碳素结构钢及低合金高强钢焊接方法选.doc

碳素结构钢及低合金高强钢焊接方法选择
摘要:三峡工程压力钢管选用16MnR和160Q2可焊性好的钢种,其焊接方法首选气保焊。在预制厂应推广实心焊丝气保焊,在实验基础上推广药芯焊丝气保焊,推广气电立焊;在工地安装立足于手工焊的基础上推广气保护焊。这些方法必将带来巨大的效益。
关键词:焊接设计;焊接方法;气保焊;实心焊丝;药芯焊丝

三峡工程目前正在施工的重要结构主要有电站压力钢管、水轮机座和船闸门,其中水轮机座的施工工艺质量由国外公司负责,其余两项由国内制造商和施工单位承包,闸门制造多由国内知名船厂承担,具焊接工艺比较成熟,相对船体制造的没备和工艺已不是什么难事;由于材料为强度级别较低(Q345)的低合金钢,所以今后的主要问题是工地安装时,如何提高效率,降低成本。
压力钢管的制作和安装将成为主要矛盾,工程前期共有压力钢管14条,约22500t,由于材料复杂(上段为16MnR,下段为610U2低合金高强钢),板厚度大(最厚达58mm),特别是管道直径大(φ12499mm),安装位置复杂,因此不同于常规管道的制作和安装。
此次有幸参加了三峡开发总公司工程建设部组织的“三峡工程金属结构焊接技术专家咨询会”,受益匪浅,但由于时间太短,会前对几个承包单位的工作和试验资料未及仔细学****所以有些意见未能允分表达,现对有些观点加以说明。
1 三峡工程压力钢管的选材思想和实践是成功的
上段选用16MnR、下段选日本NKK的60kg级的610U2都是可焊性好的钢种,特别是日本的610U2,属于低碳调质钢中的焊接无裂纹钢(CF钢),其特点是含碳量低(≤)、总碳当量低(CEQ2=%)、裂纹敏感系数低(PCM≤)。由于在钢材生产过程中采用新技术,如在线余热淬火等,在碳当量不大情况下,增加其淬透性,并加入多种微量元素,所以能在保证高强度的同时提高其塑性和韧性(-40℃时其AKv>200J甚至达300以上),增加了在减轻重量情况下得到高质量焊缝的可能性。
2 从焊接设计出发,选择焊材的原则
16MnR是焊接结构应用最多的钢种,一般焊缝按等强设计,此钢种国内的焊接材料、焊接方法配套均非常成熟。
关于610U2类型的低碳调质钢,本来其可焊性也是较好的,但是在焊接时若处理不当,在熔合区的冷裂和影响区的脆化和软化等缺陷也有发生,在特殊情况下特别是在工地安装中,对焊接热输入和预热等方面有一定要求。
焊接无裂纹钢种,采用低H或超低H焊材,在板厚50mm以下或在0℃以上环境均可不预热。此种钢冶炼技术优越,其力学指标突出,特别是在屈强比的冲击性能方面(如本次选用的610U2就是这样),但在焊接时,如要求焊缝冲击性能达到母材要求,这显然是不合适,焊缝设计其力学指标以工作要求为主,不低于母材力学指标的保证值,再留有适当余量,而不应该以母材的实测值为标准,有时为了提高焊缝的塑韧性可适当降低焊缝的设计强度指标。实践证明,低强匹配的焊缝,往往能提高焊缝的韧性和抗裂纹敏感性。
3 关于焊接方法
压力钢管的主要加工工艺是焊接,原则上,手工电弧焊、埋弧焊、气保护实心焊丝和药芯焊丝焊,自保护药芯焊丝等均可选用,应根据施工条件、结构形式、效率与成本核算、焊接质量的水平综合考虑,选择原则应为:在好的劳动条件下,低成本地完成高质量的焊缝。
这次论证会上的基本结