一种水电用高强钢S980CF在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺的制作方法

本发明属于高强钢焊接，具体涉及一种水电用高强钢s980cf在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺。

背景技术：

1、随着我国水电资源开发逐步向西部推进，在高海拔、低气压、高寒地区建造高水头、大容量水电站已成为趋势，而引水压力钢管、钢岔管、蜗壳是水电站的十分重要的组成部分，担负着电站正常生产和电站安全运行的重要功能。因而就结构安全、设计优化、工程施工等技术经济方面，对输水压力钢管道(包括钢岔管)和水轮机蜗壳用钢材提出了更高的要求。

2、由于高海拔条件下气温低、低温期长、昼夜温差大、空气中氧含量低，使焊接过程变得复杂、焊接质量难以得到保证。为了满足减量化需求，水电站压力管道用钢板需要具备大厚度、高强度、高韧性以及易于焊接的特点。在该环璄下，使用600mpa、800mpa钢制造引水压力钢管、钢岔管、蜗壳施工工作量大，造成成本高昂且生产周期长，对水电站的安全也有很大的影响。因此，解决厚板水电用高强钢板焊接是研发的一个重要课题。

3、目前，现有技术中未有在高海拔、低气压、高寒地区针对水电用高强钢进行埋弧焊接工艺的开发，以及针对水电用高强钢的厚板进行埋弧焊接工艺的开发进行。另外如申请公开号为cn 112453662 a的发明专利，公开了一种用于1000mpa级高强钢的埋弧焊接工艺，该工艺在一定条件下可以获得良好的焊接接头，但是该焊接工艺采用钢板厚度较薄(≤38mm)，未明确焊接外部环境，且使用焊丝直径与焊接热输入较小，相同焊接速度下，需要焊接的道次多，焊接工作效率低。

4、因此，亟需设计一种高强钢厚板的埋弧焊接工艺，能够实现在高海拔、低气压、高寒地区条件下的焊接，在满足焊接质量标准的同时，提高焊接效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是：解决现有技术中存在的问题，提供一种水电用高强钢s980cf在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺，利用大直径焊丝和较大的热输入对高强钢板进行焊接，能够满足水电钢高原地区施工方面的要求，且焊接速度高，能够获得良好的焊接接头，并提高焊接工作效率。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种水电用高强钢s980cf在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺，包括以下步骤：

3、s1、确定焊接环境、并对水电用高强钢s980cf进行机加工：

4、选择高海拔、低气压、高寒地区环境下进行焊接，其中焊接环境温度为-10℃～5℃，气压为0.05～0.07mpa；

5、选择水电用高强钢s980cf对其进行机械加工，加工成厚度为30～120mm的试板，并沿长边开x型坡口，坡口角度为60°，对两块试板进行无间隙组合，清理坡口及附近的杂质及油污；

6、s2、根据等强匹配原则选择焊丝，并对组合后的试板进行预热：

7、焊丝直径选择为4mm，用远程红外板对组合后的试板进行预热，预热温度为90℃～100℃，用红外温度计进不间断测量，达到预定温度时停止加热；

8、s3、打底焊焊接过程：

9、对预热后的试板进行打底焊焊接，其中焊接电流为420～480a，电弧电压为33～34v，焊接速度为70～82cm/min，焊接热输入量为15～18kj/cm；焊完后用石棉板覆盖试板，进行保温缓冷，冷却速度控制在3～15℃/s，完成打底焊后用气刨进行清根，清根后翻转试板采用对称焊接，用红外测温仪温量试板温度，保证层间温度在120℃～160℃；

10、s4、填充焊接过程：

11、对打底焊后的试板进行填充焊接，其中焊接电流为550～680a，电弧电压为33～35v，焊接速度为45.7～57.75cm/min，焊接热输入量为20～40kj/cm；每道焊完后用石棉板对试板进行覆盖保温缓冷，冷却速度控制在3～15℃/s，防止试板变形采用正反面交替的对称焊，用红外测温仪温量试板温度，保证层间温度在120℃～160℃时，施焊下一道次；

12、s5、焊后试板盖面缓冷，并进行力学性能检测：

13、盖面时降低电压、电流和焊接速度，用不低于填充焊时的热输入完成盖面，对盖面后的焊接试板用石棉板覆盖，进行保温缓冷，冷却速度控制在3～15℃/s，24h后进行ut探伤满足nb/t47013中1级标准后，进行力学性能检测。

