[发明专利]机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊接工艺，尤其涉及一种机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺。

背景技术

随着石油工业的发展和科学技术的进步，海洋工程中钢结构日益向着高参数、大型化方向发展，因此对焊接结构用的钢材性能提出越来越高的要求，钢材本身不仅要有良好的综合力学性能，而且要有良好的焊接性能。采用机械控制轧制与控制冷却(TMCP，Thermo-mechanical control process)工艺生产出的海洋工程结构用钢材，其具有强韧性好、焊接性优良的特点，为海洋工程开发做出新贡献。但是，这种钢材在焊接热循环作用下，机械控制轧制与控制冷却(TMCP)结构钢，其HAZ(heat affected zone，焊接热影响区)组织不可避免的发生晶粒长大现象，使其高强度、高韧性的特点严重丧失，出现比一般正火钢更为严重的HAZ脆化和软化现象，由此阻碍了这种结构钢在海洋工程中的应用。

因此设计适合机械控制轧制与控制冷却(TMCP)结构钢的焊接工艺，使其能够在海洋工程中发挥应有作用，确有必要。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，通过选用合适的焊接材料和设定合理的焊接参数，使该结构钢在焊接工艺的热循环作用下，晶粒稳定不变化，有效避免HAZ的脆化和软化现象，以保证TMCP结构钢的高强度、高韧性的特点。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，包括对机械控制轧制与控制冷却结构钢制备坡口、坡口对接装配和选定焊接材料的焊前准备工序，打底焊接工序，填充焊接工序，盖面焊接工序，层间温度控制及焊后冷却工序；其特征在于，所述焊前准备工序中设有焊前预热步骤和设定施焊的环境温度，该焊前预热步骤是对施焊部位进行预热，预热温度与结构钢层厚度成正比；所述焊前准备工序中选定的焊接材料包括低轻型埋弧焊丝和低轻型埋弧焊剂；所述控制层间温度的范围是大于预热温度而小于250℃；所述打底焊接工序、填充焊接工序和盖面焊接工序中焊接电流类型和极性为直流反接，电流强度为500至550A，焊接速度为400至450mm/min，热输入量为2.2至3.0kJ/mm；所述冷却工序中采用空冷方式冷却，冷却速度控制在0.1至30℃/S范围。

前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中焊前预热步骤预热的施焊部位包括施焊区及其周围70mm至80mm的范围，预热方法采用烤把预热或者电阻加热装置预热。

前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中设定施焊的环境温度为大于-20℃。

前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中低轻型埋弧焊丝直径为φ4.0mm或者φ2.4mm。

前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中制备的坡口为单面V字形坡口或双面V字形坡口，坡口角度为60±5度，间隙为0至1mm，钝边为4至6mm。

本发明机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺的有益效果，其通过选用合适的焊接材料和设定合理的焊接参数，使该结构钢在焊接工艺的热循环作用下，晶粒稳定不变化，有效避免HAZ的脆化和软化现象，保证TMCP结构钢的高强度、高韧性的特点。

具体实施方式

本发明机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其包括对机械控制轧制与控制冷却结构钢制备坡口、坡口对接装配和选定焊接材料的焊前准备工序，打底焊接工序，填充焊接工序，盖面焊接工序，层间温度控制及焊后冷却工序；其改进之处在于，该焊前准备工序中设有焊前预热步骤和设定施焊的环境温度，该焊前预热步骤是对施焊部位进行预热，预热温度与结构钢层厚度成正比；该焊前准备工序中选定的焊接材料包括低轻型埋弧焊丝和低轻型埋弧焊剂；该控制层间温度的范围是大于预热温度而小于250℃；该打底焊接工序、填充焊接工序和盖面焊接工序中焊接电流类型和极性为直流反接，电流强度为500至550A，焊接速度为400至450mm/min，热输入量为2.2至3.0KJ/mm；该冷却工序中采用空冷方式冷却，冷却速度控制在0.1至30℃/S范围。