接頭的服役性能的要求；因焊接接頭無法抵抗拉伸應力所發生的壓力容器泄露事故時有發生。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種容器鋼板的焊接工藝，采用對接方式進行焊接，通過對焊材、坡口、焊接工藝參數和焊接過程控制進一步創新或優化，解決焊縫中心結晶裂紋或冷裂紋等焊接質量問題，該焊接方法具有焊接接頭變形小和各項力學性能指標優異的特點，焊接接頭對拉伸應力具有較強的抵抗能力。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種提高焊接接頭對拉伸應力抵抗能力的焊接方法，包括如下步驟，

1)焊材選擇：選擇埋弧焊焊接材料；

2)坡口加工：在母材上加工坡口，坡口從上而下依次為V型、U型和鈍邊，單邊V型坡口角度20-60°，鈍邊深2mm及以上，U型坡口的直邊連接V型坡口的斜邊；

3)待焊區域清理：坡口及其兩側及待焊部位的表面鐵銹、氧化皮、油污、水分和臟污清除干凈；

4)試板組對：將母材組對，并定位焊接，控制組對間隙0-2.0mm，即鈍邊間隙為0-0.2mmm，間隙均勻，錯邊量≤0.5mm，定位焊縫平整，不得有氣孔、夾渣和裂紋缺陷；在母材中央兩端加裝引弧板和熄弧板；為了在鋼板焊接前具備拉伸應力；鋼板組對后坡口對邊采用拘束焊縫將鋼板固定，拘束焊焊接材料和焊接參數不作要求，推薦J607RH焊條，根據鋼板厚度調整拘束焊縫大小，以角接拘束焊縫焊滿為宜(實際工程上已經具備拉伸應力，無需焊接拘束焊縫)。具體如圖3所示

5)焊劑烘干；

6)焊接工藝參數設置：

打底焊：焊接電流：500±10A；焊接電壓：28±1V；焊接速度：56±1cm/min；熱輸入即線能量控制在：15±1KJ/cm；

填充和蓋面焊：焊接電流：550±10A；焊接電壓：32±1V；焊接速度：42±1cm/min；熱輸入控制在：25±1KJ/cm；

母材焊前不預熱，層間和道間溫度≤200℃；