鋼結(jié)構(gòu)柱接頭現(xiàn)場焊接工藝的實施及控制

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有關(guān)焊接工藝的一點資料

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鋼結(jié)構(gòu)柱接頭現(xiàn)場焊接工藝的實施及控制

1 `: M/ T$ _; b* m河北定洲發(fā)電廠一期工程2×600MW機組的主廠房鋼結(jié)構(gòu)由河北電力設(shè)計院設(shè)計，三門峽水工機械廠制造。主廠房鋼結(jié)構(gòu)分為：除氧煤倉間、加熱器平臺、汽機房A0-A列柱。鋼架的主立柱、梁、垂直支撐全部采用"H"型鋼，母材材質(zhì)為Q345C（屬低合金結(jié)構(gòu)鋼），鋼架主立柱采用分段對接方式連成一體，其中"H"型鋼的腹板采用高強螺栓連接，翼緣板之間的連接采用對口焊接方式。

一、材料介紹

1. Q345化學(xué)成分如下表（%）：
1 Q$ }8 A2 V" O& U. q/ D
4 ?% ?- W5 K2 ^$ u1 @元素C≤MnSi≤P≤S≤Al≥VNbTi
+ S7 v) B7 U$ _8 E8 Y含量0.21.0-1.60.550.0350.0350.0150.02-0.150.015-0.060.02-0.2

Q345C力學(xué)性能如下表（%）：

機械性能指標(biāo)伸長率（%）試驗溫度0℃抗拉強度MPa屈服點MPa≥
數(shù)值δ5≥22J≥34σb（470-650）σs（324-259）
8 N$ F0 M7 \7 w8 b1 T
- j4 b) O4 }- f6 v其中壁厚介于16-35mm時，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm時，σs≥295Mpa

  k) Q  ?+ ^& R0 B# R4 t2. Q345鋼的焊接特點
9 m; t6 ~3 W$ A5 ^1 }9 i
  L; m+ B% g" ]3 E2.1 碳當(dāng)量(Ceq)的計算

% E( R, A* T" JCeq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

計算Ceq=0.49%，大于0.45%，可見Q345鋼焊接性能不是很好，需要在焊接時制定嚴(yán)格的工藝措施。

  K5 J0 C# m8 I/ E8 ~: `) ?& y2.2 Q345鋼在焊接時易出現(xiàn)的問題

2.2.1 熱影響區(qū)的淬硬傾向
) L9 \  i/ S  F+ B$ @$ A
Q345鋼在焊接冷卻過程中，熱影響區(qū)容易形成淬火組織-馬氏體，使近縫區(qū)的硬度提高，塑性下降。結(jié)果導(dǎo)致焊后發(fā)生裂紋。
& I/ z* B: T! U* m+ [
2.2.2 冷裂紋敏感性
8 D0 Y+ i" C* [
Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。

二、焊接施工流程

坡口準(zhǔn)備→點固焊→預(yù)熱→里口施焊→背部清根（碳弧氣刨）→外口施焊 →里口施焊→自檢/專檢→焊后熱處理→無損檢驗（焊縫質(zhì)量一級合格）

三、焊接工藝參數(shù)的選擇
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7 z9 _5 f8 m$ H8 X: G! S' K通過對Q345鋼的焊接性分析，制定措施如下：

1. 焊接材料的選用

由于Q345鋼的冷裂紋傾向較大，應(yīng)選用低氫型的焊接材料，同時考慮到焊接接頭應(yīng)與母材等強的原則，選用E5015 （J507）型電焊條。
  A" d! F3 E& y7 c  k% b) z, _
化學(xué)成分見下表（%）：
0 z& L# ~' p# S. s1 c# h2 O! ^% F
2 C0 v8 c# L2 j: \5 Z! k0 H  d元素C，Mn，Si，S，P，Cr，Mo，V，Ti
. y; _/ F- i  L: [/ h含量0.0711.110.530.0090.0160.020.010.010.01

$ `* @# w8 z- Q$ K) V力學(xué)性能見下表：

機械性能指標(biāo)σb（Mpa）σs（Mpa）δ5（%）Ψ（%）AkvJ-30℃
5 p7 `- n3 M% \+ u6 `7 u數(shù)值440，540，31，79，164 114 76
, j6 b& \4 E7 p: f( u6 }: W
( i/ H* i8 Q5 H2. 坡口形式：（根據(jù)圖紙和設(shè)備供貨）

