【電焊鋼板對接焊接技術淺論5100字（論文）】

I電焊鋼板對接焊接技術電焊鋼板對接焊接技術淺析目錄引言 11電焊鋼板對接焊接技術工藝 21.1工藝流程圖 21.2焊接裂紋產(chǎn)生的原因 21.3鋼板焊接對接工藝措施 31.4焊接對接的操作要點 32鋼板對接焊接過程的質(zhì)量控制 42.1預熱及后熱工藝 52.2對接焊接的質(zhì)量控制 52.2.1焊接過程的質(zhì)量控制 52.2.2焊接變形的控制 62.2.3焊接殘余應力的控制與消除 6總結(jié) 7參考文獻 8引言目前，我國鋼結(jié)構產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，鋼結(jié)構企業(yè)群雄并起，競爭激烈。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑材料日益豐富，人們對建筑材料的重視程度也在逐步加強，但鋼板在焊接時，普遍會存在熱裂紋（主要是凝固裂紋）、冷裂紋（包括延遲裂紋）。隨著厚度的增加，裂紋趨向也增加等問題，這就需要采取切實可行的焊接對接技術，加強質(zhì)量控制能。對接焊接技術可以解決電焊鋼焊接過程中出現(xiàn)的焊縫問題，提高焊接的質(zhì)量[1]。對此，本文將對電焊鋼板焊接對接技術進行分析，先提出焊接工藝，然后指出操作要點，最后結(jié)合實際，提出針對性的質(zhì)量控制措施，從而確保焊接的科學有效性。1電焊鋼板對接焊接技術工藝1.1工藝流程圖當前各鋼結(jié)構工廠都采用常規(guī)工藝進行厚板（t≤20mm）全熔透對接。鋼板對接前需對鋼板進行坡口加工，埋弧焊前需CO2氣保焊打底，背面焊接前需碳弧氣刨清根，工序相對復雜，生產(chǎn)效率低，且清根時還會產(chǎn)生噪音、粉塵、弧光等污染。具體焊接對接工藝如下：焊接區(qū)或表面清理→鋼板組裝假設引弧板→架設埋弧后軌道→調(diào)整軌道→設置焊接參數(shù)→埋弧焊焊接→外觀質(zhì)量檢查→UT探傷→轉(zhuǎn)下一道工序[2]。1.2焊接裂紋產(chǎn)生的原因在實際焊接中，根部裂紋是焊件在冷卻到200-300℃以下產(chǎn)生的，屬于冷裂紋，而且裂紋多產(chǎn)生在熔合線母材側(cè)，有延伸的傾向，方向為縱向[3]。氫、淬硬組織和應力是導致冷裂紋的3個原因，它們相互影響，相互促進，導致裂紋的主要原因需進行具體分析。（1）淬硬傾向鋼板的材質(zhì)為30#鋼，淬硬傾向小，焊接性良好，不是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因。（2）氫的作用所用焊材經(jīng)過嚴格烘干，但廠房環(huán)境濕度較大（海洋性氣候），使焊接時有少量的氫留在焊縫內(nèi)，但含量較低，也不是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因。（3）焊接的應力對于大厚度鋼板，焊接時在厚度方向上的溫度分布是不均勻的，焊接的一面受熱膨脹大，另一面膨脹小甚至不膨脹，由于焊接面膨脹受阻，產(chǎn)生了較大的橫向壓縮塑性變形；在焊后冷卻時就在鋼板厚度方向上出現(xiàn)收縮不均勻的現(xiàn)象，致使兩連接件間產(chǎn)生角變形，從而使背面根部承受很大的拉應力[4]。由于所焊鋼板厚210mm，對接焊縫長6550mm，剛性很大。當焊后角變形所產(chǎn)生的拉應力超過根部焊縫熔敷金屬抗拉強度的臨界值時，在最薄弱的根部焊縫處就會產(chǎn)生裂紋。因此焊接角變形所產(chǎn)生的拉應力是造成大厚度鋼板對接焊縫根部裂紋的主要原因。