一种具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法技术

本发明专利技术公开了一种具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，包括以下步骤：在焊接前，根据工件材料的强度、应力状态、焊接方法和焊接参数，确定预热温度和保温时间；对工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接；采用反复多道焊进行中途焊接，并预留有最后封堵分段，进行焊接；在焊接过程中，对焊接区域进行实时温度监测，并根据实时温度数据，调节焊接参数，控制焊接温度和焊接速度；在焊接后，对焊接接头进行冷却处理。本发明专利技术用于解决现有控制焊接应力和预防焊接裂纹的方法，不能很好地适应不同工件的焊接需求和控制焊接应力，以及仍存在焊接裂纹的技术问题，从而达到提高焊接质量和控制焊接残余应力的目的。制焊接残余应力的目的。制焊接残余应力的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体涉及一种具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法。

技术介绍

[0002]焊接是一种广泛应用的加工工艺。焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。在焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。
[0003]在海洋工程建造领域中，焊接是关键技术，特别是在超深水大型海油平台的导管架建造中，环形封闭焊缝的拘束大、残余应力多，易出现横向裂纹。现有技术中已经提出了多种控制焊接应力和预防焊接裂纹的方法，但仍存在以下问题：
[0004](1)现有控制焊接应力和预防焊接裂纹的方法，在实际使用时，存在较多局限性，从而不能很好地适应不同工件的焊接需求；
[0005](2)现有控制焊接应力的方法在设计上仍存在缺陷，从而不能很好地控制焊接应力；
[0006](3)现有预防焊接裂纹的方法，完成焊接后，焊接裂纹虽然有所减少，但仍存在焊接裂纹。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，用于解决现有控制焊接应力和预防焊接裂纹的方法，不能很好地适应不同工件的焊接需求和控制焊接应力，以及仍存在焊接裂纹的技术问题，从而达到提高焊接质量和控制焊接残余应力的目的。r/>[0008]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，包括以下步骤：
[0010]在焊接前，根据工件材料的强度、应力状态、焊接方法和焊接参数，确定预热温度和保温时间；
[0011]对所述工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接；
[0012]采用反复多道焊进行中途焊接，并预留有最后封堵分段，进行焊接；
[0013]在焊接过程中，对焊接区域进行实时温度监测，并根据实时温度数据，调节焊接参数，控制焊接温度和焊接速度；
[0014]在焊接后，对焊接接头进行冷却处理。
[0015]作为本专利技术优选的实施方式，在对所述工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接时，包括：
[0016]将所述环形大壁厚焊缝分为若干段，按顺序进行分段焊接，后焊分段为先焊分段
的应力释放孔。
[0017]作为本专利技术优选的实施方式，在采用反复多道焊进行中途焊接时，包括：
[0018]分段沿同一方向反复进行多层多道焊，所述分段的一端为自由端，所述自由端可自由收缩。
[0019]作为本专利技术优选的实施方式，所述多层多道焊为三层多道焊。
[0020]作为本专利技术优选的实施方式，所述最后封堵分段的尺寸范围为50
‑
100mm。
[0021]作为本专利技术优选的实施方式，在预留有最后封堵分段，进行焊接时，包括：
[0022]采用SMAW或者FCAW进行焊接，参数取工艺要求的下限值。
[0023]作为本专利技术优选的实施方式，在焊接前，还包括：
[0024]对所述工件材料进行表面清理和对接准备，检查焊接接头的符合度和间隙。
[0025]作为本专利技术优选的实施方式，对所述工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接时，包括：
[0026]先焊焊缝的前后端没有拘束，所述前后端可以自由收缩。
[0027]作为本专利技术优选的实施方式，对所述工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接时，包括：
[0028]采用SMAW或者FCAW进行分段焊接。
[0029]作为本专利技术优选的实施方式，在采用FCAW进行分段焊接时的具体工艺参数，包括：
[0030]电极直径为1.2mm，焊接电流为210
‑
240A，焊接电压为25
‑
28V，热输入为1.0
‑
