一种低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工艺方法技术

本发明专利技术属于焊接领域，具体说涉及一种适用于低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工艺方法，包括焊接方法及焊接材料的选择，焊接次序、焊接过程对各焊接工艺参数的选择与控制，本发明专利技术是采用二氧化碳气体保护焊进行打底，埋弧自动焊方法进行填充和盖面，焊接过程中当焊至大坡口厚度的三分之二后停下，进行背部清根并开始并完成另一面焊接，最后完成第一面焊缝，焊接过程中严格控制焊接的各相关工艺参数，解决了焊缝冷却速度过快和温度过高造成的焊缝及热影响区抗裂韧性变差的问题，不需进行焊后热处理也能保证焊缝接头良好的抗裂韧性，可以满足工作环境温度－３０℃以上３５－７７ｍｍ厚Ｅ３６板材的焊接，简化生产流程，缩短生产周期，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接领域，具体说涉及一种低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工艺 方法。
技术介绍
目前，随着海洋石油开发不断向寒冷海域和深海发展，国内E36厚钢板的应用在 海工造船行业的应用越来越广泛，对焊接产品的适用温度也越来越低，传统的厚板焊接过 程中，焊接接头易产生较多残余应力，影响焊缝的性能，为消除焊后残余应力，常用工艺方 法是对焊缝进行焊后热处理，但焊后热处理消耗大量人力、物力、而且工期长，成本高；按照 标准若焊缝通过CTOD试验，可免除焊后热处理工艺，但目前对于35-77mm厚E36钢板焊缝 通过CTOD试验的工艺只能覆盖_22°C以上的工作环境，对于工作环境温度_22°C以下的焊 缝，免除热处理工艺还没有具体得到生产应用，需对焊缝进行热处理，极大的增加了焊接生 产成本；可见，对厚钢板焊接接头来说，更为可取的方法是通过选择恰当的焊接材料、焊接 方法，调整优化焊接工艺，来保证焊接接头的韧度，以免除焊后热处理工序，而现有的焊接 工艺无法兼顾焊接接头良好的性能和经济性，特进行一种低温环境海洋工程大厚钢板埋弧 焊的工艺方法的创新，所以，上述大厚钢板焊缝进行焊后热处理不能满足要求，很有必要对 此进一步加强改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有大厚钢板焊缝需进行焊后热处理造成生产成本提高 的不足，提供一种适用于低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工艺方法是选择合适的焊 接方法，焊接材料，采用合理的焊接规范，严格控制焊接过程，无需进行焊后热处理，得到性 能优良的焊接接头，通过-30°C温度下的CTOD试验，得到良好的试验效果，在-30°C工作温 度以上的35-77mm的E36级厚板可以完全采用此工艺，免除对焊缝进行焊后热处理，提高生 产效率，节约生产成本。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的，其特征是包括以下步骤a)、焊接方法和焊接材料的选择；b)、焊接次序；C)、焊接工艺参数的选择；具体工 艺方法步骤如下a)、焊接方法和焊接材料的选择打底焊接方法选用药芯焊丝二氧化碳气体保护 焊“FCAW-G”，焊接材料选用LW-SlNil ；填充及盖面焊接方法选用埋弧自动焊“SAW”，焊丝选 用L-S3，焊剂选用8500匹配焊接；b)、焊接次序工艺方法步骤如下采用FCAW-G进行打底，SAff进行填充和盖面； 母材35-77mm厚的E36板材第一面“大坡口面”焊至坡口厚度的三分之二后停下，进行背部 清根把坡口扩成U型或者半U型，清根方式为碳弧气刨后使用砂轮机打磨；使用埋弧自动焊 开始并完成第二面焊接，后再翻转过来使用埋弧自动焊完成第一面焊接；焊接完成后，经过48小时进行无损探伤“由于板厚较厚，进行磁粉探伤和超声波探伤”，对试件进行加工，进行 力学性能试验和CTOD试验进行验证，既得本专利技术低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工 艺方法。C)、焊接工艺参数的选择；FCAW-G焊丝直径Φ = 1. 2mm ；埋弧焊焊丝直径Φ =4mm ；预热及层间温度110 V -220 V ；FCAff-G焊接电流170-250A ；FCAff-G焊接电压 24-28V ；FCAW-G焊接速度 154_337mm/min ；FCAW-G焊接热输入0. 9-2. 4KJ/mm ；SAW焊接电流 460-650A ；SAW 焊接电压 24-33V ； SAW 焊接速度 360-729mm/min ；SAW 焊接热输入 1. 2-3. 2KJ/ mm ；所述的母材35-77mm厚的E36板材焊接接头通过_22°C -_30°C温度下的CTOD实验所得 CTOD特征值不小0. 35mm ；所述的预热及层间温度为110°C _220°C;所述的SAW焊接热输入 为1· 2-3. 2KJ/mm。本专利技术的优点是1、焊接方法采用二氧化碳气体保护焊进行打底，适用现场坡口形式多变的情况； 埋弧自动焊进行填充并盖面，提高了生产效率，降低了劳动强度。2、接头第一面焊接至三分之二后，完成另一面的焊接，之后再完成第一面的焊接， 可降低变形程度和焊缝中的应力集中。