一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺，包括以下步骤：S1、挑选一块100mm以上厚度的钢板，将其切割成两块与其等厚的试板；S2、X型坡口加工；S3、先用磨光机打磨清理坡口，再采用半自动二氧化碳气体保护焊进行组对定位，并设置5

【技术实现步骤摘要】
一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺


[0001]本专利技术涉及海上风电
，具体地来说，涉及一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺。

技术介绍

[0002]海上风电单桩基础作为一种典型的焊接结构，其工作环境恶劣，结构复杂，母材厚度大，在外载荷的作用下很容易产生脆性破坏。因此，厚板在焊接预制后往往要进行焊后热处理，而由于单桩基础尺寸过大，进炉整体热处理不现实，局部热处理往往又难以达到要求。
[0003]而中国专利，公开号CN 104964863 A，公开大厚板焊接返修接头的CTOD 工艺试验方法，文中提出“包括以下步骤：（1）选材：取5 块1500mm*300mm*90mm 试板；（2）原焊缝焊接：将焊剂在340
‑
360℃的温度下烘焙1.8
‑
2.2 小时，用四块试板组对成两套焊接接头，每套焊接接头采用X 型坡口形式对接焊，焊接时用二氧化碳气体保护焊打底并在一面焊接完成后对打底焊进行清根，埋弧焊填充和盖面，预热和层间温度控制在110
‑
250℃，测温时距离坡口75mm，焊接完成后用岩棉覆盖焊缝，使焊缝缓慢均匀冷却至室温”。
[0004]该现有技术中虽然通过制作CTOD试样并进行CTOD试验，从而将CTOD作为主要评价手段应用于钢板上，以免除焊后热处理，节省工期和制作成本，但是，该现有技术的CTOD 试样的包括焊接在内的制备工艺中，并未涉及针对性的反变形工序，且该现有技术中采用第一面和第二面依次焊接的方式，整体对于钢板的焊后变形和应力集中的改善有限，对于淬硬组织和裂纹的预防效果也一般，从而并无法确保CTOD试样的一次性合格，同时，该现有技术中选材时的试板厚度仅为90mm，仍然无法确保该现有技术可以适用于100mm以上厚度的特厚钢板的CTOD试样的制备，应用范围有所局限。
[0005]为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺，以解决上述
技术介绍
提出的现有厚板CTOD试样的制备工艺，其无法确保可以适用于100mm以上厚度的特厚钢板的CTOD试样的制备，应用范围有所局限，且其整体对于钢板的焊后变形和应力集中的改善有限，对于淬硬组织和裂纹的预防效果也一般，从而并无法确保CTOD试样的一次性合格的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺，包括以下步骤：S1、挑选一块100mm以上厚度的钢板，将其切割成两块与其等厚的试板；S2、X型坡口加工，坡口按如下方案设计：内坡口角度为23.2
º
，内坡口宽度为29～31mm，内坡口深度为70mm，外坡口角度为36.6
º
，外坡口宽度为22～24mm，外坡口深度为
31mm，中间钝边为4mm；S3、先用磨光机打磨清理坡口，再采用半自动二氧化碳气体保护焊进行组对定位，并设置5
°
的反变形量，其中，半自动二氧化碳气体保护焊的焊接参数如下：电流：220～270A、电压：30～33V、焊接速度220～270mm/min、气体流量：18～22L/min；S4、自动埋弧焊焊接：先焊接内侧1/3深度，再在外侧采用直径为10mm的碳棒碳弧气刨清根且用磨光机打磨清理后，焊接外侧2/3深度；继而，当检测到层间温度为100～170℃时，焊接内侧2/3深度至盖面，最后，当检测到层间温度为100～170℃时，焊接外侧1/3深度至盖面，其中，自动埋弧焊的焊接参数如下：电流620～720A、电压27～35V、焊接速度22～28m/h，层间温度的检测方式为红外测温计检测；S5、焊后熔合线需保持平直，并进行VT、MT、UT检测；S6、将焊后的试板沿着垂直于焊缝的方向，设置加工余量进行粗加工切割成毛坯后，再精加工成焊缝试样和拉伸试样；进一步的，所述步骤S1的具体操作流程如下：根据海上风电单桩基础项目的覆盖范围，挑选一块105mm板厚的钢板，利用火焰半自动切割机将其切割成两块600*250*105mm的试板，所述步骤S6的具体操作流程如下：先将试板沿着垂直于焊缝的方向，分割出3块500*115*105mm的焊缝试样毛坯与1块500*110*105mm的拉伸试样毛坯，再将分割好的焊缝试样毛坯和拉伸试样毛坯精加工成3块500*105*105mm的焊缝试样与1块500*105*105mm的拉伸试样。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术在将试板的坡口设计成X型坡口的基础上，先利用半自动二氧化碳气体保护焊进行组对定位，并设置5
