高强钢的焊接技术

1、高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术 （一）高强钢的用途及发展（一）高强钢的用途及发展1 1、低合金高强钢的用途、低合金高强钢的用途 高强钢占钢产量的比例高强钢占钢产量的比例 70 70工程结构用钢工程结构用钢 60 60 低合金钢低合金钢 世界钢产量世界钢产量 工程结构用钢工程结构用钢汉语拼音字母高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术1 1）什么是低合金高强钢）什么是低合金高强钢含碳量小于含碳量小于0.250.25，合金元素，合金元素2.5 2.5 以下以下 屈服强度屈服强度 0.20.2(30(3080kgf/mm80kgf/mm2 2) ) 屈强比屈强比 s s/b b(0.65(0.650.95

2、) 0.95) 良好的焊接性良好的焊接性, ,较低的冷脆倾向较低的冷脆倾向分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三类分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三类 高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术2 2）普通低合金钢的应用）普通低合金钢的应用 用用 途途 目目 的的 主要用于建筑、桥梁、车辆等，大主要用于建筑、桥梁、车辆等，大部分为部分为c-mnc-mn、c-mn-vc-mn-v、c-mn-nbc-mn-nb和和c-mn-v-nbc-mn-v-nb钢。钢。 应用低合金高强钢的目的，是减轻应用低合金高强钢的目的，是减轻焊接结构的重量，节约材料和缩短焊接结构的重量，节约材料和缩短焊接工期。焊接工期。高强钢的焊

3、接技术高强钢的焊接技术低合金结构钢的用途和特性低合金结构钢的用途和特性1 1、用途：船舶、车辆、用途：船舶、车辆、桥梁、管道、锅炉、压桥梁、管道、锅炉、压力容器、起重及矿山机力容器、起重及矿山机械、电站设备等的焊接械、电站设备等的焊接结构；结构；2 2、特性：强度级别为、特性：强度级别为345mpa345mpa，综合力学性，综合力学性能、焊接性能、低温韧能、焊接性能、低温韧性好。缺口敏感性比碳性好。缺口敏感性比碳钢大。钢大。1 1、用途：锅炉汽包、压、用途：锅炉汽包、压力容器、船舶、桥梁、力容器、船舶、桥梁、车辆、起重机、重型机车辆、起重机、重型机械等。械等。2 2、特性：强度级别为、特性：强

4、度级别为390mpa390mpa，焊接性能好。，焊接性能好。韧性不高。韧性不高。1 1、用途：船舶、桥梁、用途：船舶、桥梁、压力容器、重型机械、压力容器、重型机械、电站设备、锅炉等。电站设备、锅炉等。2 2、特性：强度级别为、特性：强度级别为440mpa440mpa，综合力学性，综合力学性能、焊接性能良好。能、焊接性能良好。 q345/16mn/14mnnbq390/15mnv/15mnti/16mnnbq420/14mnvtire/15mnvn高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术3 3）什么是低合金调质钢）什么是低合金调质钢含碳量在含碳量在0.3-0.6%0.3-0.6%的中碳钢的中碳钢 淬火淬

5、火成成马氏体马氏体在在500650500650温度温度范围内范围内回火回火 钢的钢的强度强度、塑性塑性及及韧性韧性好好 使用十分广泛使用十分广泛高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术4 4）低合金调质钢的应用）低合金调质钢的应用 用用 途途 目目 的的 主要用于车辆、船舶、工程机械等主要用于车辆、船舶、工程机械等运行结构。运行结构。低合金调质钢强度高、低合金调质钢强度高、韧性韧性好，节好，节约钢材和减轻焊接结构重量，使焊约钢材和减轻焊接结构重量，使焊接结构设计向高参数、轻量化及大接结构设计向高参数、轻量化及大型化发展。型化发展。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术 低合金调质钢的用途与特性低合金调质钢的

