【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢材焊接，尤其涉及一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺。
技术介绍
1、在工程上，考虑到结构受力情况以及特殊部位需要，经常会采用厚度大点的高强钢，以提高结构承载力。这不仅应用在船舶和一些海洋平台上，在桥梁及房屋建筑方面也是应用广泛。而由于气候原因，南北温差大，且北方冬季较为寒冷，时常达到零下十几度，这会影响到钢板的焊接过程。但这些因素又是无法避免的，因此在这种极寒条件下厚板高强钢的焊接工艺应当重视。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，能够解决传统的厚板高强度钢在极寒环境下焊接效率低和焊接质量差的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其创新点在于：具体焊接工艺如下：
3、s1：钢材预处理，进行除锈清理，焊前去潮，背面处理采用钢衬垫；
4、s2：对焊接材料进行可焊性分析，通过焊前预热来改善钢材的可焊接性；确定厚板焊接试板的预热温度为150—200℃；
5、s3：焊接材料选g49a3c1s6/1.2作为焊丝，焊接位置采用平位焊，使用部位为现场冬施条件柱牛腿与钢梁连接焊缝；接头采用对接，20mm厚度板采用35°坡口、40mm厚度板采用45°坡口，钢衬垫，全焊透横焊缝；焊接方式采用gmaw-co2气体保护焊；
6、s4：制作可移动式保温棚，保证棚内温度不低于5℃；防护棚照明采用符合安全要求的工业灯具，并满足照度要求；
7、s5：匹配焊接的电流为180-320a，焊接电压为24-38v，焊接速度20-30cm/min，焊接时，焊缝间的层间温度应始终控制在100℃—150℃之间，每个焊接接头应一次性焊完；
8、s6：焊缝保护：将低熔点焊剂粉料采用焊剂铺洒装置沿着焊枪与待焊部件的相对运动方向固定在焊枪的后方，待焊枪或待焊部件移动露出高温液态熔池区域后，高温液态熔池区域发生初步凝固，在高温凝固焊缝表面覆盖该低熔点焊剂，焊剂会熔化并快速润湿到焊缝，完全覆盖其表面，形成一层保护膜，从而对其进行保护，防止焊缝位置处的高温凝固焊缝被氧化；
9、s7：焊接后进行焊后热处理，加热范围为焊缝两侧板厚的2-3倍，加热温度为150—250℃，并保温1—2小时；冷却速度不应大于10℃/min；
10、s8：焊接完成的试件需进行超声探伤，并对焊接试件进行力学性能试验，分析其在极寒环境下焊接效率是否提高，最终所得焊接接头各方向是否不小于2倍板厚且不小于100。
11、进一步的，所述s7中，冷却速度不应大于10℃/min可通过红外测温仪来测量控制。
12、进一步的，所述s1中钢材为q355cz15材质，且钢材的厚度为20mm或40mm；g49a3c1s6焊丝化学成分为：含c量0.07%，含mn量1.51%，含si量0.90%，含p量0.015%，含s量0.015%；g49a3c1s6焊丝力学性能为抗拉强度540mpa，屈服强度429mpa，断后伸长率a23.0%，低温-30℃冲击功79j。
13、进一步的，所述可移动式保温棚，每组保温棚总长5米，宽3.5米，高3.8米，各单保温棚间采用保温棉和聚乙烯防水阻燃布做连接。
14、进一步的，所述s2中预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度应大于焊件施焊处板厚的1.5倍，且不应小于100mm；预热温度宜在焊件受热面的背面测量，测量点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处；当采用火焰加热器预热时正面测温应在火焰离开后进行。
15、进一步的，所述s6中低熔点焊剂粉料al2o320 30质量份，tio215 25质量份，cao10 15质量份，nacl 10 15质量份，mgo 5 10质量份，v2o55 10质量份，氟硼酸钾3 5质量份和mno 3 5质量份组成；所有原料颗粒度均在200目-800目之间。
16、进一步的，所述s6中焊剂铺洒装置由焊接小车牵引；焊剂铺洒装置铺设在滑轨模块上；焊剂铺洒装置包括储料釜、储料釜安装模块和焊剂定型模块；滑轨模块包括外导轨、内导轨和磁力块；所述外导轨与内导轨均具有一对且分别设置在待焊接焊缝的两侧，所述外导轨与内导轨互相平行，外导轨与内导轨之间形成容纳磁力块的u型槽结构，且该u型槽结构的底端与滑轨模块安装位置的钢板之间导通；所述磁力块具有若干个且设置在u型槽结构内，通过磁力块的吸附力将内导轨与外导轨压紧在钢板上；所述内导轨的内侧沿着延伸方向设置有与储料釜安装模块配合的滑槽；
17、所述储料釜安装模块具有一竖直侧面和一倾斜侧面的柱体状结构，且储料釜安装模块的底端自竖直侧面向倾斜侧面方向设置有容纳储料釜输出端的通槽，所述储料釜安装模块的两侧边自竖直侧面向倾斜侧面方向设置有与滑槽配合的导向块；所述储料釜安装模块的倾斜侧面上设置有若干连接孔；
18、所述储料釜设置在储料釜安装模块的竖直侧面上，储料釜的底端水平设置有一焊剂输出管，且焊剂输出管位于储料釜安装模块的通槽内；
