一種特高壓輸電鋼管塔q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，采用屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板，厚度8～16mm，彎曲成具有縱縫的初成形鋼管，開無鈍邊V形坡口，坡口角度50°-70°，間隙1-5mm；層間溫度150-250℃；采用單面雙絲TIG焊打底焊接，ER110S-G實(shí)芯焊絲；電壓12-14V，電流80-100A，焊接速度10-15cm/min，熱輸入4.5-6.0kJ/cm；填充焊采用CO2自動(dòng)焊，ER80-G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲，電壓16-17V，電流110-125A，焊接速度20-35cm/min，熱輸入6.0-8.0kJ/cm；蓋面焊采用自動(dòng)MAG焊，用ER80-G焊絲和SJ101焊劑，焊接電壓23-26V，焊接電流200-250A，焊接速度30-50cm/min，熱輸入7-9kJ/cm；環(huán)境溫度≥20℃時(shí)，不需焊后熱處理；低于20℃時(shí)，焊后保溫緩冷。本發(fā)明通過焊接方式和焊接材料的選擇，提高了Q690鋼焊縫的韌性和質(zhì)量，提高了焊接的效率。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，屬于鋼鐵材料 焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。 一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在電網(wǎng)建設(shè)中，采用Q690鋼管塔可有效降低塔重，對(duì)于大負(fù)荷線路工程，主材采 用Q690鋼管代替Q345普通鋼管時(shí)，塔身可節(jié)省鋼材30%?45%，整塔減輕13%?22% ; 同時(shí)可減小桿塔根開，壓縮線路走廊寬度，減少拆遷、植被破壞和林木砍伐，有利于節(jié)約資 源和環(huán)境保護(hù)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003] 但受設(shè)計(jì)方法、生產(chǎn)及加工工藝等技術(shù)難題的影響，Q690鋼管塔的推廣應(yīng)用仍存 在一些困難。在特高壓鋼管塔的生產(chǎn)過程中，焊接是Q690鋼加工技術(shù)的一個(gè)主要方面，但 Q690屬于低合金高強(qiáng)鋼，在焊接過程中，熱影響區(qū)容易形成淬火組織一馬氏體，使近縫區(qū)的 硬度提高，塑性下降，導(dǎo)致焊后發(fā)生裂紋、層狀撕裂，因此必須對(duì)Q690鋼的焊接工藝進(jìn)行試 驗(yàn)研究，通過合理的焊接材料選擇和采用正確的焊接工藝參數(shù)，才能避免裂紋的產(chǎn)生。
[0004] 《Q690鋼管塔試驗(yàn)及工程應(yīng)用》一書中，通過對(duì)8mm厚鋼板對(duì)接接頭的性能評(píng)定過 程中，全埋弧焊三層三道單面焊以及雙面焊的拉伸、彎曲性能均合格，但其沖擊性能一直是 重點(diǎn)和難點(diǎn)。主要原因是，埋弧焊打底熱輸入較大，使得晶粒粗化較嚴(yán)重，從而導(dǎo)致了接頭 的韌性差。研究發(fā)現(xiàn)，由于埋弧焊的熱輸入較大，焊絲強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、清根不徹底等原因?qū)е?裂紋和沖擊韌性下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種特高壓輸電鋼管塔 Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，通過合理的焊接方式和焊接材料的選擇，提高了 Q690鋼焊縫 的初性和質(zhì)量，同時(shí)提1? 了焊接的效率。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，包括以下步驟：
[0008] (1)采用屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板，厚度8?16mm，彎曲成具有縱縫的 初成形鋼管，開無鈍邊V形坡口，坡口角度50°?70°坡口（單邊25°?35° )，間隙1? 5mm ；
[0009] (2)當(dāng)焊接環(huán)境溫度為20°C以上時(shí)，不需預(yù)熱；環(huán)境溫度低于20°C的情況下，預(yù)熱 溫度為60?100°C ;層間溫度控制在150?250°C ;
