双八千大型船用起重机是安装在深水半潜式起重铺管船上的起重运输设备，具有起重吨位大、作业起伏大、作业速度快、全反转深水作业等特色。臂架首要由弦杆、腹杆、较耳等焊接而成，是首要的受力部件，因而它的焊接质量关系到整个起重机的功能和安全。由于低强钢强度较低，要想增加承载才干，就有必要增加板材的厚度，这样不只增加了制作过程中加工焊接的难度和成本，还增加了起重机全体分量，因而，要进步所用钢材的强度来到达增加承载才干的意图。双8000t大型起重机臂架资料选用屈从极限为690MPa的Q690D高强度钢，将板材厚度操控在50mm以下，以减轻起重机的分量。本文对该高强钢的焊接性、配套焊接资料及焊接工艺进行仔细研讨，并对其焊接接头功能进行了实验和鉴定，以确保焊缝质量，避免过大的焊接应力形成焊缝和母材发生裂纹。
1Q690焊接工艺研讨Q690高强度钢是低碳调质钢的一种。低碳调质钢的含碳量较低，合金体系的规划在于加入多种能进步淬透性的元素，以获得强化和较高耐性的意图，一起也统筹了焊接的要求。这类钢一般是在调质状态下直接焊接，焊后不再做调质热处理。尽管归纳力学功能比较优胜，但其焊接性却比碳钢差的多。关于Q690D高强度钢的焊接，怎么挑选预热温度、焊后保温温度及时刻，经过焊接热循环后的焊缝、热影响区安排功能怎么，焊接接头的强度、韧功能否到达方针要求，冷、热裂纹的倾向怎么，怎么确认与之相匹配的焊接资料，怎么优化焊接工艺参数，这些都是Q690高强钢焊接存在的难题。
1.1焊接性剖析所谓的焊接性就是指资料在制作工艺下，可以形成完整接头并满意预期运用要求的才干。剖析焊接性的意图，在于查明一定资料在指定的焊接工艺条件下可能呈现的问题，以确认焊接工艺的合理性或许资料的改进方向。关于Q690D高强钢，可以从以下几个重要方面对其焊接性进行直接剖析。
由于焊接热影响区淬硬及冷裂倾向与钢材的化学成分有密切关系，因而可利用化学成分直接地评价钢材的冷裂敏感性。一般利用碳当量（Ceq）来作为衡量钢材冷裂倾向的参数指标。高强钢的碳当量核算公式如下：Q690D材质证书的微量合金元素成分检测如表1所示，每块钢板的化学成分不可能彻底一致，但相差不大。将成分百分数代入式（1）中核算，得Q690D钢材碳当量大约为0.45%.当碳当量为0.4%~0.6%之间时，钢材易于淬硬，焊接时有必要预热才干避免裂纹。Q690母材力学功能如表2所示。
表1Q690D微量合金元素成分（w%）成分功能屈从强度拉伸强度延伸率冲击功（MPa）（MPa）（%）AvgQ690D865905152）Q690冷裂纹敏感性钢材冷裂纹敏感性也可以鉴定钢材的冷裂倾向巨细，用式2核算钢材冷裂敏感性。
为熔敷金属中的分散氢含量（mL/100g）；R为拘谨度（MPa）；当Pht>0时，即有发生裂纹的可能性。从Q690D母材成分中可以核算出：Pcm为0.304，有冷裂纹发生。
以下办法可以下降冷裂纹的发生：氢是引起高强钢冷裂的首要原因，焊接接头中的氢含量越高，发生裂纹的倾向就越大。焊接资料中的水分，焊件坡口处的铁锈、油污及环境的湿度是焊缝中富氢的原因。所以，一定要确保焊接坡口及焊材洁净、枯燥。
尽量减小拘谨度及合理安排焊道次第，下降焊缝金属的剩余应力。
