高强钢的焊接技术

高强钢的焊接技术（一）高强钢的用途及发展1、低合金高强钢的用途高强钢占钢产量的比例70﹪工程结构用钢60﹪低合金钢世界钢产量工程结构用钢汉语拼音字母高强钢的焊接技术1）什么是低合金高强钢含碳量小于0.25﹪，合金元素2.5﹪以下屈服强度σ0.2(30～80kgf/mm2)屈强比σs/σb(0.65～0.95)良好的焊接性,较低的冷脆倾向分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三类高强钢的焊接技术2）普通低合金钢的应用用途目的主要用于建筑、桥梁、车辆等，大部分为C-Mn、C-Mn-V、C-Mn-Nb和C-Mn-V-Nb钢。应用低合金高强钢的目的，是减轻焊接结构的重量，节约材料和缩短焊接工期。高强钢的焊接技术低合金结构钢的用途和特性1、用途：船舶、车辆、桥梁、管道、锅炉、压力容器、起重及矿山机械、电站设备等的焊接结构；2、特性：强度级别为345MPa，综合力学性能、焊接性能、低温韧性好。缺口敏感性比碳钢大。1、用途：锅炉汽包、压力容器、船舶、桥梁、车辆、起重机、重型机械等。2、特性：强度级别为390MPa，焊接性能好。韧性不高。1、用途：船舶、桥梁、压力容器、重型机械、电站设备、锅炉等。2、特性：强度级别为440MPa，综合力学性能、焊接性能良好。Q345/16Mn/14MnNbQ390/15MnV/15MnTi/16MnNbQ420/14MnVTiRE/15MnVN高强钢的焊接技术3）什么是低合金调质钢含碳量在0.3-0.6%的中碳钢淬火成马氏体在500~650℃温度范围内回火钢的强度、塑性及韧性好使用十分广泛高强钢的焊接技术4）低合金调质钢的应用用途目的主要用于车辆、船舶、工程机械等运行结构。低合金调质钢强度高、韧性好，节约钢材和减轻焊接结构重量，使焊接结构设计向高参数、轻量化及大型化发展。高强钢的焊接技术低合金调质钢的用途与特性用于大型水电站、石化、露天煤矿等，具有抗冷裂性能和低温韧性；用于液化气球罐，在板厚50mm以下或在0℃都可焊前不预热；用于在低温下服役焊接结构，如露天煤矿的大型挖掘机、自卸车等；用于推土机、起重机、重型汽车等工程机械、矿山机械的制造；用于工程机械高强耐磨件、核动力装置及航海、航天装备上。WCF-80焊接无裂缝钢抗拉强度700MPa抗拉强度800MPa抗拉强度1000MPa以上高强钢的焊接技术2、低合金钢的发展1、（Mo0.5﹪+B0.003﹪）为基本成分，加入元素（Mn、Cr、V等），在热轧正火条件下获得低碳贝氏体型低合金钢；2、焊接性能好，不易出现焊接脆性。低碳贝氏体型低合金钢1、低碳低合金钢淬火→低碳马氏体→高温回火→低碳回火索氏体组织。2、易焊接、焊前不预热，用于工程机械、重型载重车辆、桥梁、水轮、舰艇等。低碳索氏体型低合金钢1、控制轧制：普通低合金钢加入（Ti、Nb、V等），加热到1250-1350℃进行轧制。2、目的：获得良好的强韧化效果，降低钢的冷脆倾向。控制轧制钢1、屈服强度达到490MPa以上、脆性转变温度在-100℃以下。2、焊接性能好，用于北方严寒条件下工作的大直径石油和天然气管道用钢。针状铁素体型低合金钢高强钢的焊接技术（二）超超临界锅炉受热面管T92钢焊接技术背景高效率、低污染、高参数、大容量600MW、1000MW超临界、超超临界机组的发展。高强钢的焊接技术超临界机组超超临界机组和超临界机组是指锅炉内工质的压力。锅炉的工质是水，水的临界压力22.115MPa,临界温度374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度相同，为水的临界点，炉内工质压力低于这个压力叫亚临界锅炉，大于这个压力为超临界锅炉，炉内蒸汽温度大于593℃或蒸汽压力大于31MPa被称为超超临界。