一种机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，包括对机械控制轧制与控制冷却结构钢制备坡口、坡口对接装配和选定焊接材料的焊前准备工序，打底焊接工序，填充焊接工序，盖面焊接工序，层间温度控制及焊后冷却工序；该焊前准备工序中设焊前预热步骤和设施焊环境温度，焊前预热步骤对施焊部位预热，预热温度与结构钢层厚度成正比；焊前准备工序选定焊接材料为低轻型埋弧焊丝和埋弧焊剂；控制层间温度范围大于预热温度而小于２５０℃；打底焊接、填充焊接和盖面焊接工序中焊接电流类型和极性为直流反接，电流强度为５００至５５０Ａ，焊接速度为４００至４５０ｍｍ／ｍｉｎ，热输入量为２．２至３．０ＫＪ／ｍｍ；冷却工序用空冷；保证ＴＭＣＰ结构钢高强度、高韧性特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接工艺，尤其涉及一种机械控制轧制与控制冷却结构钢埋 弧焊焊接工艺。
技术介绍
随着石油工业的发展和科学技术的进步，海洋工程中钢结构日益向着高 参数、大型化方向发展，因此对焊接结构用的钢材性能提出越来越高的要求， 钢材本身不仅要有良好的综合力学性能，而且要有良好的焊接性能。采用机 械控制轧制与控制冷却(TMCP，Thermo-mechanical control process)工艺 生产出的海洋工程结构用钢材，其具有强韧性好、焊接性优良的特点，为海 洋工程开发做出新贡献。但是，这种钢材在焊接热循环作用下，机械控制轧 制与控制冷却(TMCP)结构钢，其HAZ(heat affected zone，焊接热影响区) 组织不可避免的发生晶粒长大现象，使其高强度、高韧性的特点严重丧失， 出现比一般正火钢更为严重的HAZ脆化和软化现象，由此阻碍了这种结构钢 在海洋工程中的应用。 因此设计适合机械控制轧制与控制冷却(TMCP)结构钢的焊接工艺，使 其能够在海洋工程中发挥应有作用，确有必要。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种机械 控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，通过选用合适的焊接材料和设 定合理的焊接参数，使该结构钢在焊接工艺的热循环作用下，晶粒稳定不变 化，有效避免HAZ的脆化和软化现象，以保证TMCP结构钢的高强度、高韧性 的特点。 -->本专利技术的目的是由以下技术方案实现的。 本专利技术机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于， 包括对机械控制轧制与控制冷却结构钢制备坡口、坡口对接装配和选定焊接 材料的焊前准备工序，打底焊接工序，填充焊接工序，盖面焊接工序，层间 温度控制及焊后冷却工序；其特征在于，所述焊前准备工序中设有焊前预热 步骤和设定施焊的环境温度，该焊前预热步骤是对施焊部位进行预热，预热 温度与结构钢层厚度成正比；所述焊前准备工序中选定的焊接材料包括低轻 型埋弧焊丝和低轻型埋弧焊剂；所述控制层间温度的范围是大于预热温度而 小于250℃；所述打底焊接工序、填充焊接工序和盖面焊接工序中焊接电流类 型和极性为直流反接，电流强度为500至550A，焊接速度为400至450mm/min， 热输入量为2.2至3.0kJ/mm；所述冷却工序中采用空冷方式冷却，冷却速度 控制在0.1至30℃/S范围。 前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中焊前预热 步骤预热的施焊部位包括施焊区及其周围70mm至80mm的范围，预热方法采 用烤把预热或者电阻加热装置预热。 前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中设定施焊 的环境温度为大于-20℃。 前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中低轻型埋 弧焊丝直径为φ4.0mm或者φ2.4mm。 前述的机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中制备的坡 口为单面V字形坡口或双面V字形坡口，坡口角度为60±5度，间隙为0至 1mm，钝边为4至6mm。 本专利技术机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺的有益效果，其 通过选用合适的焊接材料和设定合理的焊接参数，使该结构钢在焊接工艺的 热循环作用下，晶粒稳定不变化，有效避免HAZ的脆化和软化现象，保证TMCP 结构钢的高强度、高韧性的特点。 