[发明专利]厚钢板热加工及焊接方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种焊接方法，特别涉及一种对80～165mm厚钢板的热加工及焊接方法。

(二)背景技术

随着建筑钢结构设计与施工技术的发展，建筑钢结构工程结构跨度越来越大，节点受力越来越复杂，导致大量采用高强度特厚钢板。国家体育场钢结构工程，由于其结构跨度大、构造复杂，所以设计时局部采用了100/110mm厚的Q460E-Z35级钢材。但对于这种Q460E-Z35钢板及同级别厚钢板的焊接并无相关的焊接方法，若采用传统较薄板的焊接方法，就不能有效控制焊接残余应力和焊接裂纹，从而无法保证焊接接头的冲击韧性，进而无法保证焊接质量。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种厚钢板热加工及焊接方法，主要解决80～165mm厚等同类厚钢板的焊接问题，并同时解决消除厚板焊接工件的焊接应力、消除焊接产生的裂纹、避免焊缝冲击下降等技术难题。

本发明的目的是这样实现的：这种厚钢板热加工及焊接方法，其特征在于步骤如下：

这种厚钢板热加工及焊接方法，所述焊接方法采用CO₂气体保护焊和手工电弧焊，其特征在于步骤如下：

步骤1，在80～165mm厚钢板的切割线两侧各至少75mm的区域内采用正面加热板和反面加热板进行切割前预热，预热温度要达到150℃以上；

步骤2，当预热温度达到150℃以上时，采用切割机进行厚钢板切割，并用火焰切割枪在厚钢板上切出焊缝坡口；

步骤3，在厚钢板焊缝坡口切割完毕后，对厚钢板进行热矫正，热矫正温度为640℃，保温20分钟后进行钢结构热矫正，矫正完成后自然冷却；

步骤4，对焊缝坡口进行清理和打磨处理，去除切割面的淬硬层，直至露出原始金属光泽为止，并磨平钝边和凹槽，在焊缝坡口底部垫好垫板；

步骤5，在焊缝两侧至少75mm区域内放置正面加热板和反面加热板进行焊接前预热；

步骤6，当预热温度达到150℃以上即可进行焊接，焊接前将正面加热板拆除，焊缝背面的反面加热板作为伴随预热；焊接过程中，层间温度应控制在150℃～200℃范围内，焊接环境温度要求达到0℃以上，焊接环境风速当采用CO₂气体保护焊时要求不大于2m/s，当采用手工电弧焊时要求不大于8m/s；

步骤7，焊接完成后，立即重新在焊缝处设置正面加热板和反面加热板，进行后热处理，后热温度应控制在250～300℃，后热时间2小时；

步骤8，后热完成后，在焊缝两侧各500mm范围内覆盖保温被保温缓冷至环境温度。

上述步骤1中，切割前预热时，用测温仪对预热温度进行监测，测温点设置在焊缝原始边缘两侧各75mm处。

上述步骤2中，焊缝坡口为V形，坡口角度为35°+5°，坡口间隙为mm。

上述步骤3中，在加机械外力的同时采用火焰条状或点状加热，使板得到热矫正。

上述步骤4中，采用刨边、铣边或打磨方法对焊缝坡口进行清理和加工，打磨厚度不小于0.5mm。

上述步骤5中，预热温度控制用红外测温仪进行监测；测温仪垂直于测温表面，距离不得大于20cm；预热温度控制时在条件允许的前提下在焊件反面监测，测量点在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处。

上述步骤6中，焊接过程中，用测温仪对焊缝的层间温度进行监测，测温点设在焊道起点，距离焊道熄弧端300mm以上。

上述步骤6中，焊接采用多层多道、窄焊道薄焊层的焊接方法，在平、横、仰焊位禁止焊枪摆动，立焊位CO2焊枪摆幅不大于20mm，手工电弧焊焊枪摆幅不大于3d，d为焊条直径，焊枪的倾角的限制为±30°，每道焊缝厚度不大于5mm；层间清除焊渣及飞溅物，同时对焊缝进行同频率锤击。

上述步骤7中，后热温度控制用红外测温仪进行监测；使用红外测温仪时，测温仪需垂直于测温表面，距离不得大于20cm，后热温度测温点设在焊道表面。

本发明与现有技术相比具有以下特点和有益效果：本发明选择独特的焊接工艺参数，焊接最低预热温度选择为150℃，热切割最低预热温度选择为150℃、热矫正条件为640℃×20分钟并空冷，有效消除了Q460E-Z35等同类厚钢板焊接的应力，解决了焊接工件易产生裂纹、焊缝接头冲击韧性下降的技术难题，有效保证了80～165mm厚的钢板的焊接质量，大幅提高了焊接工效，其焊接工件的性能指标满足设计文件和我国抗震设计规范的要求，保证了国家体育场工程的顺利实施，降低了工程施工的工期风险。