(2021年整理)S690高強(qiáng)鋼焊接工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)

1、s690高強(qiáng)鋼焊接工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)s690高強(qiáng)鋼焊接工藝設(shè)計(jì)與開發(fā) 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（s690高強(qiáng)鋼焊接工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為s690高強(qiáng)鋼焊接工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)的全部?jī)?nèi)容。9s690高強(qiáng)鋼焊接工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)摘 要:本文介紹了工程機(jī)械用淬火回火高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，并

2、以屈服強(qiáng)度為690mpa的astm a514 gr.q淬火回火高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼為例，根據(jù)其的性能特點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算碳當(dāng)量，分析其焊接性能，進(jìn)行了焊接工藝設(shè)計(jì)和開發(fā).關(guān)鍵詞：690mpa 高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 astm a514 gr。q 焊接工藝設(shè)計(jì)1 概 況隨著工程機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，尤其是液壓傳動(dòng)技術(shù)的在工程機(jī)械上的應(yīng)用,要求大幅度提高焊接結(jié)構(gòu)的承載能力。采用高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度鋼來(lái)提高承載能力或在結(jié)構(gòu)承載能力不變的情況下,大大減輕自重,這已成為重要工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。我公司承接的200呎自升式鉆井船項(xiàng)目已計(jì)劃用屈服強(qiáng)度為690mpa的astm a514 gr。q淬火回火高強(qiáng)鋼來(lái)制作樁腿齒條,利用這一技術(shù)在本行業(yè)

3、創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。這種高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼用于焊接結(jié)構(gòu)，對(duì)于降低建造成本，提高結(jié)構(gòu)承載能力有著極大的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)焊接技術(shù)要求較高,焊接工藝參數(shù)控制要求較嚴(yán)，焊接生產(chǎn)過(guò)程也極為重要。本文擬就淬火回火高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼做了一些介紹,并以astm a514 gr。q淬火回火高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼為例,通過(guò)計(jì)算碳當(dāng)量，分析其焊接性能，進(jìn)行了焊接工藝設(shè)計(jì)和開發(fā)。2 淬火回火高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼特點(diǎn)及試驗(yàn)鋼材的選擇淬火回火高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是通過(guò)嚴(yán)格控制含碳量,一般不超過(guò)0。20，加入適量的合金元素si、mn、cr、ni、mo、cu，再經(jīng)過(guò)奧氏體化淬火-回火熱處理制作而成的，具有高的屈服點(diǎn)（490980mpa）、良好的塑性、

4、韌性、耐磨及耐腐蝕性。目前已廣泛應(yīng)用于海洋工程、機(jī)械工業(yè)、能源動(dòng)力等行業(yè)，因此對(duì)此類鋼種進(jìn)行焊接工藝設(shè)計(jì)和開發(fā)對(duì)提高公司市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力具有重要意義。我們根據(jù)200呎自升式鉆井船項(xiàng)目樁腿齒條強(qiáng)度要求和焊接工藝設(shè)計(jì)的要求，選用了astm a514 gr。q為試驗(yàn)材料，其規(guī)格為1000mm200mm70mm，1500mm200mm70mm兩種，調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨，試驗(yàn)件的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見(jiàn)表1和表2.表1 astm a514 gr.q試驗(yàn)件的化學(xué)成分(）材質(zhì)csimnpscumonicrnbtialastm a514 gr.q0。1640.2891.280。0100.0060.0340.2590。11

5、00.3190.0280.0020.013表2 astm a514 gr.q試驗(yàn)件的力學(xué)性能材質(zhì)屈服強(qiáng)度s（mpa）抗拉強(qiáng)度b（mpa)延伸率5()沖擊功akv （-40）（j)astm a514 gr.q74881918175注:表1、表2中數(shù)據(jù)為鋼材證書提供的實(shí)測(cè)值；沖擊功akv值為40條件下實(shí)測(cè)值的平均值。3 試驗(yàn)鋼材焊接性能分析鋼材焊接性能的差異可用可焊性表示。鋼材的可焊性是指在一定的工藝條件下焊接時(shí),能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力，通常用碳當(dāng)量來(lái)評(píng)價(jià)。按照國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（iiw）推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式1：結(jié)合表1中的化學(xué)成分計(jì)算得astm a514gr q鋼的碳當(dāng)量為0.50%.國(guó)際焊接學(xué)會(huì)和

