FZQ1380型附着自升式塔机是由国家电力公司郑州机械设计研究所和山东电建一公司为电力建设市场联合研制开发的一种新型附着自升式塔机，****额定起重量为63t，工作时允许最低温度为-20℃。具有起升高度大，作业范围广,起重量大，抗风能力强，自重轻等特点，适用于单机容量为300--1000MW火力发电机组狭小施工场地中的锅炉安装及厂房吊装等施工作业。

　　起重臂（吊臂）是塔吊结构中最重要的承重部分，总重量子力学15.557t，根部中心到头部滑轮组中心距为59063.76m；该起重臂由根段落、7m段、3节12m段.前段和头部共7节组成。按设计要求，起重臂主弦杆采用H80高强钢管,每节起重臂之间采用D80材质的锻件构成销轴连接。H80/D80钢连接焊缝作为起重臂的连接点和受力集中点，其焊接质量是该起重臂制作中的关键。

1.H80/D80高强钢简介

　　HITEN780高强钢的最低抗拉强度为780MPa ，依加工制作工艺不同为H80和D80两种产品，该钢种是在低碳锰钢的基础上通过加入适量的Cr,Ni,Mo,Cu等元素和V，Nb,Ti,B等微合金元素经热处理调化而成。

　　H80钢为起重臂主弦杆材质，规格为φ127mm*11mm。出厂前经热加工并调质处理，淬火后回火温度为660℃（进口管）。D80钢为重臂接头锻件，供货状态为扩氢退火，加工后重新进行调质处理，回火温度为630-640℃。现场焊口接头形式如图1所示。

　　国内800MPa以上级别高强钢的焊接工程量很少，只有少数几家重型机械厂从国外引进了低合金调质高强钢的焊接技术㈢。虽然一些单位对低合金调质高强钢的焊接材料.焊接工艺进行了一些针对性的研究,但核心技术的资料收集存在较大困难。

2.焊接工艺

2.1 H80钢的焊接性分析

　　H80钢管分别由日本NKK和成都无缝钢管厂供货，D80采用成都产的和H80同炉的钢坯经锻造加工而成，其化学成份和国产H80一致。H80/D80均经过调质处理，母材组织为回火马氏体+回火贝氏体，使强韧性匹配达到****。

　　两种（进口/国产）H80高强钢的化学成分和力学性能参数对比见表1。

　　可以看出，H80/D80钢的w(C)均不超过0.2%　。由于合金元素的强化作用，焊缝及焊接热影响区淬硬性得到提高，焊后组织均为马氏体；该马氏体组织的转变温度点Ms较高，同类钢如日本WELTEN-80C的马氏体转变起始温度为470℃，次层焊缝可对上一层焊缝形成的马氏体组织自动回火，即有“自动回火”特性；组织的改善降低了冷裂纹产生的几率，使焊接过程中冷裂纹倾向减小。但焊接过程中如果热输入集中或冷却速度较低，在焊接热影响区易发生软化或脆化现象，若冷却速度较快，焊接热影响区易发生淬硬组织，有出现冷裂和韧性下降的倾向。

由此看来，制定H80/D80焊接工艺时需要解决2个方面的问题：

　 （1）防止焊接裂纹

　 （2）在保证满足高强度的同时，提高焊缝金属及焊接热影响区（HAZ）冲击韧度。

2 .2 焊接方法的选定

　　为了尽可能避免裂纹和尽量提高和生产效率，高强钢焊接一般采用热输入较小的熔化极活性气体保护焊或隋性气体保护焊等自动化或半自动焊接工艺;对于800MPa级以上的低合金调质钢,熔化极气体保护焊是较好的焊接方法,如CO2焊或Ar+CO2混合气体保护焊。

　　我公司现有焊接工艺较单一，只有焊条电弧焊.惰性气体保护焊.CO2气体保护焊。虽然后2种焊接方法在热输入.保护效果等方面相对电弧焊优点较为突出.但所需要的焊丝必须和母材成份匹配，且订货数量很少，采购较困难；另一方面D80母材一侧有一舌头伸出形成衬圈（图1），要求焊缝根部须熔合良好，考虑到焊条电弧焊的穿透性较好，容易保证根部焊透，因此，决定采用焊条电弧焊来 行焊接，并通过焊接工艺评定进行验证。