1.3鋼板焊接對接工藝措施1、鋼板焊接時要注意做好打底焊工作，還有檢查各層焊道之間在坡口兩邊的排列順序是否合理。焊接能量不能夠太大，否則容易引起其他反作用，所以這時我們需要采用比較薄的焊具，預防焊接能量過大在坡口母材邊緣形成深深的凹槽和咬邊，進行焊接工作前要對焊接的道間清理掉熔渣，并且控制好道間溫度不低于預熱溫度，因此，正確的焊接順序應該是柱與柱節(jié)點橫坡口處的焊縫進行兩人一組施工，這樣的施工可以保證焊接的質(zhì)量，提升焊接技術，最后注意焊接速度和焊條直徑等要一致。2、為了更好地確保鋼板焊接成功，分別要從剖口、氣割、加熱以及預熱等方面開展多次試驗，確定厚鋼板焊接工藝參數(shù)，才能進行焊接施工。進行厚鋼板對接焊接坡口盡量選擇焊縫的填充量較小的，因為這樣可以反面清根和砂輪機打磨的雙U型坡口，進行長度方向的對接。而T型鋼板焊接時應用液壓門式自動組立機進行組裝[5]。3、對厚鋼板進行切割時，最好應用液化石油氣進行切割，因為液化石油氣切割和乙炔氣切割兩種方法放在一起比較，石油氣切割預熱時間很慢，氣割速度也比較慢，但是其優(yōu)點是切割面光滑。對液化石油氣切割厚鋼板預熱的火焰要大，割嘴要垂直工件的表面，移動切割之前要確定板厚全部都已經(jīng)割穿，在快要結(jié)束時，把速度放慢一點，確保切口的質(zhì)量。對氣割產(chǎn)生的裂紋、熔渣等處理干凈，還要把坡口打磨[6]。4、采用H型的鋼板焊接，首要是把坡口和坡口邊緣進行嚴查，把翼緣板內(nèi)側(cè)和腹板相接的位置采用砂輪打磨機打磨干凈，并采用超聲波檢驗鋼板有沒有出現(xiàn)裂紋。在H型鋼板進行定位焊后，把其放置在專用埋弧焊接模上準備加工預熱，焊道進行施工之后立刻加蓋石棉布進行保溫工作，這是為了預防焊縫遇冷出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象[7]。1.4焊接對接的操作要點（1）合理選擇與母材匹配的焊絲、焊劑。埋弧自動焊焊絲的各項性能指標應符合《熔化焊用鋼絲》（GB/T14957-1994）的各項規(guī)定；焊劑應符合《低合金鋼埋弧焊用焊劑》（GB/T12470-2003）標準的有關規(guī)定。（2）鋼板對接端面必須保證平直，無圓角、無碰傷、無較深割痕（0.5mm以上）等缺陷。（3）鋼板對接前，用砂輪機清除坡口端面及焊縫附近30mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等雜物（見圖1-1），避免此類雜質(zhì)影響焊接質(zhì)量。圖1-1坡口面與周邊雜質(zhì)清除（4）鋼板拼接時，板厚方向位置應平齊，避免錯邊。合理加設引弧板，引弧板材質(zhì)及厚度應與母材一致，加設形式及定位焊位置如圖1-2所示，禁止在焊道上定位焊。圖1-2鋼板對接裝配示意圖（5）小車埋弧焊軌道應架設在平直面上，以使小車在軌道上平穩(wěn)行駛不出現(xiàn)抖動，并在焊前，調(diào)整槍頭，沿著軌道預走一次，避免出現(xiàn)偏焊。（6）焊劑在使用前應按要求進行烘干，如表1-1所示。表1-1焊劑烘干參數(shù)焊劑烘干溫度T/℃烘干時間t/min燒結(jié)型300～350120（7）選擇合理的焊接參數(shù)。正面焊接時（首道），電流不宜過小，否則焊縫熔深偏小，不易熔透；電流不宜過大，否則容易燒穿母材，出現(xiàn)焊漏。經(jīng)過多次試驗和車間實踐，最優(yōu)工藝參數(shù)如表1-2所示。表1-2焊接參數(shù)道次母材材質(zhì)焊接方法電流I/A電壓U/V焊接速度v/cm·min-1熱輸入量Q/kJ·cm-11Q345BSAW7503640040.52Q345BSAW9004445052.82鋼板對接焊接過程的質(zhì)量控制鋼板的焊接具有熔敷金屬量大、熱輸入量高、焊縫拘束度高等特點，施焊時經(jīng)常產(chǎn)生焊接裂紋。