Já se interrogou como é que as chapas de aço maciças são soldadas sem problemas? Neste artigo, vamos explorar o intrincado processo de soldadura de uma chapa de aço de 4810 mm x 4810 mm x 270 mm. Ficará a conhecer os métodos, materiais e técnicas utilizados para garantir a precisão e a qualidade da soldadura de chapas grossas.
Que processo pretende utilizar para resolver o problema da soldadura de metal de base com uma espessura de 270 mm, como a soldadura por robot ou a soldadura de fendas estreitas?
Em seguida, vamos examinar como produzir uma chapa de 4810mm x 4810mm x 270mm realizando uma soldadura topo a topo de chapas de aço Q235D de 270mm.
Requisitos: Os requisitos de planicidade variam entre 8 e 10 mm para garantir as propriedades materiais da chapa de aço após a soldadura.
(1) Número e dimensão das chapas de aço soldadas
Esta é construída com três chapas de aço, com larguras de 1.900mm, 1.900mm e 1.050mm e comprimentos de 4.830mm, que são unidas entre si.
Para ter em conta a retração da soldadura, foi reservada uma margem de 9 mm. No entanto, após a conclusão da produção, verificou-se que a contração se situava entre 10 e 12 mm. Apesar disso, a margem de maquinação de 25-30 mm com um erro máximo de 3 mm não afecta a sua utilização no processamento.
(2) Método de soldadura e tipo de ranhura
Chapa grossa comum métodos de soldadura incluem a soldadura por electroescória, a soldadura por arco submerso, a soldadura com proteção gasosa e a soldadura por arco com elétrodo.
Tendo em conta as condições da empresa e a eficiência de vários métodos de soldadura, o método de soldadura escolhido foi a soldadura com suporte protegido por gás CO2 com soldadura por arco submerso e cobertura da superfície.
As formas de ranhura das placas grossas são maioritariamente do tipo Ⅰ, em forma de X e em forma de U, entre outras. Após uma comparação abrangente, a ranhura em forma de U foi selecionada.
Para facilitar o processo de limpeza das raízes, optou-se por uma ranhura assimétrica em forma de U. Para garantir a qualidade da soldadura, a produção da ranhura deve ser completada através de maquinagem e deve garantir uma dimensão e rugosidade da superfície valor de 12,5μm.
(3) Ensaio de pré-soldadura
Para garantir qualidade da soldaduraPara o ensaio de soldadura, foi utilizada uma chapa de aço com 1 m de comprimento e 200 mm de espessura, que serviu não só para treinar os soldadores, mas também para identificar eventuais deficiências no processo de operação real.
Durante o ensaio de soldadura de fundo, observou-se que a abertura na extremidade não soldada não se alterava significativamente à medida que a extremidade de soldadura era deslocada para a outra extremidade.
(4) Materiais de soldadura e Parâmetros
A análise das principais causas de fissuração foi efectuada da seguinte forma:
① Tendência para o endurecimento
O material utilizado é o aço Q345D com uma teor de carbono limite superior de 0,18%; wP, S ≤ 0,03%.
Com baixa tendência para o endurecimento e boa soldabilidade, esta não é considerada a principal causa de fissuras frias.
② Função do hidrogénio
Os materiais de soldadura utilizados foram rigorosamente secos e o ambiente da oficina foi mantido seco.
Mesmo que uma pequena quantidade de hidrogénio permaneça na soldadura durante a soldadura, o teor é baixo e não é considerado a principal causa de fissuras a frio.
③ A distribuição desigual da temperatura na direção da espessura durante a soldadura pode levar a uma grande deformação plástica por compressão lateral;
O encolhimento desigual na direção da espessura quando arrefece após a soldadura pode facilmente causar deformação angular entre os dois conectores.
O princípio de seleção dos materiais de soldadura é que a composição da liga e o desempenho da resistência do metal de soldadura devem cumprir o limite inferior especificado pela norma do metal de base ou atingir o índice de desempenho mínimo especificado pelas condições técnicas do produto.
Por conseguinte, foi decidido utilizar o fio de soldadura THQ-50C com um diâmetro de 1,2 mm, o fio de soldadura por arco submerso H10Mn2 com um diâmetro de 4 mm e o fluxo SJ101 (pré-aquecido durante mais de 4 horas a 100°C antes da soldadura). Os parâmetros de soldadura são os seguintes.
| cordão de soldadura | tensão de arco/V | corrente de soldadura/A | classes de fio de soldadura e diâmetro/mm | velocidade de soldadura | fluxo | notas |
| soldadura de suporte | 26-32 | 140-180 | 1.2/THQ-50C | 300-400 | - | CO2 soldadura por arco com proteção gasosa |
| soldadura de enchimento | 32-34 | 550 | 4/H10Mn2 | 200 | SJ101 | soldadura de enchimento/AC |
| soldadura de coberturas | 40-42 | 650 | 4/H10Mn2 | 334 | SJ101 | soldadura de enchimento/AC |
Nota: A temperatura entre as camadas na área de soldagem varia de 120 a 180 ℃.
