專(zhuān)利名稱：重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處
理工藝。
背景技術(shù)：
焊接熱處理是指在焊前、焊接過(guò)程中或焊后，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)焊件全部或局部進(jìn)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(yīng)力、改善焊接接頭金相組織和力學(xué)性能的工藝。隨著工業(yè)發(fā)展，傳統(tǒng)焊接結(jié)構(gòu)件的板厚已無(wú)法達(dá)到所需的力學(xué)性能要求，為滿足焊接框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，越來(lái)越大型的厚板焊接結(jié)構(gòu)件應(yīng)運(yùn)而生。 而傳統(tǒng)的焊接熱處理工藝已無(wú)法滿足厚板焊接結(jié)構(gòu)件的焊后結(jié)構(gòu)性能。在金屬熔焊時(shí)，由于合金元素的燒損，有害雜質(zhì)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(dá)到與母材相同力學(xué)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(xué)成分不均勻性，以及嚴(yán)重的應(yīng)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(yīng)力、結(jié)構(gòu)尺寸變形等更為嚴(yán)重的焊后結(jié)構(gòu)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的母材熔合不完全、大坡口焊后應(yīng)力、結(jié)構(gòu)尺寸變形等更為嚴(yán)重的焊后結(jié)構(gòu)缺陷技術(shù)問(wèn)題而提供一種板厚大于150mm的重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處理工藝。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處理工藝，其特征在于，包括如下步驟(I)焊前母材預(yù)熱焊件母材為Q345-B，預(yù)熱溫度為150°C，測(cè)溫點(diǎn)在加熱側(cè)的背面距焊縫80mm處，層間溫度的控制范圍為100 150°C，預(yù)熱速度為2V /min達(dá)到150°C;(3)焊接過(guò)程中熱處理在零件焊接過(guò)程中當(dāng)焊口堆焊厚度到達(dá)板厚的1/2時(shí)暫停焊接，增加一道去氫熱處理工序，然后再次進(jìn)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(jìn)行處理，具體工藝過(guò)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(shí)各保溫I小時(shí)，保持速度加熱至550V 土20V保溫8小時(shí)左右，而后以彡60°C /h隨爐冷卻，溫度彡250°C時(shí)出爐空冷；(4)對(duì)焊件進(jìn)行檢查，查看零件外觀、火焰是否均勻，是否有裂紋和過(guò)熱、過(guò)燒現(xiàn)象。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施所述焊前母材預(yù)熱采用整體天然氣爐加熱。所述焊接過(guò)程中熱處理的去氫熱處理具體工藝為當(dāng)焊縫溫度未冷卻至100°C以下時(shí)，將零件放入回火爐內(nèi)，以5°C /min的速度加熱至200°C，保溫3小時(shí)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(yīng)清理干凈，零件腔內(nèi)無(wú)積水、冰鐵砂等雜物，熱處理爐體各部位、閘門(mén)、管路、煙道、鼓風(fēng)等設(shè)備應(yīng)完好，臺(tái)車(chē)應(yīng)牢固、驅(qū)動(dòng)正常，開(kāi)爐前應(yīng)將熱電偶及測(cè)量?jī)x表校準(zhǔn)。所述焊后熱處理應(yīng)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(diǎn)和積極效果是本發(fā)明針對(duì)以Q345-B為母材，板厚在200mm左右(結(jié)構(gòu)件中最厚的筋板I)，焊接方法為CO2焊的液壓機(jī)上橫梁為例，以天然氣大型回火爐為載體，對(duì)某厚板結(jié)構(gòu)焊件進(jìn)行焊前母材預(yù)熱熱處理，焊接過(guò)程中的后熱處理，焊接結(jié)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(jié)構(gòu)件熱處理工藝方法，保證了焊接質(zhì)量，改善了焊接性能，消除了焊后殘余應(yīng)力，避免了焊后 開(kāi)裂，改善了焊口組織結(jié)構(gòu)。避免了焊件結(jié)構(gòu)的變形，使整體結(jié)構(gòu)達(dá)到了預(yù)期的綜合性能。最終實(shí)現(xiàn)了板厚大于150mm重型焊接結(jié)構(gòu)件焊接熱處理工藝方法，使厚板焊接結(jié)構(gòu)件的廣泛應(yīng)用成為可能。