因此對其焊接工藝以及過程質(zhì)量控制的研究顯得尤為重要。2.1預熱及后熱工藝焊接前厚鋼板的板溫一般較低，施焊時由于局部板溫的急熱速冷，焊縫的熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬的馬氏體組織，導致產(chǎn)生冷裂紋。為避免此類情況發(fā)生，焊接厚鋼板時往往采取焊前預熱和焊后后熱工藝[8]。值得注意的是，適當?shù)靥岣哳A熱溫度，可以減小焊縫金屬的應變率，降低熱裂紋的傾向。但如預熱溫度過高，一方面惡化了勞動條件，另一方面在局部預熱條件下，由于產(chǎn)生附加應力，反而會加劇冷裂紋的產(chǎn)生，因此必須選擇合適的預熱溫度。同時還應考慮工作地點的環(huán)境溫度、鋼材材質(zhì)和厚度等因素。無特殊要求時，可按表1-3選取預熱溫度。此外，預熱時還應注意以下幾點：（1）材料淬硬傾向越大，預熱溫度越高；（2）焊接冷卻速度越快，預熱溫度越高；（3）焊縫拘束度越大，預熱溫度越高；（4）焊后不進行熱處理時，預熱溫度應偏高些。表1-3常用的預熱溫度鋼材分類環(huán)境溫度/℃板厚/mm預熱及層間宜控溫度/℃普通碳素結(jié)構鋼0以上≥5070～100低合金結(jié)構鋼0以上≥3670～100后熱的主要目的是使擴散氫從焊縫中逸出，降低焊縫和熱影響區(qū)中的氫含量，防止產(chǎn)生氫致裂紋。大厚度結(jié)構焊接時，后熱工藝往往伴隨預熱共同實施。后熱與預熱相比，不會產(chǎn)生附加應力，不會使勞動條件惡化，比預熱更便于施工。根據(jù)裂紋產(chǎn)生機理，延遲裂紋發(fā)生在一定溫度區(qū)間之內(nèi)，高于其上限或者低于其下限都不會產(chǎn)生冷裂紋，這個溫度區(qū)間的上限就是后熱溫度的下限。一般情況下，采用以下經(jīng)驗公式計算后熱溫度。2.2對接焊接的質(zhì)量控制2.2.1焊接過程的質(zhì)量控制在鋼板實際焊接過程中，應從各道工序入手，分別采取措施進行質(zhì)量控制，以減少焊接裂紋的產(chǎn)生幾率。（1）首先對定位焊過程要引起足夠重視。在定位焊時，由于施焊處的熱量迅速通過周圍母材散失，溫度降低較快，從而產(chǎn)生較大應力集中，最終導致裂紋源的萌生擴展，造成構件的失效破壞。試驗證明，通過提高預熱溫度，加大定位焊的施焊長度以及焊腳的尺寸可有效解決定位焊處開裂問題。（2）其次加強對多層多道焊的過程控制。厚鋼板施焊時，由于坡口設計較大，采用多層多道焊成為焊接時的一個重要工藝原則。此外，采取多層多道焊工藝對上下道焊縫間還有類似熱處理的作用。由于前一道焊縫對后一道焊縫具有預熱作用，后一道焊縫對前一道焊縫具有“后熱”作用，因此可改善焊縫各向的應力分布狀態(tài)，在一定程度上可提高焊接質(zhì)量[9]。（3）第三需對焊接過程進行檢驗控制。為確保厚鋼板焊接結(jié)構的制造質(zhì)量，控制焊接缺陷，必須嚴格實施焊接檢驗。焊接檢驗過程由焊前檢驗、焊接過程檢驗以及焊后檢驗3個環(huán)節(jié)組成。常用的檢查方法包括MT（磁粉探傷）、UT（超聲波檢測），UT檢測一般在焊后24h以后進行。2.2.2焊接變形的控制厚鋼板焊接時，構件中往往產(chǎn)生較大的焊接變形，需從焊接結(jié)構設計和焊接工藝兩方面加強對焊接變形的控制。1、合理地設計構件的焊接結(jié)構（1）合理選擇焊縫的數(shù)量和長度。原則上盡量減少焊縫的長度，在滿足使用要求的前提下，可用斷續(xù)焊縫代替連續(xù)焊，有利于減小焊縫變形。