李飛

摘 要：該技術(shù)文件描述了本文描述了水力發(fā)電產(chǎn)品中調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼（HSS）焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的主要規(guī)范。主要涉及屈服強(qiáng)度Rp0.2高于355MPa的調(diào)質(zhì)態(tài)結(jié)構(gòu)鋼。嚴(yán)格控制焊接各個(gè)環(huán)節(jié)，并制定標(biāo)準(zhǔn)化的工藝過(guò)程，以形成合格焊接接頭。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)鋼;焊接規(guī)范;焊材;預(yù)熱溫度;焊接熱輸入

1 鋼板采購(gòu)

鋼板采購(gòu)參照相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

注意：對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼，材質(zhì)證書(shū)中必須明確標(biāo)識(shí)回火溫度，以確保該鋼種可進(jìn)行焊后熱處理：回火溫度高于熱處理保溫溫度30℃以上。

2 熱切割

所有熱切割邊緣不允許有冷裂紋。因此，鋼板熱切割有以下三種選擇：

選擇1：熱切割時(shí)不預(yù)熱，鏟磨清除所有的熱影響區(qū)，需鏟磨的熱影響區(qū)深度約為1mm，鏟磨露出金屬光澤，并確保表面硬度不大于380HV10

選擇2：熱切割時(shí)不預(yù)熱，鏟磨至露出金屬光澤并在表面進(jìn)行NDT檢驗(yàn)。在切割表面及邊緣25mm區(qū)域進(jìn)行PT或MT檢驗(yàn)。

選擇3：熱切割時(shí)預(yù)熱，鏟磨至露出金屬光澤。不同厚度及強(qiáng)度級(jí)別的高強(qiáng)鋼局部最低預(yù)熱溫度如下表所示：

3 壓型

3.1總體要求

壓型過(guò)程中，要求基體材料的性能（耐蝕性、表面處理、力學(xué)性能等）保持不變，甚至壓型后高于該基體材料的最低性能要求。

若壓型前切割坡口與倒角，要求壓型前打磨火焰切割產(chǎn)生的硬化區(qū)域并進(jìn)行PT或MT檢驗(yàn)。

為防止在剪切及火焰切割邊緣形成裂紋，提出如下建議：

鏟磨壓型區(qū)域

壓型區(qū)域鋼板表面的缺口增加裂紋形成的風(fēng)險(xiǎn)，壓型前給予清除（不允許缺口深度大于2mm）

為避免脆性斷裂，鋼板溫度低于10℃不允許進(jìn)行壓型。

3.2延展率評(píng)估方法：變形率

EN13445-5 §9的公式用來(lái)計(jì)算變形率。

對(duì)于不存在中間熱處理的多次壓型，變形率為各次壓型變形率的總和。

對(duì)于存在中間熱處理的壓型過(guò)程，變形率為最后一次熱處理并壓型后的變形率。

3.3特定要求

相應(yīng)條款見(jiàn)EN13445-4。

冷成型

冷成型溫度應(yīng)低于去應(yīng)力最高允許溫度至少30℃。 變形率不允許超過(guò)5%。

高溫成型

若對(duì)調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行高溫成型，則高溫成型后必須對(duì)調(diào)質(zhì)鋼重新進(jìn)行一次完整的熱處理（包括淬火與回火），并重新測(cè)試其力學(xué)性能。

火焰矯直

不推薦使用手工火焰矯直。

4 焊接

4.1焊材的管理

尤其需要注意：為降低焊材熔敷金屬中擴(kuò)散氫的含量，要求焊材儲(chǔ)存環(huán)境干燥，必要時(shí)烘干焊材。

4.2焊接評(píng)定認(rèn)證

在進(jìn)行焊接操作之前，要求操作者按照合適的WPS進(jìn)行施焊（該WPS按照評(píng)定合格的PQR編制），且操作者本身應(yīng)通過(guò)相關(guān)認(rèn)證。焊接工藝及焊工的認(rèn)證參照ASME ，EN或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

4.3焊前準(zhǔn)備

（1）焊接接頭的準(zhǔn)備

用機(jī)加工或者熱切割方法制備焊接坡口。若熱切割焊接坡口，應(yīng)嚴(yán)格按照第2章的要求執(zhí)行，且坡口切割后鏟磨去除熱影響區(qū)。

（2）部件的清理

打磨坡口表面及其附近25mm區(qū)域，確保無(wú)氧化物、熔渣、油脂等雜質(zhì)。

4.4焊接過(guò)程中的操作

設(shè)備

設(shè)備狀態(tài)良好且必須校驗(yàn)合格。采用焊接凸耳或螺栓、或狀態(tài)良好的地線夾進(jìn)行接地。

氣刨

與其它熱工藝一樣，氣刨前對(duì)母材進(jìn)行預(yù)熱，否則需將熱影響區(qū)徹底清除。預(yù)熱溫度取決于鋼板的強(qiáng)度級(jí)別及厚度。

起弧

在坡口內(nèi)部起弧，否則，在專(zhuān)用的起弧板上起弧。若在焊縫外偶然起弧，必須打磨清理干凈，打磨深度不小于1mm，且PT檢測(cè)無(wú)缺陷。

表面焊接回火焊道

蓋面焊縫的焊接，最后一層焊縫由兩側(cè)往中間焊接（如下圖2所示）。且在蓋面焊縫的最后一條焊道上再焊接一道，打磨去除超高區(qū)域。

圖二：表面焊道

平焊、立焊及仰焊位

橫焊位

熱參數(shù)

采用電加熱進(jìn)行焊接預(yù)熱及后熱，保證溫度值及時(shí)間良好的可控性，且由記錄員對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，并按照客戶的要求提供記錄報(bào)告。

異種材質(zhì)接頭焊接的要求更加嚴(yán)格。

高強(qiáng)鋼（Ys>355MPa）焊接預(yù)熱溫度，層間溫度及后熱溫度

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焊接參數(shù)：熱輸入

注意：焊接熱輸入計(jì)算公式為：E = （60 * U * I） / （1000 * v）。

在整個(gè)焊接過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守以下熱參數(shù)（根據(jù)板厚、碳當(dāng)量及熱輸入確定）。

4.5焊后操作

焊后熱處理

原則上不允許進(jìn)行焊后熱處理，包括整體和局部熱處理。若要進(jìn)行焊后熱處理，熱處理前，提交熱處理的技術(shù)規(guī)范。

修復(fù)

VT檢測(cè)、裝配、制造及NDT檢測(cè)過(guò)程中在焊縫及母材上發(fā)現(xiàn)的缺陷，通過(guò)鏟磨或焊接進(jìn)行修復(fù)。

修復(fù)區(qū)域及標(biāo)記

修復(fù)區(qū)域標(biāo)記以保證其可追溯性，同一區(qū)域最多允許進(jìn)行兩次修復(fù)。

缺陷的清除

缺陷清除方法有：選用合適的機(jī)械方法（如加工或打磨），或者氣刨等熱工藝。若用氣刨清除缺陷，要求氣刨后鏟磨去除熱影響區(qū)（表面1mm深的區(qū)域），且氣刨前要求進(jìn)行預(yù)熱。

挖缺

缺陷清除后要求進(jìn)行MT或者PT檢驗(yàn)。

修復(fù)后熱處理

對(duì)于80ksi/90ksi 級(jí)別鋼，修復(fù)后不熱處理是不允許的。

NDT檢測(cè)

NDT檢測(cè)需在進(jìn)行焊后熱處理或后熱后48小時(shí)進(jìn)行。