CN101342630B - 高强度桥梁钢t型接头埋弧焊焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要解决埋弧焊接工艺与匹配材料焊接大跨度高强度桥梁钢T型接头焊前不预热、焊后不热处理的焊接方法。技术措施：采用抗拉强度为570～650MPa、厚度为32～50 mm的桥梁钢；匹配的焊接材料：焊丝直径为5.0mm、焊剂为SJ105Q；焊丝熔敷金属的力学性能为：Rel＝470MPa、Rm＝580MPa、A＝29％、Z＝73％、AKV(-40℃)＝172J；埋弧焊T型接头坡口采用双面单V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边为6mm；焊接工艺参数：焊接电流620～650A，焊接电压29～31V，焊接速32～34cm/min，焊接线能量32～36kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100～150℃。本发明具有优良的焊接性能，工序简单、节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度桥梁钢T型接头埋弧焊接工艺方法，适用于抗拉强度Rm为570～650MPa级别低合金高强度大型桥梁结构钢T型接头埋弧焊接的方法。
背景技术
随着桥梁的整体设计逐步向高强、大跨、重载、高速方面发展。由于桥梁焊接结构日益向高参数、大型化方向发展，这就对焊接结构用钢的性能提出了越来越高的要求，不仅要有良好的综合力学性能，而且要有良好的加工工艺性能，如世界上设计荷载最大的高速铁路桥——南京大胜关大桥全面开工建设，其标志着我国第一条京沪高速铁路桥工程已进入实施阶段。南京大胜关长江大桥是一座6线铁路桥梁，其中2线为高速正线、2线为I级铁路干线，另2线为地铁，设计行车速度为300Km/h。主桥采用跨度为336×2连续钢桁拱结构桥、三片主桁，建成后的南京大胜关桥将成为目前国内跨度最大的高速铁路桥。焊接性的好坏是评价钢材使用性能的主要指标之一。焊接性、焊接材料及相应的焊接工艺是焊接低合金结构钢的三个基本要素，三者密不可分。因此，如不及时有效地解决大跨度桥梁钢种的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国桥梁钢及新钢种的推广应用。加快开展大跨度南京高速大桥用钢焊接材料的匹配及焊接工艺的研究，对我国桥梁用钢在大跨度桥梁结构制造技术的推广应用有着重大的经济效益及社会效益。
采用目前现有埋弧焊接材料与焊接工艺匹配，熔敷金属冲击功与实际接头韧性远不能满足现代大跨度桥梁制造的焊接技术要求，尤其是与高韧性的基材相比，其韧性指标相差太远。在大线能量及多层焊的情况下，接头低温韧性明显下降，尤其是焊缝接头三区-30℃AKV冲击功仅为34J，远不能满足新一代大跨度桥梁制造技术指标要求。
发明内容
本发明要解决的问题是提出了一种埋弧焊接工艺与匹配材料焊接大跨度高强度桥梁钢T型接头焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接方法。
实现上述目的技术内容：
用于高强度桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法，其焊接步骤：
(1)采用抗拉强度为570～650MPa、厚度为32～50mm的桥梁钢；匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度550～600MPa，焊丝直径Φ5.0mm，焊剂为SJ105Q；
(2)埋弧焊坡口采用双面单V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边为6mm；
(3)焊接工艺参数：焊接电流620～650A，焊接电压29～31V，焊接速度32～34cm/min，接线能量32～36kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；
(4)埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100～150℃；
其在于：要求焊接的基材力学性能为：屈服强度ReL420～560MPa，抗拉强Rm570～650MPa，延伸率A18～27％，-40℃冲击功120～270J。
其在于：在厚度为32～50mm的范围内，采用不同板厚或相同板厚组合的T型接头埋弧焊焊接。
其在于：所采用焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.06～0.12、Si≤0.06、Mn：1.50～2.0、Ni：0.10～0.50、Ti：0.05～0.15、B：0.002～0.010、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。
本发明公开的“570MPa抗拉强度的桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法”具有如下优点：
(1)本发明满足了我国大跨、重载、高速、高强度、高韧性新一代桥梁结构钢关键埋弧焊接工艺制造技术。埋弧焊T型接头抗拉强度、接头三区冲击功达到较高水平，接头具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。
(2)本发明焊接接头过热区主要为贝氏体组织，焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织，从而使焊缝具有优良的低温冲击韧性及抗裂性能。
(3)本发明实现了570MPa抗拉强度的桥梁钢T型接头厚板焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺，采用多层多道连续施焊工艺时接头仍具有较高的冲击功，工艺简单、能耗低。
