800-1000MPa高强板焊接工艺研究计划任务书.doc

编号类别二 年 科 字 技 术 项 目计 划 任 务 书项目名称8001000mpa高强板焊接工艺研究负责单位枣矿集团第二机械厂起止年限2007年1月6月国内外概况、水平和发展趋势及专利情况：1、 国内外概况、水平：8001000mpa级高强度钢板的焊接，主要用来制造装甲车辆、重型机械、军舰船只等，可用的焊接方法一般有手工电弧焊、埋弧自动焊、电渣焊、双丝埋弧焊、双丝窄间隙埋弧自动焊、埋弧堆焊、等离子弧焊、气体保护焊等，此外，各国焊接学家还对高强钢电阻焊的焊接工艺进行了研究，主要研究各种高强钢的可焊性、焊接规范参数对焊点组织性能的影响、焊接程序和工艺优化等，如英国twi材料连接技术全球中心的shi、g等学者研究了高强钢点焊程序的修正以及母材强度和焊接淬火对焊点性能的影响；日本学者otani、tadayuki等对超细晶粒高强钢电阻点焊特性做了系统的研究，法国学者mimer、m通过实验研究提出了通过焊后回火工艺来提高高强钢和超高强钢的电阻点焊性能的方法等等。使用钢种主要有低合金高强钢、合金钢、合金调质钢、低焊接裂纹敏感性高强钢、非调质低裂纹敏感性高强钢、高强度高韧性钢、锻钢等。焊接一般使用气体保护焊、混合气体保护焊为主。焊丝使用合金高强钢实芯焊丝、合金高强钢金属药芯焊丝。国内多手持焊枪焊接，国外多半自动、机械手、机器人全自动焊接，国内使用普通气体保护焊焊机多，国外使用龙门焊机多。2、 发展趋势：高强钢钢板焊接在国外应用广泛，在国内应用不多，主要原因是国内8001000mpa级高强钢钢板合金配方冶炼轧制工艺还未完全掌握，钢种较少，冶炼较晚，相应的国家级科研机构少，国家机构设置不系统、资金投入少、高级焊接研究人员少等。近年来随着社会进步与发展，对高强钢应用越来越多，相应的研究与经验也越来越多，并已逐步应用于实践。焊接钢种向多合金、低合金、低焊接裂纹敏感性、高强度高韧性方向发展，抗拉强度、屈服强度越来越高,由800mpa向1600mpa方向发展,焊丝向以实芯焊丝为主向微烟、无烟低氢碱性金属药芯焊丝为主方向发展，焊机向半自动、全自动龙门焊机方向普及，保护气体由100%co2向20%co2+80%ar方向发展,送丝以单根送丝向双根送丝、三根送丝六根送丝、八根送丝、多根送丝方向发展,填充、盖面一次焊接成型。3、 专利情况:国内类似专利有（1）大线能量焊接高韧性抗锌液腐蚀用钢及其生产方法（2）大线能量焊接非调质高韧性低温钢及其生产方法（3）一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法（4）依据焊接坡口面的变化确定焊接填充面积的控制方法 国外类似专利有（1）气体保护电弧焊接时检测和跟踪角焊缝的方法和装置（德国）主要研究、实验内容、目标、技术关键及主要技术经济指标（目标要具体，包括阶段目标和最终目标）：1、 研究、实验内容：对抗拉强度8001000mpa、屈服强度750950 mpa级的钢种钢板进行合金成分化验，确定合金成分含量,计算碳当量,确定钢种类型,使用焊接设备、焊接材料类型,确定焊接实验式样,对焊接式样进行冷裂纹实验、热裂纹实验、焊缝外观检验、焊缝力学性能实验、脆性实验、使用性能实验,使用多组式样、多种坡口类型、多种高强度合金焊丝、多种类型的保护性气体、混合保护性气体进行焊接实验,使用多种预热温度进行焊前预热,焊后不热处理或热处理对焊缝力学性能的影响,编制焊接工艺流程、焊接工艺规范、焊接工艺指导书,搜集整理所有资料,实验完毕后,编制焊接工艺性评定报告2、 目标:阶段目标是根据所有的资料、实验的各组数据,确定目前8001000mpa高强度钢板适用于焊接的最佳钢种类型、最佳焊接设备、最佳焊接材料、最佳混合保护性气体比例及最佳焊接电压电流等等其它所有的最佳焊接参数。最终目标是我厂最终掌握该技术,自行进行高强度长寿命液压支架的设计与制造。