同時，在設計時還應盡量減少焊縫的數(shù)量，因為焊接熱輸入量越多，焊縫收縮所產(chǎn)生的內(nèi)應力越大，造成焊接變形就越大。（2）焊縫截面尺寸越小越好。對接焊縫的受力情況優(yōu)于角焊縫，因此，在允許的情況下應優(yōu)先采用對接焊縫。另外，在必須采用角焊縫設計時，在滿足使用要求的情況下，盡量減小角焊縫的焊腳尺寸；當板厚不同時，坡口一般開在薄板上，減少熔敷金屬量，控制焊縫變形[10]。（3）構件截面和焊縫位置盡量采取對稱設計。焊接過程中，焊件因局部受熱和快速冷卻會在內(nèi)部產(chǎn)生應力和應變。當焊縫位置對稱時，其冷卻時產(chǎn)生的應力和應變就可以部分相互抵消，從而減小變形量。（4）焊縫應避免集中和重疊。焊縫設計過于集中或重疊，會造成多個熱影響區(qū)相互交錯影響，不僅使熱影響區(qū)的母材金屬因反復加熱而變得晶粒粗大，機械性能下降，而且使焊接變形加大。因此應盡量將焊縫錯開，通常情況下，各條焊縫之間的距離應保持在120mm以上。2、焊接工藝（1）控制胎模夾具的尺寸精度。胎模夾具的精度是保證大厚鋼板焊接件組焊尺寸準確性的關鍵。對大厚板結(jié)構件，不但要控制其縱橫軸向的尺寸偏差，而且要控制關鍵截面的對角線偏差。通常要求大型組焊件組焊胎具的線性尺寸偏差在3‰以內(nèi)。此外，還應對平臺的平面度加以控制，否則工件緊固后會產(chǎn)生變形，造成工件組焊后的平面度偏差過大。通常，控制平臺的平面度在4mm范圍之內(nèi)。（2）合理地選擇焊接工藝參數(shù)和焊接順序。對于焊縫尺寸較大的厚鋼板結(jié)構件，可采用適當?shù)男≈睆胶笚l（絲）、小電流、大線速度、多層多道焊等工藝控制焊接變形。選擇合理的裝配焊接順序，對于減小焊接變形也是非常重要的，需要提前分析每條焊縫所引起構件的變形量和方向。一般情況下，盡量先焊收縮量大的焊縫，再焊收縮量小的焊縫。（3）矯形工藝。構件的變形矯正是厚板焊件生產(chǎn)過程中必有工序，對于鋼板厚度δ≥20mm特別是δ≥30mm的焊接結(jié)構件，通常采用火焰矯正和機械矯正。根據(jù)構件變形量，可對其進行反復多次的機械矯正。2.2.3焊接殘余應力的控制與消除對于大厚鋼板的焊接構件，焊后會產(chǎn)生巨大的拉應力，易導致裂紋的產(chǎn)生，因此厚板件焊接應力的控制與消除十分重要。目前常用的應力消除方法有自然時效、振動時效和去應力熱處理等。自然時效成本低但周期較長，且不能完全消除應力，因此對生產(chǎn)周期短的產(chǎn)品不太適應。振動時效因其操作簡便、生產(chǎn)周期短、減小應力效果好等諸多優(yōu)點得到了越來越多的應用。此外，通過熱處理方法對整體消除焊接應力的效果最好，幾乎可將焊接殘余應力完全消除，但大型焊接件由于受加熱爐尺寸的限制，通常不能整體加熱消除應力。具體采用何種應力消除方法需按照具體情況而定?？偨Y(jié)采用電焊焊接鋼板時，綜合采取控制角變形、減小拉應力的多種方法，有效防止了根部裂紋的產(chǎn)生，本文首先對焊接工藝進行了分析，然后分析了焊接裂紋產(chǎn)生的原因，最后對焊機過程的質(zhì)量控制措施進行了分析，指出了預熱及后熱工藝以及對接焊接的過程、變形及殘余應力消除等措施，可以提高電焊鋼板焊接的質(zhì)量。參考文獻[1]楊秀刁，多層鋼結(jié)構厚鋼板焊接技術應用分析，四川建材,2016年，第8期，193-194頁[2]王立峰,黃偉平,孫婷，鋼板剪力墻超厚鋼板焊接技術研究與工程應用，青島理工大學學報,2014年，第6期：1~8頁[3]賈倫，大型不銹復合鋼板塔器焊接技術[J].金屬加工(熱加工),2014年，第20期，47~49頁[4]楊正軍,張希博,段海,汪曉陽,陳曉冬，-30℃超低溫厚鋼板焊接施工技術，電焊機,20