CN109454313A - 一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于包括如下步骤：S1、大规格低合金钢拼焊管板相匹配焊接材料选择；S2、大规格管板用平板拼焊焊接；S3、大规格平板拼焊坡口形式；S4、大规格拼板的组对及站板加固；S5、焊接顺序及防变形；S6、拼焊平板焊接接头后热；S7、大规格平板拼焊焊缝无损检测；S8、大规格低合金钢拼板焊后热处理及防变形控制。本发明适用于大规格低合金钢用于管板拼焊平板的简单经济实用制备，其优点在于能有效减少投料厚度，降低工装加工成本，焊接材料消耗少，工艺过程简单易行，操作性强；获得焊缝质量优异，表面平整度符合管板加工要求的拼焊平板。

Description

一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺

技术领域

本发明属于大规格管板焊接技术领域，更具体地说，尤其涉及一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺。

背景技术

大型换热器成为大化工发展的重要设备之一。管板作为大型换热器的主要部件之一，管板直径7000mm以上，厚度100mm以上。由于直径大，厚度厚，无法采用整体锻造或整块板材加工制造，需要采用拼焊方法制备大规格管板用平板。换热器用管板在满足性能要求的同时，管板表面应平整，平面度为±2mm；其次，管板拼焊应采用全焊透接头，焊后进行无损检测，II级合格，低合金钢Q345R综合性能好，加工工艺成熟，规格全，质量稳定，是大型热交换器的管板或复合板管板的基板常用强度材料。

为了保证大规格管板用平板在拼焊后达到要求的表面平整度，可以采用增加拼焊用板材坯料厚度方法留出变形后的加工余量，在拼焊完成后，采用机加工方法加工去除变形部分的多余厚度，保证管板的设计厚度，但由于这样管板拼焊坯料厚度增加、坡口加工、母材损耗、焊接材料消耗等均显著增加，使制造成本显著增加；第二种常用方法是将用于管板拼焊的管板坯料留出少许用于密封面加工的加工裕量，通过焊接过程中控制焊接变形方式来保证拼焊管板用的平板表面平整度达到管板加工要求，拼焊管板焊接热处理完成后，只需少量表面加工出管板密封面，就能达到管板设计的尺寸，如此管板拼焊用的坯料、加工消耗及焊接材料消耗显著减少，但焊接过程防变形控制要求显著提高，制造成本也显著减少，选用过程控制焊接变形的方式有利于降低制造成本，提高效益。

大型拼焊管板的厚壁Q345R材料，厚度大，经济的焊接方法无法一次完成焊接，需要采用多层多道焊接，焊接过程中由于后道对前道的热处理作用，使先焊的焊道将经历多次焊接热过程加热处理和整体长时间焊后热处理，多次热处理对强度性能产生一定影响，即会产生强度降低；其次厚板焊接为局部加热和冷却过程，焊缝和热影响区冷却速度快，容易产生脆硬组织和氢的熔入，导致冷裂纹的产生。焊接过程由于局部的热胀冷缩，容易造成管板变形和焊缝应力，造成平板角变形，和钻孔加工后尺寸不稳定，增加矫形工序和成本或造成管板去除焊缝重新焊接。

大型管板作为热交换器的主要受压元件，拼焊焊接接头的性能应与母材相当，焊接质量应符合要求，应结合所用材料Q345R性能特点和焊接条件，选用合理的制备工艺，实现大规格管板拼焊平板的制备。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，包括如下步骤：

S1、大规格低合金钢拼焊管板相匹配焊接材料选择

根据大规格管板的母材性能要求，选用厚度超过80mm与母材同牌号的板材，选用合金元素锰在1.5～1.9％的高锰焊丝配F48P2-H10Mn2焊剂作为低合金钢Q345R厚板拼焊焊接材料；

S2、大规格管板用平板拼焊焊接

通过钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊根部增厚焊接，再利用高效单丝窄间隙埋弧焊填充盖面焊接完成焊缝，实现高效、低耗、小变形的高质量焊接；