经过冷裂纹敏感性公式可以核算出需要到达的预热温度T：用于评价钢材热裂敏感性的公式如下：当HCS4时，一般不会发生热裂纹。HSC越大，钢材热裂纹敏感性越高。核算Q690D高强钢热裂纹敏感性巨细为1.13，所以一般不会发生热裂纹。
1.2焊接工艺实验目前一切的焊接办法均适用于高强钢，本文针对高强钢Q690D，研讨了焊接办法为GMAW的焊接工艺，焊接方位为平焊1G，母材厚度为25mm，选用20°%CO2+80°%Ar气体保护，焊接接头的坡口结构如所示。
Q690D焊接坡口图焊材挑选所选焊材有必要为低氢焊材，焊缝金属的氢含量有必要S5ml/100g.主张在焊接时，根焊道焊材选用低强匹配，填充及盖面焊材选用等强匹配或高强匹配。
根焊道焊丝或焊条直径尽量小，可以操控焊道成型，并操控热输入，改进HAZ功能。
关于本次焊接实验，选用的焊材规格及其力学功能如表3、4所示。
表3所选焊材规格焊接办法焊接资料直径（mm）表4所选焊材熔敷金属力学功能功能屈从强度拉伸强度延伸率冲击功焊接工艺参数焊接过程中，操控焊接热输入，利于操控熔池形状，下降缺点几率，减小变形，并可以细化晶粒，改进焊缝微观安排。本次实验的相关焊接工艺参数如表5所示。
表5焊接工艺参数电流（A）电压（V）焊接速度（mm/min）热效率热输入（k/mm）打底填充盖面预热及层间温度预热的意图为了避免焊缝金属发生裂纹及加速氢的分散，改进母材的可焊性。预热温度跟着板厚的增加而增加，这是由于厚板冷却更快及厚板的碳当量略高于薄板。假如大气湿度过大或许环境温度低于5°C，则预热温度要比原预热温度高出25°C.假如焊接构件被刚性约束，预热温度也要相应的进步。特别留意的是，在组对及定位焊时，焊件的温度同样也要到达*低预热温度值，并且，在焊接组对过程中，时刻监测焊件的温度。假如在焊接过程中发现焊件的温度低于规则的*低预热温度，则有必要中止组对，从头预热焊件至*低预热温度，方才可继续进行焊接。
本次焊接实验规则一切母材的预热温度有必要在130-150C，方可施焊。*大层间温度150C.焊接完毕后，有必要立即进行焊接接头的焊后加热保温。焊后加热保温有利于焊缝中氢的散逸。保温时刻至少为厚度方向上3min/mm，且总时刻不低于一个小时。
预热与焊后保温的温度越高，越有利于焊缝金属中氢的分散。保温温度操控在200C250C.高强钢焊接过程中，还要留意以下几点：高强钢焊接过程中，假如热输入过大或许冷却速度较低，在焊接热影响区易发生软化或许脆化现象；若冷却速度较快，焊接热影响区易发生淬硬安排，呈现冷裂纹和耐性下降的现象。所以，要严格操控焊接参数，并制定一些缓冷办法。
母材的切割和坡口制备可以用火焰切割，可是也有必要预热，具体温度要视板厚决定，*小预热温度不低于115C.组对时，要严格操控根部空隙为4mm，钝边为12mm.这是由于，根部空隙为4mm有利于背部焊道成型，背面成型焊道高度要操控在2mm左右，并且不能有咬边。焊接过程中，一旦呈现咬边或许余高过高，则有必要打磨并从头焊接。
焊材运用有必要避免受潮，尽量避免运用过程中吸氢。
