大厚板异种材料焊接工艺.doc

厚板焊接技术措 1、厚板焊接，由于热输入量较大，易产生层状撕裂，故采取措施如下: 1.1材料的选用 人于40mm厚钢板材料订购吋加Z向性能指标。 1?2焊接设备的选用 焊接时采用我司从台湾进口的先进设备双弧双丝埋弧（林肯焊机）焊接，在 焊接过程屮，前面的一只焊丝对后面的一根焊丝有预热作用，后面的--根焊丝对 前面的一根焊丝有后热作用，这样存在二次预热和二次后热的效果，减小了残余 氢含量，从而大幅度减小了冷裂纹的可能性。 3焊接材料选用 3焊接材料选用 焊接材料的选择受许多因素的影响，概括起来主要有三个方面的因素，即焊 接性、工艺性和经济性。焊接性因素主要受母材成分和性质的影响，同吋也与接 头尺寸、形状以及焊接工艺条件有关。在工艺性方面，尚需考虑操作性能及成型 性能：操作性能包括稳弧性、飞溅、脱渣性、烟尘情况等；成型性能是指焊缝表 面成型、熔透成型以及儿何形状上的缺欠情况。焊接材料选择的经济性是一个重 要方面，主要体现在生产成本屮，焊接材料的选用必须结合具体条件。 在本工程屮，对厚板进行焊接吋，为防止氢裂纹，限制氢的来源，在焊接材 料的选择上经过了严格的论证过程。经焊接试验证明，采用HlOMi-12焊丝与SJ301 焊剂组合，熔敷金展强度远高于母材强度，达650MPa左右，当采用H10Mn2焊丝 与SJ101焊剂组合，熔敷金属强度为550MPa左右，熔敷金属强度与母材强度相 近。在一?定扩散氢条件下，厚板多层焊吋，焊缝强度越高，产生冷裂纹的可能性 越大，由此可知选用H10Mn2与SJ101组合是合理的。在焊接完毕后，焊缝金属 韧性较高，扩散氢含量低，抗冷裂性能良好，并且脱渣性、焊缝成型良好。 1?4焊接性能的分析 焊接性分析试验 本工程焊接H钢材料带Z向性能，钢材为正火状态,材料为Q345BZ15，钢 材化学成分及力学性能如下表所示： 钢材化学成分及力学性能 钢材 化学成分 力学性能 Wz(%) 03-708 9-1 C Mn Si P S Al 抗拉强度 N/mm2 屈服强度 N/mm2 冷弯180 d=3a 延伸率 % 冲击值 20°C (J) 0. 17 1.53 0. 24 0.012 0. 003 0. 03 570 365 合格 28 84 80 90 50 37 48 碳肖量分析: CE二C+Mn/6+ (Cr+Mo+V) /5+ (Cu+Ni) /15^0. 425% 根据经验以及《金属材料焊接》屮相关资料介绍： 当CE0. 4%时，钢材的淬硬倾向很小，可焊性好，焊接前一般不需要预热。 半CE二0. 4-0?6%吋，钢材的淬硬倾向逐渐增加，须采取适当预热、控制线能 量等工艺措施。 当CE0. 6%吋，淬硬倾向大，很难焊接，需要采取较高的预热和严格的工艺措施，。 因此，结合本工程的钢材的碳半量计算结果可知，该种厚钢板在焊接吋存在 一定的淬硬倾向,焊接性比较差，有一定产生焊接冷裂纹的倾向。所以在焊接前后 必须进行预热和后热。加热设备选用90kw数控远红外加热器。 1?5坡口的确定 H型钢腹板与翼板Z间的坡口形式如下图： 部分熔透接头形式 箱形腹板和翼板坡口采用如下形式: 1?6预热 （1）预热温度确定 预热的H的是减小焊缝冷却速度，防止钢材在焊接时产生冷裂纹。预热温度 并非越高越好，不适当的提高预热温度会降低焊缝的强度，同时还会增大熔合比 而对焊缝产生不良影响。应该首先确定最低预热温度，实际的预热温度只要不低 于最低预热温度即可。 根据ANST/AWSD1. 1《钢结构焊接规范》的规定，采用碳当量评估钢材的焊 接性；利用裂纹敏感指数来确定预热温度；使用扩散氢含量控制法来确定后热温 度。 根据PC计算和AWSD1. 1的规定，利用控制氢含量的方法来防止焊接冷裂纹, 即接头在冷却到大约50°C以后，残留在接头屮的平均含氢量不超过某一临界值, 则不会产生裂纹，而氢含量的临界值取决于钢的化学成分和拘朿，利用这一?方法 可以估算出足以使氢扩散出焊接接头所必需的预热温度。 利用控制氢含量的方法确定预热温度，首先确定接头的拘束程度及熔池屮的 含氢量，对于拘束分为高、屮、低三级，并根据经验来确定拘束等级。 根据AWSD1. 1的规定，对于使用干燥焊剂的埋弧焊的氢含量定义为H2低氢 含量,H值为10ml/100go PCM二 C+ Si/30+( Mn+Cr+Cu) /20+ Ni/60+ Mo/15+V/10+5B?0. 255 敏感度指数——12PCM+loglOH二4. 24o 在AWSD1. 1的规定屮，为使用方便，对敏感度指数进行了分组A-G,从A到 G的每一字母都包插了敏感度指数的一小段范弗I： A二3. 0 B二3. 1—3. 5 C=3. 6—4. 0 DM. 1—4. 5 F二5. 1—5. 5 G二5. 6—7