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[摘要]：电站锅炉的钢结构部分则以大截面H钢构件为主。轧制H型钢由于截面比较少、钢板厚度单一，所以不能很好的满足设计、应用要求，国内最大截面的轧制H型钢尺寸仅为HN700×300×13×24，因此需要开发一种应用范围广的大型H型钢全全熔透技术。
[关键词]：H型钢 全熔透 焊接
中图分类号：TQ320.67+4 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）26-0107-01
1 随着我国经济建设跨越式的发展，许多民用建筑、工业厂房、大跨度桥梁、高速铁路、电站锅炉等基础设施相继开工建设。这些产品的主要结构都采用经济、节能的钢结构，产品类型不同所用钢种、规格也不同。
民用建筑、工业厂房一般以小截面的H型钢为主；桥梁、高速铁路一般以箱形梁截面为主；电站锅炉的钢结构部分则以大截面H钢构件为主。轧制H型钢由于截面比较少、鋼板厚度单一，所以不能很好的满足设计、应用要求。国内最大截面的轧制H型钢尺寸仅为HN700×300×13×24[1]。目前很多项目的H型钢截面尺寸超过了H1000，例如9F级余热锅炉、电站锅炉的主体钢结构。最早只能够从国外进口这种大尺寸H型钢。但是这种“接订单—消化图纸—下采购单—生产”的操作流程不仅价格昂贵而且周期长，同时伴随着轧制裂纹严重、截面偏差大、翼板倾斜、腹板偏移严重等质量不合格现象。当遇到项目交货期比较紧而H型钢不能够及时到货，或者出现不合格现象时，将束手无策。
2009年6月，第一根H型钢开始试制，通过市场调研、项目论证、技术攻关，相继克服了：装配点焊、尺寸控制、全熔透焊接、埋弧焊接以及变形校正多个关键点。借助H型钢组立机，门式埋弧焊机等基础设施。最终第一根H型钢制作完成，经设计、顾客及有关部门验收，焊接型自制H型钢各项指标均符合国家标准。
“大尺寸H型钢全焊焊透技术研发”制作的成功填补了国内同类产品的空白，对制作焊接H型钢积累了经验，而且为国内大型钢结构制造带来了强有力的支持。
2、项目主要研究开发内容、技术关键：
焊接是一个不均匀加热和冷却收缩的过程，焊后将产生不均匀的应力状态和各种变形，同样焊接H型钢制作过程中伴随大量的热输入所以变形也比较大。焊接H型钢翼、腹板厚度大，普通角焊缝不能满足设计要求，经常需要采用全熔透形式的焊缝，而全熔透焊接工艺热输入大、板材变形量大。有效控制全熔透焊缝热输入的可以显著减少H型钢制作过程中的变形。
（1）全焊透技术应用
接头完全熔透[CJP（complete joint penetration）]，定义为坡口焊缝接头根部的状态，焊缝金属熔透整个接头厚度[2]。全熔透焊缝在国内锅炉、压力容器、建筑、电站等多个邻域早有应用，只是叫法有很多种，比如等强焊缝、坡口焊缝。但是，目的只有一个就是用焊缝金属贯穿整个坡口区域。
全熔透工艺可以采用手工电弧焊（SMAW）、气体保护焊（GMAW）、埋弧焊（SAW）多种焊接方法，但是每种焊接方法都有其局限性。手工电弧焊容易形成夹渣；气体保护焊属于“明弧焊”工艺，容易使焊工产生熔池热量很大的错觉，容易形成未熔合、未焊透等缺陷。经过试验证明采用GMAW气体保护焊将混合气体中Ar气的比例调节至80%以上可以产生喷射过渡，喷射过渡焊接过程稳定，飞溅小，熔深大，焊缝成形美观。埋弧焊受位置的限制仅适用于平焊，有特殊工装时可以用于横焊。药芯焊丝气体保护焊（FCAW）由于工作效率高、焊缝熔深好也被普遍采用。
通过采用GMAW、FCAW 两种焊接方法，经过试验、评定，所有工艺指标、性能符合使用要求.