3、 技术关键:高强度钢板大都合金成份多，碳当量高，冷裂纹敏感性高，确定准确的预热温度,使用最佳的焊接设备、材料,确定最佳的焊接参数与施焊要点等等,都是该技术的关键。4、 主要技术经济指标：该实验需要资金50万，成功后，我厂可自行进行高强度长寿命液压支架的设计与制作，该支架技术含量高，使用前景广阔迫切，利润高，按利润30%计算，每台支架纯利润15万，我厂如果每年制作300架，利润450万，并且，对现在的和以后的各种类型的焊接参数的确定，都具有重要的指导意义。 达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景：1、达到的技术水平：确定最佳参数后，编制焊接工艺性评定报告，以使我厂最终掌握该技术，能对8001000mpa级高强度钢板进行批量焊接生产 。2、经济、社会效益及推广前景：高强度钢板我国实际应用较少，相关的研究也不多，科学研究的大环境条件不成熟，零星见于一些零散的企业与文章，主要是以前国内对资源的使用重视程度小，不注重产品的深层次研究与使用，结果造成产品强度低、寿命低、安全程度低，造成资源的严重浪费与科技的一度停滞不前，各种频繁报废产品层出不穷，疲劳断裂事故时有发生，给消费者造成巨大心理与经济损失。高强度钢板强度高，硬度高，韧性好，抗疲劳性好，产品使用安全可靠，使用寿命长，资源循环利用周期长，同样是一张10mm厚的钢板，普板使用1年，高强板可使用30年，而成本却高出不多，性价比优势一目了然。实验一旦成功，不但可以在煤矿等重型机械企业使用，还可以在军事装甲、航海造船等各个领域普遍推广使用。能源紧缺，科技进步，各个领域对高度长寿命产品的需要越来越强烈，是一个不争的事实步，高强度钢板的焊接实验成功，对社会的巨大效益自然也是一目了然。 采用的研究、实验方法和技术路线（包括工艺流程）：1、 焊接母材：wh802、 焊丝：woj900m 1.6mm3、 焊接设备：kh600 co2气体保护焊焊机4、 保护气体:（1）100%co2 （2）30%ar+70%co2 （3）80%ar+20%co25、实验式样:（1）对接接头:wh80,300mm125mm20mm,15组，机械式刨边机开60度x型坡口,钝边高2mm,坡口允差5度，双面焊接（2）t型接头: wh80,300mm125mm20mm,15组,机械式刨边机开55度k型坡口, 钝边高2mm,坡口允差5度，双面焊接（3）角接接头: wh80,300mm125mm20mm,15组,机械式刨边机开55度单边v型坡口，钝边高2mm,坡口允差5度，单面焊接6、焊工要求:经过焊接专业培训,有中级电焊工资格证书,一年或以上气体保护焊焊接经验7、工艺流程: （1）焊前准备:除锈:清除待焊部位及两侧2030mm范围内的油污、锈迹等污物,使焊接部位露出金属光泽（2）点固焊：对点质量直接影响焊接质量，强度和变形，故要严格控制对点质量，对点要准确，并且有均匀的根部间隙，严格控制错边和间隙的允差，焊前氧气-乙炔火焰预热至15020度（3）焊前预热：实验式样使用箱式电阻炉预热，批量生产使用台车式电阻加热炉预热，预热温度18020度（4）焊接：钢板厚度中，使用多层多道焊，按照打底-填充-盖面的焊接顺序进行焊接，打底焊电压26伏，电流260安，填充盖面电压382伏，电流40020安，送丝速度508/min 气体流量205l/min。 （5）对接焊时，焊接过程中, 焊枪横向摆动时, 要保证两侧坡口有一定熔深, 使焊道平整, 有一定下凹, 避免中间凸起,这样会使焊缝两侧与坡口面之间形成夹角,产生未焊透、夹渣等缺陷。 （6）要控制每层焊道厚度, 使盖面焊道的前一层焊道低于母材1. 5 2. 5 mm , 并一定不能熔化坡口两侧棱边,这样盖面时可看清坡口, 为盖面创造良好条件。（7）盖面焊焊接时, 焊前应将前一层凸起不平的地方磨平, 焊枪摆动的幅度比填充层要大一些, 摆动时幅度应一致, 速度要均匀,要特别注意坡口两侧熔化情况, 保证熔池边缘超过坡口两侧棱边, 并不大于2 mm , 以避免咬边。