6、中國(guó)造船規(guī)范推薦的碳鋼及低合金鋼常用的碳當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)碳當(dāng)量0。4%時(shí)，鋼材的淬硬傾向不明顯，可焊性優(yōu)良，焊接時(shí)不必預(yù)熱。當(dāng)碳當(dāng)量為0.40.6%時(shí)，鋼材的淬硬傾向逐漸明顯,需要采取適當(dāng)預(yù)熱，控制線能量等工藝措施。當(dāng)碳當(dāng)量0.6時(shí),淬硬傾向強(qiáng)，屬于較難焊的鋼材,需采取較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施。同時(shí)該astm a514 gr。q試驗(yàn)件為經(jīng)淬火加回火調(diào)制處理鋼件，其組織主要為回火索氏體，還有少量的回火貝氏體和鐵素體，具有高的屈服點(diǎn)（690mpa）、良好的塑性、韌性、耐磨及耐腐蝕性。由于合金元素的強(qiáng)化作用，焊縫及焊接熱影響區(qū)淬硬性得到提高，每一道焊后組織主要為馬氏體；次層焊縫可對(duì)上一層焊縫形成

7、的馬氏體組織自動(dòng)回火，即有“自動(dòng)回火”特性，組織轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w、鐵素體和馬氏體的混合組織，性能得到改善,降低了冷裂紋產(chǎn)生的幾率,使焊接過(guò)程中冷裂紋傾向減小.但焊接過(guò)程中如果熱輸入集中或冷卻速度較低，在焊接熱影響區(qū)易發(fā)生軟化或脆化現(xiàn)象,若冷卻速度較快，焊接熱影響區(qū)易發(fā)生淬硬組織,有出現(xiàn)冷裂和韌性下降的傾向。因此確定焊前合適的預(yù)熱溫度，嚴(yán)格控制熱輸入，降低冷卻速度進(jìn)行緩冷是獲得理想焊接結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。4 焊接工藝設(shè)計(jì)和開發(fā)根據(jù)對(duì)astm a514 gr.q鋼焊接性能的分析，在焊接工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮一下三個(gè)方面：1) 焊前選擇合適的預(yù)熱溫度，根據(jù)astm a514 gr.q鋼的性能特點(diǎn)和aws d1。1

8、2008標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們最終確定最低預(yù)熱溫度為150，最大層間溫度為200；2) 焊接過(guò)程中嚴(yán)格控制熱輸入,根據(jù)astm a514 gr。q鋼的性能特點(diǎn),參考多方面資料,我們最終確定熱輸入盡量控制在1.02。5kj/mm；3) 焊后降低冷卻速度進(jìn)行緩冷，根據(jù)astm a514 gr。q鋼的性能特點(diǎn)和aws d1.12008標(biāo)準(zhǔn)的要求,我們最終確定焊后立刻進(jìn)行200保溫,時(shí)間為2小時(shí)。下面我們就埋弧自動(dòng)焊接、手工電弧焊、氣體保護(hù)藥芯焊三種焊接方法,對(duì)astm a514 gr。q鋼進(jìn)行焊接工藝設(shè)計(jì)和開發(fā)。4.1 埋弧自動(dòng)焊工藝4.1。1 焊前準(zhǔn)備由于埋弧自動(dòng)焊自身的特點(diǎn)，我們選擇1g位置進(jìn)行探索性

9、試驗(yàn),焊接材料我們選擇與astm a514 gr。q鋼性能強(qiáng)度相匹配的excalibur 11018m mr焊條（打底)和lac m2焊絲（填充、蓋面），坡口如圖1:圖1 埋弧自動(dòng)焊坡口圖焊前應(yīng)采取打磨等措施徹底清除坡口表面及附近25mm內(nèi)的鐵銹、油污異物.4。1。2 焊接工藝.焊前預(yù)熱溫度在150175之間，層間溫度在150200之間。預(yù)熱寬度為焊縫中心兩側(cè)各150mm范圍內(nèi)，用接觸式測(cè)溫儀在距焊縫中心50mm處對(duì)稱測(cè)量。加熱采用電阻加熱器加熱。焊接過(guò)程中，層間溫度不應(yīng)低于預(yù)熱溫度;。采用多層多道焊，手工電弧焊打底焊道厚度45mm，后續(xù)埋弧自動(dòng)焊焊層厚度34mm。焊接線能量控制在1.02.5

10、kj/mm;。焊接參數(shù)如表3：表3 埋弧自動(dòng)焊焊接參數(shù)焊道焊接方法焊材名稱直徑（mm)電流(a）電壓（v）焊接速度（mm/min)打底smawexcalibur 11018m mr3.290-11021-244060填充smawexcalibur 11018m mr3。21301602225130250sawlac m24.047054029-31400-630蓋面sawlac m24。0480-53029-31400-540.焊后立刻用電加熱片進(jìn)行200保溫,并用保溫棉包好，保溫時(shí)間為2小時(shí)。4.2 手工電弧焊工藝 4。2.1 焊前準(zhǔn)備根據(jù)200呎自升式鉆井船項(xiàng)目需要，我們選擇2g、3g位置

