[发明专利]一种提高焊接接头对拉伸应力抵抗能力的焊接方法

说明书

本发明涉及一种提高焊接接头对拉伸应力抵抗能力的焊接方法，步骤包括，1)焊材选择：优选埋弧焊焊接材料；2)坡口加工：在母材上加工坡口，坡口从上而下依次为V型、U型和钝边，单边V型坡口角度20‑60°，钝边深2mm以上，U型坡口的直边连接V型坡口的斜边；3)待焊区域清理：坡口及其两侧及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污、水分和脏污清理；4)试板组对：将母材组对，并定位焊接，并焊拘束焊；5)焊剂烘干；6)焊接工艺参数设置；7)焊接：先进行打底焊，然后正面填充、正面盖面，接着对母材反面进行碳弧气刨清根，再完成反面焊接；8)焊缝检查与探伤。实现了焊接接头变形小、无焊接结晶裂纹和冷裂纹等缺陷，提高了焊接接头对残余拉伸应力的抵抗能力。

技术领域

本发明涉及钢板焊接方法，依据该焊接方法得到的焊接接头对焊接变形加工所产生的残余拉伸应力具有较强的抵抗能力。

背景技术

压力容器逐渐向高温、深冷、复杂腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端要求方向发展，传统压力容器设计制造与维护技术面临严峻挑战。其中压力容器钢制造压力容器最核心的问题是焊接问题，焊接接头是整个压力容器最薄弱的环节，焊接质量的好坏直接影响到压力容器钢的服役性能，压力容器用钢板的常见焊接问题包括焊缝热裂纹和冷裂纹；焊缝热裂纹主要表现是结晶裂纹，其产生原因：一、在压力容器焊接时、钢板卷成筒后或者环焊缝焊接时，外表面往往存在较大的拉伸应力；二、焊材和母材中P、S杂质元素和低熔点共晶产物等随着焊缝柱状晶生长被推至焊缝中心位置，导致焊缝中心成为了焊缝最薄弱的环节，在外部巨大拉伸应力的作用下极易产生焊缝中心结晶裂纹或冷裂纹；严重影响压力容器的安全性。

鉴于上述问题，传统的焊接工艺已经无法满足焊接接头的服役性能的要求；因焊接接头无法抵抗拉伸应力所发生的压力容器泄露事故时有发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种容器钢板的焊接工艺，采用对接方式进行焊接，通过对焊材、坡口、焊接工艺参数和焊接过程控制进一步创新或优化，解决焊缝中心结晶裂纹或冷裂纹等焊接质量问题，该焊接方法具有焊接接头变形小和各项力学性能指标优异的特点，焊接接头对拉伸应力具有较强的抵抗能力。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种提高焊接接头对拉伸应力抵抗能力的焊接方法，包括如下步骤，

1)焊材选择：选择埋弧焊焊接材料；

2)坡口加工：在母材上加工坡口，坡口从上而下依次为V型、U型和钝边，单边V型坡口角度20-60°，钝边深2mm及以上，U型坡口的直边连接V型坡口的斜边；

3)待焊区域清理：坡口及其两侧及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污、水分和脏污清除干净；

4)试板组对：将母材组对，并定位焊接，控制组对间隙0-2.0mm，即钝边间隙为0-0.2mmm，间隙均匀，错边量≤0.5mm，定位焊缝平整，不得有气孔、夹渣和裂纹缺陷；在母材中央两端加装引弧板和熄弧板；为了在钢板焊接前具备拉伸应力；钢板组对后坡口对边采用拘束焊缝将钢板固定，拘束焊焊接材料和焊接参数不作要求，推荐J607RH焊条，根据钢板厚度调整拘束焊缝大小，以角接拘束焊缝焊满为宜(实际工程上已经具备拉伸应力，无需焊接拘束焊缝)。具体如图3所示

5)焊剂烘干；

6)焊接工艺参数设置：

打底焊：焊接电流：500±10A；焊接电压：28±1V；焊接速度：56±1cm/min；热输入即线能量控制在：15±1KJ/cm；

填充和盖面焊：焊接电流：550±10A；焊接电压：32±1V；焊接速度：42±1cm/min；热输入控制在：25±1KJ/cm；

母材焊前不预热，层间和道间温度≤200℃；