[0010] (3)采用單面雙絲TIG焊打底焊接，采用ER110S?G實(shí)芯焊絲；電壓12?14V，電 流80?100A，焊接速度10?15cm/min，熱輸入4. 5?6. OkJ/cm ;
[0011] ⑷填充焊采用C02自動(dòng)焊，焊絲選用φ 1.2mm的ER80?G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲， 焊接電壓16?17V，電流110?125A，焊接速度20?35cm/min，熱輸入6. 0?8. OkJ/cm ;
[0012] (5)蓋面焊采用自動(dòng)MAG焊（80% Ar+20% C02)，焊接材料選用ER80?G焊絲和 SJ101焊劑，焊接電壓23?26V，焊接電流200?250A，焊接速度30?50cm/min，熱輸入 7 ?9kJ/cm ;
[0013] (6)環(huán)境溫度為20°C以上時(shí)，不需焊后熱處理；環(huán)境溫度低于20°C的情況下，焊后 采用石棉覆蓋焊接接頭位置，保溫緩冷。
[0014] 步驟⑴中，坡口角度優(yōu)選為60°，間隙優(yōu)選為3mm ;
[0015] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0016] (1)本發(fā)明針對(duì)Q690的低合金高強(qiáng)度焊接中的問題，通過雙絲TIG焊打底焊接與 C〇2自動(dòng)焊填充，蓋面焊采用自動(dòng)MAG焊（80% Ar+20% C02)相結(jié)合的方法有效提高了 Q690 鋼焊縫的韌性和質(zhì)量，采用自動(dòng)化焊接填充和蓋面焊接同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，有利Q690在 特高壓鋼管塔中的推廣應(yīng)用。
[0017] (2)依據(jù)《焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法》（GB/T2650-2008)和《金屬材料夏比擺錘沖擊 試驗(yàn)方法》(GB/T229-2007)對(duì)本發(fā)明的焊接試件進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合實(shí)際板厚，采用對(duì)接接頭焊 接試板，沖擊試樣的缺口面平行于試板表面，沖擊試驗(yàn)取樣的試件形狀及尺寸如圖1所示。 結(jié)果顯示焊接接頭的沖擊韌性較好，而且焊接方法簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為對(duì)接接頭夏比V形缺口沖擊試件形狀及尺寸；其中，RL :焊縫中心線；a :分 別選取〇, 1，2 ;t :板厚為8_時(shí)選7. 5,其它板厚則選8 ;b:試塊與表面距離，大于0. 2_。
[0019] 圖2為本發(fā)明所采用的三層四道焊道分布；其中，1為打底焊，2為填充焊道，3為 蓋面焊道。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本 發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 厚度為8mm的屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板對(duì)接焊。
[0023] (1)焊接設(shè)備及焊接材料
[0024] 打底焊采用WSM-200脈沖氬弧焊機(jī)，C02填充焊焊接設(shè)備選用動(dòng)態(tài)性良好的 NB-350二氧化碳逆變式焊機(jī)，蓋面焊采用DC1000自動(dòng)埋弧焊機(jī)。單面雙絲TIG焊采用φ 1.2mmER110S?G實(shí)芯焊絲，C02自動(dòng)焊采用φ 1.2mm的ER80?G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲，自 動(dòng)MAG焊采用ER80?G焊絲和SJ101焊劑；焊前去除焊絲表面的油、銹等臟物。
[0025] (2)焊前準(zhǔn)備
[0026] 對(duì)屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板，厚度8mm，彎曲成具有縱縫的初成形鋼管， 開無鈍邊V形坡口，坡口角度50°坡口（單邊25° )，間隙3mm;將坡口及坡口兩側(cè)接頭處 15mm范圍內(nèi)的銹蝕、油垢等清理干凈,直至露出金屬光澤。
[0027] (3)焊接工藝及參數(shù)
