低温钢结构焊接方法.pdf

本发明涉及钢结构焊接方法领域，尤其是一种可以有效控制钢结构焊接变形量的低温钢结构焊接方法。低温钢结构焊接方法，包括以下步骤：a、首先通过数控火焰切割机切割下料；b、将切割得到的钢结构板放置于钢平台上进行组对构成骨架；c、对骨架之间的缝隙进行焊接；d、对焊接完毕的骨架进行无损探伤检查；e、对无损探伤完毕的骨架进行整体退火；f、钢结构焊接完毕。本发明无需过大的设备更新需要，故而可以真正的实现低成本的推广，而其控制钢结构焊接变形量的效果甚佳，故而具有十分广阔的市场推广前景，尤其适用于以16MnDR材料为代表的低温钢的焊接工艺之中。

权利要求书
1.  低温钢结构焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、首先通过电脑放样和排版，确定钢结构板的尺寸大小，并通过数控火焰切割机切割下 料；
b、将切割得到的钢结构板放置于钢平台(5)上进行组对构成骨架(1)；
c、对骨架之间的缝隙进行焊接，其中：首先对骨架(1)以骨架(1)中心处为原点建立 直角坐标系从而对骨架纵、横向格板进行网格划分，在具体焊接时，成对的焊接设备分别位 于X轴或Y轴两侧呈对称分布，并且同时向X轴或Y轴两侧跳格对称焊接，从而控制焊接变 形；所述骨架(1)的筋板与翼板的对接焊缝以及角焊缝采用CO2气体保护焊，壳体探伤焊缝 采用焊条电弧焊；
d、对焊接完毕的骨架(1)进行无损探伤检查；
e、对无损探伤完毕的骨架(1)进行整体退火；
f、钢结构焊接完毕。

2.  如权利要求1所述的低温钢结构焊接方法，其特征在于：步骤c中所述的焊缝为单面 坡口十字角焊缝(11)。

3.  如权利要求1或2所述的低温钢结构焊接方法，其特征在于：包括设置于骨架(1) 四角上的标尺(3)以及用于检测标尺(3)水平度的水准仪(2)，所述标尺(3)和水准仪(2) 对步骤c中焊接时的变形度进行实时监测。

4.  如权利要求1或2所述的低温钢结构焊接方法，其特征在于：所述低温钢的材料为低 温钢16MnDR。

5.  如权利要求1或2所述的低温钢结构焊接方法，其特征在于：步骤e中的整体退火设 备为装配式电加热远红外线热处理炉。

6.  如权利要求1或2所述的低温钢结构焊接方法，其特征在于：步骤d中的无损探伤检 查为超声波探伤检查。

7.  如权利要求1或2所述的低温钢结构焊接方法，其特征在于：包括成对的工装板(4)， 所述工装板(4)设置于骨架(1)的两侧。

8.  如权利要求1或2所述的低温钢结构焊接方法，其特征在于：步骤c的焊接起始时， 若焊接的环境温度低于0℃，则需首先在始焊处100mm范围内预热到15℃左右后，才开始焊 接。

