專利名稱：重型厚板焊接結構件熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于焊接熱處理工藝技術領域，特別是涉及一種重型厚板焊接結構件熱處
理工藝。
背景技術：
焊接熱處理是指在焊前、焊接過程中或焊后，采用適當?shù)姆椒▽讣炕蚓植窟M行加熱、保溫和冷卻，以改善母材金屬的焊接工藝性，消除或降低焊后殘余應力、改善焊接接頭金相組織和力學性能的工藝。隨著工業(yè)發(fā)展，傳統(tǒng)焊接結構件的板厚已無法達到所需的力學性能要求，為滿足焊接框架結構的結構力學性能，越來越大型的厚板焊接結構件應運而生。 而傳統(tǒng)的焊接熱處理工藝已無法滿足厚板焊接結構件的焊后結構性能。在金屬熔焊時，由于合金元素的燒損，有害雜質的增加，使焊縫金屬的成分發(fā)生變化，很難做到和母材相同(達到與母材相同力學性能)。此外，在毗鄰焊縫的母材由于焊接熱影響，也常常使原母材的性能惡化，特別是在熔合區(qū)，存在著顯著的物理化學成分不均勻性，以及嚴重的應力集中，厚板金屬材料的焊接存在母材熔合不完全、大坡口焊后應力、結構尺寸變形等更為嚴重的焊后結構缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決公知技術中存在的母材熔合不完全、大坡口焊后應力、結構尺寸變形等更為嚴重的焊后結構缺陷技術問題而提供一種板厚大于150mm的重型厚板焊接結構件熱處理工藝。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是一種重型厚板焊接結構件熱處理工藝，其特征在于，包括如下步驟(I)焊前母材預熱焊件母材為Q345-B，預熱溫度為150°C，測溫點在加熱側的背面距焊縫80mm處，層間溫度的控制范圍為100 150°C，預熱速度為2V /min達到150°C;(3)焊接過程中熱處理在零件焊接過程中當焊口堆焊厚度到達板厚的1/2時暫停焊接，增加一道去氫熱處理工序，然后再次進行全序焊接；(3)焊后熱處理在最終完成全序焊接后，使用大型天然氣回火爐進行處理，具體工藝過程為以彡250°C的溫度裝爐，以彡80°C /h的速度加熱，加熱至300°C及500°C時各保溫I小時，保持速度加熱至550V 土20V保溫8小時左右，而后以彡60°C /h隨爐冷卻，溫度彡250°C時出爐空冷；(4)對焊件進行檢查，查看零件外觀、火焰是否均勻，是否有裂紋和過熱、過燒現(xiàn)象。本發(fā)明還可以采用如下技術措施所述焊前母材預熱采用整體天然氣爐加熱。所述焊接過程中熱處理的去氫熱處理具體工藝為當焊縫溫度未冷卻至100°C以下時，將零件放入回火爐內，以5°C /min的速度加熱至200°C，保溫3小時出爐冷卻至150°C繼續(xù)完成全部焊接。所述焊后熱處理在裝入天然氣回火爐前將零件應清理干凈，零件腔內無積水、冰鐵砂等雜物，熱處理爐體各部位、閘門、管路、煙道、鼓風等設備應完好，臺車應牢固、驅動正常，開爐前應將熱電偶及測量儀表校準。所述焊后熱處理應將零件裝入天然氣回火爐中距離火口大于300mm處。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明針對以Q345-B為母材，板厚在200mm左右(結構件中最厚的筋板I)，焊接方法為CO2焊的液壓機上橫梁為例，以天然氣大型回火爐為載體，對某厚板結構焊件進行焊前母材預熱熱處理，焊接過程中的后熱處理，焊接結束后的焊后熱處理三種熱處理手段，解決了板厚為200mm的Q345-B為母材的重型厚板焊接結構件熱處理工藝方法，保證了焊接質量，改善了焊接性能，消除了焊后殘余應力，避免了焊后 開裂，改善了焊口組織結構。避免了焊件結構的變形，使整體結構達到了預期的綜合性能。最終實現(xiàn)了板厚大于150mm重型焊接結構件焊接熱處理工藝方法，使厚板焊接結構件的廣泛應用成為可能。


圖I是本發(fā)明重型厚板焊接結構件立體結構示意圖；圖2是圖II放大圖；圖3是焊后熱處理工藝曲線圖；圖4是重型厚板焊接結構件材料化學成分及機械性能表。圖I中1是筋板，A是焊口，B是去氫處理處。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下I.焊前母材預熱焊件(見圖I)母材為Q345-B，材料化學成分及機械性能見表1，由于焊件板厚較厚，為避免焊接接頭出現(xiàn)淬硬組織，有利于擴散氫的逸出、減小工件的熱應力、防止冷裂紋的產生以及環(huán)境溫度等原因，焊前需對母材做預熱處理。依據(jù)常用材料預熱溫度表得到，Q345-B預熱溫度為150°C，測溫點在加熱側的背面距焊縫80mm處，層間溫度的控制范圍為100 150°C，預熱速度為2V /min達到150°C。預熱方法采用整體天然氣爐加熱。2.焊接過程中熱處理因該零件中間筋板I為200mm左右的厚板，為防止因筋板I的厚板多道多層焊氫的積聚而導致的氫致裂紋，故在零件焊接過程中當焊口 A堆焊厚度到達筋板I板厚的1/2時暫停焊接(見附圖2B處)，增加一道去氫熱處理工序，然后再次進行全序焊接。