具体实施方式 本专利技术机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其包括对机械 -->控制轧制与控制冷却结构钢制备坡口、坡口对接装配和选定焊接材料的焊前 准备工序，打底焊接工序，填充焊接工序，盖面焊接工序，层间温度控制及 焊后冷却工序；其改进之处在于，该焊前准备工序中设有焊前预热步骤和设 定施焊的环境温度，该焊前预热步骤是对施焊部位进行预热，预热温度与结 构钢层厚度成正比；该焊前准备工序中选定的焊接材料包括低轻型埋弧焊丝 和低轻型埋弧焊剂；该控制层间温度的范围是大于预热温度而小于250℃；该 打底焊接工序、填充焊接工序和盖面焊接工序中焊接电流类型和极性为直流 反接，电流强度为500至550A，焊接速度为400至450mm/min，热输入量为 2.2至3.0KJ/mm；该冷却工序中采用空冷方式冷却，冷却速度控制在0.1至 30℃/S范围。 本专利技术机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其中，所述焊 前预热步骤预热的施焊部位包括施焊区及其周围70mm至80mm的范围，预热 方法采用烤把预热或者电阻加热装置预热；所述设定施焊的环境温度为大于 -20℃；所述低轻型埋弧焊丝直径为φ4.0mm或者φ2.4mm；所述制备的坡口 为单面V字形坡口或双面V字形坡口，坡口角度为60±5度，间隙为0至1mm， 钝边为4至6mm。 实施例： 1、适用的母材与焊接位置。 母材牌号为：D36，D36-Z35，E36，E36-Z35，F36；执行标准：GB712-2000； 材料供货状态为：TMCP工艺生产；焊接位置：平焊(1G)。 2、焊接材料的选择。 按照母材与焊接材料的化学成分与机械性能匹配原则，使用锦泰公司生 产的低氢型埋弧焊丝：牌号为JW-1，型号：EH14，符合标准AWS A5.17；锦 州焊材厂提供的低氢型焊剂：牌号为SJ101，型号：F7A6-EH14，符合标准AWS A5.17； 3、预热温度、层间温度的控制。 焊前预热，对施焊区及其周围的75mm范围的施焊部位进行预热，采用烤 把进行预热，按照AWS D1.1钢结构焊接规范计算出预热温度与板厚的关系： -->板厚与预热温度关系表 板厚\\环境温度 ≥0℃ ＜0℃ T≤38 最小预热温度：10℃ 最小预热温度：21℃ 38＜T≤65 最小预热温度：66℃ 最小预热温度：66℃ T＞65 最小预热温度：110℃ 最小预热温度：110℃ 当环境温度低于-20℃时，不施焊，层间温度设定在150℃。 4、坡口形式的设计。 ①制备坡口，用等离子方法制备双面V字形坡口，坡口角度为60度，窄 间隙焊接，间隙为0.5mm，钝边为4mm；对坡口及其内外壁两侧进行清理，直 至露出金属光泽； ②对接装配坡口，检查确认被焊部位及其边缘的20mm范围内无缺陷。 5、焊接工艺参数设计如下表所示： 6、焊后冷却。 冷却方式为空冷，冷却速度控制在0.1至30℃/S范围。 7、焊接质量的检测。 通过拉伸试验：拉伸试样断裂在母材区域，屈服强度为416MPa，抗拉强 度为540MPa，均大于GB712-2000(中华人民本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，包括对机械控制轧制与控制冷却结构钢制备坡口、坡口对接装配和选定焊接材料的焊前准备工序，打底焊接工序，填充焊接工序，盖面焊接工序，层间温度控制及焊后冷却工序；其特征在于，所述焊前准备工序中设有焊前预热步骤和设定施焊的环境温度，该焊前预热步骤是对施焊部位进行预热，预热温度与结构钢层厚度成正比；所述焊前准备工序中选定的焊接材料包括低轻型埋弧焊丝和低轻型埋弧焊剂；所述控制层间温度的范围是大于预热温度而小于２５０℃；所述打底焊接工序、填充焊接工序和盖面焊接工序中焊接电流类型和极性为直流反接，电流强度为５００至５５０Ａ，焊接速度为４００至４５０ｍｍ／ｍｉｎ，热输入量为２．２至３．０ＫＪ／ｍｍ；所述冷却工序中采用空冷方式冷却，冷却速度控制在０．１－３０℃／Ｓ范围。
【技术特征摘要】
1、一种机械控制轧制与控制冷却结构钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于， 包括对机械控制轧制与控制冷却结构钢制备坡口、坡口对接装配和选定焊接 材料的焊前准备工序，打底焊接工序，填充焊接工序，盖面焊接工序，层间 温度控制及焊后冷却工序；其特征在于，所述焊前准备工序中设有焊前预热 步骤和设定施焊的环境温度，该焊前预热步骤是对施焊部位进行预热，预热 温度与结构钢层厚度成正比；所述焊前准备工序中选定的焊接材料包括低轻 型埋弧焊丝和低轻型埋弧焊剂；所述控制层间温度的范围是大于预热温度而 小于250℃；所述打底焊接工序、填充焊接工序和盖面焊接工序中焊接电流类 型和极性为直流反接，电流强度为500至550A，焊接速度为400至450mm/min， 热输入量为2.2至3.0KJ/mm；所述冷却工序中采用空冷方式冷却，冷却速度 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：虞毅，曹军，许可望，刘金刚，鲁欣豫，李春国，孙有辉，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，海洋石油工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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