19、所述焊剂定型模块安装在储料釜安装模块的倾斜侧面上，所述焊剂定型模块包括高度定型板和幅宽定型板，且高度定型板上设置有竖直调节腰型槽和水平调节腰型槽；所述高度定型板的竖直调节腰型槽通过连接销连接在倾斜侧面上的连接孔处，且底端延伸至储料釜安装模块底端的通槽处；通过松紧连接销可实现高度定型板在倾斜侧面上的调节；所述幅宽定型板上开有腰型槽，且通过螺栓连接在高度定型板上的水平调节腰型槽，通过松紧螺栓可实现沿着水平方向移动；所述高度定型板的底端与幅宽定型板的侧边围成低熔点焊剂的定型口。
20、本专利技术的优点在于：
21、1）本专利技术中通过严格的焊接前准备、焊接参数选择以及焊接后处理，焊缝等级均为全焊透一级，且在低温环境下，焊接后试件的力学性能可以达到验收效果，保证了焊接效率，符合预期要求；即使在极寒条件下，也能保证厚板高强钢的焊接品质；即当焊接环境低于0°但不低于-10°时，通过该焊接工艺技术可以保证焊接接头各方向不小于2倍板厚且不小于100。
22、2）本专利技术的焊接工艺中，通过在刚完成焊接的焊缝位置处铺洒熔点焊剂粉末，在高温液态熔池区域发生初步凝固，在高温凝固焊缝表面覆盖该低熔点焊剂，焊剂会熔化并快速润湿到焊缝，完全覆盖其表面，形成一层保护膜，从而对其进行保护，防止焊缝位置处的高温凝固焊缝被氧化；提高焊缝的焊接性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：具体焊接工艺如下：
2.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述S7中，冷却速度不应大于10℃/min可通过红外测温仪来测量控制。
3.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述S1中钢材为Q355CZ15材质，且钢材的厚度为20mm或40mm；G49A3C1S6焊丝化学成分为：含C量0.07%，含Mn量1.51%，含Si量0.90%，含P量0.015%，含S量0.015%；G49A3C1S6焊丝力学性能为抗拉强度540MPa，屈服强度429MPa，断后伸长率A23.0%，低温-30℃冲击功79J。
4.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述可移动式保温棚，每组保温棚总长5米，宽3.5米，高3.8米，各单保温棚间采用保温棉和聚乙烯防水阻燃布做连接。
5.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述S2中预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度应大于焊件施焊处板厚的
6.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述S6中低熔点焊剂粉料Al2O320-30质量份，TiO215-25质量份，CaO 10-15质量份，NaCl 10-15质量份，MgO 5-10质量份，V2O55-10质量份，氟硼酸钾3-5质量份和MnO 3-5质量份组成；所有原料颗粒度均在200目-800目之间。
7.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述S6中焊剂铺洒装置由焊接小车牵引；焊剂铺洒装置铺设在滑轨模块上；焊剂铺洒装置包括储料釜、储料釜安装模块和焊剂定型模块；滑轨模块包括外导轨、内导轨和磁力块；所述外导轨与内导轨均具有一对且分别设置在待焊接焊缝的两侧，所述外导轨与内导轨互相平行，外导轨与内导轨之间形成容纳磁力块的U型槽结构，且该U型槽结构的底端与滑轨模块安装位置的钢板之间导通；所述磁力块具有若干个且设置在U型槽结构内，通过磁力块的吸附力将内导轨与外导轨压紧在钢板上；所述内导轨的内侧沿着延伸方向设置有与储料釜安装模块配合的滑槽；
...【技术特征摘要】
1.一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：具体焊接工艺如下：
2.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述s7中，冷却速度不应大于10℃/min可通过红外测温仪来测量控制。
3.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述s1中钢材为q355cz15材质，且钢材的厚度为20mm或40mm；g49a3c1s6焊丝化学成分为：含c量0.07%，含mn量1.51%，含si量0.90%，含p量0.015%，含s量0.015%；g49a3c1s6焊丝力学性能为抗拉强度540mpa，屈服强度429mpa，断后伸长率a23.0%，低温-30℃冲击功79j。
4.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述可移动式保温棚，每组保温棚总长5米，宽3.5米，高3.8米，各单保温棚间采用保温棉和聚乙烯防水阻燃布做连接。
5.根据权利要求1所述的一种极寒环境下厚板高强钢的焊接工艺，其特征在于：所述s2中预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度应大于焊件施焊处板厚的1.5倍，且不应小于100mm；预热温度宜在焊件受热面的背...
【专利技术属性】
技术研发人员：江恒心，贺敬轩，王轩，顾超，王其宗，高剑，刘超，赵晓杭，何康铭，宋粤晨，朱志远，
申请(专利权)人：中铁钢结构有限公司，
类型：发明
国别省市：
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