2.3焊接材料的选定

2.3.1焊缝韧性匹配的原则[3]；一般情况下按照“等强匹配”原则选择焊接材料，即焊缝金属的力学性能要和母材相当，近年来美国.日本等国从防止焊接冷裂纹角度考虑认为“等强匹配”可能造成超强结果，使焊接区金属韧性和抗裂性能下降；他们对“低强匹配”焊接接头区的组织进行了研究并取得了进展，认为“低强匹配”的焊接接头在抗裂性和韧性方面优势较大，并针对一些结构刚度很大，承受压应力的焊缝作了实际应用，证明可以满足使用要求。在没有“低强匹配”方面的可靠资料和数据的情况下，我们认为按照传统的“等强匹配”原则选择焊接材料的方案较为可靠。

2.3.2H80钢焊条的工艺性能

　　（1）采购过程：国内上海电力修造厂，大西洋焊条厂均无现货，由于需求数量少，无法订货。日本神钢虽然可以订购，但3个月后才能供货。根据现有 的资料，查找到北京钢铁研究院（安泰科技股份有限公司）可以研制生产此类焊条，遂赴北京商定采用他们的AT--J807B焊条。

　　（2）J807B焊条的成分：由于施工工期紧，北京钢研院的研究周期过长，北京方面只能保证J807B焊条出厂时的熔敷金属成分和金属母材相同，而力学性能试验则由我方在焊接工艺评定中予以检验，供货方后复审。

2.3.3J807B焊条的工艺性能。

　　（1）该焊条属药皮过渡类型焊条，在焊条电弧形成的冶金小环境里,在施焊中必然会存在合金成分过渡不均的现象，尤以药皮成块脱落时为甚，且存在一部分合金元素的烧损现象。成份，组织不均匀，必然会造成局部力学性能的差异，在焊缝上容易形成“软肋”或“硬痂”，对焊缝强韧性构成有害。因此需要在焊工培训中重点加强技术练习，克服操作工艺上的困难。

　　（2）由于厂家对生产质量把关不严，若干焊条药皮存在偏芯现象，药皮与焊芯粘结不够紧密，施焊中保护效果不很理想，易形成焊接缺陷。施焊之前必须由专人将偏芯的焊条捡出。

2.4焊接工艺的参数

制定焊接工艺参数时须考虑以下3个问题。

　 （1）焊前预热，改善母材金属的焊接性，延缓冷却过程，利于焊缝中氢的析出，降低接头内部的残余应力。

　 （2）低热输入，小参数焊接。利于控制熔池形状，降低缺陷几率，减小变形，同时能细化晶粒，改善焊缝宏观组织；有关800MPa　级高强钢的焊接资料表明，施焊中热输入应控制在25KJ/cm 以下。

　 （3）控制道间温度，利用H80钢“自回火”特性改善焊缝微观组织，获得良好的强韧性能。

　　接头形式与管对接，坡口形式带衬圈V形坡口，预热温度80--150℃　　,用液化气喷嘴加热，用电子式测温仪测温，道间温度≤150℃　,焊接位置为水平固定，斜三通，使用直径为2.5mm的J807B焊条，按小焊接参数施焊，以降低热输入；采用多层道焊工艺，每层焊道的厚度不超过期作废3.5mm,直流正接。焊接工艺参数见表面3。
2.5焊后热处理工艺

　　低合金调质高强钢一般在焊态下使用，但在特定条件下（承受动载，低温等）应进行焊后热处理。设计要求规定，接头焊缝“残余应力不得大于屈服点的5%，残余应力不合格时，应进行热处理”[4]。考虑到现场组合中额外的拘束应力和因之形成的残余应力的大小具有不可预岁性，而且没有可靠的仪器进行检测，为安全起见，决定采取焊后热处理工艺消除残余应力。

