厚板的焊接新工艺

摘要   四川瓦屋山水电工程的压力钢管的岔管月牙肋钢板为16MnR材质，月牙肋板的厚度达到160mm，对于这种材料焊接首次使用了两种焊材（J507和J427焊条），并制定了新的焊接工艺，为类似厚板的焊接提供了一定的借鉴性意见。

关键词  焊接工艺   月牙肋  J507焊条  J427焊条

Plate of new welding technology

Abstract   The crescent rib’s plate of pressure pipe bifurcation in Sichuan Wawushan Hydropower project is  16MnR material, whose thickness  is to 160mm. Two tipes of welding rod (J507 and J427) were used in such material’s welding for the first time ,and we developed a new welding technology.  It’s a certain draw observations for the similar welding of thick plate .

 Key word   welding technology  Crescent rib  The J507 welding rod 

The J427 welding rod

1.前言

  四川瓦屋山水电工程的压力钢管的岔管月牙肋钢板为16MnR材质，由于月牙肋板的厚度达到160mm，板材中心部位结晶组织及性能受制造厂轧制工艺和设备能力的影响，与表面其他地方相比存在着一定的差异，这就对其焊接工艺有着很严格的控制，才能保证焊接质量。否则会产生焊接缺陷。月牙肋焊接位置下图所示：

2.月牙肋焊接前焊材的选用

16MnR钢板为用于压力容器的低合金高强度结构钢，根据低合金钢用焊接材料的选用原则，高强钢焊接时一般应选择与母材强度相当的焊接材料，必须综合考虑焊缝金属的韧性、塑性和强度。对于厚板、拘束度大及冷裂倾向大的焊接结构应该选用超低氢焊接材料，以提高抗裂性能。第一层打底焊缝最容易产生裂纹，此时可选用强度稍低、塑性、韧性良好的低氢或超低氢焊接材料。月牙肋板材厚度达到160mm，而且板材中心部位结晶组织及性能与表面其他地方相比存在着一定的差异，所以初步选定焊材有两种J427焊条和J507焊条。J427焊条熔敷金属力学性能如表1所示，J507焊条熔敷金属力学性能如表2所示。

表1   J427焊条熔敷金属力学性能 

3.焊接工艺

根据焊接工艺评定制定以下焊接工艺。

A．焊接坡口

  坡口形式为双面不对称Ｕ型坡口，坡口角度为20°，主缝为100mm，背缝为60mm。坡口用角磨机进行打磨成型，坡口间隙在3～5mm之间。

B．焊接材料

月牙肋中心部位60mm范围内用J427Ф3.2的焊条，采用平焊，用多层多道焊进行焊接，其它部位用J507焊条进行立焊焊接，双面同时焊接时应控制线能量。使用前按说明书要求作烘焙处理，即380℃烘培1h，保温控制在150℃。

C．焊接过程控制

a)焊前处理

月牙肋板对接板预留反变形，角度控制在5°～10°以内。

b)焊前预热

焊接预热采用远红外线加热片，加热片设在焊缝两侧，预热温度不小于150℃。

c)层间温度控制

 焊接层间温度控制在150℃～200℃。在焊完一道，对焊缝进行层间清理打磨，并用风铲进行捶击，以减少焊接应力，之后对焊缝进行用远红外测温仪辅助测量温度，对层间温度进行严格控制。

d)焊接工艺要求

i.焊接采用手工电弧焊接,直流反接、短弧焊，焊条摆动宽度不超过二倍焊条直径。

ii.在焊接过程中，注意层间清理打磨，包括焊缝层间和背缝清根后均用砂轮机将坡口内认真打磨干净，并采用风铲捶击，将风铲扁头改为半球形，释放焊接应力。

iii.先进行主缝的焊接，在焊接厚度达到40mm时，进行清根和打磨后，再焊接背缝，焊接时道与道间起弧点、收弧点必须避免出现在同一位置。主背缝焊接熔池应错开一定距离。

iv.所有焊缝均采用小直径焊条多层多道焊，层间起弧点应错开30mm以上。最后一道焊缝避免靠近母材两侧。月牙肋中心部位60mm范围内使用J427Ф3.2的焊条，吊装前采用平焊，吊装后采用立焊，采取多层多道焊进行焊接，其它部位使用J507焊条进行焊接，双面同时焊接时应控制线能量。焊接工作要连续进行不得间断。

v.在吊立前的焊接工作完成时，应及时作消氢处理，待焊接全部完成后，立即进行整体后热消氢处理，后热温度不低于200℃，时间2h。

vi.吊立前，在焊缝面加焊加固板，防止吊装过程中焊缝因受力过大而崩裂。在开始立焊前进行清根和打磨后，拆除加固板，再进行背缝焊接，每层道焊接前严格监测月牙肋不平度，当不平度达到焊接变形要求时，在焊缝两面加焊加固板，保证月牙肋变形控制。

vii.后热消氢处理

焊后采用局部热处理方式进行消氢处理。消氢处理在焊后立即进行。加热源为远红外线加热片，加热至200℃,保温3h后自然冷却，用远红外测温仪辅助测量温度。

3.结论

    严格按照以上焊接工艺，对月牙肋两条焊缝进行焊接，并进行100%的超声波探伤，探伤结果超声波探伤按GB/T11345-标准，BⅠ级合格。所以此工艺可行，以上工艺可以为类似焊接结构提供了一定的借鉴性意见。

作者简介：刘志辉（1983.9.17）男，广东省惠州市人，助理工程师，从事水电工程金属结构制作与安装工作。