S3、大规格平板拼焊坡口形式

采用双面U型坡口，容易保证根部焊透且有利于通过焊接过程控制焊接变形的大规格平板拼焊坡口；

S4、大规格拼板的组对及站板加固

将待组对的两块部件放置在平台上，进行组对，调整坡口尺寸，在组对工件坡口两端分别点焊坡口与待焊工件坡口一致引弧板和熄弧板，防止窄间隙埋弧焊起弧和收弧缺陷带入产品焊缝，在待焊双坡口的先焊坡口的背面增加立式与母材同强度的横向筋板将定位组对焊缝尺寸并提高拼焊平板的刚性，增加焊接过程中抗变形能力，保证焊缝质量及翻身过程中防止撕裂的发生；

S5、焊接顺序及防变形

在打底焊接和增厚焊接完成后，窄间隙埋弧焊进行填充盖面焊接过程的焊接顺序是完成焊接控制的关键措施，配合焊接过程中的坡口尺寸变化及管板表面平整度测量，将实现大规格低合金钢拼焊平板焊接变形的有效控制，基本施焊顺序是：预热—氩弧焊打底焊接—焊条电弧焊增厚焊接—窄间隙埋弧焊焊前坡口宽度深度尺寸测量—单丝窄间隙埋弧焊双侧交替压道焊接—焊接过程坡口深度宽度测量—拼焊平板翻身—窄间隙埋弧焊封底焊接—测量坡口深度宽度—确定焊缝金属厚度—背面填充焊接—测量坡口宽度和深度——拼焊平板翻身，以此类推当熔覆金属厚度达到50-55mm时，采用长度5m的铝型材直尺进行拼焊平板的表面平整度测量，当表面平面度等于4-5mm时，拼焊平板开始翻身进行背面焊缝填充焊接，以上拼焊过程连续完成，直到焊接结束；

S6、拼焊平板焊接接头后热

焊接过程中需要停止焊接或整条焊缝焊接完成后，以焊缝中心线为轴线，采用电加热履带沿焊缝长度方向将300mm宽的电履带紧密排列铺设，保温棉将焊缝每侧500mm范围进行局部包覆，采用四个热电偶进行焊缝温度检测，将焊缝及热影响区加热到300℃保温两小时后降至室温；

S7、大规格平板拼焊焊缝无损检测

采用衍射时差法超声检测方法等无损检测方法进行检测，并按照要求进行检测和验收；

S8、大规格低合金钢拼板焊后热处理及防变形控制，

大规格拼焊管板用平板采用整体入炉热处理方式对拼焊接头进行焊后热处理，用于管板的拼焊平板热处理前，采用工字钢制备热处理工装平台，用于支撑的槽钢高度不低于300mm，槽钢长度应比所垫处平板长出至少50mm，每个槽钢间距不大于1000mm，槽钢放置后将每个槽钢调整到同一平面，将拼焊好的大规格低合金钢平板放置在调平的槽钢上工装平台上，按热处理工艺进行焊后消应力热处理，完成大规格管板用拼焊平板的制备。

优选的，在S2中，选用易于保证焊缝质量，保证焊透且防止焊穿，能降低损耗，提高效率的焊接工艺方法，即采用氩弧焊打底，焊条电弧焊增厚，窄间隙埋弧焊填充、封底、盖面的焊接工艺方式，在确保焊透和高质量焊接情况下保证了高效焊接，减少了母材和焊材消耗，充分利用了窄间隙焊接各道次之间的热处理作用，改善了接头性能。

优选的，在S3中，大规格低合金钢管板用平板拼焊，要保证焊缝质量和平板拼焊表面不平度，根据选定的焊接工艺方法需要设计与焊接工艺方法相配的小钝边、小角度，坡口深度相近的双面U型坡口结构，以满足优质高效，且能有效控制焊接变形的目的。

优选的，在S4中，大规格低合金钢管板用平板拼焊，需要按工艺要求组对符合焊接要求的坡口，防止错边和间隙过大，给正常的焊接过程带来质量隐患；在待焊接头焊接的起始和结尾分别设置一定长度的收弧熄弧板，使埋弧焊的收弧熄弧可能产生的缺陷不致留在产品焊缝中；在首先施焊的坡口侧的背面坡口增加横向筋板，确保焊接时坡口组对尺寸稳定，增加焊件刚性，减缓焊接时深坡口测坡口收缩速度，增加初期焊接坡口侧填充金属厚度，保证焊缝具有翻身时防止撕裂的强度。

