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          焊接知識課堂:超厚板如何焊接?

          作者:小編 時間:2024/10/26 10:11:08

          對接270mm的Q235D鋼板制作4810mm×4810mm×270mm的板材

          1.大厚板焊接的問題及解決措施


          要求:平面度要求在8~10mm,且要保證鋼板焊接后的材料性能。


          (1)焊接鋼板的數(shù)量及尺寸?采用3塊鋼板制成,寬度方向分別為1 900mm、1 900mm以及1 050mm,長度方向為4 830mm,兩兩對接??紤]焊接收縮量的問題,預(yù)留9mm余量。制作完工后,發(fā)現(xiàn)收縮量為10~12mm,因工件加工余量為25~30mm,最大3mm誤差,故不影響加工使用。


          (2)焊接方法及坡口形式?一般厚板的焊接方法有電渣焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊及焊條電弧焊等。考慮企業(yè)的現(xiàn)有條件以及各種焊接方法的效率問題,采用CO2氣體保護(hù)焊打底,埋弧焊焊接并蓋面。 

                  厚板坡口形式大多是以Ⅰ形、X形和U形等為主,經(jīng)綜合比較,決定采用U形坡口??紤]清根的難易程度,采用不對稱的U形坡口形式。為保證焊接質(zhì)量,坡口的制作必須采用機(jī)加工手段完成,且要保證尺寸和表面粗糙度值為12.5μm。 


          (3)提前試焊?為保證焊接質(zhì)量,用1m長、200mm厚的鋼板做了一次焊接試驗,既可鍛煉焊工,又可發(fā)現(xiàn)實際操作過程的不足。在打底焊試驗的時候,發(fā)現(xiàn)焊接一端向另一端移動的過程中,沒焊接一端的開口并未有十分明顯的變化。


          (4)焊接材料和參數(shù)?首先,對導(dǎo)致裂紋的主要原因進(jìn)行具體分析:①淬硬傾向:鋼板的材質(zhì)Q345D鋼,碳含量上限為0.18%;wP、S≤0.03%。因淬硬傾向小,焊接性良好,故不是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因。②氫的作用:所用焊材經(jīng)過嚴(yán)格烘干,廠房環(huán)境干燥,即使焊接時有少量的氫留在焊縫內(nèi),但含量較低,也不是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因。③焊接時在厚度方向上的溫度分布不均勻會產(chǎn)生較大的橫向壓縮塑性變形;焊后冷卻時厚度方向上出現(xiàn)收縮不均勻易致使兩連接件間產(chǎn)生角變形。


          其次,焊接材料的選配原則是焊縫金屬的合金成分與強(qiáng)度性能基本符合母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值或達(dá)到產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的最低性能指標(biāo)。


          因此,確定選用焊絲THQ—50C,φ1.2mm;埋弧焊絲H10Mn2、φ4mm;焊劑SJ101(焊接前需100℃預(yù)熱4h以上)


          最后,焊接過程中為控制變形采用反變形的方法。在焊接施工過程中由于焊接產(chǎn)生的反向變形,所以要及時翻轉(zhuǎn)工件,焊接另一側(cè)面,這樣循環(huán)操作來實現(xiàn)控制變形。


          (5)熱處理    焊接時必須要求工件預(yù)熱,保證均勻加熱工件是個很重要的問題。經(jīng)過多次的試驗,決定在一根約4.8m長管道一側(cè)分別均勻鉆幾處孔,然后將氣割嘴焊接在管道上,保證密封,通以氣體點(diǎn)燃加熱。共制作兩件,以便在焊縫的兩側(cè)同時加熱。


          焊接結(jié)束,工件內(nèi)部會產(chǎn)生大量的焊接殘余應(yīng)力,為防止產(chǎn)生延遲裂紋和加工過程中的變形,焊接后必須進(jìn)行爐內(nèi)去應(yīng)力退火處理。


          2.實施情況


          將板料置于高出地面1~1.2m,反變形角度在1°~1.5°,對接間隙2mm左右,焊前將焊縫反向兩側(cè)各200mm區(qū)域多點(diǎn)同時加熱,以保證預(yù)熱溫度均勻和正向面的預(yù)熱溫度:90~120℃,


          先焊接坡口尺寸大的一側(cè),采用CO2氣體保護(hù)焊打底,當(dāng)焊接厚度在15~20mm時,改用埋弧焊進(jìn)行焊接,此時需測量控制板材最遠(yuǎn)處變形量(測量點(diǎn)均布不小于4點(diǎn))。當(dāng)工件變形在1°~1.2°時(計算出數(shù)字,設(shè)為A),即測量點(diǎn)高于平面值≤A時,對工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。


          注意翻轉(zhuǎn)工件需在大厚板上,并在焊縫兩側(cè)焊接凹形筋板,以防止起吊時焊縫開裂??刂坡窕『柑畛浜缚p寬度要<18mm,以減少缺陷。焊接寬度也是如此。


          翻轉(zhuǎn)后的工件,需用碳弧氣刨清除打底焊縫,露出焊縫金屬并打磨處理光滑表面后開始用埋弧焊焊接。焊接過程中不斷測量邊板最遠(yuǎn)處的變形量,反向變形為0°時,去掉焊縫處凹形筋板,僅留三處焊縫筋板(均布),當(dāng)反向變形量達(dá)到(A-5)mm時,再一次翻轉(zhuǎn)工件。


          工件翻轉(zhuǎn)放置穩(wěn)固后,去掉焊接筋板,觀察平板的變形情況(我們的觀察值很少,2mm左右)。然后開始埋弧焊焊接,當(dāng)反向變形量≤10 mm時(測量點(diǎn)同上),再次翻轉(zhuǎn)工件。此過程若有條件,做一次高溫UT探傷處理,以減少最后因缺陷返工的工作量。


          工件翻轉(zhuǎn)后,埋弧焊焊接,其反向變形量控制在5mm以內(nèi),直至焊接整體完畢,并翻轉(zhuǎn)工件焊接另一側(cè)完畢。


          焊接完畢后,保溫6h;待自然冷卻后,打磨光焊縫表面,做UT探傷,然后整體進(jìn)行620℃×10h的爐內(nèi)去應(yīng)力退火。退火時注意控制大平板由于自重產(chǎn)生的變形,也可通過自重和外加重力等方法對大板進(jìn)行矯平。


          焊接件去應(yīng)力退火冷卻至室溫后進(jìn)行焊接缺陷和平面度檢測,符合要求后進(jìn)行下一步工作。將另一塊鋼板同焊接合體后的鋼板焊接在一起,焊接方法及操作步驟同上。整體焊接后,焊縫保溫6h,自然冷卻,UT探傷,再一次整體進(jìn)行去應(yīng)力退火。



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