圖I是本發(fā)明重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件立體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)件材料化學(xué)成分及機(jī)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(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下I.焊前母材預(yù)熱焊件(見(jiàn)圖I)母材為Q345-B，材料化學(xué)成分及機(jī)械性能見(jiàn)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(kuò)散氫的逸出、減小工件的熱應(yīng)力、防止冷裂紋的產(chǎn)生以及環(huán)境溫度等原因，焊前需對(duì)母材做預(yù)熱處理。依據(jù)常用材料預(yù)熱溫度表得到，Q345-B預(yù)熱溫度為150°C，測(cè)溫點(diǎn)在加熱側(cè)的背面距焊縫80mm處，層間溫度的控制范圍為100 150°C，預(yù)熱速度為2V /min達(dá)到150°C。預(yù)熱方法采用整體天然氣爐加熱。2.焊接過(guò)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(dǎo)致的氫致裂紋，故在零件焊接過(guò)程中當(dāng)焊口 A堆焊厚度到達(dá)筋板I板厚的1/2時(shí)暫停焊接(見(jiàn)附圖2B處)，增加一道去氫熱處理工序，然后再次進(jìn)行全序焊接。具體工藝為當(dāng)焊縫溫度未冷卻至100°C以下情況下，將零件放入回火爐內(nèi)，以50C /min的速度加熱至200°C，保溫3小時(shí)出爐冷卻至150°C繼續(xù)完成全部焊接，以達(dá)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(nèi)應(yīng)力，致使在加工、裝配或產(chǎn)品使用過(guò)程中，逐漸產(chǎn)生變形，使零件結(jié)構(gòu)失去精度及裂紋，故零件需進(jìn)行焊后去應(yīng)力退火以達(dá)到消除焊接應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸的效果。使用大型天然氣回火爐進(jìn)行處理。具體工藝過(guò)程為(I)準(zhǔn)備工作零件應(yīng)清理干凈，零件腔內(nèi)不應(yīng)有積水、冰鐵砂等雜物。檢查熱處理爐體各部位、閘門(mén)、管路、煙道、鼓風(fēng)等設(shè)備是否完好。檢查臺(tái)車(chē)是否牢固、驅(qū)動(dòng)是否正常。開(kāi)爐前應(yīng)將熱電偶及測(cè)量?jī)x表校準(zhǔn)。(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(dǎo)致過(guò)熱或火燒。用墊鐵將零件踮起平穩(wěn)放置于臺(tái)車(chē)上。(3)熱處理過(guò)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(dá)到完全加熱的目的，故在加熱至300°C及500°C時(shí)各保溫I小時(shí)，保持速度加熱至5500C ±20°C (近年來(lái)很多實(shí)踐認(rèn)為，Q345-B類(lèi)鋼高溫回火溫度宜在520-580°C之間，以免損失材料強(qiáng)度)保溫8小時(shí)左右(以2. 5min/mm計(jì)算保溫時(shí)間)，而后以彡60°C隨爐冷卻只< 200°C出爐空冷(具體實(shí)施方法見(jiàn)附圖3) (4)對(duì)焊件進(jìn)行檢查，查看零件外觀、火焰是否均勻，是否有裂紋和過(guò)熱、過(guò)燒現(xiàn)象。