优选的，在S5中，大规格低合金钢拼板在预热、氩弧焊打底及手工焊条电弧焊增厚后，在采用窄间隙埋弧焊焊接过程中，需要按规定测量坡口宽度和深度，翻身焊接，然后再测量坡口宽度和深度，翻身焊接，如此双面交替焊接，利用焊接过程中的变形规律来控制焊接变形，当焊缝金属达到一定厚度，再采用直尺进行表面平面度测定，翻身焊接，测量表面平面度，如此双面交替焊接，完成管板用拼板拼焊，形成表面平整度符合要求的管板用平板。

优选的，在S6中，大规格低合金钢管板用平板拼焊完成后，管板厚度大冷却速度快，又不能立即热处理了改善组织和应力状态，如此需要进行焊后后热，后热采用局部加热方式进行，将履带加热器按规定在焊缝两侧进行铺设和并用保温棉包敷，加热到300℃保温2小时，使焊缝中的氢得以充分扩散逸出，防止冷裂纹。

优选的，在S7中，确认大规格管板用平板拼焊焊缝是否符合使用要求，采用无辐射,对厚壁工件缺陷检测灵敏度高，辅助材料简单的，能现场进行检测并不影响检测周围生产人员正常工作的衍射时差法超声检测内部质量检测，超声检测进行缺陷定位，磁粉进行表面缺陷检测，确保焊接接头质量符合要求。

优选的，在S8中，大规格低合金钢拼焊平板焊后进行消应力热处理，消除焊接接头焊接快冷产生的脆性相，降低焊接接头应力峰值，保证管板尺寸稳定性，大规格拼焊管板尺寸大，热处理温度下低合金钢板强度刚度显著下降，放置不当会造成平板变形，需要采用热处理防变形措施，保持拼焊平板表面平整，实现拼焊完成的大规格低合金钢板热处理后表面平面度在±5mm范围的要求，满足管板加工的需要。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，能有效减少投料厚度，降低工装加工成本，焊接材料消耗少，工艺过程简单易行，操作性强；获得焊缝质量优异，表面平整度符合管板加工要求的拼焊平板。

附图说明

图1为本发明大规格平板拼焊坡口结构示意图；

图2为本发明焊后热处理曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明目的是在分析大规格管板技术要求和低合金钢Q345R厚板拼焊焊接性能的基础上，通过试验验证，寻找适用于大规格低合金钢Q345R管板用拼焊平板制备工艺，实现大规格低合金钢Q345R管板用拼焊平板小变形、高质量，经济实用，高焊接效率制备。

大规格低合金钢Q345R管板拼焊完成后，需要进行表面加工，加工后平面度应为±2mm，然后钻孔，如此拼焊过程中应控制变形量，使用于管板的拼焊完成的平板的变形量越小越好，否则需要通过增加报料时的厚度方向裕量，保证成品管板设计厚度尺寸，将增加材料和加工成本；控制变形成为大规格低合金钢Q345R管板用拼焊平板制备的关键。同时应在保证拼焊焊缝质量的前提下，采用经济、高效的加工工艺完成大规格低合金钢管板用平板的制备，具体技术方案如下：

1)针对低合金钢(Q345R)厚板焊接特点和成品的性能要求，选用的焊接材料在经过整个加工过程后，与母材具有良好的匹配性。

大规格低合金钢Q345R厚板管板用平板拼焊，需要进行多层多道焊和长时间的消应力热处理，热过程对焊缝的性能会产生一定影响，如此所用焊接材料应能保证在多层多道焊热过程和后续长时间热处理后的接头性能高于或等于母材，满足使用性能要求。焊接过程中，氩弧焊和焊条电弧焊主要是打底和防止焊穿，焊缝金属厚度在整个焊缝的占比很小，如此主要考虑后续窄间隙埋弧焊的焊接材料与管板要求性能相匹配即可，如此通过模拟管板制备过程模拟试件的试验，选用含有合金元素锰在1.5～1.9％的高锰焊丝配F48P2-H10Mn2焊剂作为低合金钢Q345R厚板拼焊焊接材料；

