对接焊缝钢闸门制造中的对接焊缝工艺优化及应用推广

时间：2019-04-22 03:16:58　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：在闸门制作过程中，对接焊缝最为普遍，焊缝等级要求高，焊接方法采用埋弧自动焊，坡口形式为V型或双V型，焊接工程量大，采用Ⅰ型坡口形式，可大幅度提高产品质量和进度，并取得良好的经济效益。文章通过对水电钢闸门对接焊缝的焊接接头的坡口形式、焊接顺序、焊接线能量等进行分析、论证和力学性能试验等方法，将小于等于16mm的对接坡口形式由原有V型或双V型改为Ⅰ型坡口形式，并成功应用于实际生产中，在今后同类产品制造中具有推广意义。
　　关键词：水电钢闸门；对接焊缝焊接接头；工艺优化；焊接工艺参数
　　中图分类号：TG441 　　　　文献标识码：A　　　　文章编号：1009-2374（2012）16-0034-03
　　水能作为一种清洁可再生的绿色能源一直受到人们的重视。中国水电2010年装机突破2亿千瓦，跃居世界第一。但对于水力发电常用的设备钢闸门的焊接坡口，人们常常采用V型或双V型，焊接量非常大，根据文献资料，对板厚22mm以下采用不开坡口（即I形）的焊接工艺是可行的，若按此进行工艺优化，会有很大的发展前景。
　　1　工艺优化的必要性
　　1.1　原焊接工艺
　　钢闸门对接焊缝，板厚16mm焊接工艺：
　　1.2　I形坡口焊接工艺分析
　　经过查阅大量的文献资料，对材质为低碳钢和对温度要求不高的低合金钢板，板厚22mm以下可以采用无坡口（即I形坡口）双面埋弧自动对接焊工艺，主要是埋弧自动焊在大电流时具有良好的熔深，但对Q345B要求20℃冲击功大于34J的材料，除焊透外，还要保证具有良好的力学性能，在相关文献未见说明，尤其应用于钢闸门一、二类焊缝焊接中尚属首次。
　　钢闸门材质一般为Q345B，对于Q345B的焊接，为了避免焊缝组织粗大，造成冲击韧性能下降，必须采用合适的焊接工艺参数。焊接线能量过大，焊缝在冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。从文献及试验证明焊接线能量不超过40kJ/cm，焊缝性能是有保证的，故直接采用文献中的大工艺参数存在质量隐患。
　　为限制过大热量的输入，降低母材的过热程度，焊接时应尽量采用多层、多道焊，在严格控制层间温度的条件下，有效减少了裂纹的出现和热影响区性能的变化。
　　综合以上，钢闸门的制造，对板厚16mm及以下钢板经试验确定能否采用无坡口双面埋弧自动对接焊工艺，就需要进行相关的试验和实践检验。
　　1.3　焊接工艺评定
　　1.4　实验结果分析
　　实验结果：拉伸试验值屈服强度为550MP和595MPa，均大于345MPa；弯曲试验合格；冲击试验两个试块的平均值分别为202J和182J，均大于34J。各项力学性能均符合标准规定。
　　另从超声波探伤可以看出，焊缝内部质量满足标准GB/T11345《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》规定。根据焊接接头试验报告及探伤报告可知，不开坡口焊接接头性能完全满足要求。
　　由实验数据分析可以看出，对于板厚16mm及以下的钢板不开坡口的焊接工艺，从理论上证明是完全可行。
　　2　优化工艺后焊接工艺
　　注：背缝清跟。
　　从焊接产品试板检测结果和超声波探伤结果均满足相关技术要求，故工艺改进可行。
　　3　改进效果分析
　　3.1　工作量对比举例分析
　　由表5可以看出，焊接同样长度焊缝，开坡口的钢板需要焊接4层，不开坡口的钢板需要焊接2层，焊接层数的减少，带来的最直观地现象就是工作量的减少及填充材料的节省。长度同样为10m，焊接16mm厚开坡口的钢板大约用时90min，焊丝用量大约为15.6kg，焊接16mm厚不开坡口的钢板大约用时60min，焊丝用量大约为10.8kg。
　　3.2　应用效果
　　小于等于16mm的Ⅰ型对接接头在河口、宝瓶、吉利、三道湾、刘电、多松多、新疆石门、祥云龙开口等项目闸门制造中应用，焊缝一次交验合格率提高达99.9%以上，减少了金属填充量，节约了人工，节省了返修处理所需的工期，节省焊材、气体、机械费及人工费。
　　3.3　推广应用
　　通过在河口、宝瓶、吉利、纳子峡、三道湾、刘电、多松多、新疆石门、祥云龙开口等项目闸门制作中应用，该工艺已成熟，起到了稳定产品质量和加快施工进度的积极作用，取得了显著的经济
　　效益。
　　结论：小于等于16mm的Ⅰ型对接坡口，在钢闸门制造中应用是可靠的（材质为：低合金钢Q345B），力学性能和化学成分完全满足要求，减少了工作量，提高了生产效率，保证了产品质量，经济效果明显，在水工行业和其它行业具有很好的推广价值。
　　参考文献
　　[1]　周振丰，张之钺．焊接冶金与金属焊接性[M]．机械工业出版社，1988.
　　[2]　钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）[S]．
　　[3]　埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂（GBT12470-2003）[S]．
　　[4]　钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级（GB/T11345）[S]．
　　[5]　水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范（DL/T5018-2004）[S]．
　　[6]　陈祝年．焊接工程师手册[M]．机械工业出版社，2002.
　　[7]　中国机械工程学会焊接学会．焊接手册第一卷[M]．机械工业出版社，2011.
　　[8]　低合金高强度结构钢（GB/T1591-2008）[S]．
　　（责任编辑：刘艳）

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