14、所述步骤s1中，以质量百分比计，高强钢s980cf的成分包括c≤0.12％，si≤0.30％，0.70％≤mn≤1.50％，p≤0.012％，s≤0.005％，ti≤0.060％，1.40％≤ni≤2.20％，cu≤0.50％，mo≤0.70％，vo≤0.060％，0.02％≤al，b≤0.004％，余量为fe及不可避免的杂质；高强钢s980cf的冷裂纹敏感指数pcm≤0.30。

15、所述冷裂纹敏感指数pcm的计算公式为：

16、pcm＝(％c)+(％si)/30+(％mn+％cu+％cr)/20+(％ni)/60+(％mo)/15+(％v)/10+5(％b)≤0.30。

17、所述步骤s2中，以质量百分比计，焊丝的成分包括c≤0.09％，si≤0.60％，1.2％≤mn≤2.0％，p≤0.020％，s≤0.020％，3.0％≤ni，0.60％≤mo≤0.90％，余量为fe及不可避免的杂质。

18、所述步骤s4中，焊接时熔深h影响接头强度，而熔深h与焊接电流成正比关系，比例系数与焊丝直径和电流种类有关，根据相关试验表明：焊接同样的熔深，高海拔、低气压、高寒地区要比平原地区需要的电流更大，焊接电弧电压影响每道焊缝熔宽，增大电弧电压时，焊缝熔深略为减小而熔宽增大，最终的焊接电压根据焊接电流进行选择。

19、所述步骤s5中，焊后组织以体积百分比计，包括3～10％的针状铁素体，70～85％的贝氏体和5～10％的碳化物。

20、本发明的有益效果是：

21、1)本发明通过针对高海拔、低气压、高寒地区开发埋弧自动焊焊接工艺，能够满足水电钢高原地区施工方面的要求，解决高海拔条件下气温低、低温期长、昼夜温差大、空气中氧含量低，使焊接过程变得复杂、焊接质量难以得到保证的难题。

22、2)本发明通过对60mm厚高强钢板的焊接，并选择对应的焊材，配合最优焊接工艺，获得良好的焊接接头，焊缝探伤满足nb/t47013中1级标准。

23、3)本发明利用大直径焊丝和较大的热输入，同等焊接速度下，需要焊接的道次少，提高焊接工作效率。

技术特征：

1.一种水电用高强钢s980cf在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水电用高强钢s980cf在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于：所述步骤s1中，以质量百分比计，高强钢s980cf的成分包括c≤0.12%，si≤0.30%，0.70%≤mn≤1.50%，p≤0.012%，s≤0.005%，ti≤0.060%，1.40%≤ni≤2.20%，cu≤0.50%，mo≤0.70%，vo≤0.060%，0.02%≤al，b≤0.004%，余量为fe及不可避免的杂质；高强钢s980cf的冷裂纹敏感指数pcm≤0.30。

3.根据权利要求2所述的一种水电用高强钢s980cf在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于：所述步骤s2中，以质量百分比计，焊丝的成分包括c≤0.09%，si≤0.60%，1.2%≤mn≤2.0%，p≤0.020%，s≤0.020%，3.0%≤ni，0.60%≤mo≤0.90%，余量为fe及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的一种水电用高强钢s980cf在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于：所述步骤s5中，焊后组织以体积百分比计，包括3~10%的针状铁素体，70~85%的贝氏体和5~10%的碳化物。

技术总结本发明公开了一种水电用高强钢S980CF在高海拔、低气压、高寒地区的埋弧自动焊焊接工艺，属于高强钢焊接技术领域；包括以下步骤：选择高海拔、低气压、高寒地区环境下进行焊接，并对水电用高强钢S980CF进行机加工；根据等强匹配原则选择焊丝，并对组合后的试板进行预热；对预热后的试板进行打底焊焊接，对打底焊后的试板进行填充焊接，焊完后用石棉板对试板进行覆盖缓冷；将焊后的试板用石棉板覆盖进行缓冷，冷却速度控制在3~15℃/s，24h后进行UT探伤满足NB/T47013中1级标准后，进行力学性能检测。本发明利用大直径焊丝和较大的热输入进行焊接，能够满足水电钢高原地区施工方面的要求，且焊接速度高，能够获得良好的焊接接头，并提高焊接工作效率。技术研发人员：谢胜利,朱延山,黄志强,雷清华,于淑敏,郑银龙,刘华杰,邵向阳受保护的技术使用者：郑州国电机械设计研究所有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12