2)大规格管板用平板拼焊焊接工艺方法

大规格管板用平板厚度大，采用常规埋弧焊焊接方法，需要采用较大的坡口角度，来保证电弧的可达性和脱渣性，焊接质量优异，但加工母材损耗大，填充金属量大，焊接工作量增加，制造成本增加；如果采用常规埋弧焊方法配套窄坡口焊接，没有侧向转角功能，电弧与侧壁平行，电弧不能与侧壁良好熔合，造成焊缝与侧壁未熔合缺陷，同时单道熔覆金属厚度增加，埋弧焊焊道与母材坡口侧壁形成深槽，后续焊接会造成道间夹渣。根据现行焊接方法，选用焊接效率高、消耗焊接材料少、焊接质量可靠、焊接自动焊程度高的单丝窄间隙埋弧焊作为平板拼焊的焊接方法；

大规格管板拼焊，由于拼焊用管板坯料厚度大，强度高刚度大，且拼焊的坯料本身存在不平度，矫形到要求的平整度±1mm特别困难，如此拼焊厚板坯料坡口加工后存在钝边大小不一，组对后会出现钝边厚度不一和组对间隙不均匀现象，焊接打底后可能存在未熔合和未焊透现象，碳弧气刨碳棒消耗大，且形成的热熔渣对坡口表面会造成损伤，影响焊接跟踪，碳弧气刨去除缺陷后留下的渗碳层由于砂轮或机械打磨方法长度不足无法彻底清除，即清根困难，打底焊缝的焊接质量难以保证，且管板厚度大，缺陷去除工作量大，且需要进行预热后热，返修工作量大。根据管板拼焊用板坯料厚度结合焊接方法特点，选用容易实现单面焊双面成型，焊缝性能好的钨极氩弧焊打底和埋弧焊增加焊接电流进行背面封底，由于埋弧焊的焊接熔深大，为了防止焊穿，在埋弧焊焊接前，采用焊条电弧焊在打底焊缝完成后进行焊缝金属增厚，焊接两层，焊缝总厚度达到8-10mm，然后采用单丝窄间隙埋弧焊进行填充、盖面完成拼焊焊缝的焊接。

3)大规格平板拼焊坡口形式及尺寸

根据选定的焊接方法，考虑能有效保证焊接质量、焊接变形控制兼顾生产效率，选用小端面的梯形钝边，上部为U型的双U型坡口结构，两侧坡口深度相差15mm的近似对称坡口结构，设定合理的坡口间隙，典型坡口结构如后附图所示：

钝边设定为2mm，下偏差为-0.5mm，上偏差为0，保证打底焊透；

根部间隙设定为3mm，下偏差为-1mm，上偏差设定为+2，保证打底根部焊透；

坡口根部设定斜角α＝30°宽度10mm，保持根部宽度为最小23mm，保证埋弧焊焊接时能有一个正常的焊道尺寸，不会由于坡口宽度过窄，在焊道厚度与坡口侧壁之间形成过深沟槽，防止单侧形成过深的沟槽不利于焊渣的浮出和根部焊透；

上部U型坡口角度设定为10°，单侧5°，设定下偏差为-1°，上偏差为0°，使坡口整体宽度控制在34～37mm之间，一方面保持焊缝窄间隙的焊接结构形式，其次增加单侧焊接收缩量，做好焊接变形控制同时减少翻身次数提高生产效率；

4)大规格拼板的组对及站板加固

将待组对的两块用于拼焊管板的厚板坯料放置在平台上，按上述坡口组对尺寸要求进行组对，当调整坡口尺寸符合要求时，在组对工件坡口两端分别点焊坡口与待焊工件坡口一致，宽度100mm，长度150mm的引弧板和熄弧板，用于起弧和熄弧，防止埋弧焊的起弧和熄弧产生缺陷；其次采用规格400×200×30mm的Q345R横向筋板，垂直于坡口长度方向，立式焊接在组对好的工件在浅坡口侧，焊缝尺寸20mm×45°(加固焊缝距坡口边距离不小于50mm；沿整个坡口长度方向500mm间隔一块)，一方面固定组对坡口尺寸，其次增加工件刚性，提高拼焊平板焊接过程中抗变形能力，减少深坡口侧焊接时的角变形量，增加深坡口侧施焊时的熔覆金属厚度，提高变形控制翻身时的焊缝金属强度和抗裂性。

