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X.X.XGS-20Mn5铸钢件与Q345B管板的焊接工艺方案作为本工程焊接方面的重点和难点之一,我们针对Q345B与GS-20Mn5铸钢件的焊接进展了焊接工艺评定并制定了相应的焊接工艺措施.铸钢件、Q345B钢力学性能、化学成份和焊接工艺参数分析GS-20Mn5铸钢组织类型为珠光体,微观组织表现为各向同性;Q345B钢管微观组织成纤维状,表现为各向异性其合金元素含量、力学性能也存在着差异,两者之间焊接简洁引起的组织和力学性能的不均匀性、界面组织的不稳定性等,为了正确制定焊接工艺需要对材料作认真的分析和争论.力学性能和化学成分DIN17182铸钢GS-20Mn5化学成份、力学性能如下:低合金高强度构造钢Q345B化学成份、力学性能如下:〔2〕.焊接工艺参数分析a、碳当量的计算碳当量是把钢中合金元素包括碳的含量按其作用换算成碳的相当含量它是估算钢材焊接性的重要指标之一依据国际焊接学会IIW推举的适应于中高强度的非调质低合金高强度钢公式,计算Q345B的碳当量CE1%]MnCr+Mo+VCu+NiCE%=C+-g—+5+[%^
0.43[%依据日本JIS标准适应于低碳调质低合金高强度钢公式,计算铸钢GS-20Mn5的碳当量CE%CE%=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14%^
0.49%计算结果分别为
0.43%和
0.49%依据阅历以及中国焊接学会《焊接手册》中相关工艺资料介绍,可知铸钢GS-20Mn5和Q345B在焊接时存在确定的淬硬和产生焊接冷裂纹倾向,故焊接时应实行预热、把握线能量、后热缓冷或消退集中氢等工艺措施b、预热温度和后热温度Q345B钢和GS-20Mn5铸钢在焊接冷却过程中,热影响区简洁形成淬火组织-马氏体,使近缝区的硬度提高,塑性下降,结果导致焊后消灭裂纹,GS-20Mn5铸钢由于壁厚较厚,简洁消灭根部裂纹;Q345B钢的焊接裂纹则主要是冷裂纹依据AWSD
1.1《钢构造焊接标准》的规定,焊接构造用低合金铸钢最低预热温度为150C后热温度定为200-220当操作地点环境温度低于常温时高于0℃〕,应提高预热温度15〜25℃在本节点的焊接过程中具体加热方法是利用火焰加热另外,由于Q345E其材料本身的化学成分、力学性能和焊接性比Q345B优异,故在本工程中小局部的Q345E钢管焊接工艺按Q345B焊接工艺执行.铸钢GS-20Mn5和Q345B钢管板焊接工艺评定铸钢GS-20Mn
5、Q345B钢管板之间的焊接,其突出的工艺问题是要解决于焊接接头的化学成份不全都性及由此引起的组织和力学性能的不均匀性、界面组织的不稳定性以及应力变形的简洁性等,协调和处理好这些问题是正确制定异种钢焊接工艺的依据,也是获得满足焊接接头的关键〔1〕.焊接工艺参数的选择a.焊接方法的选择从铸钢节点外形和尺寸、以及装配特点要求可知支管与Q345B钢管及铸钢支点承受现场定位装配和焊接,考虑到现场焊接的工艺和设备的使用特点,可选用焊接方法有手工电弧焊SMAW和C02气体保护焊GMAW两种方法,节点和支座的焊接可承受气体保护焊GMAW其它焊接接头由于焊条可选择性强,不受焊接作业的场所限制,使用便利等特点,都承受手工电弧焊SMAWhb.填充材料的选择对于铸钢GS-20Mn5Q345B钢管之间的焊接,焊材的集中氢含量应把握在6ml/10Og以下,同时依据等强匹配的焊材选择原则,在本工程中应选用低氢型碱性、国际牌号为E50系列E
5015、E
5016、E5018的焊条但由于E5016对焊机的空载电压要求较高(大于85V)故在本工程中根本承受E5015(国内牌号J
507、AWS牌号E7015)焊条,其抗裂性能、塑性要求、冲击韧性、低温性能等方面都能保证焊接接头的技术条件焊条直径可依据焊缝特点选择4)
3.2mm、
64.0mm、
35.0mm其焊接电源要求是直流反接和焊条相比,实芯焊丝的选择范围小很多,在本工程选用的是ER50-6其力学性能、耐热、耐蚀性能等满足技术条件E5015焊条和ER50-6焊丝焊缝金属化学成份如下:c.坡口的外形与尺寸:依据图号《结施-HW
52、
53、
554、55》的设计要求,铸钢支管加工要求为壁厚(t)20mm、坡口钝边(p)12mm.坡口深度(H)8mm依据AWSDI.1-2023《钢构造焊接标准》的免焊接工艺评定和JGJ81-2023《建筑钢构造焊接技术规程》的焊条手工电弧焊全焊透CJP坡口外形与尺寸的要求,设计接头类型为MC-BV-B1形式,示意图如下左图,铸钢GS-20Mn5空心球与柱底定向滑移支座加筋板接头类型设计为全熔透CJP焊接接头,设计接头类型为GC-TK-2形式,接头坡口外形与尺寸示意图如下右图为了避开焊缝组织粗大,造成冲击韧性下降,同时利用屡次焊道再热处理的优点,和利于焊缝外观的要求,承受多层多道焊接具体措施为第一焊道