6、用途与特性 用于大型水电站、石化、露天煤矿等，具有抗用于大型水电站、石化、露天煤矿等，具有抗 冷裂性能和低温韧性；冷裂性能和低温韧性； 用于液化气球罐，在板厚用于液化气球罐，在板厚50mm50mm以下或在以下或在00都都可可 焊前不预热；焊前不预热； 用于在低温下服役焊接结构，如露天煤矿的大用于在低温下服役焊接结构，如露天煤矿的大 型挖掘机、自卸车等；型挖掘机、自卸车等； 用于推土机、起重机、重型汽车等工程机械、用于推土机、起重机、重型汽车等工程机械、 矿山机械的制造；矿山机械的制造； 用于工程机械高强耐磨件、核动力装置及航海用于工程机械高强耐磨件、核动力装置及航海 、航天装备上。、航天装备上

7、。 wcf-80 wcf-80焊接无裂缝钢焊接无裂缝钢抗拉强度抗拉强度700mpa700mpa抗拉强度抗拉强度800mpa800mpa抗拉强度抗拉强度1000mpa1000mpa以上以上高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术2 2、低合金钢的发展、低合金钢的发展1、（mo0.5mo0.5+ +b0.003b0.003）为基）为基本成分，加入元本成分，加入元素（素（mnmn、crcr、v v等），在热轧等），在热轧正火条件下获得正火条件下获得低碳贝氏体型低低碳贝氏体型低合金钢；合金钢；2、焊接性能好，焊接性能好，不易出现焊接脆不易出现焊接脆性。性。低碳贝氏体型低合金钢1、低碳低合金低碳低合金钢淬火钢淬

8、火低碳低碳马氏体马氏体高温高温回火回火低碳回低碳回火索氏体组织。火索氏体组织。2、易焊接、焊易焊接、焊前不预热，用前不预热，用于工程机械、于工程机械、重型载重车辆重型载重车辆、桥梁、水轮、桥梁、水轮、舰艇等。、舰艇等。低碳索氏体型低合金钢1、控制轧制：控制轧制：普通低合金钢普通低合金钢加入（加入（titi、nbnb、v v等），加等），加热到热到1250-13501250-1350进行轧制。进行轧制。2、目的：获得目的：获得良好的强韧化良好的强韧化效果，降低钢效果，降低钢的冷脆倾向。的冷脆倾向。控制轧制钢1、屈服强度屈服强度达到达到490mpa490mpa以以上、脆性转变上、脆性转变温度在温度

9、在-100-100以下。以下。2、焊接性能焊接性能好，用于北方好，用于北方严寒条件下工严寒条件下工作的大直径石作的大直径石油和天然气管油和天然气管道用钢。道用钢。针状铁素体型低合金钢高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术（二）超超临界锅炉受热面管（二）超超临界锅炉受热面管t92t92钢焊接技术钢焊接技术背 景高效率、低污染、高参数、大容量高效率、低污染、高参数、大容量600mw600mw、1000mw1000mw超临界、超超临界机组的发展。超临界、超超临界机组的发展。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术 超临界 机组 超超临界机组超超临界机组和超临界机组是指锅炉内工和超临界机组是指锅炉内工质的压力。锅炉

10、的工质是水，水的临界压质的压力。锅炉的工质是水，水的临界压力力22.115mpa,22.115mpa,临界温度临界温度374.15 374.15 ；在这个；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度相同，为压力和温度时，水和蒸汽的密度相同，为水的临界点，炉内工质压力低于这个压力水的临界点，炉内工质压力低于这个压力叫亚临界锅炉，大于这个压力为超临界锅叫亚临界锅炉，大于这个压力为超临界锅炉，炉内蒸汽温度大于炉，炉内蒸汽温度大于593593或蒸汽压力或蒸汽压力大于大于31 mpa31 mpa被称为超超临界。被称为超超临界。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术超临界技术 的发展超临界、超超临界火电机组具有显著的节

11、能超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，和改善环境的效果，超超临界机组超超临界机组与超临界与超临界机组相比，热效率提高机组相比，热效率提高1.2%1.2%，一年可节约，一年可节约60006000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（高效率高参数的超临界（scsc）和超超临界（）和超超临界（uscusc）火电机组，它们在发达国家已得到广）火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。泛的研究和应用。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术1 1、sa213-t92sa213-t92钢的应用钢的应用 t91+ t91+（1.51.5-