11、進(jìn)行探索性試驗(yàn)，焊接材料我們選擇與astm a514 gr.q鋼性能強(qiáng)度相匹配的excalibur 11018m mr焊條，坡口如圖2:圖2 手工電弧焊坡口圖焊前應(yīng)采取打磨等措施徹底清除坡口表面及附近25mm內(nèi)的鐵銹、油污異物。4.2。1 焊接工藝。 焊前預(yù)熱溫度在150175之間，層間溫度在150200之間。預(yù)熱寬度為焊縫中心兩側(cè)各150mm范圍內(nèi)，用接觸式測(cè)溫儀在距焊縫中心50mm處對(duì)稱測(cè)量。加熱采用電阻加熱器加熱。焊接過(guò)程中，層間溫度不應(yīng)低于預(yù)熱溫度；。采用多層多道焊，手工電弧焊打底焊道厚度45mm,后續(xù)焊層厚度34mm.焊接線能量控制在1.02.5kj/mm；。焊接參數(shù)如表4：表4 手

12、工電弧焊焊接參數(shù)焊道焊接方法焊材名稱直徑（mm)電流（a）電壓（v）焊接速度（mm/min）打底smawexcalibur 11018m mr3。290-11021-244060填充smawexcalibur 11018m mr3.212015021-24120180smawexcalibur 11018m mr4.0140-18022-25120-300蓋面smawexcalibur 11018m mr3。2120-1502124120-180smawexcalibur 11018m mr4.014018022-25120-300.焊后立刻用電加熱片進(jìn)行200保溫,并用保溫棉包好,保溫時(shí)間為

13、2小時(shí).4.3 氣體保護(hù)藥芯焊工藝 4.3。1 焊前準(zhǔn)備根據(jù)200呎自升式鉆井船項(xiàng)目需要,我們選擇2g、3g位置進(jìn)行探索性試驗(yàn)，焊接材料我們選擇與astm a514 gr。q鋼性能強(qiáng)度相匹配的excalibur 11018m mr焊條（打底）和outershield 690h焊絲（填充、蓋面），保護(hù)氣體為ar/co2混合氣，比例為80/20,流速為1525l/min，坡口如圖3：圖3 氣體保護(hù)焊坡口圖焊前應(yīng)采取打磨等措施徹底清除坡口表面及附近25mm內(nèi)的鐵銹、油污異物.4.3.2 焊接工藝。焊前預(yù)熱溫度在150175之間,層間溫度在150200之間。預(yù)熱寬度為焊縫中心兩側(cè)各150mm范圍內(nèi)，用

14、接觸式測(cè)溫儀在距焊縫中心50mm處對(duì)稱測(cè)量。加熱采用電阻加熱器加熱。焊接過(guò)程中，層間溫度不應(yīng)低于預(yù)熱溫度。.采用多層多道焊,手工電弧焊打底焊道厚度45mm，后續(xù)氣體保護(hù)焊焊層厚度34mm。焊接線能量控制在1。02.5kj/mm。焊接參數(shù)如表5:表5 氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)焊道焊接方法焊材名稱直徑（mm）電流（a)電壓（v）焊接速度（mm/min）打底smawexcalibur 11018m mr3.290-11021-244060填充fcawgoutershield 690h1.217024022-28200-450蓋面fcaw-goutershield 690-h1.217021022-2635

15、0-450.焊后立刻用電加熱片進(jìn)行200保溫,并用保溫棉包好,保溫時(shí)間為2小時(shí)。5 檢驗(yàn)及結(jié)果分析5.1 無(wú)損檢驗(yàn)焊接完成72小時(shí)后進(jìn)行ndt（無(wú)損檢驗(yàn)）檢驗(yàn),包括焊縫外觀檢驗(yàn)、mt和ut探傷,檢驗(yàn)結(jié)果均滿足aws d1。1、abs rules for materials and welding、中國(guó)船級(jí)社材料與焊接規(guī)范及技術(shù)規(guī)格書的要求。5.2 性能試驗(yàn)綜合aws d1.1標(biāo)準(zhǔn)、abs rules for materials and welding、中國(guó)船級(jí)社材料與焊接規(guī)范和技術(shù)規(guī)格書中關(guān)于焊接工藝評(píng)定的要求,進(jìn)行了減截面拉伸試驗(yàn)、全焊縫拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、低溫沖擊試驗(yàn)和宏觀硬度試驗(yàn),同時(shí)為

