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

! H' C5 I1 g! i& S2 ^8 F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
% k7 w& {+ P1 l3 ?- x, I4 \/ [
+ B6 S/ H9 M$ u) ^0 J9 O1. Q345化學成分如下表（%）：

元素C≤MnSi≤P≤S≤Al≥VNbTi
5 @' \' A& N, i/ W2 i$ f含量0.21.0-1.60.550.0350.0350.0150.02-0.150.015-0.060.02-0.2

Q345C力學性能如下表（%）：

機械性能指標伸長率（%）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）

! j  h+ n) l) D+ k其中壁厚介于16-35mm時，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm時，σs≥295Mpa

- M8 G1 E0 K; ]2. Q345鋼的焊接特點

2.1 碳當量(Ceq)的計算
5 P( n2 ~5 {  d$ v
6 v* I' C% ?1 G9 e7 Q0 c  J) nCeq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

3 H% V/ p/ M& ^% K! \& ^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格的工藝措施。
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# H8 R3 {# _/ H8 I! `8 ]8 ?2 s2.2 Q345鋼在焊接時易出現(xiàn)的問題

8 s" Y4 U7 e& H7 O+ d2.2.1 熱影響區(qū)的淬硬傾向

( x3 w% ?: x: O' jQ345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)果導致焊后發(fā)生裂紋。
- Y; Q1 N' i6 Y
2.2.2 冷裂紋敏感性
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Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。
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二、焊接施工流程

, f# @7 j: a5 @, U  {$ }; E坡口準備→點固焊→預熱→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）
2 f; Q. F: S/ P( C& _) z
三、焊接工藝參數(shù)的選擇
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通過對Q345鋼的焊接性分析，制定措施如下：
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2 N; m- u  t! p1. 焊接材料的選用
8 B* }( {+ G( a% `9 I0 Q/ S6 S( v5 U
& v9 S# L- K+ e; |7 g  Y由于Q345鋼的冷裂紋傾向較大，應選用低氫型的焊接材料，同時考慮到焊接接頭應與母材等強的原則，選用E5015 （J507）型電焊條。
& z* N5 J0 P# h% Q  L! L5 E1 V
* c. p% v7 A1 T* |* i5 h化學成分見下表（%）：
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/ D3 h7 A+ V! N$ L1 Z2 U0 G元素C，Mn，Si，S，P，Cr，Mo，V，Ti
1 ?0 M. t, H$ s' D含量0.0711.110.530.0090.0160.020.010.010.01
+ i5 M" ]4 L4 I
+ U: c1 w& T8 U: W0 d/ x" r2 b! D力學性能見下表：

機械性能指標σb（Mpa）σs（Mpa）δ5（%）Ψ（%）AkvJ-30℃
數(shù)值440，540，31，79，164 114 76
- `/ z, j8 m1 c/ ]
# ^2 r# }$ M& L- C9 D7 i9 n2. 坡口形式：（根據(jù)圖紙和設(shè)備供貨）
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3. 焊接方法：采用手工電弧焊（D）。

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。

6 E0 ^* S' `% w/ _5. 預熱溫度：由于Q345鋼的Ceq＞0.45%，在焊接前應進行預熱，預熱溫度T0=100-150℃，層間溫度Ti≤400℃。

) p1 w( x' z0 B' D, a6. 焊后熱處理參數(shù)：為了降低焊接殘余應力，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 。

! }8 c+ Q8 a" `& S$ x% C四、現(xiàn)場焊接順序：
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1. 焊前預熱
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在翼緣板焊接前，首先對翼緣板進行預熱，恒溫30分鐘后開始焊接。 焊接的預熱、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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6 b# X' G3 G- u2.1 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，防止表層碳化嚴重造成裂紋。外口焊接應一次焊完，最后再焊接里口的剩余部分。

6 j( P, M5 Q6 R' o7 n7 L0 S2.2 當焊接第二層時，焊接方向應與第一層方向相反，以此類推。每層焊接接頭應錯開15-20mm。
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9 G; Y8 A; U& y0 s: A9 ~9 y2.3 兩名焊工在焊接時的焊接電流、焊接速度和焊接層數(shù)應保持一致。

% f' j+ w& i2 V2.4 在焊接中應從引弧板開始施焊，收弧板上結(jié)束。焊接完成后割掉并打磨干凈。

8 J4 S# a4 N9 G+ b3 q& H) H3. 焊后熱處理：焊口焊接完成后應在12小時內(nèi)進行熱處理。如不能及時進行熱處理應采取保溫、緩冷措施。在進行熱處理時，應采用兩根熱電偶測溫，熱電偶點焊在焊口的里外側(cè)。
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3 e8 Y6 X) F, d6 \1 AQ345鋼的焊接溫度曲線如下圖
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4. 焊接檢驗

1 g- J1 B( c5 X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%。
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五、現(xiàn)場技術(shù)管理

" t# {8 I7 u/ h$ d1. 編制詳細的焊接施工作業(yè)指導書。
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" Y1 }. s1 r+ h- T8 M4 e2. 全過程控制焊接工藝是確保質(zhì)量的核心。
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6 L0 h# q& l/ W% R( A- ]+ [每個柱接頭的焊接時，應有專人監(jiān)控焊接工藝，如焊工不按作業(yè)指導書施工應立即終止焊接。在焊接過程中，熱處理人員應全程監(jiān)控層間溫度，如超標應立即通知焊工暫停。

3. 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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5 x  Y5 Z, m8 I( Z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格控制現(xiàn)場焊接工藝的必要性和控制要點。
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) V4 Z( X: F& [+ c$ c6 u( Q六、結(jié)論

7 A& p3 G7 C8 d' t' ]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)場指導對Q345鋼的焊接，而且能夠保證焊接質(zhì)量。

franks2008

學了不少東西

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?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