3. 焊接方法：采用手工電弧焊（D）。
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& g, x; _5 E' W/ Q: o: F7 [4. 焊接電流：為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規(guī)范焊接。具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝（焊接順序如圖一所示）。焊道的寬度不大于焊條的3倍，焊層厚度不大于5mm。第一層至第三層采用Ф3.2電焊條，焊接電流100-130A；第四層至第六層采用 Ф4.0的電焊條，焊接電流120-180A。

5. 預(yù)熱溫度：由于Q345鋼的Ceq＞0.45%，在焊接前應(yīng)進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度T0=100-150℃，層間溫度Ti≤400℃。

6. 焊后熱處理參數(shù)：為了降低焊接殘余應(yīng)力，減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能，在焊后應(yīng)對焊縫進行熱處理。熱處理溫度為：600-640℃，恒溫時間為2小時（板厚40mm時），升降溫速度為125℃/h 。
% y: J8 ~5 B" ?
四、現(xiàn)場焊接順序：

9 `# K  o4 b6 ?- R! c1 ?- q1. 焊前預(yù)熱
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% X' s8 P/ X3 q5 G在翼緣板焊接前，首先對翼緣板進行預(yù)熱，恒溫30分鐘后開始焊接。 焊接的預(yù)熱、層間溫度、熱處理由熱處理控溫柜自動控制，采用遠紅外履帶式加熱爐片，微電腦自動設(shè)定曲線和記錄曲線，熱電偶測量溫度。預(yù)熱時熱電偶的測點距離坡口邊緣15mm-20mm。
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2. 焊接
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2.1 為了防止焊接變形，每個柱接頭采用二人對稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時（里口為靠近腹板的坡口），第一層至第三層必須使用小規(guī)范操作，因為它的焊接是影響焊接變形的主要原因。在焊接一至三層結(jié)束后，背面進行清根。在使用碳弧氣刨清根結(jié)束后，必須對焊縫進行機械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴(yán)重造成裂紋。外口焊接應(yīng)一次焊完，最后再焊接里口的剩余部分。

5 V. O7 h8 L( V7 F+ |- h2.2 當(dāng)焊接第二層時，焊接方向應(yīng)與第一層方向相反，以此類推。每層焊接接頭應(yīng)錯開15-20mm。

2.3 兩名焊工在焊接時的焊接電流、焊接速度和焊接層數(shù)應(yīng)保持一致。

2.4 在焊接中應(yīng)從引弧板開始施焊，收弧板上結(jié)束。焊接完成后割掉并打磨干凈。
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3. 焊后熱處理：焊口焊接完成后應(yīng)在12小時內(nèi)進行熱處理。如不能及時進行熱處理應(yīng)采取保溫、緩冷措施。在進行熱處理時，應(yīng)采用兩根熱電偶測溫，熱電偶點焊在焊口的里外側(cè)。

Q345鋼的焊接溫度曲線如下圖
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7 e& o: B! b( I1 L+ E5 c4. 焊接檢驗

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的要求，焊口采用超聲波探傷法進行檢驗，檢驗比例為100%。

0 [. Z6 A# Y, m2 T9 _9 d1 k五、現(xiàn)場技術(shù)管理

3 r2 {4 j3 X( K8 V  S6 n* H1. 編制詳細的焊接施工作業(yè)指導(dǎo)書。
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2. 全過程控制焊接工藝是確保質(zhì)量的核心。

每個柱接頭的焊接時，應(yīng)有專人監(jiān)控焊接工藝，如焊工不按作業(yè)指導(dǎo)書施工應(yīng)立即終止焊接。在焊接過程中，熱處理人員應(yīng)全程監(jiān)控層間溫度，如超標(biāo)應(yīng)立即通知焊工暫停。

% o4 {5 t; O8 E: Y2 H, P3. 提高施工人員質(zhì)量意識是貫徹焊接工藝的關(guān)鍵
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在施工前，進行全員交底，并且開取施工工藝卡。交底中詳細講解焊接工藝特點及嚴(yán)格控制現(xiàn)場焊接工藝的必要性和控制要點。
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六、結(jié)論

按此焊接工藝措施施工，在現(xiàn)場共焊焊口102道，經(jīng)無損檢驗一次合格率達到100%。經(jīng)過實際施工的驗證，此焊接工藝措施不僅能在現(xiàn)場指導(dǎo)對Q345鋼的焊接，而且能夠保證焊接質(zhì)量。

franks2008

學(xué)了不少東西

星星忘記密碼

以前做技術(shù)員時，一直在與Q345的材料打交道，因為有合金成份在內(nèi)，該材料的焊接性能相當(dāng)?shù)牟诲e。

chenjie627

很實用，對搞焊接技術(shù)的人員非常有用，謝謝

memory922

謝謝分享,正在找有關(guān)資料呢