高强钢的焊接技术超临界技术的发展超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率提高1.2%，一年可节约6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。高强钢的焊接技术1、SA213-T92钢的应用T91+（1.5﹪-2.0﹪）W→降低Mo、C、S、P含量，添加Nb、Al、N、V含量→采用控轧控冷工艺→细晶强韧型马氏体耐热钢。1）SA213-T92钢：高强钢的焊接技术①特点：高的强韧性、抗高温蠕变性；②应用：高温过热器、高温再热器、屏式过热器等；③缺点：焊接性能较差，易氧化起渣、产生裂缝。2）SA213-T92钢的性能：高强钢的焊接技术2、工程背景某发电厂600MW机组过热器管道焊接，管材为SA213-T92，焊口规格为∮57×12.7mm，共计816个焊口。工程背景高强钢的焊接技术3、焊接技术工艺1、焊接材料：焊丝ER90S-G、焊条E9015-G；2、预热：预热温度为100-200℃、层间温度为150-250℃。焊材、预热1、线能量控制在22kJ/cm以内；2、焊道厚度控制在2-3mm，宽度不得超过焊材直径的3倍。线能量1、手工钨极氩弧焊打底、手工焊条电弧焊填充、盖面；2、管内充氩保护；3、选用高频引弧与电流衰减功能的焊机。焊接工艺高强钢的焊接技术4、焊接工艺流程高强钢的焊接技术4、焊接技术要点1、预热温度100-200℃、层间温度150-250℃，中性火焰加热、红外线测温，达到规定温度恒温3min后开焊；2、点固长度不超过10mm，厚度不超过3mm；1、打底：氩弧焊、焊枪角度、厚度；2、填充：电弧焊、焊层厚度不大于2.5mm、线能量控制在22kJ/cm；3、盖面：电弧焊、焊道厚度2-3mm。1、焊接完毕冷却至室温后1h高温回火处理；2、升降温速率150℃/h、恒温760℃时间2h。3、焊缝100%无损检测，其中RT不低于50%，Ⅱ级合格；UTⅠ级合格。预热、点固打底、填充盖面热处理无损检测高强钢的焊接技术T92钢焊接和热处理温度控制图焊接充氩示意图高强钢的焊接技术5、焊接质量控制1、焊工（Ⅲ类钢小口径氩弧焊打底电焊盖面项目）2、热处理工3、无损检测人员1、人员资格1、坡口清理10~15Mm范围、防风雨措施、环境温度≥5℃、湿度≤90％；2、组对间隙2~3mm、管口端面与管中心线垂直、错边量≤壁厚10且不大于1mm。1、充氩形式：坡口处充氩和管子一端充氩；2、充氩方法：开始为20L/min、充满后6-8L/min。3、充氩2、坡口组对高强钢的焊接技术5、焊接质量控制1、《火力发电厂焊接技术规范》DL/T8692、焊缝成型、焊缝余高、焊缝宽度、表面缺陷（裂缝、气孔、夹渣、咬边等）。4、外观检查焊缝100﹪无损检测，其中RT≮50﹪、Ⅱ级合格，UT为Ⅰ级合格。1、硬度检验：焊缝100﹪硬度测定，180-270HB（布氏硬度）合格；2、焊缝返修：同一位置返修次数一般不得超过二次。6、硬度检验、焊缝返修5、无损检测高强钢的焊接技术（三）长距离输气管道焊接技术1、X80管线钢的特性1）化学成分：表2.1-22）机械性能:高强度、良好的抗延性断裂能力。高强钢的焊接技术2、焊接技术工艺预热100-110℃，层间温度≮60℃。根焊为MET-ALLOY80N1金属粉芯焊丝、填充与盖面为E81T8-Ni2J自保护药芯焊丝。坡口形式焊接材料预热与层间温度焊接工艺焊接工艺参数：表2.1-3根焊、热焊、填充焊、盖面焊技术要求。高强钢的焊接技术1）坡口：管道直径1219mm，壁厚18.4mm。焊接位置为水平固定5G位向下立焊。2）预热温度：预热100-110℃，层间温度不小于60℃。3）根焊：平位焊时焊枪与焊接方向夹角为70-80°，立位焊时夹角为85-90°，仰位焊时夹角为80-90°。4）热焊、填充焊：引弧点在管上方12点位置。引弧位置焊枪角度摆动方法高强钢的焊接技术3、焊接检验成形均匀一致，无裂缝、未熔合、气孔、夹渣、飞溅、焊瘤和未焊透。