12、2.0-2.0）ww降低降低momo、c c、s s、p p含量，添加含量，添加nbnb、alal、n n、v v含量含量采用控轧采用控轧控冷工艺控冷工艺细晶强韧型马氏体耐热钢。细晶强韧型马氏体耐热钢。1 1） sa213-t92sa213-t92钢：钢：高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术 特点：高的强韧性、抗高温蠕变性；特点：高的强韧性、抗高温蠕变性； 应用：高温过热器、高温再热器、屏应用：高温过热器、高温再热器、屏式过热器等；式过热器等； 缺点：焊接性能较差，易氧化起渣、缺点：焊接性能较差，易氧化起渣、 产生裂缝。产生裂缝。 2 2） sa213-t92sa213-t92钢的性能：钢的性能：

13、高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术2 2、工程背景、工程背景 某发电厂某发电厂600mw600mw机组过热器管道焊接，管材机组过热器管道焊接，管材为为sa213-t92sa213-t92，焊口规格为，焊口规格为575712.7mm12.7mm，共计共计816816个焊口。个焊口。工程背景工程背景高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术3 3、焊接技术工艺、焊接技术工艺1 1、焊接材料：焊、焊接材料：焊丝丝er90s-ger90s-g、焊、焊条条e9015-ge9015-g；2 2、预热：预热温、预热：预热温度为度为100-200100-200、层间温度为层间温度为150-250。 焊材、预热焊材、预热1

14、 1、线能量控制在、线能量控制在22kj/cm22kj/cm以内；以内；2 2、焊道厚度控制、焊道厚度控制在在2-3mm2-3mm，宽度，宽度不得超过焊材直不得超过焊材直径的径的3 3倍。倍。 线能量线能量 1 1、手工钨极氩弧、手工钨极氩弧焊打底、手工焊焊打底、手工焊条电弧焊填充、条电弧焊填充、盖面；盖面；2 2、管内充氩保护；、管内充氩保护；3 3、选用高频引弧、选用高频引弧与电流衰减功能的与电流衰减功能的焊机。焊机。焊接工艺焊接工艺高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术4 4、焊接工艺流程、焊接工艺流程高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术4 4、焊接技术要点、焊接技术要点1 1、预热温度、预热温度

15、100-100-200200、层间温度、层间温度150-250 150-250 ，中性，中性火焰加热、红外火焰加热、红外线测温，达到规线测温，达到规定温度恒温定温度恒温3min3min后开焊；后开焊； 2 2、点固长度不超、点固长度不超过过10mm10mm，厚度不，厚度不超过超过3mm3mm； 1、打底：氩弧焊、打底：氩弧焊、焊枪角度、厚、焊枪角度、厚度；度； 2 2、填充：电弧焊、填充：电弧焊、焊层厚度不大、焊层厚度不大于于2.5mm2.5mm、线能量、线能量控制在控制在22kj/cm22kj/cm；3 3、盖面：电弧焊、盖面：电弧焊、焊道厚度、焊道厚度2-3mm2-3mm。1 1、焊接完毕

16、冷却、焊接完毕冷却至室温后至室温后1h1h高温回高温回火处理；火处理；2 2、升降温速率、升降温速率150 150 /h /h、恒温、恒温760 760 时间时间2h2h。3 3、焊缝、焊缝100%100%无损无损检测，其中检测，其中rtrt不低不低于于50%50%，级合格；级合格；ut级合格级合格。预热、点固预热、点固打底、填充打底、填充盖面盖面热处理热处理无损检测无损检测高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术 t92钢焊接和热处理温度控制图 焊接充氩示意图高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术5 5、焊接质量控制、焊接质量控制1、焊工（、焊工（类钢类钢小口径氩弧焊打小口径氩弧焊打底电焊盖面项目）底电焊

17、盖面项目）2、热处理工、热处理工 3、无损检测人员、无损检测人员1、人员、人员资格资格1 1、坡口清理、坡口清理10151015mmmm范围、防风范围、防风雨措施、环境温雨措施、环境温度度55、湿度、湿度9090；2 2、组对间隙、组对间隙2323mmmm、管口端面、管口端面与管中心线垂直、与管中心线垂直、错边量错边量壁厚壁厚1010且不大于且不大于1mm1mm。1 1、充氩形式：充氩形式：坡口处充氩和管坡口处充氩和管子一端充氩；子一端充氩；2 2、充氩方法：充氩方法：开始为开始为20l/min20l/min、充满后、充满后6-86-8l/minl/min。3、充、充 氩氩2、坡口、坡口组对组

