低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝。包括焊道坡口的處理、焊前的預熱和焊后保溫，其特征在于在低合金橋梁鋼兩對接母材的“Y”型坡口焊道底部粘貼耐高溫陶瓷襯墊，焊接采用單面焊雙面成型焊接工藝，采用保溫巖棉，自動溫控加熱帶對焊前預熱、焊中控溫和焊后進行預熱、控溫和保溫，最后緩冷，本發明專利技術的優點是：由于采用了熱自動溫控加熱帶和熱電偶測溫探頭，對不同厚度、不同環境溫度時焊前預熱、焊后保溫緩冷的溫度和時間進行準確控制，保證氫的有效析出，有效地避免了低溫焊接冷裂紋和低溫脆斷現象的發生。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于一種低溫焊接
，特別涉及一種能夠保證鋼結構橋梁在北方冬季能夠連續化施工，且能夠保證焊接質量的低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝。
技術介紹
低合金鋼由于其優良的機械性能，使其在同等承載受力狀態下降低構件的截面尺寸從而降低用鋼量，故在鋼結構方面應用廣泛，但其低溫焊接技術一直無法突破，即無法適應包括橋梁等重要鋼結構建筑在北方冬季施工的需求，隨著近年來鋼結構橋梁的迅速推廣，在我國北方為了確保鋼結構橋梁在冬季狀態下連續施工并確保焊接質量，解決橋梁鋼低溫焊接方法成為問題的關鍵。中國專利ZL20111005893. 5公開了一種“低溫環境下鋼結構厚板焊接施工方法， 通過選擇合理的焊材，控制焊接工藝中的預熱溫度、層間溫度和焊接熱輸入，并對焊完的焊口進行后熱和采用保溫等措施，有效地避免了低溫環境下焊接冷裂紋的產生。中國專利200910067664. 9公開了一種“Q345D鋼結構間低溫焊接方法”，該方法也是通過對焊前預熱、焊后加熱、保溫處理等溫度的控制，以及對每層焊層厚度的掌握、焊接材料的選擇方面的控制，這種方法可防止接頭脆化或由此面產生冷裂紋，使接頭各區的沖擊韌性都能達到母材的最低值，從而大大的縮短了施工工期。上述兩種方法雖然在一定條件下解決了低溫環境下鋼結構厚板焊接施工一些問題，如焊縫的坡口開口形式采用雙面坡口，因此在焊接過程中由于上下焊道焊接的時間差容易產生溫度應力，使延遲效應明顯和低溫脆斷可能性增加，焊前用乙炔火焰預熱無法控制預熱溫度，可能出現溫度過高或過低，過高的預熱溫度對接頭的韌性產生不利，提高了接頭的脆性轉變溫度，提高了低溫脆斷的可能性。同時由于無法持續加熱保溫，焊道冷卻速度快，晶粒隨之變得粗大，冷裂紋的敏感性增加，特別是對于橋梁鋼的冬季現場組對焊接，環境溫度極低，采用原來常用的火焰加熱的預熱保溫措施，因加熱的不均勻和無法準確控制加熱溫度和保溫時間，使焊接區域溫度段處于最佳值，氫有效析出的時間變短，焊縫金屬含氫量增加，延遲裂紋出現的可能性增加。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對上述低合金鋼，尤其是Q345qe橋梁鋼在冬季(0°C _20°C)焊接施工方面存在的問題，提供一種能保證橋梁鋼焊接熱影響區焊接溫度的穩定及焊后保溫溫度的控制，能夠防止冷裂紋出現，從而解決橋梁鋼冬季連續化施工，且能夠保證焊接質量的低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的。本專利技術的低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝，包括焊道坡口的處理、焊前的預熱和焊后保溫，其特征在于具體步驟如下a)分別在低合金橋梁鋼的兩對接母材上開坡“Y” 口，其坡口角度α為45°，鈍邊間隙為 6mm, b)對“Y”型坡口焊道表面進行打磨除銹處理， c)在“Y”型坡口焊道底部粘貼耐高溫陶瓷襯墊，用來防止“V”型坡口焊道融化金屬從下部流出，并幫助成型， d)然后進行焊接前的預熱，所述的預熱是焊前在“Y”型坡口焊道下面敷設寬200-250mm，厚100-150mm的保溫巖 棉，并在兩對接母材的上部“Y”型坡口焊道的兩側各敷設一條100 200mm自動溫控加熱帶，然后在“Y”型坡口焊道上面再蓋上與“Y”型坡口焊道下面敷設的保溫巖棉同寬的保溫巖棉，其預熱溫度設定在100 150°C，在兩對接母材的下部“Y”型坡口焊的兩側各設一熱電偶測溫探頭， e)對所述的低合金橋梁鋼兩對接母材間的坡口采用單面一次成 型進行焊接作業，在焊接過程中自動溫控加熱帶的溫度控制在100 150°C， f)焊后的保溫、緩冷，焊后將自動溫控加熱帶的溫度設定在200-250°C，保溫時間為1-2小時，然后逐漸緩冷。保溫析氫溫度段將依據板厚及環境溫度的不同進行調整設定。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點 由于本專利技術在于采取單面焊接，在焊道底部粘貼了耐高溫陶瓷襯墊，在兩對接母材的上下面敷設保溫材料，并采用自動溫控加熱帶和熱電偶測溫探頭，針對不同厚度、不同環境溫度時焊前預熱、焊后保溫緩冷的溫度和時間進行準確控制，實現了焊道在冬季低溫環境下的焊后熱處理，保證氫的有效析出，有效地避免了低溫焊接冷裂紋和低溫脆斷現象的發生。