（2）焊接热输入的控制
焊接变形与焊件形状尺寸、材料的热物理性能及加热条件等因素有关，变形是从焊接开始时便产生，并随焊接热源的移动和焊件上温度分布的变化而变化。热源提供的能量越大，焊后的变形越严重。热输入是热源输入给单位长度焊缝的能量，能量的大小是焊接主要参数对焊件热影响的体现。
（3）焊接变形的控制
焊接H型钢全熔透焊缝主要包括对接焊缝和角焊缝。
①对接焊缝变形的控制：
我们根据板厚选择V形坡口、X形坡口，并优先采用X形坡口，因为对称的坡口正反面焊接引起的角变形能够相互抵消，减少变形量。V形坡口对接时采用预先反变形的工艺措施，也可以有效减少焊后的变形[3]。
对于中厚板的焊接，我们采用多层多道焊，正面焊接完成后反面清根。②角焊缝的变形
T形接头的角变形主要来源于两部分。焊接单面角焊缝后，腹板（立板）由于角焊缝横向收缩，发生变形；翼板（平板）由于表面堆焊，上表面横向收缩大于下面，发生了两边绕角焊缝回转。两种变型破坏了翼腹板的垂直度。
采用双面角焊缝的T形接头，焊后变形得到很大的改善，因为先焊面的变形在焊接第二面时可以部分抵消，使腹板基本保持垂直状态。翼板的变形反而加大，但是使左右两侧的变形趋于对称。
（4）焊接工艺控制：
1）下料控制：控制切割火焰挺度，割嘴垂直度，避免切割面倾斜。长度和宽度预放焊接收缩余量（收缩余量通过焊接试验确定）。
2）组立控制：翼板斜度P、腹板偏心S不得大于2mm，通过卷尺和简易直角尺控制。也可以预放1o～2o腹板倾斜度，但必须做标记，为焊接提供依据。
3）焊接：焊前预热，预热要求严格按照工艺执行，通过预热减少或消除焊接裂纹；通过焊接电流、电压、速度、顺序来控制熔深、焊缝质量及变形量。如果腹板在组立时放有倾斜，则优先考虑变形问题。全焊透焊缝通过工装、支撑及夹具等辅助工具保证焊接尺寸。
3、该项目的有益效果为：
目前，国内单面焊全熔透焊缝基本限于30mm以内钢板的焊接，而且大多数应用于压力容器构件。此类焊缝焊接时，会存在不同程度的根部未熔合或者未焊透，导致焊缝的有效厚度小于板厚[4]。采用常规焊接工艺，结合生产经验，通过反复试验、不断改进，最终保证了此类焊缝的有效深度不小于板厚，做到了等强焊缝的要求，满足了客户和设计要求。
[关键词]：H型钢 全熔透 焊接
中图分类号：TQ320.67+4 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2012）26-0107-01
1 随着我国经济建设跨越式的发展，许多民用建筑、工业厂房、大跨度桥梁、高速铁路、电站锅炉等基础设施相继开工建设。这些产品的主要结构都采用经济、节能的钢结构，产品类型不同所用钢种、规格也不同。
民用建筑、工业厂房一般以小截面的H型钢为主；桥梁、高速铁路一般以箱形梁截面为主；电站锅炉的钢结构部分则以大截面H钢构件为主。轧制H型钢由于截面比较少、鋼板厚度单一，所以不能很好的满足设计、应用要求。国内最大截面的轧制H型钢尺寸仅为HN700×300×13×24[1]。目前很多项目的H型钢截面尺寸超过了H1000，例如9F级余热锅炉、电站锅炉的主体钢结构。最早只能够从国外进口这种大尺寸H型钢。但是这种“接订单—消化图纸—下采购单—生产”的操作流程不仅价格昂贵而且周期长，同时伴随着轧制裂纹严重、截面偏差大、翼板倾斜、腹板偏移严重等质量不合格现象。当遇到项目交货期比较紧而H型钢不能够及时到货，或者出现不合格现象时，将束手无策。
2009年6月，第一根H型钢开始试制，通过市场调研、项目论证、技术攻关，相继克服了：装配点焊、尺寸控制、全熔透焊接、埋弧焊接以及变形校正多个关键点。借助H型钢组立机，门式埋弧焊机等基础设施。最终第一根H型钢制作完成，经设计、顾客及有关部门验收，焊接型自制H型钢各项指标均符合国家标准。