外观检查不低于母材表面，焊缝余高不大于1.6mm，局部不大于4mm，错边量不大于1.6mm。X射线探伤：Ⅱ级合格。无损探伤表面尺寸高强钢的焊接技术（四）大型高炉和热风炉焊接技术1、高炉壳体焊接某钢铁公司高炉容积4063m3，高83m，最大直径17.3m。炉壳板厚32-90mm，材料为BB502（490MPa级低合金钢），现场横焊缝14条，长574m；立焊缝48条，长183m。工程背景高强钢的焊接技术1）横缝焊接工艺123焊接材料：打底为超低氢YT506AH焊条、盖面为低氢YT506A焊条。坡口形式：K形坡口；组对：间隙3mm。预热：外侧红外线加热器加热、内侧热电偶测温反馈，自动控制。4焊接顺序：先内侧，清根后焊外侧。⑴横焊接工艺高强钢的焊接技术2）立缝电渣焊工艺12焊接材料：丝极电渣焊采用YCM焊丝，焊剂为YF15；管状焊条丝极电渣焊采用Y24管状焊条，YCM焊丝，焊剂为YF1。坡口形式：见图2.1-10。组对：间隙0-2mm、错边量＜3mm。。3丝极电渣焊(KES)工艺：内面定位焊，长100mm、间距400-500mm。管状焊条丝极电渣焊（SES）工艺：先内侧后外侧，定位焊要求同KES。⑴横焊接工艺高强钢的焊接技术3）焊后清理4）质量检验焊后割除吊耳、马架、导轨、引弧板、引出板，气割前预热，气割后打磨。《钢焊缝超声波探伤方法及探伤结果的等级分类方法》JISZ3060，Ⅲ级合格，横缝抽查率10﹪，立缝5﹪，其中T形接头处全部探伤。高强钢的焊接技术5）后热和焊后热处理后热250℃、每30mm板厚保温1h。厚度＞60mm的对接横焊缝，焊后600-650℃局部消除应力退火，每mm板厚保温3min；对于V型坡口单面电渣焊立缝，550℃退火，每mm板厚保温3min。高强钢的焊接技术2、热风高炉炉壳立缝的焊接壳体材料为BB502钢，板厚有16、19、25、32mm四个规格，横缝采用焊条电弧焊，立缝采用药芯焊丝CO2气体保护自动立焊。工程背景高强钢的焊接技术焊接工艺：123焊接材料：EG-50V焊丝，焊前250-300℃烘焙，保温1h；坡口形式：单边V型坡口，坡口角度20°，间隙10mm。焊接工艺：焊接在组合平台上进行，对称焊接；药芯焊丝CO2气体保护自动立焊工艺，见表2.1-12；4焊后清理和质量检查：同高炉壳体立缝。⑴横焊接工艺高强钢的焊接技术（五）厚壁加氢反应器焊接技术1、加氢反应器结构设计压力9.5MPa、设计温度435℃，介质H2S+油气+H2，焊接接头强度系数1.0，水压试验压力14.3MPa，体积45.6m3，质量216370Kg。设计参数主体材料2.25Cr-1Mo，筒体厚度112mm，封头厚度76mm，结构示意见图2.1-11一。结构参数焊缝100﹪射线、超声波和磁粉探伤，堆焊层100﹪超声波和渗透探伤，焊后整体热处理。检验要求高强钢的焊接技术•一高强钢的焊接技术2、筒体焊接a、纵缝b、环缝纵缝采用E6015-B3(R407)焊条，预热≮200℃，层间温度≮350℃.环缝采用埋弧窄间隙焊接法，焊接材料为：H08Cr2.25-MoIA+HJ250；过渡层材质E309L，表面层材质E347L；筒体内表面采用宽带极堆焊方法，焊接参数见表2.1-13；封头采用宽带极堆焊和大型变位机，焊接参数见表2.1-13。1、坡口2、焊接工艺3、抗腐蚀堆焊高强钢的焊接技术2、筒体焊接坡口100﹪磁粉探伤，焊缝100﹪射线和超声波检测炉内整体热处理介质为洁净水，氯离子含量≯25PPM，水温＞15℃，试验压力达到规定值后保压30min，然后降压80﹪，保持足够长时间对焊缝进行检查。4、无损检测5、热处理6、水压试验高强钢的焊接技术（六）小结本章节重点讲解几种高强钢的焊接技术工艺、特点及质量控制，实际中要关注以下管理工作：1、焊接工艺评定2、焊接作业指导书编制3、作业人员资格控制4、焊接工序控制