16、了更加全面的了解焊接結(jié)構(gòu)性能附加進(jìn)行了ctod試驗(yàn)和應(yīng)力腐蝕和氫脆試驗(yàn)。力學(xué)性能及低溫沖擊性能試驗(yàn)結(jié)果如下表：表6 力學(xué)性能、低溫沖擊性能試驗(yàn)結(jié)果工藝減截面拉伸試驗(yàn)(mpa)全焊縫拉伸試驗(yàn)（mpa)彎曲試驗(yàn)180低溫沖擊試驗(yàn)(40)（j）宏觀硬度（hv10）埋弧焊824-8391000合格61168256380手工電弧焊800-823813。5823。1合格39-203242-351氣保護(hù)藥芯焊781-845775。3831。1合格36-184225-381從表中可以看出減截面拉伸試件的抗拉強(qiáng)度值在780850mpa之間，全焊縫拉伸試件的抗拉強(qiáng)度值在7751000mpa之間，滿足工程規(guī)格書和a

17、stm a514標(biāo)準(zhǔn)的要求，說(shuō)明所選焊材強(qiáng)度均滿足工程項(xiàng)目需要。彎曲試驗(yàn)采用直徑63。5mm壓頭，彎曲角度為180，其中有兩個(gè)試件出現(xiàn)小于2mm的裂紋,其他均無(wú)裂紋產(chǎn)生，取兩倍補(bǔ)做均無(wú)裂紋產(chǎn)生，滿足工程規(guī)格書和aws d1。1標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明該焊縫表面和根部的塑性均滿足工程項(xiàng)目需要.沖擊試驗(yàn)在40的低溫下進(jìn)行，沖擊結(jié)果均在36203kj/mm之間,高于工程的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)34kj/mm，說(shuō)明所有接頭焊縫金屬和熱影響區(qū)低溫沖擊性能良好。所有宏觀硬度試驗(yàn)件也均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)格書要求。此外，所有ctod試驗(yàn)件也均滿足bs 7448 part2和dnv-osc401標(biāo)準(zhǔn)的要求，所有應(yīng)力腐蝕和氫脆試驗(yàn)件著

18、色探傷檢驗(yàn)表面未發(fā)現(xiàn)裂紋，微觀檢驗(yàn)試驗(yàn)截面也未發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。綜上所述,說(shuō)明試驗(yàn)所選焊接材料、坡口形式、預(yù)熱和層間溫度、焊接工藝參數(shù)和焊后保溫工藝滿足工程項(xiàng)目需要。同時(shí)根據(jù)試結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊試驗(yàn)件的各項(xiàng)力學(xué)性能值相對(duì)較均勻，氣體保護(hù)藥芯焊的各項(xiàng)力學(xué)性能值相對(duì)較分散且相對(duì)偏差,說(shuō)明埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊試驗(yàn)件焊縫的各項(xiàng)力學(xué)性能優(yōu)于氣體保護(hù)藥芯焊且成分分布相對(duì)較均勻，性能也相對(duì)較穩(wěn)定，在焊接此類鋼材且質(zhì)量要求較嚴(yán)格時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊。6 結(jié) 論1) 淬火回火高強(qiáng)度鋼的可焊性較差,但通過(guò)合理的選擇焊接方法、焊接材料、設(shè)計(jì)坡口形式、確定合適的最低預(yù)熱溫度和最高層間溫度以及焊接工藝參數(shù)和焊后保溫工藝，焊接接頭便可以獲得良好的力學(xué)性能.2) 埋弧自動(dòng)焊在焊接淬火回火高強(qiáng)度鋼雖然可以獲得良好的焊接接頭，但焊接位置受限且不便于控制焊接變形，同時(shí)由于電流電壓大，工件升溫快,而淬火回火高強(qiáng)度鋼的焊接溫度區(qū)間小,大部分時(shí)間浪費(fèi)在等待降溫上，設(shè)備和人員利用率低，所以推薦應(yīng)用于平焊位置，對(duì)變形要求不嚴(yán)格的長(zhǎng)直焊縫的焊接。3) 手工電弧焊在焊接淬火回火高強(qiáng)度鋼既可以獲得良好的焊接接頭，焊接位置也不受限制，也比較容易控制焊接變形,受外界環(huán)境（如大風(fēng))影響小，而且電流電壓小，工件升溫慢,設(shè)備和人員利用率高，所以推薦應(yīng)用于環(huán)境苛刻，對(duì)變形和焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格的短焊縫的焊