具體工藝為當焊縫溫度未冷卻至100°C以下情況下，將零件放入回火爐內，以50C /min的速度加熱至200°C，保溫3小時出爐冷卻至150°C繼續(xù)完成全部焊接，以達到去氫避免延遲裂紋的目的。3.焊后熱處理在最終完成全序焊接后，由于焊接件毛坯存在著較大的內應力，致使在加工、裝配或產品使用過程中，逐漸產生變形，使零件結構失去精度及裂紋，故零件需進行焊后去應力退火以達到消除焊接應力、穩(wěn)定尺寸的效果。使用大型天然氣回火爐進行處理。具體工藝過程為(I)準備工作零件應清理干凈，零件腔內不應有積水、冰鐵砂等雜物。檢查熱處理爐體各部位、閘門、管路、煙道、鼓風等設備是否完好。檢查臺車是否牢固、驅動是否正常。開爐前應將熱電偶及測量儀表校準。(2)裝爐將零件裝入爐中位置距離火口需大于300mm，以避免火焰直接噴射到零件導致過熱或火燒。用墊鐵將零件踮起平穩(wěn)放置于臺車上。(3)熱處理過程< 250°C溫度裝爐，以彡80°C /h的速度加熱，由于該焊件板厚較厚，為達到完全加熱的目的，故在加熱至300°C及500°C時各保溫I小時，保持速度加熱至5500C ±20°C (近年來很多實踐認為，Q345-B類鋼高溫回火溫度宜在520-580°C之間，以免損失材料強度)保溫8小時左右(以2. 5min/mm計算保溫時間)，而后以彡60°C隨爐冷卻只< 200°C出爐空冷(具體實施方法見附圖3) (4)對焊件進行檢查，查看零件外觀、火焰是否均勻，是否有裂紋和過熱、過燒現(xiàn)象。該工藝方法針對以Q345-B為母材，板厚在200mm左右(結構件中最厚的筋板I)，焊接方法為CO2焊的液壓機上橫梁為例，以天然氣大型回火爐為載體，對某厚板結構焊件(附圖I)進行焊前母材預熱熱處理，焊接過程中的后熱處理，焊接結束后的焊后熱處理三種熱處理手段，達到保證大型厚板焊件焊后的各項結構性能指標的目的。本發(fā)明解決了板厚為200mm的Q345-B為母材的重型厚板焊接結構件熱處理工藝方法，保證了焊接質量，改善了焊接性能，消除了焊后殘余應力，避免了焊后開裂，改善了焊 口組織結構。避免了焊件結構的變形，使整體結構達到了預期的綜合性能。最終實現(xiàn)了板厚大于150_重型焊接結構件焊接熱處理工藝方法，使厚板焊接結構件的廣泛應用成為可倉泛。
權利要求
1.一種重型厚板焊接結構件熱處理工藝，其特征在于，包括如下步驟 (1)焊前母材預熱焊件母材為Q345-B，預熱溫度為150°C，測溫點在加熱側的背面距焊縫80mm處，層間溫度的控制范圍為100 150°C，預熱速度為2V /min達到150°C ； (2)焊接過程中熱處理在零件焊接過程中當焊口堆焊厚度到達板厚的1/2時暫停焊接，增加一道去氫熱處理工序，然后再次進行全序焊接； (3)焊后熱處理在最終完成全序焊接后，使用大型天然氣回火爐進行處理，具體工藝過程為以彡250°C的溫度裝爐，以彡80°C /h的速度加熱，加熱至300°C及500°C時各保溫I小時，保持速度加熱至550°C ±20°C保溫8小時左右，而后以彡600C /h隨爐冷卻，溫度(250°C時出爐空冷； (4)對焊件進行檢查，查看零件外觀、火焰是否均勻，是否有裂紋和過熱、過燒現(xiàn)象。
2.根據(jù)權利要求I所述的重型厚板焊接結構件熱處理工藝，其特征在于，所述焊前母材預熱采用整體天然氣爐加熱。
3.根據(jù)權利要求I所述的重型厚板焊接結構件熱處理工藝，其特征在于，所述焊接過程中熱處理的去氫熱處理具體工藝為當焊縫溫度未冷卻至100°C以下時，將零件放入回火爐內，以5°c /min的速度加熱至200°C，保溫3小時出爐冷卻至150°C繼續(xù)完成全部焊接。
4.根據(jù)權利要求I所述的重型厚板焊接結構件熱處理工藝，其特征在于，所述焊后熱處理在裝入天然氣回火爐前將零件應清理干凈，零件腔內無積水、冰鐵砂等雜物，熱處理爐體各部位、閘門、管路、煙道、鼓風等設備應完好，臺車應牢固、驅動正常，開爐前應將熱電偶及測量儀表校準。
5.根據(jù)權利要求4所述的重型厚板焊接結構件熱處理工藝，其特征在于，所述焊后熱處理應將零件裝入天然氣回火爐中距離火口大于300mm處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種重型厚板焊接結構件熱處理工藝，該工藝方法針對以Q345-B為母材，板厚在200mm左右(結構件中最厚的筋板)，焊接方法為C02焊的液壓機上橫梁為例，以天然氣大型回火爐為載體，對某厚板結構焊件進行焊前母材預熱熱處理，焊接過程中的后熱處理，焊接結束后的焊后熱處理三種熱處理手段，解決了板厚為200mm的Q345-B為母材的重型厚板焊接結構件熱處理工藝方法，保證了焊接質量，改善了焊接性能，消除了焊后殘余應力，避免了焊后開裂，改善了焊口組織結構，避免了焊件結構的變形，使整體結構達到了預期的綜合性能，最終實現(xiàn)了板厚大于150mm重型焊接結構件焊接熱處理工藝方法，使厚板焊接結構件的廣泛應用成為可能。
文檔編號B23K9/235GK102796859SQ20121013182
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權日2012年4月27日
發(fā)明者李晨 申請人:天津市天鍛壓力機有限公司