高强钢（HSS）焊接结构件制造技术规范：Ys>355 MPa

李飞

摘 要：该技术文件描述了本文描述了水力发电产品中调质高强钢（HSS）焊接结构件生产的主要规范。主要涉及屈服强度Rp0.2高于355MPa的调质态结构钢。严格控制焊接各个环节，并制定标准化的工艺过程，以形成合格焊接接头。

关键词：高强钢;焊接规范;焊材;预热温度;焊接热输入

1 钢板采购

钢板采购参照相关国际标准。

注意：对于调质钢，材质证书中必须明确标识回火温度，以确保该钢种可进行焊后热处理：回火温度高于热处理保温温度30℃以上。

2 热切割

所有热切割边缘不允许有冷裂纹。因此，钢板热切割有以下三种选择：

选择1：热切割时不预热，铲磨清除所有的热影响区，需铲磨的热影响区深度约为1mm，铲磨露出金属光泽，并确保表面硬度不大于380HV10

选择2：热切割时不预热，铲磨至露出金属光泽并在表面进行NDT检验。在切割表面及边缘25mm区域进行PT或MT检验。

选择3：热切割时预热，铲磨至露出金属光泽。不同厚度及强度级别的高强钢局部最低预热温度如下表所示：

3 压型

3.1总体要求

压型过程中，要求基体材料的性能（耐蚀性、表面处理、力学性能等）保持不变，甚至压型后高于该基体材料的最低性能要求。

若压型前切割坡口与倒角，要求压型前打磨火焰切割产生的硬化区域并进行PT或MT检验。

为防止在剪切及火焰切割边缘形成裂纹，提出如下建议：

铲磨压型区域

压型区域钢板表面的缺口增加裂纹形成的风险，压型前给予清除（不允许缺口深度大于2mm）

为避免脆性断裂，钢板温度低于10℃不允许进行压型。

3.2延展率评估方法：变形率

EN13445-5 §9的公式用来计算变形率。

对于不存在中间热处理的多次压型，变形率为各次压型变形率的总和。

对于存在中间热处理的压型过程，变形率为最后一次热处理并压型后的变形率。

3.3特定要求

相应条款见EN13445-4。

冷成型

冷成型温度应低于去应力最高允许温度至少30℃。 变形率不允许超过5%。

高温成型

若对调质钢进行高温成型，则高温成型后必须对调质钢重新进行一次完整的热处理（包括淬火与回火），并重新测试其力学性能。

火焰矫直

不推荐使用手工火焰矫直。

4 焊接

4.1焊材的管理

尤其需要注意：为降低焊材熔敷金属中扩散氢的含量，要求焊材储存环境干燥，必要时烘干焊材。

4.2焊接评定认证

在进行焊接操作之前，要求操作者按照合适的WPS进行施焊（该WPS按照评定合格的PQR编制），且操作者本身应通过相关认证。焊接工艺及焊工的认证参照ASME ，EN或相关标准进行。

4.3焊前准备

（1）焊接接头的准备

用机加工或者热切割方法制备焊接坡口。若热切割焊接坡口，应严格按照第2章的要求执行，且坡口切割后铲磨去除热影响区。

（2）部件的清理

打磨坡口表面及其附近25mm区域，确保无氧化物、熔渣、油脂等杂质。

4.4焊接过程中的操作

设备

设备状态良好且必须校验合格。采用焊接凸耳或螺栓、或状态良好的地线夹进行接地。

气刨

与其它热工艺一样，气刨前对母材进行预热，否则需将热影响区彻底清除。预热温度取决于钢板的强度级别及厚度。

起弧

在坡口内部起弧，否则，在专用的起弧板上起弧。若在焊缝外偶然起弧，必须打磨清理干净，打磨深度不小于1mm，且PT检测无缺陷。

表面焊接回火焊道

盖面焊缝的焊接，最后一层焊缝由两侧往中间焊接（如下图2所示）。且在盖面焊缝的最后一条焊道上再焊接一道，打磨去除超高区域。

图二：表面焊道

平焊、立焊及仰焊位

横焊位

热参数

采用电加热进行焊接预热及后热，保证温度值及时间良好的可控性，且由记录员对温度进行监控，并按照客户的要求提供记录报告。

异种材质接头焊接的要求更加严格。

高强钢（Ys>355MPa）焊接预热温度，层间温度及后热温度

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焊接参数：热输入

注意：焊接热输入计算公式为：E = （60 * U * I） / （1000 * v）。

在整个焊接过程中，应严格遵守以下热参数（根据板厚、碳当量及热输入确定）。

4.5焊后操作

焊后熱处理

原则上不允许进行焊后热处理，包括整体和局部热处理。若要进行焊后热处理，热处理前，提交热处理的技术规范。

修复

VT检测、装配、制造及NDT检测过程中在焊缝及母材上发现的缺陷，通过铲磨或焊接进行修复。

修复区域及标记

修复区域标记以保证其可追溯性，同一区域最多允许进行两次修复。

缺陷的清除

缺陷清除方法有：选用合适的机械方法（如加工或打磨），或者气刨等热工艺。若用气刨清除缺陷，要求气刨后铲磨去除热影响区（表面1mm深的区域），且气刨前要求进行预热。

挖缺

缺陷清除后要求进行MT或者PT检验。

修复后热处理

对于80ksi/90ksi 级别钢，修复后不热处理是不允许的。

NDT检测

NDT检测需在进行焊后热处理或后热后48小时进行。