5)焊接顺序及防变形工艺技术

管板坯料拼焊焊接前采用四排火焰加热装置从待焊侧背面对平板坡口每侧150mm范围进行预热，待焊侧坡口每侧300mm范围采用保温棉进行保温，当坡口每侧100mm范围温度达到80℃以上时，采用手工钨极氩弧焊从深坡口侧进行打底焊接，然后采用手工焊条电弧焊进行增厚填充焊接，焊条E5015规格Ф4.0mm，焊缝金属总厚度达到8-10mm，测量坡口深度和坡口宽度，测量应沿整个坡口长度上均布测定至少5个点，并做好记录；

采用单丝窄间隙埋弧焊双侧交替压道填充焊接，连续焊接直至坡口宽度达到23～25mm时，停止焊接，继续保持加热，保持焊接区域温度不低于80℃，测量焊缝坡口深度；将在拼焊的平板工件翻身；

去除所有刚性固定站板，选定合适的焊接参数，采用埋弧焊沿焊缝中心进行封底焊接，封底后测量坡口深度，并计算焊缝金属厚度，做好记录；

采用窄间隙埋弧焊双侧交替压道进行背面填充焊接，当焊接坡口宽度达到23～25mm时，进行坡口深度测厚，做好记录；

将在焊平板翻身再次进行正面深坡口侧测量并焊接，以此类推当每次当坡口宽度达到23～25mm时，测量记录坡口宽度和坡口深度并做好记录，管板拼焊焊缝在整个焊接过程中如此正反面交替施焊；

当在焊焊缝的熔覆金属厚度达到50-55mm时，暂停焊接，采用长度5m的铝型材直尺进行拼焊平板焊接侧的表面平整度测量，当表面平面度达到4-5mm时管板开始翻身进行背面焊缝填充焊接，如此交替采用长直尺边测量边交替施焊，直到单条焊缝的焊接结束。

6)拼焊平板焊接接头后热

管板拼焊焊缝焊接结束后，为了防止焊后冷却速度过快，焊缝中的氢来不及逸出且形成脆性马氏体组织，管板拼焊焊缝焊接结束后，需要对焊缝及热影响区进行后热，具体措施为：沿焊缝长度方向将300mm宽的电履带紧密排列铺设，采用保温棉将焊缝每侧500mm范围进行局部包覆，采用四个热电偶进行焊缝温度检测，将焊缝加热到300℃保温两小时后降至室温；

7)大规格平板拼焊焊缝无损检测

管板作为主要受压元件，需要确定焊缝和热影响区不存在超标缺陷，否则会影响后续管板的使用；焊缝检测可采用射线检测、超声检测及衍射时差法超声检测进行焊缝内部缺陷检测，通过比较，选用施工要求简单，对厚板内部缺陷检出灵敏度高，可在生产现场施工且不影响正常生产活动的衍射时差超声检测进行焊缝检测，并采用超声检测进行复检，并对焊接接头表面进行磁粉检测，具体检测方法的实施按NB/T47013进行，按相关技术要求进行验收；

8)大规格低合金钢拼板焊后热处理及防变形控制技术

为了保证大规格管板用拼焊平板后续加工工程中的尺寸稳定性及防止焊接接头亚稳定组织存在造成后续缺陷，需要对拼焊完成的管板进行整体焊后热处理，当低合金钢拼焊管板用平板热处理时，低合金钢材料会随着温度的提高强度降低，当屈服强度降低到低于焊接应力时，材料发生塑性变形，达到消除应力的目的，但同时材料的刚度降低，会受重力作用发生变形，导致拼焊完成的管板用平板平整度发生变化，如此热处理时应采用必要措施，防止热处理过程中由于材料强度刚性降低，造成管板变形。如此采取以下措施：待热处理平板应采用工字钢垫起，槽钢高度不低于300mm，槽钢长度应比所垫处平板长度长出至少50mm，每个槽钢间距不大于1000mm，槽钢放置后将每个槽钢调整到同一平面位置，然后将拼焊平板放置在调平的槽钢上，按热处理工艺进行焊后消应力热处理。