1.3实验成果依据以上所述，进行了焊接工艺实验，焊后对焊接试件进行了无损检测、微观腐蚀检测、力学功能测验等功能测验，实验成果如下：外观、无损及微观腐蚀检测按照规范AWSD1.1进行VT、MT、UT三种无损检测，检测成果标明，焊缝外观均匀美观，成型良好，并且无表面气孔、咬边、夹渣、裂纹等缺点，焊缝金属内部不存在夹渣、未熔合、未焊透及裂纹等缺点，外观及无损检测合格。经腐蚀，用肉眼调查焊缝及热影响区横截面，焊缝金属与母材彻底熔合，并且经测验，焊缝焊根及余高均契合规范，测验成果满意要求。
拉伸实验是应用*广泛的力学功能实验办法之一，经过拉伸实验可标定焊接接头*根本力学功能指标如屈从强度、抗拉强度、延伸率等，这些功能指标是鉴定资料及其焊接接头功能的重要依据。试样拉伸后如所示，拉伸功能如表6所示。
测验成果显现，试样开裂于母材，标明焊缝拉伸强度等于或高于母材，有更高的抗拉强度，满意高强匹配的要求，拉伸功能契合要求。因而，本次实验的焊接规范是合理的。
试样编号宽度（mm）厚度（mm）开裂载荷（kN）拉伸强度（MPa）开裂方位母材拉伸后试样曲折测验的压头直径为40mm，曲折角度为180°，曲折实验数据如表7所示。曲折后试样，1号试样呈现1.65mm的裂纹，如所示，2号和3号试样完好无裂纹。对照GB/T232-1999规范，三个试样的测验成果全部满意要求。
表7焊接接头曲折实验成果焊缝编号侧弯1.65mm裂纹一条侧弯完好，无裂纹侧弯完好，无裂纹冲击测验试样的尺度为10mmx10mm，测验温度为-20°C，测验成果如表8所示。试样冲击功值契合规范的要求。
编号试样编号及测验方位测验方位单值冲击功值均值焊缝中心线熔合线熔合线+2mm熔合线+5mm根部焊缝中心线根部熔合线根部熔合线+2根部熔合线+5对浸蚀过的测验资料加1g载荷测验其显微硬度。测验方向由母材一侧向焊缝中心测验，分别测验根焊区和填充区硬度，测验值为资料的维氏硬度（HV）。硬度测验选用维氏硬度计，载荷为10kg，硬度测验点的方位如所示，测验成果如表9所示。
表9硬度测验成果为便于调查，将测验的硬度值描于坐标系中，如所示。从图中可以看出，焊接接头中从焊缝中心到母材这段距离，不同方位的维氏硬度时高时低，呈波浪式改变。熔合线处一边是温度较低的母材，一边是温度较高的熔池金属，存在较大的温度梯度和过冷度，使得该处安排比焊缝其它方位安排细小、细密，细晶强化作用显着，表现出较高的硬度。但全体来看，各方位的硬度值均在350HV以下，满意H2S应力腐蚀的硬度要求。
测验点方位硬度测验值分布小结经过对GMAW焊接办法的Q690D高强钢的焊接工艺进行实验及鉴定，成果标明：经过核算Q690D高强钢焊接热影响区有较强的淬硬倾向。为避免冷裂纹的发生，预热温度应不低研讨的焊接工艺经过了无损检测和微观腐蚀测验，焊缝外观均匀美观，成型良好，焊缝金属内部不存在夹渣、未熔合、未焊透及裂纹等缺点，外观及无损检测合格。经腐蚀，用肉眼调查焊缝及热影响区横截面，焊缝金属与母材彻底熔合，并且经测验，焊缝焊根及余高均契合规范，测验成果满意要求。
接头的力学功能测验，成果标明焊接接头的归纳力学功能良好，可以满意双八千大型起重机臂架的规划和运用要求。
焊接实验成果显现，接头中未发现冷裂及热裂现象，标明预热及焊后保温温度制定合理。
综上所述，关于双八千大型起重机臂架用Q690D高强钢焊接工艺研讨已获得成功，不管力学功能仍是耐腐蚀性，均能满意规划和运用要求，从而操控了起重臂的自重变形和焊接变形，减轻整机的分量的一起确保了整机的制作质量。