該工藝方法針對(duì)以Q345-B為母材，板厚在200mm左右(結(jié)構(gòu)件中最厚的筋板I)，焊接方法為CO2焊的液壓機(jī)上橫梁為例，以天然氣大型回火爐為載體，對(duì)某厚板結(jié)構(gòu)焊件(附圖I)進(jìn)行焊前母材預(yù)熱熱處理，焊接過(guò)程中的后熱處理，焊接結(jié)束后的焊后熱處理三種熱處理手段，達(dá)到保證大型厚板焊件焊后的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)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(jié)構(gòu)件熱處理工藝方法，保證了焊接質(zhì)量，改善了焊接性能，消除了焊后殘余應(yīng)力，避免了焊后開(kāi)裂，改善了焊 口組織結(jié)構(gòu)。避免了焊件結(jié)構(gòu)的變形，使整體結(jié)構(gòu)達(dá)到了預(yù)期的綜合性能。最終實(shí)現(xiàn)了板厚大于150_重型焊接結(jié)構(gòu)件焊接熱處理工藝方法，使厚板焊接結(jié)構(gòu)件的廣泛應(yīng)用成為可倉(cāng)泛。
權(quán)利要求
1.一種重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處理工藝，其特征在于，包括如下步驟 (1)焊前母材預(yù)熱焊件母材為Q345-B，預(yù)熱溫度為150°C，測(cè)溫點(diǎn)在加熱側(cè)的背面距焊縫80mm處，層間溫度的控制范圍為100 150°C，預(yù)熱速度為2V /min達(dá)到150°C ； (2)焊接過(guò)程中熱處理在零件焊接過(guò)程中當(dāng)焊口堆焊厚度到達(dá)板厚的1/2時(shí)暫停焊接，增加一道去氫熱處理工序，然后再次進(jìn)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(jìn)行處理，具體工藝過(guò)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(shí)各保溫I小時(shí)，保持速度加熱至550°C ±20°C保溫8小時(shí)左右，而后以彡600C /h隨爐冷卻，溫度(250°C時(shí)出爐空冷； (4)對(duì)焊件進(jìn)行檢查，查看零件外觀、火焰是否均勻，是否有裂紋和過(guò)熱、過(guò)燒現(xiàn)象。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處理工藝，其特征在于，所述焊前母材預(yù)熱采用整體天然氣爐加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處理工藝，其特征在于，所述焊接過(guò)程中熱處理的去氫熱處理具體工藝為當(dāng)焊縫溫度未冷卻至100°C以下時(shí)，將零件放入回火爐內(nèi)，以5°c /min的速度加熱至200°C，保溫3小時(shí)出爐冷卻至150°C繼續(xù)完成全部焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重型厚板焊接結(jié)構(gòu)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(yīng)清理干凈，零件腔內(nèi)無(wú)積水、冰鐵砂等雜物，熱處理爐體各部位、閘門(mén)、管路、煙道、鼓風(fēng)等設(shè)備應(yīng)完好，臺(tái)車(chē)應(yīng)牢固、驅(qū)動(dòng)正常，開(kāi)爐前應(yīng)將熱電偶及測(cè)量?jī)x表校準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重型厚板焊接結(jié)構(gòu)件熱處理工藝，其特征在于，所述焊后熱處理應(yīng)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(jié)構(gòu)件熱處理工藝，該工藝方法針對(duì)以Q345-B為母材，板厚在200mm左右(結(jié)構(gòu)件中最厚的筋板)，焊接方法為C02焊的液壓機(jī)上橫梁為例，以天然氣大型回火爐為載體，對(duì)某厚板結(jié)構(gòu)焊件進(jìn)行焊前母材預(yù)熱熱處理，焊接過(guò)程中的后熱處理，焊接結(jié)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(jié)構(gòu)件熱處理工藝方法，保證了焊接質(zhì)量，改善了焊接性能，消除了焊后殘余應(yīng)力，避免了焊后開(kāi)裂，改善了焊口組織結(jié)構(gòu)，避免了焊件結(jié)構(gòu)的變形，使整體結(jié)構(gòu)達(dá)到了預(yù)期的綜合性能，最終實(shí)現(xiàn)了板厚大于150mm重型焊接結(jié)構(gòu)件焊接熱處理工藝方法，使厚板焊接結(jié)構(gòu)件的廣泛應(yīng)用成為可能。
文檔編號(hào)B23K9/235GK102796859SQ20121013182
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者李晨 申請(qǐng)人:天津市天鍛壓力機(jī)有限公司