18、对高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术5 5、焊接质量控制、焊接质量控制1 1、火力发电厂火力发电厂焊接技术规范焊接技术规范dl/t869dl/t8692 2、焊缝成型、焊、焊缝成型、焊缝余高、焊缝宽度缝余高、焊缝宽度、表面缺陷（裂缝、表面缺陷（裂缝、气孔、夹渣、咬、气孔、夹渣、咬边等）。边等）。4、外观、外观检查检查焊缝焊缝100100无损无损检测，其中检测，其中rt50 rt50 、级合格，级合格，utut为为级合格级合格。1 1、硬度检验：焊硬度检验：焊缝缝100100硬度测硬度测定，定，180-270hb180-270hb（布氏硬度）合（布氏硬度）合格；格；2 2、焊缝返修：焊缝返修：同同

19、一位置返修次数一位置返修次数一般不得超过二一般不得超过二次。次。6、硬度检验、硬度检验、焊缝返修焊缝返修5、无损、无损检测检测高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术（三）长距离输气管道焊接技术（三）长距离输气管道焊接技术1 1、x80x80管线钢的特性管线钢的特性1 1）化学成分：表）化学成分：表2.1-22.1-22 2）机械性能）机械性能: :高强度、良好的抗延性断裂能力。高强度、良好的抗延性断裂能力。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术2 2、焊接技术工艺、焊接技术工艺预热预热100-110100-110，层间温度层间温度60 60 。根焊为根焊为met-alloy80n1met-alloy80n

20、1金金属粉芯焊丝、填充与盖面为属粉芯焊丝、填充与盖面为e81t8-ni2je81t8-ni2j自保护药芯焊丝。自保护药芯焊丝。坡口形式坡口形式焊接材料焊接材料预热与层间温度预热与层间温度焊接工艺焊接工艺焊接工艺参数：表焊接工艺参数：表2.1-32.1-3根焊、热焊、填充焊、盖面根焊、热焊、填充焊、盖面焊技术要求。焊技术要求。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术1 1）坡口：）坡口：管道直径管道直径1219mm1219mm，壁厚，壁厚18.4mm18.4mm。焊接位置为水。焊接位置为水 平固定平固定5g5g位向下立焊。位向下立焊。2 2）预热温度：预热温度：预热预热100-110100-110，层间

21、温度不小于层间温度不小于60 60 。3 3）根焊：）根焊：平位焊时焊枪与焊接方向夹角为平位焊时焊枪与焊接方向夹角为70-8070-80，立位，立位 焊时夹角为焊时夹角为85-9085-90，仰位焊时夹角为，仰位焊时夹角为80-9080-90。4 4）热焊、填充焊：）热焊、填充焊：引弧点在管上方引弧点在管上方1212点位置。点位置。 引弧位置引弧位置 焊枪角度焊枪角度 摆动方法摆动方法高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术3 3、焊接检验、焊接检验成形均匀一致，成形均匀一致，无裂缝、未熔合无裂缝、未熔合、气孔、夹渣、气孔、夹渣、飞溅、焊瘤和未飞溅、焊瘤和未焊透。焊透。 外观检查外观检查不低于母材表面

22、不低于母材表面，焊缝余高不大，焊缝余高不大于于1.6mm1.6mm，局部，局部不大于不大于4 mm 4 mm ，错边量不大于错边量不大于1.6 mm 1.6 mm 。x x射线探伤：射线探伤： 级合格。级合格。 无损探伤无损探伤表面尺寸表面尺寸高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术（四）大型高炉和热风炉焊接技术（四）大型高炉和热风炉焊接技术1 1、高炉壳体焊接、高炉壳体焊接 某钢铁公司高炉容积某钢铁公司高炉容积4063m4063m3 3，高，高83m83m，最大，最大直径直径17.3m17.3m。炉壳板厚。炉壳板厚32-90mm32-90mm，材料为，材料为bb502bb502（490mpa490m