“大尺寸H型钢全焊焊透技术研发”制作的成功填补了国内同类产品的空白，对制作焊接H型钢积累了经验，而且为国内大型钢结构制造带来了强有力的支持。
2、项目主要研究开发内容、技术关键：
焊接是一个不均匀加热和冷却收缩的过程，焊后将产生不均匀的应力状态和各种变形，同样焊接H型钢制作过程中伴随大量的热输入所以变形也比较大。焊接H型钢翼、腹板厚度大，普通角焊缝不能满足设计要求，经常需要采用全熔透形式的焊缝，而全熔透焊接工艺热输入大、板材变形量大。有效控制全熔透焊缝热输入的可以显著减少H型钢制作过程中的变形。
（1）全焊透技术应用
接头完全熔透[CJP（complete joint penetration）]，定义为坡口焊缝接头根部的状态，焊缝金属熔透整个接头厚度[2]。全熔透焊缝在国内锅炉、压力容器、建筑、电站等多个邻域早有应用，只是叫法有很多种，比如等强焊缝、坡口焊缝。但是，目的只有一个就是用焊缝金属贯穿整个坡口区域。
全熔透工艺可以采用手工电弧焊（SMAW）、气体保护焊（GMAW）、埋弧焊（SAW）多种焊接方法，但是每种焊接方法都有其局限性。手工电弧焊容易形成夹渣；气体保护焊属于“明弧焊”工艺，容易使焊工产生熔池热量很大的错觉，容易形成未熔合、未焊透等缺陷。经过试验证明采用GMAW气体保护焊将混合气体中Ar气的比例调节至80%以上可以产生喷射过渡，喷射过渡焊接过程稳定，飞溅小，熔深大，焊缝成形美观。埋弧焊受位置的限制仅适用于平焊，有特殊工装时可以用于横焊。药芯焊丝气体保护焊（FCAW）由于工作效率高、焊缝熔深好也被普遍采用。
通过采用GMAW、FCAW 两种焊接方法，经过试验、评定，所有工艺指标、性能符合使用要求.
（2）焊接热输入的控制
焊接变形与焊件形状尺寸、材料的热物理性能及加热条件等因素有关，变形是从焊接开始时便产生，并随焊接热源的移动和焊件上温度分布的变化而变化。热源提供的能量越大，焊后的变形越严重。热输入是热源输入给单位长度焊缝的能量，能量的大小是焊接主要参数对焊件热影响的体现。
（3）焊接变形的控制
焊接H型钢全熔透焊缝主要包括对接焊缝和角焊缝。
①对接焊缝变形的控制：
我们根据板厚选择V形坡口、X形坡口，并优先采用X形坡口，因为对称的坡口正反面焊接引起的角变形能够相互抵消，减少变形量。V形坡口对接时采用预先反变形的工艺措施，也可以有效减少焊后的变形[3]。
对于中厚板的焊接，我们采用多层多道焊，正面焊接完成后反面清根。②角焊缝的变形
T形接头的角变形主要来源于两部分。焊接单面角焊缝后，腹板（立板）由于角焊缝横向收缩，发生变形；翼板（平板）由于表面堆焊，上表面横向收缩大于下面，发生了两边绕角焊缝回转。两种变型破坏了翼腹板的垂直度。
采用双面角焊缝的T形接头，焊后变形得到很大的改善，因为先焊面的变形在焊接第二面时可以部分抵消，使腹板基本保持垂直状态。翼板的变形反而加大，但是使左右两侧的变形趋于对称。
（4）焊接工艺控制：
1）下料控制：控制切割火焰挺度，割嘴垂直度，避免切割面倾斜。长度和宽度预放焊接收缩余量（收缩余量通过焊接试验确定）。
2）组立控制：翼板斜度P、腹板偏心S不得大于2mm，通过卷尺和简易直角尺控制。也可以预放1o～2o腹板倾斜度，但必须做标记，为焊接提供依据。
3）焊接：焊前预热，预热要求严格按照工艺执行，通过预热减少或消除焊接裂纹；通过焊接电流、电压、速度、顺序来控制熔深、焊缝质量及变形量。如果腹板在组立时放有倾斜，则优先考虑变形问题。全焊透焊缝通过工装、支撑及夹具等辅助工具保证焊接尺寸。
3、该项目的有益效果为：
目前，国内单面焊全熔透焊缝基本限于30mm以内钢板的焊接，而且大多数应用于压力容器构件。此类焊缝焊接时，会存在不同程度的根部未熔合或者未焊透，导致焊缝的有效厚度小于板厚[4]。采用常规焊接工艺，结合生产经验，通过反复试验、不断改进，最终保证了此类焊缝的有效深度不小于板厚，做到了等强焊缝的要求，满足了客户和设计要求。