2.0kJ/mm。
[0031]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0032](1)本专利技术所提供的方法可以有效地控制焊接残余应力，减小焊接接头的变形和裂纹的风险，提高焊接接头的质量和使用寿命；
[0033](2)该残余应力控制和裂纹预防的方法还可以适应不同工件的焊接需求，能够在实际应用中取得较好的效果：
[0034](3)本专利技术所提供的方法在提升焊接质量的同时也提高了工效，并缩短施工工期。
[0035]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
附图说明
[0036]图1
‑
是本专利技术实施例的卧式制造时加强环应力释放孔的设计和焊接顺序示意图；
[0037]图2
‑
是本专利技术实施例的立式制造时加强环应力释放孔的设计和焊接顺序示意图；
[0038]图3
‑
是本专利技术实施例的具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法步骤图。
[0039]附图标号说明：1、大型钢管；2、加强环。
具体实施方式
[0040]本专利技术所提供的具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，如图3所示，包括以下步骤：
[0041]步骤S1：在焊接前，根据工件材料的强度、应力状态、焊接方法和焊接参数，确定预热温度和保温时间；
[0042]步骤S2：对工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接；
[0043]步骤S3：采用反复多道焊进行中途焊接，并预留有最后封堵分段，进行焊接；
[0044]步骤S4：在焊接过程中，对焊接区域进行实时温度监测，并根据实时温度数据，调节焊接参数，控制焊接温度和焊接速度；
[0045]步骤S5：在焊接后，对焊接接头进行冷却处理。
[0046]本专利技术的方法通过将环形大壁厚焊缝分段焊接，并在分段的焊缝中设计焊接应力释放孔，再通过采用反复多道焊、封堵分段、适当的预热和保温、实时温度监测和冷却处理等措施，有效地控制焊接残余应力，减小焊接接头的变形和裂纹的风险，提高焊接接头的质量和使用寿命。同时本专利技术的方法还可采用复合焊接方式，以达到更好的焊接质量和控制焊接残余应力的效果。
[0047]在上述步骤S1中，根据工件材料和焊接工艺的实际选用情况，确定适当的预热温度和保温时间，使得工件材料在焊接过程中，温度均匀分布，从而减轻焊接过程中的应力集中。
[0048]在上述步骤S2中，在对工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接时，包括：
[0049]将环形大壁厚焊缝分为若干段，按顺序进行分段焊接，后焊分段为先焊分段的应力释放孔。
[0050]在上述步骤S3中，在采用反复多道焊进行中途焊接时，包括：
[0051]分段沿同一方向反复进行多层多道焊，分段的一端为自由端，自由端可自由收缩。
[0052]具体地，在进行多层多道焊时，保证分段的一端为自由端使得焊接残余应力可通过自由端进行释放，从而通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，其特征在于，包括以下步骤：在焊接前，根据工件材料的强度、应力状态、焊接方法和焊接参数，确定预热温度和保温时间；对所述工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接；采用反复多道焊进行中途焊接，并预留有最后封堵分段，进行焊接；在焊接过程中，对焊接区域进行实时温度监测，并根据实时温度数据，调节焊接参数，控制焊接温度和焊接速度；在焊接后，对焊接接头进行冷却处理。2.根据权利要求1所述的具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，其特征在于，在对所述工件材料的环形大壁厚焊缝进行分段焊接时，包括：将所述环形大壁厚焊缝分为若干段，按顺序进行分段焊接，后焊分段为先焊分段的应力释放孔。3.根据权利要求1所述的具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，其特征在于，在采用反复多道焊进行中途焊接时，包括：分段沿同一方向反复进行多层多道焊，所述分段的一端为自由端，所述自由端可自由收缩。4.根据权利要求3所述的具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，其特征在于，所述多层多道焊为三层多道焊。5.根据权利要求1所述的具有焊接残余应力控制和裂纹预防功能的方法，其特征在于，所述最后封堵分段的尺寸范围为50
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【专利技术属性】
技术研发人员：王民锋，朱化学，韦生，黄存超，王志强，胡国民，赵马平，杨珣梁，孟祥义，李东，林长玖，张旭，李广军，刘金刚，
申请(专利权)人：中海福陆重工有限公司，
类型：发明
国别省市：