（8）若每层用多道焊时, 焊丝应指向焊道与坡口、焊道与焊道的角平分线位置, 并且焊道彼此重叠不小于焊道宽度的1/3。（9）角焊缝焊接时，焊接第1 层操作与单层焊相同,焊枪与垂直板夹角减少并指向距根部2 3 mm 处, 这时, 电流比平常时稍大, 目的是为了获得不等焊脚的焊道; 焊接第2 层时,电流比第1层稍少, 焊枪应指向第1 层焊道的凹陷处, 直至达到所需的焊脚。8、焊后热处理：为了降低焊接残余应力，减小焊缝中的氢含量，改善焊缝的金属组织和性能，在焊后应对焊缝进行热处理。热处理温度为：40010，恒温时间为1小时，升降温速度为125/h9、焊缝检验：实验完毕，根据相关国家标准进行相关实验（1）焊缝外观检验（2）焊缝缺陷检验（3）焊接性实验a、gb4675.3-1984 焊接性试验 t型接头焊接裂纹试验方法b、gb4675.4-1984 焊接性试验 压板对接（fisco ) 焊接裂纹试验方法c、gb4675.5-1984 焊接热影响区最高硬度试验方法d、gb4675.4-1984 焊接性试验 压板对接（fisco ) 焊接裂纹试验方法e、gb7032-1986 t 型角焊接头弯曲试验方法（4）力学性能实验a、gb2650-1989 焊接接头冲击试验方法b、gb2651-1989 焊接接头拉伸试验方法c、gb2652-1989 焊缝及熔敷金属拉伸试验方法d、gb2656-1981 焊接接头和焊缝金属的疲劳试验方法检验完毕，对使用不同成份的保护性气体的焊缝外观及性能进行比较10、收集整理资料，编制焊接工艺评定报告11、实验所具备的相关质量记录：（1）焊工合格证及编号（2）焊接作业指导书（3）焊接工艺规程（4）焊接质量检验报告（5）焊接工艺评定报告其它技术文件 现有技术基础及条件（包括本课题做了哪些工作和现有仪器设备条件等）：具有工艺师、工艺员数名，中级电焊工若干名，具有多年高强板（500700mpa）co2气体保护焊焊接工作经验，cpxc-500 co2自动焊接机、热处理箱式加热炉、rt6-600026002500台车式电阻加热炉、3000kn压力机等生产设备，成立了专门检测机构，购置了检测设备，2004年在集团公司的大力支持下，成立了综机运输设备研发中心，聘请煤炭科学研究总院开采所、上海分院、中国矿业大学、山东科技大学的知名专家、教授担任客座专家，因此二机厂具有进行高强板焊接实验的实力。地点：试验规模和进度安排：1、 资料准备：所有实验材料，文件资料2007年4月15日准备完毕2、 焊接实验：二机厂及北京煤机厂2007年5月1日实验完毕3、 焊接工艺评定报告等所有工艺文件及质量检验报告2007年5月15日整理完毕4、 性能实验及质量检验报告6月1日全部完毕承担单位和主要协作单位及分工（包括研究、研制、试验各阶段的各单位得分工和承担的责任）：实验主要立足于国内，本着以本单位为主，相关兄弟单位互相配合的原则的进行。课题采用合作的方式进行，枣矿集团第二机械厂负责8001000mpa级高强板焊接实验的立项，主要资料的收集与整理，式样的制作、焊接，北京煤机厂负责相关方面的培训。焊缝性能部分实验，我厂不能进行的，北京煤机厂完成。二机厂进行质量检验方面的相关资料。经费概算（包括总概算和分年度预算的项目和费用及偿还经费和年度）:调研费：3万元技术资料费：1万元工艺规程制定费：5.8万元培训费：4.2万元实验费：10万元检验费：10万元wh80钢板材料费：0.4万元 需要增添的主要设备、仪器（名称、规格型号、数量）和材料：1、kh600 co2气体保护焊焊机 3台2、woj900m 1.6mm焊丝 1003、2050瓶装氩气 6瓶4、qrt2568l轨道式抛丸清理机 1台5、焊接机械人 1台6、gq-20a自动坡口机 1台课题负责（单位、姓名、职务、职称、联系电话）：枣矿集团第二机械厂 靖大鹏 厂长 高级经济师 0632 4090732枣矿集团第二机械厂 刘宪亮 总工 高级工程师 0632 4090737课题工作人员（单位、姓名、职称、职务、联系电话）：