①
3.2mm焊条窄焊道薄焊层打底,
2、3焊道层使用中
4.0mm焊条提高焊接效率的焊接工艺,具体参数见下面焊接工艺评定2焊接工艺评定试验下面使用特地制作的符合本工程技术要求的铸钢GS-20Mn5和Q345B试件进展焊接工艺评定WPS由于我国至今尚未有特地为钢构造焊接工艺评定制定的标准,本工艺评定主要依据AWSD
1.1-2023《钢构造焊接标准》和JB4708-2023《钢制压力容器焊接工艺评定》对其评定,报告和表格承受的是JGJ81-2023《建筑钢构造焊接技术规程》焊接工艺评定格式a.焊接工艺评定作业指导书试件的制备由于在南通体育会展馆工程中主要是管-管、管-球间焊接,依据有效的试件评定适用范围有关规定,我们承受了t为12mll
1、6100mm6G位置对接的GS-20Mn5铸钢管和Q345B钢管试件,分别承受了手工电弧焊和C02气体保护焊焊接为了符合标书的写作要求,下面焊接工艺评定中有的内容作了省略焊接工艺评定作业指导书焊后热处220c保温1小时缓冷至室温理〔b〕.焊接工艺评定检验结果焊接工艺评定检验结果.现场焊接作业工艺措施1焊接工艺卡通过以上的焊接工艺评定结果可知,承受上述焊接工艺参数制定的工艺是可行的,并依此制定了GS-20Mn5铸钢和Q345B钢管〔板间的焊接工艺卡,焊接工艺卡是针对某一焊接工序最直接,最具体焊接工艺参数的细化和量化,是焊工在焊接作业时参考的主要工艺指导文件,也是质量检验人员对焊接作业检验的一个重要参考依据,在每项焊接作业前,应有焊接技术人员向有关操作人员进展技术交底,施工中应严格遵守针对本工程中铸钢节点焊接制定焊接工艺卡如下焊接工艺卡焊接参数〔2〕焊接剩余应力的消退措施:铸钢节点由于和其它管件的连接造成拘束,因此焊接剩余应力的存在将给工程造成很多不良影响,如降低静载强度、焊接变形等,为此,我们制定了消退焊接剩余应力的措施消退应力的措施从工艺上讲主要有热处理、锤击、振动法和加载法由于GS-20Mn5铸钢是在工厂整体回火调质状态供货的,在工地现场除了对焊接接头作后热处理外,不需要再进展其它热处理;VSR时效振动法对于已经焊接到一起质量很大的构件来讲,由于其振动能量较小,效果也不是很抱负,故在此工程中不预备承受,现场实行的措施是在每一焊缝完毕后,用圆头小锤轻轻锤击构件的方法来降低焊接应力,但不能锤击根部焊缝、盖面焊缝或与焊缝坡口边缘的母材局部.防止层状撕裂的工艺把握在本工程中由于焊接球的壁厚为50mm在焊接时假设工艺措施实行不当或因材料缺陷,极易消灭Z向层状撕裂,为防止在厚度方向消灭层状撕裂,实行措施如下在设计焊缝时实行对称V型坡口形式和穿插对称焊接的方法;对装前对母材焊道中心线两侧各130mm左右的区域进展超声波探伤检查,母材中不得有裂纹、夹层及分层等缺陷存在;按工艺卡编写的焊接挨次措施进展焊接,尽可能削减板厚方向的约束;严格依据工艺卡要求进展预热措施和后热处理;对全部的焊缝要进展UT超声波检查,确保焊缝到达一级标准.焊接检验和保温焊缝外观目检合格后,马上进展后热后热消氢和保温,因管径较大,焊缝整体温度不会很高,要用测温仪进展测温,用火焰对焊缝进展均匀加热到200C〜250C左右,然后用石棉等保温材料进展包扎,保温1小时后缓冷至常温,在冬季由于气温较低,热量散发快,保温材料和保温要求更高,应引起足够的重视,在保温期间要不断的监测,准时加热或实行其它措施,严格把握温度另外为了加强焊工施焊质量的动态治理,同时使钢构造工程焊接质量的现场治理更加直观,在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印,然后在焊接24h以后,进展焊缝超声波UT〕探伤检验,检验标准应符合现行国家标准GB11345《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》.焊缝缺陷的返修措施对于铸钢GS-20Mn5与Q345B间的焊接,最有可能消灭的焊接缺陷应当是冷裂纹和根部裂纹,假设经渗透检验(PT)或超声波检验[UT)确定有裂纹消灭,要在裂纹两端钻止裂孔,并由具有操作证的碳弧气刨工对缺陷处进展去除,去除长度为裂纹长度两端各加50mm然后将刨槽磨成四侧边斜面角大于10度的坡口,必要时应用渗透探伤来确定裂纹是否彻底去除在焊补时预热的温度应比原来的预热温度高15~25℃返修部位应连续焊成,不得连续另外,同一部位返修不宜超过两次;对于返修仍不合格的部位,要重修定返修方案,并报工程技术人员审批并报监理工程师认可前方可执行对于消灭概率较小的气孔、夹渣等参照以上方法返修;对于余高过大、尺寸缺乏、咬边、弧炕等缺陷应进展打磨和焊补至合格焊缝的标准牌号热处理状态厚度mm屈服强度asMpa抗拉强度abMpa延长率6%冲击功Akv/J-20℃GS-20Mn5调质0〜50360500〜6502450C%Si%Mn%P%S%Cr%Mo%
0.17-
0.19W
0.