23、pa级低合金钢），现场横焊缝级低合金钢），现场横焊缝1414条，长条，长574m574m；立焊缝；立焊缝4848条，长条，长183m183m。工程背景工程背景高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术1 1）横缝焊接工艺）横缝焊接工艺123焊接材料：打底为超低氢yt506ah焊条、 盖面为 低氢yt506a焊条。坡口形式：k形坡口；组对：间隙3mm。 预热：外侧红外线加热器加热、内侧 热电偶测温反馈，自动控制。 4焊接顺序：先内侧，清根后焊外侧 。横横焊焊接接工工艺艺 高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术2 2）立缝电渣焊工艺）立缝电渣焊工艺12焊接材料：丝极电渣焊采用ycm焊丝，焊剂为yf15；管状焊条丝

24、极电渣焊采用y24管状焊条， ycm焊丝，焊剂为yf1。坡口形式：见图2.1-10。组对：间隙0-2mm、错边量3mm。 3丝极电渣焊丝极电渣焊(kes)工艺： 内面定位焊，长100mm、间距400-500mm。管状焊条丝极电渣焊（ses）工艺：先内侧后外侧，定位焊要求同kes。横横焊焊接接工工艺艺 高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术3 3）焊后清理）焊后清理4 4）质量检验）质量检验 焊后割除吊耳、马架、导轨、引弧板、引焊后割除吊耳、马架、导轨、引弧板、引出板，气割前预热，气割后打磨。出板，气割前预热，气割后打磨。钢焊缝超声波探伤方法及探伤结果的钢焊缝超声波探伤方法及探伤结果的等级分类方法等级

25、分类方法jisz3060jisz3060，级合格，级合格，横缝抽查率横缝抽查率1010，立缝，立缝5 5 ，其中，其中t t形接形接头处全部探伤。头处全部探伤。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术5 5）后热和焊后热处理）后热和焊后热处理 后热后热250250、每、每30mm30mm板厚保温板厚保温1h1h。厚度。厚度60mm60mm的对接横焊缝，焊后的对接横焊缝，焊后600-650 600-650 局部消除应力局部消除应力退火，每退火，每mmmm板厚保温板厚保温3min3min；对于；对于v v型坡口单面型坡口单面电渣焊立缝，电渣焊立缝， 550 550 退火，每退火，每mmmm板厚保温板厚保温

26、3min3min。高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术2 2、热风高炉炉壳立缝的焊接、热风高炉炉壳立缝的焊接 壳体材料为壳体材料为bb502bb502钢，板厚有钢，板厚有1616、1919、2525、3232mmmm四个规格，横缝采用焊条电弧焊，立缝采四个规格，横缝采用焊条电弧焊，立缝采用药芯焊丝用药芯焊丝coco2 2气体保护自动立焊。气体保护自动立焊。工程背景工程背景高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术焊接工艺：焊接工艺：123焊接材料：焊接材料：eg-50veg-50v焊丝，焊前焊丝，焊前250-300250-300烘焙，保温烘焙，保温1h1h；坡口形式：单边坡口形式：单边v v型坡口，坡口角度

27、型坡口，坡口角度2020，间隙间隙10mm10mm。焊接工艺：焊接在组合平台上进行，对称焊接工艺：焊接在组合平台上进行，对称焊接；药芯焊丝焊接；药芯焊丝coco2 2气体保护自动立焊工气体保护自动立焊工艺，见表艺，见表2.1-122.1-12；4焊后清理和质量检查：同高炉壳体立缝。焊后清理和质量检查：同高炉壳体立缝。横横焊焊接接工工艺艺 高强钢的焊接技术高强钢的焊接技术（五）厚壁加氢反应器焊接技术（五）厚壁加氢反应器焊接技术1 1、加氢反应器结构、加氢反应器结构设计压力设计压力9.5mpa9.5mpa、设计温度设计温度435435，介，介质质h h2 2s+s+油气油气+h+h2 2，焊，焊接接头强度系数接接头强度系数1.01.0，水压试验压力水压试验压力14.314.3mpampa，体积，体积45.6m45.6m3 3，质量质量216370kg216370kg。设计参数设计参数 主体材料主体材料2.25cr-1mo2.25cr-1mo，筒体厚度筒体厚度112mm112mm，封，封头厚度头厚度76mm76mm，结构，结构示意见图示意见图2.1-112.1-11一一。结构参数结构参数 焊缝焊缝100100射线、超声射线