說明書附圖 圖I為本專利技術的低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝焊接成型后保溫的結構示意圖。圖2為本專利技術焊道底部粘貼耐高溫陶瓷襯墊的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實例對本專利技術作以詳細描述。如圖I、圖2所示，本專利技術的低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝，包括焊道坡口的處理、焊前的預熱和焊后保溫，其特征在于具體步驟如下 a)分別在低合金橋梁鋼的兩對接母材I上開坡口，其坡口角度α為45°，鈍邊間隙為6mm, 兩坡口對接形成“Y”型坡口，其中 坡口角度α為45°，允許偏差為-5° +10° 鈍邊間隙b為6mm,允許偏差為-I. 5 +6mm 鈍邊高度P為2mm ;允許偏差為±1. 5 mm b)對“Y”型坡口焊道表面進行打磨除銹處理，用于清理氧化皮和銹斑、油脂等污染物； c)在“Y”型坡口焊道底部粘貼耐高溫陶瓷襯墊3，用來防止“Y”型坡口焊道融化金屬從下部流出，并幫助成型，焊接結束后人工敲碎清除耐高溫陶瓷襯墊，下部焊道將保持光亮平滑； d)然后進行焊接前的預熱，所述的預熱是焊前在“Y”型坡口焊道下面敷設寬200-250mm，厚100-150mm的保溫巖棉2，并在兩對接母材I的上部“Y”型坡口焊的兩側各敷設一條寬100 200mm自動溫控加熱帶5，然后在“Y”型坡口焊道上面再蓋上與“Y”型坡口焊道下面敷設的保溫巖棉2同寬的保溫巖棉6，其預熱溫度設定在100 150°C，在兩對接母材I的下部“Y”型坡口焊道的兩側各設一熱電偶測溫探頭4，用來對焊接前、焊接中和焊接后的溫度控制； e)對所述的低合金橋梁鋼兩對接母材I間的坡口采用單面焊接一次 成型進行焊接作業，在焊接過程中自動溫控加熱帶5的溫度控制在100 150°C，由于本專利技術單面焊接一次成型進行焊接作業，改變原來的焊道由上下兩次焊接為在上部單面焊接，從而有效地避免了雙面分次焊接的溫降時間差所引起的溫度應力同時也為背部保溫創造條件， f)焊后的保溫、緩冷，焊后將自動溫控加熱帶的溫度設定在200°C_250°C，保溫時間為1-2小時，即氫的最佳析出溫度段，然后逐漸緩冷。其保溫析氫溫度段的溫度控制將依據板厚及環境溫度的不同進行調整設定，這個階段的溫度控制是控制冷裂紋的重點環節。圖中標號7為焊肉。 本專利技術焊前在兩對接母材的上下面敷設保溫材料，焊接過程中利用保溫棉避免熱量流失同時監控焊道熱影響區的溫度指標；并通過監控焊道熱影響區的溫度控制曲線來保證焊道在一定溫度區間上的保溫時間，從而控制焊道的析氫狀態避免冷裂紋的產生。這是由于低碳合金鋼焊接在低于0°c甚至在-20°c環境下進行焊接施工將會出現冷裂紋和延遲裂紋、工作狀態下發生脆斷等重大缺陷，其原因在于冬季低溫焊接條件下，熱影響區熱量流失快，焊道冷卻速度快，晶粒隨之變得粗大，冷裂紋的敏感性增加。另外延遲裂紋將主要取決于氫的有效析出，尤其是Q345qe橋梁鋼焊道中氫的聚集及擴散開始于焊道冷卻到250°C，并在200°C擴散量達到最大值，隨后析出量迅速減少，故焊后保溫措施良好，減緩冷卻速度，并在200°C-250°C溫度區間恒溫一定時間將增大游離氫的析出效果，否則冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低合金橋梁鋼的低溫焊接工藝，包括焊道坡口的處理、焊前的預熱和焊后保溫，其特征在于具體步驟如下：a)？分別在低合金橋梁鋼的兩對接母材上開單面“Y”坡口，其坡口角度α為450，鈍邊間隙為6mm，b)？對“Y”型坡口焊道表面進行打磨除銹處理，？c）在“Y”型坡口焊道底部粘貼耐高溫陶瓷襯墊，用來防止“Y”型坡口焊道融化金屬從下部流出，并幫助成型，？d）然后進行焊接前的預熱，所述的預熱是焊前在“Y”型坡口焊道下面敷設寬200？250？mm，厚100？150mm的保溫巖棉，并在兩對接母材的上部“Y”型坡口焊的兩側各敷設一條100～200mm自動溫控加熱帶，然后在“Y”型坡口焊道上面再蓋上與“Y”型坡口焊道下面敷設的保溫巖棉同寬的保溫巖棉，其預熱溫度設定在100～1500C，在兩對接母材的下部“Y”型坡口焊道的兩側各設一熱電偶測溫探頭，e)？對所述的低合金橋梁鋼兩對接母材間的坡口采用單面焊接一次成型進行焊接作業，在焊接過程中自動溫控加熱帶的溫度控制在100～1500C，f)？焊后的保溫、緩冷，焊后將自動溫控加熱帶的溫度設定在200？2500C，保溫時間為1？2小時，然后逐漸緩冷。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭永會，孫宇凡，孫偉，栗振強，
申請(專利權)人：鞍山東方鋼構橋梁有限公司，
類型：發明
國別省市：