Por último, a deformação inversa é utilizada para controlar a deformação que ocorre durante a processo de soldadura.
No processo de construção da soldadura, devido à deformação inversa causada pela soldadura, é necessário virar prontamente a peça de trabalho e soldar o outro lado, permitindo uma operação cíclica para controlar a deformação.
(5) Tratamento térmico
O pré-aquecimento da peça de trabalho é obrigatório antes da soldadura e é crucial para garantir um aquecimento uniforme da peça de trabalho.
Após várias tentativas, foi decidido efetuar vários furos uniformemente espaçados num dos lados de um tubo de 4,8 m de comprimento.
O tubo foi então selado com um bocal de corte de gás que foi soldado ao tubo e aquecido através de ignição de gás.
Foram feitas duas peças para que ambos os lados da soldadura pudessem ser aquecidos simultaneamente.
No final do processo de soldadura, é gerada uma grande quantidade de tensões residuais de soldadura no interior da peça de trabalho.
Para evitar a fissuração e a deformação retardadas durante o processamento, a despressurização no forno recozimento deve ser efectuada após a soldadura.
Colocar o material em folha 1 a 1,2 metros acima do solo, com um ângulo anti-deformação de 1 a 1,5 graus e uma folga de aproximadamente 2 mm.
Antes da soldadura, a área de 200 mm de cada lado do lado inverso da soldadura será aquecida simultaneamente em vários pontos para garantir uma soldadura uniforme. temperatura de pré-aquecimento. A temperatura de pré-aquecimento do lado da frente deve situar-se entre 90 e 120°C.
O lado com a ranhura grande será soldado primeiro, utilizando a soldadura por arco com proteção de gás CO2 para a base.
Neste momento, deve ser medida a deformação da parte mais afastada da placa de controlo (com um mínimo de 4 pontos de medição).
Quando a deformação da peça de trabalho se situa entre 1 e 1,2 graus (calculada como A), ou seja, o ponto de medição está acima do valor plano de ≤ A, a peça de trabalho deve ser virada.
É importante notar que, ao soldar uma placa de grande espessura, a peça de trabalho deve ser virada e soldada em ambos os lados da placa de nervura côncava de soldadura para evitar o levantamento quando ocorrem fissuras.
A largura da soldadura de enchimento por arco submerso de controlo deve ser inferior a 18 mm para reduzir os defeitos. A largura da soldadura deve ser a mesma.
Depois de virar a peça de trabalho, goivagem por arco de carbono é necessário remover a solda inferior, revelar o metal de solda e alisar a superfície. Depois, pode começar a soldadura por arco submerso.
Durante o processo de soldadura, a deformação da placa lateral mais afastada será medida continuamente.
Quando a deformação inversa atinge 0 graus, as nervuras côncavas na soldadura serão removidas, deixando apenas três nervuras de soldadura uniformemente distribuídas. Quando a deformação inversa atingir (A-5) mm, a peça de trabalho será novamente virada.
Depois de a peça de trabalho ter sido virada e fixada, os cordões de soldadura serão removidos e a deformação da placa será observada (os valores de observação são pequenos, cerca de 2 mm).
A soldadura por arco submerso será então iniciada e, quando a deformação inversa for inferior ou igual a 10 mm (medida como descrito acima), a peça de trabalho será novamente rodada.
Este processo deve ser acompanhado de uma deteção de defeitos por ultra-sons a alta temperatura, se disponível, para reduzir a quantidade de retrabalho necessária para os defeitos finais.
Depois de a peça de trabalho ser virada, a soldadura por arco submerso será realizada enquanto se controla a deformação inversa até 5 mm.
A peça de trabalho será virada e soldada do outro lado até que todo o processo de soldadura esteja concluído.
Após a soldadura, a peça de trabalho será mantida quente durante 6 horas.
Após o arrefecimento natural, a superfície da soldadura será alisada, serão realizados testes ultra-sónicos e toda a peça será submetida a um recozimento de alívio de tensões no forno a 620℃ durante 10 horas.
Durante o recozimento, a deformação da placa grande devido ao seu próprio peso deve ser tida em consideração, e métodos como o peso próprio e a gravidade externa podem ser utilizados para aplanar a placa.
Depois de as peças soldadas terem sido submetidas a um recozimento de alívio de tensões e arrefecidas à temperatura ambiente, a defeitos de soldadura e a planicidade serão testadas, e os passos seguintes serão efectuados se os requisitos forem cumpridos.
O outro chapa de aço será soldada à chapa de aço soldada utilizando o mesmo método de soldadura e os mesmos passos descritos acima.
Após a conclusão da soldadura global, a soldadura é mantida quente durante 6 horas, arrefecida naturalmente e submetida a um teste ultrassónico. Em seguida, toda a peça será submetida a um alívio de tensões e a um novo recozimento.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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