61.0-
1.30W
0.015W
0.015W
0.3W
0.15牌号厚度mm缶服强度osMpa抗拉强度abMpa延长率5%冲击功Akv/J-20℃180°弯曲试验Q345B〜16345470〜6302134D=2aD=3aC%Si%Mn%P%S%V%Nb%Ti%
0.20W
0.
551.0-
1.
60.04W
0.
040.02〜
0.
150.015-
0.
060.02^
0.2名称C%Si%Mn%P%s%E5015焊条^
0.12或
0.
350.3〜
0.6^
0.04^
0.030ER50-6焊丝W
0.12W
0.
250.15-
0.4W
0.04^
0.030工程名称馆钢构造工程指导书编号母材标准号DIN17182规格GS-20Mn5供货状态调质生产rGB/T1591Q345B热轧焊接材料生产厂牌号类型烘干温度℃*h符合标准焊条E5015E50碱性低氢350〜380℃保温L5〜2h110―120℃保存GB/T5118焊丝ER50-6GB/8110T焊剂或气体CO2HG/T2537焊接方法手工电弧焊焊接位置全位置6GC02气体保护焊接焊接设备型号ZXG-500电源及极性直流反接DC-500直流反接预热温度℃150^200层同温度150^200后热温度℃和时间h200~300接头及坡口尺寸图/X~~~Z\.y焊接挨次图//A/二分/-•///.葭飞/二7焊接工参数焊道焊接方法焊条或焊丝保护气体气体流量L/min电流A电压V〕焊接速度cm/min热输入kj/cm备注牌号中mm1SMAWE
50153.290^14020~2425~352「33手工电弧焊试件2SMAWE
50154.0140^16020~2120~3523〜373SMAWE
50154.0140~16020~2420~3523〜371GMAWER50-
61.2C021620220~25020~2630~352「33C02气体保护焊试件2GMAWER50-
61.2C0218〜22250~28022~2830~3523~373GMAWER50-
61.2C0218〜22250~28022~2830~3523~37技术措施焊前清理除油除锈层间清理清理药皮反面清根其它每层焊接接头应错开15mm以上;试件焊缝用磨光机打磨平编制日期审核日期非破坏检验试验工程合格标准评定结果报告编号备注外观不得存在未焊满、根部收缩、咬边、接头不良、气孔等I级X光按GB3323标准执行应到达II级II级合格片超声波按GBH345标准执行六1/33最小为10mm的H区区缺陷3mm不连续合格磁粉按JB/T6061标准执行磁导率U
1.20无裂纹合格拉伸试验报告编号弯曲试验报告编号试样编号6smPa6bmPa断口位置评定结果试样编号试验类型弯心直径弯曲角度评定结果拉伸1390580母材合格侧弯侧弯D=3a180合格拉伸2400590母材合格侧弯侧弯D=3a180合格侧弯侧弯D=3a180合格侧弯侧弯D=3a180合格冲击试验报告编号宏观金相报告编号试样编号缺口位置试验温度℃冲击功AkvJ评定结果不作评定要求焊缝焊缝常温80焊缝焊缝常温85焊缝焊缝常温80硬度试验报告编号热影响区热影响区常温80合格热影响区热影响区常温75热影响区热影响区常温79其它检验检验日期
2023.
10.23审核日期
2023.
10.23焊后焊材牌号芹化旦侄mm忏按电沉IAJ电弧电压V焊接速度cm/min备注1E
501543.290~14020~2425~352E
501544.0140^16022~2420~353E
501544.0140^16022~2420~354焊接预热加热方式火焰层间温度170〜200焊接记录表温度范围150〜200测温方法测温仪姓名日期时间检验结果焊后热处理种类后热保温时间1小时操作人加热方式火焰冷却方式缓冷操作人温度范围200〜250测温方法测温仪技术措施坡口预备焊前清理药皮处理层间清理检验人编制日期审核日期。