[0028] 1)在焊接環(huán)境溫度不低于20°C不預(yù)熱的條件下施焊，采用單面雙絲TIG焊打底 焊接，采用ER110S?G實(shí)芯焊絲，焊絲直徑為φ 1. 2mm ;電壓13V，電流90A，焊接速度12cm/ min,熱輸入 5. OkJ/cm ;
[0029] 2)填充焊采用C02自動(dòng)焊，焊絲選用φ 1. 2mm的ER80?G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲， 焊接電壓16V，電流120A，焊接速度30cm/min，熱輸入7. OkJ/cm ;
[0030] 3)蓋面焊采用自動(dòng)MAG焊（80% Ar+20% C02)，焊接材料選用ER80?G焊絲，焊 絲直徑為9 1. 6mm，和SJ101焊劑，焊接電壓25V，焊接電流230A，焊接速度40cm/min，熱輸 入 8kJ/cm ;
[0031] 4)焊后不需熱處理。
[0032] 實(shí)施例2 :
[0033] 厚度為12mm的屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板對(duì)接焊。
[0034] (1)焊接設(shè)備及焊接材料
[0035] 打底焊采用WSM-200脈沖氬弧焊機(jī)，C02填充焊焊接設(shè)備選用動(dòng)態(tài)性良好的 NB-350二氧化碳逆變式焊機(jī)，蓋面焊采用DC1000自動(dòng)埋弧焊機(jī)。單面雙絲TIG焊采用Φ 1.2mmER110S?G實(shí)芯焊絲，C02自動(dòng)焊采用Φ 1.2mm的ER80?G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲，自 動(dòng)MAG焊采用ER80?G焊絲和SJ101焊劑；焊前去除焊絲表面的油、銹等臟物。
[0036] (2)焊前準(zhǔn)備
[0037] 對(duì)屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板，厚度12mm，彎曲成具有縱縫的初成形鋼 管，開無鈍邊V形坡口，坡口角度60°坡口（單邊30° )，間隙1mm;將坡口及坡口兩側(cè)接頭 處15_范圍內(nèi)的銹蝕、油垢等清理干凈，直至露出金屬光澤。
[0038] (3)焊接工藝及參數(shù)：
[0039] 1)焊接環(huán)境溫度為15°C，預(yù)熱溫度為60°C，層間溫度控制在150?250°C ;
[0040] 2)采用單面雙絲TIG焊打底焊接，采用ER110S?G實(shí)芯焊絲；電壓12V，電流80A， 焊接速度l〇cm/min，熱輸入4. 5kJ/cm ;
[0041] 3)填充焊采用C02自動(dòng)焊，焊絲選用φ 1. 2mm的ER80?G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲， 焊接電壓17V，電流110A，焊接速度20cm/min，熱輸入6. OkJ/cm ;
[0042] 4)蓋面焊采用自動(dòng)MAG焊（80 % Ar+20 % C02)，焊接材料選用ER80?G焊絲和 SJ101焊劑，焊接電壓23V，焊接電流200A，焊接速度30cm/min，熱輸入7kJ/cm ;
[0043] 5)焊后采用石棉覆蓋焊接接頭位置，保溫緩冷。
[0044] 實(shí)施例3 :
[0045] 厚度為16mm的屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板對(duì)接焊。
[0046] (1)焊接設(shè)備及焊接材料
[0047] 打底焊采用WSM-200脈沖氬弧焊機(jī)，C02填充焊焊接設(shè)備選用動(dòng)態(tài)性良好的 NB-350二氧化碳逆變式焊機(jī)，蓋面焊采用DC1000自動(dòng)埋弧焊機(jī)。單面雙絲TIG焊采用Φ 1. 2mmER110S?G實(shí)芯焊絲，C02自動(dòng)焊采用φ 1. 2mm的ER80?G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲，自 動(dòng)MAG焊采用ER80?G焊絲和SJ101焊劑；焊前去除焊絲表面的油、銹等臟物。
[0048] (2)焊前準(zhǔn)備
[0049] 對(duì)屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板，厚度16mm，彎曲成具有縱縫的初成形鋼 管，開無鈍邊V形坡口，坡口角度70°坡口（單邊35° )，間隙5mm;將坡口及坡口兩側(cè)接頭 處15_范圍內(nèi)的銹蝕、油垢等清理干凈，直至露出金屬光澤。
[0050] (3)焊接工藝及參數(shù)：
[0051] 1)焊接環(huán)境溫度為15°c，預(yù)熱溫度為100°C，層間溫度控制在150?250°C ;