说明书低温钢结构焊接方法
技术领域
本发明涉及钢结构焊接方法领域，尤其是一种可以有效控制钢结构焊接时变形量的低温 钢结构焊接方法。
背景技术
以16MnDR为代表的低温钢由于其钢种的特殊性，其在焊接工艺和控制焊接变形较大，从 而上加大了实际焊接时的难度。另外，构件焊接后的焊接变形复杂且校正困难。目前的焊接 方法就会出现焊接后整体骨架结构变形较大的导致废品的出现，更重要的是，目前的焊接方 法无法实现在焊接时对焊接变形量的实时控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以有效控制钢结构焊接变形量的低温钢结构焊 接方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：低温钢结构焊接方法，其特征在于，包括 以下步骤：
a、首先通过电脑放样和排版，确定钢结构板的尺寸大小，并通过数控火焰切割机切割下 料；
b、将切割得到的钢结构板放置于钢平台上进行组对构成骨架；
c、对骨架之间的缝隙进行焊接，其中：首先对骨架以骨架中心处为原点建立直角坐标系 从而对骨架纵、横向格板进行网格划分，在具体焊接时，成对的焊接设备分别位于X轴或Y 轴两侧呈对称分布，并且同时向X轴或Y轴两侧跳格对称焊接，从而控制焊接变形；所述骨 架的筋板与翼板的对接焊缝以及角焊缝采用CO2气体保护焊，壳体探伤焊缝采用焊条电弧焊；
d、对焊接完毕的骨架进行无损探伤检查；
e、对无损探伤完毕的骨架进行整体退火；
f、钢结构焊接完毕。
进一步的是，步骤c中所述的焊缝为单面坡口十字角焊缝。
进一步的是，包括设置于骨架四角上的标尺以及用于检测标尺水平度的水准仪，所述标 尺和水准仪对步骤c中焊接时的变形度进行实时监测。
进一步的是，所述低温钢的材料为低温钢16MnDR。
进一步的是，步骤e中的整体退火设备为装配式电加热远红外线热处理炉。
进一步的是，步骤d中的无损探伤检查为超声波探伤检查。
进一步的是，包括成对的工装板，所述工装板设置于骨架的两侧。
进一步的是，步骤c的焊接起始时，若焊接的环境温度低于0℃，则需首先在始焊处100mm 范围内预热到15℃左右后，才开始焊接。
本发明的有益效果是：在实际操作时，由于本发明采用的是CO2气体保护焊和焊条电弧 焊，可以使以16MnDR材料为代表的低温钢的焊接接头具有良好的低温韧性,焊缝的晶粒细小, 组织致密,焊接热影响区特别是过热区的宽度比较窄,过热程度小,使钢材原有的热处理效果 不致受到较大损害或发生不利的组织变化。尤其是二氧化碳气体保护焊，由于其焊接能量密 度高，焊接速度快，有利于控制焊接变形。本发明无需过大的设备更新需要，故而可以真正 的实现低成本的推广，而其控制钢结构焊接变形量的效果甚佳，故而具有十分广阔的市场推 广前景，尤其适用于以16MnDR材料为代表的低温钢的焊接工艺之中。
附图说明
图1是本发明的焊接时的示意图。
图2是本发明的对骨架建立直角坐标的示意图。
图3是本发明的单面坡口十字角焊缝的示意图。
图中标记为：骨架1、单面坡口十字角焊缝11、水准仪2、标尺3、工装板4、钢平台5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3所示的低温钢结构焊接方法，包括以下步骤：
a、首先通过电脑放样和排版，确定钢结构板的尺寸大小，并通过数控火焰切割机切割下 料；
b、将切割得到的钢结构板放置于钢平台5上进行组对构成骨架1；
c、对骨架之间的缝隙进行焊接，其中：首先对骨架1以骨架1中心处为原点建立直角坐 标系从而对骨架纵、横向格板进行网格划分，在具体焊接时，成对的焊接设备分别位于X轴 或Y轴两侧呈对称分布，并且同时向X轴或Y轴两侧跳格对称焊接，从而控制焊接变形；所 述骨架1的筋板与翼板的对接焊缝以及角焊缝采用CO2气体保护焊，壳体探伤焊缝采用焊条 电弧焊；
d、对焊接完毕的骨架1进行无损探伤检查；
e、对无损探伤完毕的骨架1进行整体退火；
f、钢结构焊接完毕。
对于本发明而言，其技术上的突破首先是选用了对骨架1的筋板与翼板的对接焊缝以及 角焊缝采用CO2气体保护焊，壳体探伤焊缝采用焊条电弧焊。这样的焊接方式对于低温钢而 言，可以有效的控制变形量，保证最终产品的品质。其次的，通过建立直角坐标，并进行对 称的跳格焊接，可以在变形本源上对变形量进行控制，不仅提高了焊接效率，也控制了质量。 本发明尤其适用于以16MnDR为代表的低温钢材料，而整体退火设备优选为装配式电加热远红 外线热处理炉，对于无损探伤检查，则优选为超声波探伤检查。
对于步骤c中所述的焊缝，优选为单面坡口十字角焊缝11。之所以选择单面坡口十字角 焊缝，如图3所示，单面坡口十字角焊缝11的坡口设计合理，可以保证熔透、改善力的传递、 节省填充金属和调节焊缝变形量。同时焊缝由角焊缝转变为坡口焊缝，短板在轴向拉力作用 下焊缝中的应力由以切应力为主转变为正应力，可大大提高接头强度。对于以骨架1中心处 为原点建立直角坐标系从而对骨架纵、横向格板进行网格划分的步骤，如图2所示的，以能 之间对称焊接即可。
另外，本发明的一大特点就是可以实现一边焊接一边对变形量进行调整控制，从而让最 后焊接完毕之时的总变形量最小。具体的措施是：在骨架1的四角上增设标尺3以及用于检 测标尺3水平度的水准仪2，所述标尺3和水准仪2对步骤c中焊接时的变形度进行实时监 测。一般的，在完成骨架1的第一层焊接后，总会有一些变形量，此时，根据水准仪2处获 得的变形量数据，对即将开始的第二层焊接进行指导和纠正，这样就可以实时的控制变形的 量，保证了焊接的品质。
进一步的，为了从结构上整体控制骨架1的变形量，如图1所示的，可以选择这样的方 案：包括成对的工装板4，所述工装板4设置于骨架1的两侧。工装板4紧紧的夹住骨架1 的两侧，可以有效的回避掉焊接时因为扰动而引起的变形，进一步的降低变形量，也让最终 的产品质量更佳。
结合实践经验，鉴于本发明的工艺需要，对于步骤c的焊接的起始时，若焊接的环境温 度低于0℃，则需首先在始焊处100mm范围内预热到15℃左右后，才开始焊接。严格控制层 间温度，才能让焊接的质量得到保证。
另外，根据规范及设计要求，还需要进行无损探伤检查。所有承压壳体焊缝作50％超声 波探伤抽查。检验不合格的焊缝应进行返修，返修前进行质量分析，分析造成不合格的原因， 针对原因采取对应措施。当同一部位的返修次数超过两次时，应制定返修措施并经焊接技术 负责人审批后方可返修。补焊工艺应与原焊接工艺相同。而对于整体退火，则采用现场大型 装配式电加热远红外线热处理炉进行整体热处理，该退火炉退火效果好于其他类型退火炉， 达到消除焊后残余应力作用，有效保证了焊接变形。退火后对焊缝进行硬度值检查，检测区 域为焊缝、母材、热影响区，上述区域热处理后的硬度值不应大于母材硬度值的110％。
本发明尤其适用于低温钢的焊接工艺中，由于对变形量的整体控制效果极佳，因此对于 利用低温钢而进行的超大型的、结构复杂而精度要求又较高的结构设备尤其适用。