專利名稱：低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焊接后不產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力或產(chǎn)生很低 殘余應(yīng)力的焊接工藝方法，特別適合大型焊件和大型容器的焊接。
背景技術(shù)：
焊接過程不均勻的加熱和冷卻使得焊縫及其附近金屬產(chǎn)生非均勻的膨脹和收縮， 從而產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力，焊接殘余應(yīng)力在焊接構(gòu)件中普遍存在，直接影響構(gòu)件結(jié)構(gòu)的承載 能力、降低焊接接頭及整個(gè)構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕的能力，在遇到外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn) 生疲勞斷裂或脆性斷裂而引發(fā)事故。多年來，人們一直探索消除焊接殘余應(yīng)力的處理方法， 取得了很多成果。目前，消除焊接應(yīng)力技術(shù)主要包括熱處理法、沖擊法(振動(dòng)時(shí)效、爆炸法、 錘擊、噴丸)以及機(jī)械拉伸法等，這些方法的采用解決了焊接應(yīng)力的問題，但是卻提高了構(gòu) 件的生產(chǎn)成本。在焊接時(shí)，消除焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法也有報(bào)道，中國專利“薄板構(gòu)件低應(yīng) 力無變形焊接方法及其裝置”，專利號(hào)為CN87100959，公開了一種用于薄板構(gòu)件在焊接過程 中控制焊接應(yīng)力和變形的方法”，該方法是在焊縫區(qū)冷卻，在焊縫區(qū)外側(cè)加熱，形成所要求 的預(yù)置溫差，在構(gòu)件的適當(dāng)部位施加外力，保證構(gòu)件在焊接溫度場(chǎng)和預(yù)熱溫度場(chǎng)同時(shí)作用 下不發(fā)生其型面以外的壓曲失穩(wěn)變形。此方法適用于控制薄板對(duì)接焊縫、管筒殼體縱向?qū)?接焊縫、直線角焊縫的焊接應(yīng)力和變形。該工藝方法操作起來比較復(fù)雜，工藝難于把握，使 實(shí)際應(yīng)用受到限制。中國專利CN03133348. 6公開了 “一種現(xiàn)場(chǎng)快速消除小直徑管道焊接接頭殘余應(yīng) 力的方法”，該方法具體是采用溫差形變處理，在小直徑管道接頭環(huán)焊縫兩邊的壓應(yīng)力區(qū)進(jìn) 行快速加熱，造成加熱區(qū)與焊縫部位的溫差；工藝為1)加熱區(qū)以焊縫為中心對(duì)稱分布，離 開環(huán)縫距離為20mm 40mm ；其加熱寬度為10 30mm ；2)迅速加熱，使加熱區(qū)與環(huán)縫達(dá)到 150°C 550°C溫差；然后自然冷卻。該發(fā)明方法能消除大部分的焊接殘余應(yīng)力，甚至完全 消除應(yīng)力腐蝕裂化(SCC)的危害，具有施工簡便、效率高、速度快、時(shí)間短，能耗低的特點(diǎn)， 特別是適合現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。但是，該方法僅適用于小直徑管道接頭，對(duì)于大型焊接件和大型 容器的焊接卻無法應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大型焊接件和大型容器在焊接后產(chǎn)生低焊接殘余應(yīng)力 的焊接方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型焊接件和大型容器的快速、高效、低應(yīng)力或無應(yīng)力焊接。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法，是將焊接件整體或焊道局部加熱，在 對(duì)焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)持續(xù)加熱的條件下對(duì)焊接件的焊縫進(jìn)行焊接，焊后，在保溫層保護(hù)下 冷卻。本發(fā)明所述的低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法，是將焊接件的焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)
3由電加熱器進(jìn)行加熱，加熱溫度為500°C 700°C，焊后，在石棉被保護(hù)下冷卻至室溫。本發(fā)明的低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法，所說焊接件焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)的溫度 梯度為零或接近為零，所說的焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)的寬度為消除焊接殘余應(yīng)力局部熱處理寬 度的二倍以上，焊接管件和容器的焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)的寬度滿足下述數(shù)學(xué)表達(dá)式w>5y[Rh上式中W是距離焊縫中心一側(cè)的加熱寬度，R是管件或容器的半徑，h是管件或容器的壁厚。本發(fā)明的“低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法”經(jīng)在低碳鋼、不銹鋼、高強(qiáng)鋼和耐熱 鋼焊接件的驗(yàn)證，證明實(shí)現(xiàn)了下述優(yōu)點(diǎn)1.使焊接件的殘余應(yīng)力降低80%以上，甚至為零，無需焊后的消除應(yīng)力處理工 序，節(jié)約了能耗和生產(chǎn)成本，減少了生產(chǎn)周期。2.實(shí)現(xiàn)了大型焊接件和大型容器的消除焊接殘余應(yīng)力焊接。


圖1是本發(fā)明低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法的示意中1是焊接板，2是焊縫，3是電加熱裝置，4是石棉被，5是焊條
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。將帶V形坡口的焊接板1放在電加熱裝置3上加熱，控制焊接板1的加熱溫度(恒 溫)分別為650°C、60(TC和550°C，在恒溫條件下，用焊條5對(duì)焊縫2進(jìn)行焊接，焊接完成后， 將整個(gè)焊接板1連同電加熱裝置3用石棉被4蓋住，然后斷電，自然冷卻至室溫。對(duì)于塔形容器可在內(nèi)側(cè)加熱，外側(cè)焊接，也可以在外側(cè)加熱，內(nèi)側(cè)焊接，然后，用石 棉被蓋住，自然冷卻至室溫。對(duì)于管材環(huán)焊縫焊接，可采用中頻感應(yīng)爐的加熱方式，參照塔形容器的方法進(jìn)行。
權(quán)利要求
一種低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法，將焊接件整體或焊道局部加熱，其特征在于在對(duì)焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)持續(xù)加熱的條件下對(duì)焊接件的焊縫進(jìn)行焊接，焊后，在保溫層保護(hù)下冷卻。
2.如權(quán)利要求1中所述的低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法，其特征在于將焊接件的焊 縫區(qū)和近焊縫區(qū)由電加熱器進(jìn)行加熱，加熱溫度為500°C 700°C，焊后，在石棉被保護(hù)下冷卻至室溫。
3.如權(quán)利要求2中所說的低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法，其特征在于所說焊接件焊 縫區(qū)和近焊縫區(qū)的溫度梯度為零或接近為零，所說的焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)的寬度為消除焊接 殘余應(yīng)力局部熱處理寬度的二倍以上，焊接管件和容器的焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)的寬度滿足下 述數(shù)學(xué)表達(dá)式W>5y[Rh上式中W是距離焊縫中心一側(cè)的加熱寬度， R是管件或容器的半徑， h是管件或容器的壁厚。
全文摘要
本發(fā)明的低焊接殘余應(yīng)力的焊接工藝方法屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別適合大型焊件和大型容器的焊接。該發(fā)明方法是將焊接件整體或焊道局部加熱，在對(duì)焊縫區(qū)和近焊縫區(qū)持續(xù)加熱的條件下對(duì)焊接件的焊縫進(jìn)行焊接，焊后，在保溫層保護(hù)下冷卻。本發(fā)明方法使焊接件的殘余應(yīng)力降低80％以上，甚至為零，無需焊后的消除應(yīng)力處理工序，節(jié)約了能耗和生產(chǎn)成本，減少了生產(chǎn)周期。
文檔編號(hào)B23K31/02GK101954546SQ20101029095
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者宋天民 申請(qǐng)人:宋天民