3、进行了 0°C，-22°C，-3(TC三个温度的CTOD试验，填补了海工造船行业E36级厚 钢板CTOD试验-22°C以下的空白，环境温度-30°C以上的E36级厚板可以完全采用此工艺 焊接，而不需要对焊缝进行焊后热处理，节省了人力物力，提高了生产效率，降低了成本，节 能环保，获得了巨大的经济效益和社会效益。附图说明图1是本专利技术“X”型坡口示意图；图2是本专利技术“K”型坡口示意图。图3是本专利技术焊缝的断口宏观形貌部分试样示意图；图4是本专利技术热影响断口宏观形貌部分试样示意图；图5是本专利技术预制有效裂纹部分试样示意图；下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步描述具体实施例方式1)、焊接方法及焊接材料的选择；打底焊接方法选用药芯焊丝二氧化碳气体保护 焊(FCAW-G)，焊接材料选用LW-SlNil ；填充及盖面焊接方法选用埋弧自动焊(SAW)，焊丝选 用L-S3，焊剂选用8500匹配焊接；2)采用FCAW-G进行打底，SAff进行填充和盖面；母材第一面(大坡口面)焊至坡 口厚度的三分之二后停下，进行背部清根把坡口扩成U型或者半U型，清根方式为碳弧气刨 后使用砂轮机打磨；使用埋弧自动焊开始并完成第二面焊接，后再翻转过来使用埋弧自动 焊完成第一面焊接。3)焊接整个过程中，严格按照预设工艺参数进行，焊接工艺参数详情参见表14)焊接完成后，经过48小时进行无损探伤(由于板厚较厚，进行磁粉探伤和超声 波探伤)，对试件进行加工，进行力学性能试验和CTOD试验进行验证，既得本专利技术低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工艺方法。实施例参照附图1-图5，本工艺选用母材为70mm厚的E36钢板，选取X型和K型 坡口进行施焊，采用二氧化碳气体保护焊进行打底，埋弧自动焊方法进行填充和盖面，焊接 过程中当焊至大坡口厚度的三分之二后停下，进行背部清根并开始另一面焊接，完成小坡 口焊缝，之后再完成大坡口面焊接；焊接过程中严格控制焊接的层间温度，严格控制焊接电 压、电流、焊接速度等参数，得到合适热输入量。焊接材料选取美国林肯公司生产的LW-SlNi和Lincoln L_S3 (8500)，焊机采用美 国林肯公司的单丝埋弧焊机。焊材采用直径Φ1. 2的药芯焊丝LW-SlNil打底，采用直径 Φ 4. 0的埋弧焊丝L-S3，配用焊剂为8500进行填充和盖面，具体焊接工艺如下1.下料2.对焊工进行培训。培训过程中的参数要仔细调整并记录3.组对加工试板回来后检验尺寸合格后进行试件装配(加上足够厚的马板及较长的引 弧板)装配好后再次检查试板装配尺寸是否合格。引弧板长140mm，厚度与母材等厚4.试板组对好后，通知第三方并进行第一面焊接.焊接过程严格注意并控制；5. 一面焊至坡口厚度的三分之二后停下，直至其冷却至30°C左右后，卸掉马板， 气刨到一定的深度，再进行打磨，并把坡口扩成U型或者半U型，在气刨和打磨K型坡口时， 一定要注意尽量保持直边的完整性；6.进行第二面的焊接。焊接第二面，注意的事项与第一面焊类似；7.第二面焊接完成后，再翻转过来焊第一面直至完成；8.焊后经过48小时以后进行无损探伤，由于板厚较厚，进行磁粉探伤和超声波探 伤；9.机械性能试验试件加工，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工艺方法，其特征是：包括以下步骤：ａ）、焊接方法和焊接材料的选择；ｂ）、焊接次序；ｃ）、焊接工艺参数的选择；具体工艺方法步骤如下：ａ）、焊接方法和焊接材料的选择：打底焊接方法选用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊“ＦＣＡＷ－Ｇ”，焊接材料选用ＬＷ－８１Ｎｉ１；填充及盖面焊接方法选用埋弧自动焊“ＳＡＷ”，焊丝选用Ｌ－Ｓ３，焊剂选用８５００匹配焊接；ｂ）、焊接次序：工艺方法步骤如下：采用ＦＣＡＷ－Ｇ进行打底，ＳＡＷ进行填充和盖面；母材３５－７７ｍｍ厚的Ｅ３６板材第一面“大坡口面”焊至坡口厚度的三分之二后停下，进行背部清根把坡口扩成Ｕ型或者半Ｕ型，清根方式为碳弧气刨后使用砂轮机打磨；使用埋弧自动焊开始并完成第二面焊接，后再翻转过来使用埋弧自动焊完成第一面焊接；焊接完成后，经过４８小时进行无损探伤“由于板厚较厚，进行磁粉探伤和超声波探伤”，对试件进行加工，进行力学性能试验和ＣＴＯＤ试验进行验证，既得本专利技术低温环境海洋工程大厚钢板埋弧焊的工艺方法；ｃ）、焊接工艺参数的选择；ＦＣＡＷ－Ｇ焊丝直径Φ＝１．２ｍｍ；埋弧焊焊丝直径Φ＝４ｍｍ；预热及层间温度１１０℃－２２０℃；ＦＣＡＷ－Ｇ焊接电流１７０－２５０Ａ；ＦＣＡＷ－Ｇ焊接电压２４－２８Ｖ；ＦＣＡＷ－Ｇ焊接速度１５４－３３７ｍｍ／ｍｉｎ；ＦＣＡＷ－Ｇ焊接热输入０．９－２．４ＫＪ／ｍｍ；ＳＡＷ焊接电流４６０－６５０Ａ；ＳＡＷ焊接电压２４－３３Ｖ；ＳＡＷ焊接速度３６０－７２９ｍｍ／ｍｉｎ；ＳＡＷ焊接热输入１．２－３．２ＫＪ／ｍｍ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程尚华，宋顺，樊铭林，贾晓燕，高卫东，王新昌，
申请(专利权)人：蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]