[0052] 2)采用單面雙絲TIG焊打底焊接，采用ER110S?G實(shí)芯焊絲；電壓14V，電流 100A，焊接速度 15cm/min，熱輸入 6. OkJ/cm ;
[0053] 3)填充焊采用C02自動(dòng)焊，焊絲選用Φ 1. 2mm的ER80?G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲， 焊接電壓17V，電流125A，焊接速度35cm/min，熱輸入8. OkJ/cm ;
[0054] 4)蓋面焊采用自動(dòng)MAG焊（80 % Ar+20 % C02)，焊接材料選用ER80?G焊絲和 SJ101焊劑，焊接電壓26V，焊接電流250A，焊接速度50cm/min，熱輸入9kJ/cm ;
[0055] 5)焊后采用石棉覆蓋焊接接頭位置，保溫緩冷。
[0056] 實(shí)施例4 :
[0057] 沖擊韌性試驗(yàn)：
[0058] (1)試樣制備：從實(shí)施例1?3的焊接接頭處取樣，加工成lOmmX lOmmX 55mm的 試樣，通過電化學(xué)腐蝕顯示出接頭的熱影響區(qū)，然后加工成標(biāo)準(zhǔn)的沖擊試樣。
[0059] (2)試驗(yàn)方法：按照GB/T2650-2008《焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法》對(duì)實(shí)施例的對(duì)接接 頭進(jìn)行焊接接頭沖擊試驗(yàn)；按照GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》進(jìn)行韌 性測(cè)試。
[0060] (3)試驗(yàn)結(jié)果見下表。
[0061]

【權(quán)利要求】
1. 一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 采用屈服強(qiáng)度Q690的低合金高強(qiáng)度鋼板，厚度8?16mm，彎曲成具有縱縫的初成 形鋼管，開無鈍邊V形坡口，坡口角度50° -70°，間隙l-5mm; (2) 當(dāng)焊接環(huán)境溫度為20°C以上時(shí)，不需預(yù)熱；環(huán)境溫度低于20°C的情況下，預(yù)熱溫度 為60-100°C ;層間溫度控制在150-250°C ; (3) 采用單面雙絲TIG焊打底焊接，采用ER110S-G實(shí)芯焊絲；電壓12-14V，電流 80-100A，焊接速度 10-15cm/min，熱輸入 4. 5-6. OkJ/cm ; (4) 填充焊采用C02自動(dòng)焊，焊絲選用的ER80-G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲，焊接電壓 16-17V，電流 110-125A，焊接速度 20-35cm/min，熱輸入 6. 0-8. OkJ/cm ; (5) 蓋面焊采用自動(dòng)MAG焊，焊接材料選用ER80-G焊絲和SJ101焊劑，焊接電壓 23-26V，焊接電流 200-250A，焊接速度 30-50cm/min，熱輸入 7-9kJ/cm ; (6) 環(huán)境溫度為20°C以上時(shí)，不需焊后熱處理；環(huán)境溫度低于20°C的情況下，焊后在焊 接接頭位直保溫緩冷。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，其特征在 于，所述步驟（1)中，坡口角度為60°，間隙為3mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，其特征在 于，所述步驟（4)中，ER80-G氣體保護(hù)用實(shí)芯焊絲的直徑為1.2mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，其特征在 于，所述步驟（5)中，自動(dòng)MAG焊采用80% Ar和20% C02作為保護(hù)氣。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸電鋼管塔Q690高強(qiáng)鋼鋼管的焊接方法，其特征在 于，所述步驟￠)中，環(huán)境溫度低于20°C的情況下，焊后采用石棉覆蓋焊接接頭位置，保溫 緩冷。
【文檔編號(hào)】B23K9/02GK104057186SQ201410240312
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】方建筠, 宋云京, 唐燕玲, 王志紅 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院