下面结合实例对本发明做详细说明，具体如下

1、大规格低合金钢拼焊管板相匹配焊接材料及对焊接接头性能要求

1)拼焊管板用低合金钢成分性能特点如下表1和表2；

表1拼焊管板用低合金钢Q345R成分及焊接材料化学成份

表2用于管板拼焊低合金钢Q345R的力学性能

材料牌号	Rp0.2(Mpa)	Rm(Mpa)	A％	Akv
					Q345R	470-600	≥265	≥20％	≥34J(0°)
ER50-6	≥420	≥500	≥22	≥54(-30℃)
					E5015	≥400	≥490	≥20	≥54(-30℃)
F48P2-H10Mn2	≥400	480-600	≥22	≥36(-20℃)

2)焊接接头的性能要求

焊接接头在焊后热处理后性能满足上述表2的要求；

2、实际试验用材料的化学成分及力学性能

表3用于管板拼焊的低合金钢Q345R及焊接材料化学成份

表4低合金钢Q345R母材及接头力学性能

材料牌号	Rp0.2(Mpa)	Rm(Mpa)	A％	Akv(-20℃)
					Q345R	≥265	≥515	≥40％	≥34(0℃)
Q345R	350	534	26％	64/86/39(-20℃)
					ER50-6	434	594	32.0	-129/139/157(-30℃)
E5015	-	614	38.5	-146/149/150(-30℃)
					F48P2-H10Mn2	430	535	30.5	-112/127/138(-30℃)

3、焊接坡口及组对

管板用170mm厚的拼焊低合金钢板的坡口采用机加工完成，具体坡口形式形式及尺寸、组对要求如图1所示：调整好坡口尺寸，然后采用氩弧焊进行点固焊接，焊缝长度15-25mm，采用规格400×200×30mm的Q345R横向站板，垂直于坡口长度方向，立式焊接在组对好的工件在浅坡口侧-反面，焊缝尺寸20mm×45°(加固焊缝距坡口距离不小于50mm；沿整个坡口长度方向500mm间隔一块)。

5、焊接

5.1、焊接工艺方法

5.2、焊接过程顺序及变形控制

接前采用四排火焰加热装置反面对坡口每侧150mm范围进行预热，正面坡口每侧300mm范围采用保温棉进行保温，当坡口每侧100mm范围温度达到80℃以上时，采用手工钨极氩弧焊，焊丝ER50-6，Ф2.4mm从正面打底焊接，再采用手工焊条电弧焊进行增厚填充焊接，焊条E5015规格Ф4.0mm，当打底焊道与增厚焊道的焊缝金属总厚度达到8-10mm，测量坡口深度和坡口宽度，测量应沿整个坡口长度上均布测定至少5个点，并做好记录；

采用单丝窄间隙埋弧焊双侧交替压道填充焊接，连续焊接直至坡口宽度达到23～25mm时，停止焊接，继续保持加热，保持焊接区域温度不低于80℃，测量焊缝坡口深度；将在拼焊的管板工件翻身；

去除所有刚性固定站板，选定合适的焊接参数，采用埋弧焊沿焊缝中心进行封底焊接，封底后测量坡口深度，并计算焊缝金属厚度，做好记录；

采用窄间隙埋弧焊双侧交替压道进行背面填充焊接，当焊接坡口宽度达到23～25mm时，进行坡口深度测厚，做好记录；

将在焊平板翻身进行正面深坡口侧焊接，以此类推当每次当坡口宽度达到23～25mm时，测量记录坡口宽度和坡口深度并做好记录，平板拼焊焊缝在整个焊接过程中如此正反面交替施焊；