　　依据DL/T678-1999《电站钢结构焊接规程》中规定，“低合金调质结构钢热处理必须比调质处理时的回火温度低30-50℃。进口H80钢的调质回火温度为660℃，国产D80锻件的回火温度为630-640℃，考虑回火温度对两侧母材强韧性的影响，焊后热处理工艺见图2。
2.6 焊接及热处理施工工艺控制

　　由于H2是焊接冷裂纹的最直接的诱发因素，因此在对焊接过程中按规定要求严格执行焊条烘焙、理场保温筒使用程序和焊口清理程序，降低H2的来源；焊后保温缓冷，当天施焊的焊口当天必须热处理完，确保焊缝中的H2充分逸出，减小冷裂纹产生几率。

　　每层焊缝只焊接两面各上焊焊缝，向下焊焊缝须翻身成各上焊位才能施焊，避免焊条在仰焊位置因熔敷效果不好产生焊接缺陷。

　　施焊中注意接头的质量和引弧、收弧方式，注意气孔、未熔合、夹渣等缺陷，表面咬边必须修补并磨平；盖面焊缝注意过渡圆滑，边角不圆整得应采用锉刀修磨处理。

　　热处理中所用热电偶、记录仪均应根据计量规定进行标定或校验，保证工艺参数在控制范围以内。采用新型电脑温控仪（DWK-180℃）时，要求对每个焊口单独控温，热电偶接线清楚可靠，记录曲线标识清楚。

3 焊接结果

3.1经焊接工艺评定试验，焊缝接头质量达到设计使用要求

　　力学性能试验结果：搞拉强度825MPa（D80母材处断裂），50°面弯、背弯均合格，-20℃低温冲击真心度40.42J/cm2，硬度试验 焊缝HB243，母材HB227，热影响区HB206。金相检验结果如图3所示，焊缝、热影响区组织和母材一致，均为回火索氏体+回火贝氏体组织。

3.2焊后检验

　　外观检查：所有焊缝应100%进行外观检查，焊缝尺寸必须符合图纸设计要求，焊缝表面不允许出现裂纹、未熔合、气孔、夹渣、焊瘤等缺陷，表面余商控制在2.5mm以内，超出部分和过渡不圆滑处需打磨修理。外观检查不合格的焊缝，须经修补合格后方能进行下一步的检查。无损检验：焊缝接头无损检验执行100%超声检验，100%硬度测试，100%着色+磁粉检验。

3.3塔吊运行情况

　　FXQ1380塔机于2001年10月22日在宁夏嘴山电厂4X300MW机组扩建工程中投入使用，是非曲直利完成了锅炉钢结构大板梁、锅炉汽包等大件大件吊装工件，在7~8级风的天气状况下仍能正常工件，经受了-20℃以下的低温考验[6]，有力地支援了工程建设。

4 结　论

　　（1）800MPa级高强钢采用焊条电弧焊接工艺，按“等强原则”选用焊接材料，并采用焊后热处理工艺，满足并达到了设计使用要求。

　　（2）对焊接热输入和道间温度的控制，是H80主强钢焊接工艺中的关键。

　　（3）下一步可考虑采用“低强匹配”原则，选择强度等级稍低一引起的焊条（如750MPa级）或采用惰性气体保护焊工艺提高焊缝金属韧性，以更好地满足设计要求。

参考文献：

[1]中国机械工程学会 焊接学会.焊接手册（第2卷材料的焊接）[M].北京：机械工业出版社.
[2]中国机械工程学会 焊接学会.焊接手册（第3卷焊接结构）[M].北京：机械工业出版社.
[3]邹增大,李亚江,尹士科,低合金调质高强度钢焊接及工程应用[M].北京:化学工业出版权.
[4]国家电力公司郑州机械设计研究所.FZQ1380型附着自升塔式起重机基本技术条件[z].
[5]DL/T678-1999,电站钢结构焊接远规程[S]
[6]山东电力建设第一工程公司.FZQ1380型附着自动塔式起重机用户意见书[Z].