°
的反变形量，再利用自动埋弧焊进行焊接，且焊接过程中，依次焊接内侧1/3深度、外侧2/3深度、内侧2/3深度、外侧1/3深度，并将焊接时机与层间温度进行严格协同调控，极大地提升了对于淬硬组织和裂纹的预防效果，并在很大程度上有效地改善了钢板的焊后变形和应力集中的问题，在此基础上，在焊后配合进行VT、MT、UT检测、以及粗加工和精加工，从而有效地保证了CTOD试样的一次性合格，最终提升了整体制备效率；与此同时，本专利技术的CTOD试样的制备工艺可以应用于100mm以上厚度的特厚钢板，极大地提升了本制备工艺的应用范围；2.本专利技术中通过严格控制和设计包括内坡口角度、内坡口宽度、内坡口深度、外坡口角度、外坡口宽度、外坡口深度、中间钝边长度在内的整个坡口，在使坡口的结构更适用于100mm以上厚度的特厚钢板的同时，进一步有效地改善了钢板的焊后变形和应力集中的问题；3.本专利技术中通过在优化设计并严格控制半自动二氧化碳气体保护焊的电流、电压、焊接速度及气体流量的同时，对自动埋弧焊的电流、电压及焊接速度也配合进行优化设计并严格控制，从而有效地改善了整体的焊接质量，并进一步保证了CTOD试样的一次性合格。
附图说明
[0009]图1为本专利技术坡口的结构示意图；图2为本专利技术粗加工的工作原理示意图；
图中：1、焊缝，2、切割线，3、留存焊缝试样毛坯，4、CTOD焊缝试样毛坯，5、拉伸试样毛坯，6、试板余料；NK代表组对后的内坡口宽度，NJ代表组对后的内坡口角度，NS代表组对后的内坡口深度，WK代表外坡口宽度，WJ代表组对后的外坡口角度，WS代表外坡口深度，DB代表中间钝边。
具体实施方式
[0010]以下实施例用来进一步说明本专利技术的内容，并不限制本专利技术的应用。
[0011]请参阅图1～图2，其示出一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺，具体操作步骤如下：第一步、根据海上风电单桩基础项目的覆盖范围，挑选一块有质保书且复验合格的105mm板厚的钢板，利用火焰半自动切割机将其切割成两块600*250*105mm的试板；第二步、利用火焰半自动切割机按自行设计的坡口图加工出所需的X型坡口，坡口（单边坡口）按如下方案设计：内坡口角度为23.2
º
，内坡口宽度为29～31mm，内坡口深度为70mm，外坡口角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、挑选一块100mm以上厚度的钢板，将其切割成两块与其等厚的试板；S2、X型坡口加工；S3、先用磨光机打磨清理坡口，再采用半自动二氧化碳气体保护焊进行组对定位，并设置5
°
的反变形量；S4、自动埋弧焊焊接：先焊接内侧1/3深度，再在外侧碳弧气刨清根且用磨光机打磨清理后，焊接外侧2/3深度；继而，当检测到层间温度为100～170℃时，焊接内侧2/3深度至盖面，最后，当检测到层间温度为100～170℃时，焊接外侧1/3深度至盖面；S5、进行VT、MT、UT检测；S6、将焊后的试板沿着垂直于焊缝的方向，设置加工余量进行粗加工切割成毛坯后，再精加工成焊缝试样和拉伸试样。2.根据权利要求1所述的一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺，其特征在于，所述步骤S1的具体操作流程如下：根据海上风电单桩基础项目的覆盖范围，挑选一块105mm板厚的钢板，利用火焰半自动切割机将其切割成两块600*250*105mm的试板。3.根据权利要求1所述的一种风电单桩基础厚板焊缝区的CTOD试样制备新工艺，其特征在于，所述步骤S2中，坡口按如下方案设计：内坡口角度为23.2
º
，内坡口宽度为29～31mm，内坡口深度为70mm，外坡口角度为36.6
º
，外坡口宽度为22～24mm，外坡口深度为31mm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏小勇，钱程，王军，汤晓龙，刘泽东，顾凯凯，
申请(专利权)人：江苏海力风电设备科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：