当在焊焊缝的熔覆金属厚度达到50-55mm时，暂停焊接，采用长度5m的铝型材直尺进行拼焊平板焊接侧的表面平整度测量，当表面平面度达到4-5mm时，拼焊平板开始翻身进行背面焊缝填充焊接，如此交替采用长直尺边测量边交替施焊，直到单条焊缝的焊接结束。

6、拼焊平板焊接接头后热

管板拼焊焊缝焊接结束后，沿焊缝长度方向将300mm宽的电履带紧密排列铺设，采用保温棉将焊缝每侧500mm范围进行局部包覆，采用四个热电偶进行焊缝温度检测，将焊缝加热到300℃保温两小时后降至室温；

7、大规格平板拼焊焊缝无损检测

焊接和后热完成后，采用衍射时差超声检测法对焊接接头进行无损检测，当存在缺陷时，采用超声检测进行复检确认缺陷位置和大小，表面采用磁粉进行检测合格，具体检测方法的实施按NB/T47013进行，按相关技术要求进行验收；

8、大规格低合金钢拼板焊后热处理及防变形控制技术

制备大规格管板用拼焊平板的炉内热处理放置平台，槽钢高度300mm，槽钢长度应比所垫处拼焊平板长度长出至少50mm，每个槽钢间距不大于1000mm，槽钢放置后将每个槽钢调整到同一平面位置，然后将平板放置在调平的槽钢上，具体热处理工艺如附图2所示。

对热处理完成的拼焊大规格管板用平板进行外观尺寸及试板的力学性能检测，平板表面平整度在±5mm范围内，拼焊平板焊缝有两处夹渣超标缺陷进行了返修，焊缝无损检测质量符合技术要求，对管板用平板拼焊时所带产品试板在与拼焊平板一起热处理完成后制备拉伸，弯曲和冲击试样进行各项试验，试验性能满足要求。

综上所述：本发明提供的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，能有效减少投料厚度，降低工装加工成本，焊接材料消耗少，工艺过程简单易行，操作性强；获得焊缝质量优异，表面平整度符合管板加工要求的拼焊平板；

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1、大规格低合金钢拼焊管板相匹配焊接材料选择，

根据大规格管板的母材性能要求，选用厚度超过80mm与母材同牌号的板材，选用合金元素锰在1.5～1.9％的高锰焊丝配F48P2-H10Mn2焊剂作为低合金钢Q345R厚板拼焊焊接材料；

S2、大规格管板用平板拼焊焊接

通过钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊根部增厚焊接，再利用高效单丝窄间隙埋弧焊填充盖面焊接完成焊缝；

S3、大规格平板拼焊坡口形式

采用双面U型坡口，容易保证根部焊透且有利于通过焊接过程控制焊接变形的大规格平板拼焊坡口；

S4、大规格拼板的组对及站板加固，

将待组对的两块部件放置在平台上，进行组对，调整坡口尺寸，在组对工件坡口两端分别点焊坡口与待焊工件坡口一致引弧板和熄弧板，在待焊双坡口的先焊坡口的背面增加立式与母材同强度的横向筋板，将定位组对焊缝尺寸并提高拼焊管板的刚性，增强焊接过程中抗变形能力，保证焊缝质量及翻身过程中防止撕裂的发生；

S5、焊接顺序及防变形

基本施焊顺序是：预热—氩弧焊打底焊接—焊条电弧焊增厚焊接—窄间隙埋弧焊焊前坡口宽度深度尺寸测量—单丝窄间隙埋弧焊双侧交替压道焊接—焊接过程坡口宽度深度测量—拼焊平板翻身—窄间隙埋弧焊封底焊接—测量坡口深度宽度—确定焊缝金属厚度—背面填充焊接—测量坡口宽度和深度—拼焊平板翻身，以此类推，当熔覆金属厚度达到50-55mm时，采用长度5m的铝型材直尺进行拼焊平板的表面平整度测量，当表面平面度等于4-5mm时拼板开始翻身进行背面焊缝填充焊接，以上拼焊过程连续完成，直到焊接结束；

