[发明专利]一种610MPa水电站压力钢管用高强钢焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于钢管焊接技术领域，特别是提供了一种610MPa水电站压力钢管用高强钢焊接方法，一种高效低成本埋弧焊焊接工艺，尤其涉及一种用于610MPa级水电站压力钢管用高强钢不预热、不焊后热处理的焊接工艺方法，属于高强钢焊接技术领域。

背景技术

在水电站建设中，随着机组向高参数、大容量方向发展，水电站压力钢管尺寸日益庞大化，为了适应工程应用的要求并保证压力钢管的安全性，要求对钢板施焊前要对钢板进行预热避免焊接冷裂纹缺陷的产生；施焊后为了消除焊接接头的残余应力并改善焊接接头的组织，要对焊接接头进行焊后热处理，而焊后热处理温度选择不当会导致焊接热影响区的再热脆化或再热裂纹的产生，从而降低压力钢管焊接接头的冲击韧性并有可能产生裂纹缺陷降低其安全性。焊前预热和焊后热处理会使水电站压力钢管的生产成本增加，降低生产效率，且大的焊接结构件很难进行焊前预热和焊后热处理。此外，焊后热处理如果不均匀不但不会减少残余应力，而且会增加焊接接头的残余应力，影响焊接接头的安全性。

因此，若能在焊前不预热、焊后不热处理的情况下，实现对610MPa级水电站压力钢管用钢板的焊接，对提高压力钢管的生产效率，保证焊接接头的力学性能并降低生产成本有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种610MPa水电站压力钢管用高强钢焊接方法，解决了610MPa水电压力钢管用钢在焊前需要预热、焊后需要消应力热处理，焊接效率较低的不足的问题。本发明要解决的问题是提出一种通过选择合适的焊接工艺及采取必要的措施，从而实现其不需要进行焊前预热和焊后热处理便可以避免冷裂纹的产生，并保证焊接接头的力学性能有足够余量的焊接工艺方法，实现了高效低成本。

本发明所述焊接工艺方法的技术方案是：采用等强低氢电焊条进行打底，并采用等强匹配焊丝，用埋弧焊方法连续施焊填充焊道，焊接线能量严格控制在30～40kJ/cm左右，层间温度控制在100～150℃，焊后采用硅酸铝板覆盖焊接接头进行缓冷，从而实现焊前不预热、焊后不热处理对610MPa水电站压力钢管用钢板的焊接。

本发明所述的一种610MPa水电站压力钢管用高强钢焊接方法，由下述步骤组成：

(1)采用抗拉强度为610MPa级厚度为≤60mm高强水电站压力钢管用钢；匹配的焊接材料：采用直径3.2mm60kg级低氢焊条进行打底；采用抗拉强度690～735MPa，焊丝直径Ф4.0mm埋弧焊丝配合SJ101(烧结101焊剂)焊剂进行焊道填充；

(2)接头处开双面不对称X型坡口大坡口面为2/3板厚，小坡口面为1/3板厚且坡口角度为60℃，留3mm宽钝边；

(3)施焊前采用机械处理方法将坡口表面清理干净，去除油污和铁锈；

(4)施焊时采用埋弧焊连续对相同板厚组合对接接头进行施焊，直至焊缝被填满，埋弧焊焊接工艺参数为：焊接电压30～35V，焊接电流600～650A，焊接速度30～40cm/min，线能量30～40kJ/cm；焊剂在350℃下烘2小时；埋弧焊层间温度控制在100～150℃；

(5)焊后以硅酸铝板覆盖焊接接头进行缓冷。

上述一种610MPa水电站压力钢管用高强钢焊接方法中：步骤(1)所述匹配的焊接材料：直径Ф4.0mm的埋弧焊丝和SJ101焊剂。熔覆金属的力学性能：抗拉强度690～735MPa，屈服强度600～630MPa，伸长率大于23，-20℃冲击功100J。熔覆金属的化学成分为：C 0.064％，Mn 1.70％，Si 0.13％，Mo 0.50％，Cu 0.13％，S≤0.025％，P≤0.025％。

本发明所提出的焊接工艺方法采用低氢焊条进行打底可以减小扩散氢，减小冷裂纹产生倾向，采用较高的焊接线能量，这样既可以使焊缝得到较高强韧性和优良抗裂性能的细小针状铁素体组织，又可以使粗晶区得到韧性较高的粒状贝氏体组织，从而降低热影响区淬硬倾向；焊接过程进行连续焊接并进行焊后缓冷，可以有效地降低焊接接头残余应力，并有效降低焊接接头的氢含量，降低冷裂纹倾向。采用本发明提出的焊接工艺方法可保证焊接接头的力学性能满足使用要求，焊接接头的抗拉强度在660～690MPa，焊接接头各位置-20℃的冲击功都大于80J，能满足610MPa级水电站压力钢管的设计使用要求。