S6、拼焊平板焊接接头后热

焊接过程中需要停止焊接或整条焊缝焊接完成后，以焊缝中心线为轴线，采用电加热履带沿焊缝长度方向将300mm宽的电履带紧密排列铺设，保温棉将焊缝每侧500mm范围进行局部包覆，采用四个热电偶进行焊缝温度检测，将焊缝及热影响区加热到300℃保温两小时后降至室温；

S7、大规格平板拼焊焊缝无损检测

采用衍射时差法超声检测方法进行检测，并按照要求进行检测和验收；

S8、大规格低合金钢拼板焊后热处理及防变形控制

大规格拼焊平板采用整体入炉热处理方式对拼焊接头进行焊后热处理，拼焊的用于管板的平板热处理前，采用工字钢制备热处理工装平台，用于支撑的槽钢高度不低于300mm，槽钢长度应比所垫处平板长出至少50mm，每个槽钢间距不大于1000mm，槽钢放置后将每个槽钢调整到同一平面，将拼焊好的大规格低合金钢平板放置在调平的槽钢工装平台上，按热处理工艺进行焊后消应力热处理，完成大规格管板用拼焊平板的制备。

2.根据权利要求1所述的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：在S2中，选用易于保证焊缝质量，保证焊透且防止焊穿，能降低损耗，提高效率的焊接工艺方法，即采用氩弧焊打底，焊条电弧焊增厚，窄间隙埋弧焊填充、封底、盖面的焊接工艺方式。

3.根据权利要求1所述的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：在S3中，大规格低合金钢管板用平板拼焊，要保证焊缝质量和平板拼焊表面不平度，根据选定的焊接工艺方法需要设计与焊接工艺方法相配的小钝边、小角度，坡口深度相近的双面U型坡口结构。

4.根据权利要求1所述的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：在S4中，大规格低合金钢管板用平板拼焊，需要按工艺要求组对符合焊接要求的坡口，防止错边和间隙过大；在待焊接头焊接的起始和结尾分别设置一定长度的收弧熄弧板，使埋弧焊的收弧熄弧可能产生的缺陷不致留在产品焊缝中；在首先施焊的坡口侧的背面坡口增加横向刚性站板，确保焊接时坡口组对尺寸稳定，增加焊件刚性，增加初期焊接坡口侧填充金属金属厚度，保证焊缝具有翻身时防止撕裂的强度。

5.根据权利要求1所述的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：在S5中，大规格低合金钢拼板在预热、氩弧焊打底及手工焊条电弧焊增厚后，在采用窄间隙埋弧焊焊接过程中，需要按规定测量坡口宽度和深度，翻身焊接，然后再测量坡口宽度和深度，翻身焊接，如此双面交替焊接，利用焊接过程中的变形规律来控制焊接变形，当焊缝金属达到一定厚度，再采用直尺进行表面平面度测定，翻身焊接，测量表面平面度，如此双面交替焊接，完成管板用平板拼焊，形成表面平整度符合要求的管板用平板。

6.根据权利要求1所述的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：在S6中，大规格低合金钢管板用平板拼焊完成后，平板厚度大冷却速度快，不能立即热处理来改善组织和应力状态，需要进行焊后后热，后热采用局部加热方式进行，将履带加热器按规定在焊接接头两边进行铺设和并用保温棉包敷，加热到300℃保温2小时，使焊缝中的氢得以充分扩散逸出，防止冷裂纹。

7.根据权利要求1所述的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：在S7中，确认大规格管板用平板拼焊焊缝是否符合使用要求，采用无辐射,对厚壁工件缺陷检测灵敏度高，辅助材料简单的衍射时差法超声检测内部质量检测，超声检测进行缺陷定位，磁粉进行表面缺陷检测，确保焊接接头质量符合要求。

8.根据权利要求1所述的一种大规格低合金钢管板用拼焊平板制备工艺，其特征在于：在S8中，大规格低合金钢拼焊平板焊后进行消应力热处理，除消除焊接接头焊接快冷产生的脆性相，降低焊接接头应力峰值，保证管板尺寸稳定性和焊缝质量要求，还需要采用热处理防变形措施，保持拼焊平板表面平整，实现拼焊完成的大规格低合金钢板热处理后表面平面度在±5mm范围的要求，满足管板加工的需要。