具体实施方式
实施例1：
用于高强度桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法，其焊接步骤：
实施例1：
基材：为热机械控制轧制工艺(TMCP)+回火生产的钢板，厚板组合50mm+32mm；其厚度为50mm钢板的力学性能为：屈服强度ReL：540MPa，抗拉强度Rm：635MPa，延伸率A：21％，-40℃冲击功AKV：188J。试板尺寸为600mm×400mm×50mm，其厚度为32mm钢板的力学性能为：屈服强度ReL：495MPa，抗拉强度Rm：585MPa，延伸率A：23％，-40℃冲击功AKV：269J。试板尺寸为600mm×400mm×32mm；埋弧焊坡口采用双面单V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边6mm。
焊接材料匹配：
匹配的焊接材料：焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.06、Si0.05、Mn：1.60、Ni：0.15、Ti：0.08、B：0.002、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。焊丝直径为Φ5.0mm，并与烧结焊剂SJ105Q匹配进行焊接。
将50mm+32mm板厚的钢板进行埋弧焊接：其焊接工艺参数为：焊接电流620～650A，焊接电压29～31V，焊接速33～34cm/min，焊接线能量33～36kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100～130℃；
采用上述焊接工艺焊接高度强桥梁钢T型接头经检测，其力学性能为：焊缝抗拉强度Rm＝580MPa，屈服强度Rel＝530MPa，延伸率A＝21％，断面收缩率Z＝75％，焊缝冲击功AKV(-40℃)＝142J，熔合线AKV(-40℃)＝162J，热影响区(0.5mm)AKV(-40℃)＝126J。其T型接头具有优良的力学性能。
实施例2：
用于高强度桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法，其焊接步骤：
基材：为热机械控制轧制工艺(TMCP)+回火生产的钢板，厚板组合50mm+50mm；其50mm厚度钢板的力学性能为：屈服强度ReL：510MPa，抗拉强度Rm：570MPa，延伸率A：26％，-40℃冲击功AKV：211J。试板尺寸为600mm×400mm×50mm；埋弧焊坡口采用双面单V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边6mm。
焊接材料匹配：
焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.11、Si0.04、Mn：1.95、Ni：0.05、Ti：0.12、B：0.008、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。焊丝直径为Φ5.0mm，并与烧结焊剂SJ105Q匹配进行焊接。
将50mm+50mm板厚的钢板进行埋弧焊接：焊接工艺参数：焊接电流625～650A，焊接电压30～31V，焊接速32～34cm/min，焊接线能量35～36kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在130～150℃；
采用上述焊接工艺焊接高度强桥梁钢T型接头经检测，其力学性能，焊缝抗拉强度Rm＝580MPa，屈服强度Rel＝510MPa，延伸率A＝21％，断面收缩率Z＝75％，焊缝冲击功AKV(-40℃)＝174J，熔合线AKV(-40℃)＝150J，热影响区(0.5mm)AKV(-40℃)＝175J，其T型接头具有优良的力学性能。
Claims (4)
1.用于高强度桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法，其焊接步骤：
(1)采用抗拉强度为570～650MPa、厚度为32～50mm的桥梁钢；匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度550～600MPa，焊丝直径Φ5.0mm，焊剂为SJ105Q；
(2)埋弧焊坡口采用双面单V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边为6mm；
(3)焊接工艺参数：焊接电流620～650A，焊接电压29～31V，焊接速度32～34cm/min，焊接线能量32～36kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；
(4)埋弧焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100～150℃。
2.如权利要求1所述的用于高强度桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法，其特征在于：要求焊接的基材力学性能为：屈服强度ReL420～560MPa，抗拉强度Rm570～650MPa，延伸率A18～27％，-40℃冲击功120～270J。
3.如权利要求1或2所述的用于高强度桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法，其特征在于：在厚度为32～50mm的范围内，采用不同板厚或相同板厚组合的T型接头埋弧焊焊接。
4.如权利要求1所述的用于高强度桥梁钢T型接头埋弧焊焊接方法，其特征在于：其所用焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.06～0.12、Si≤0.06、Mn：1.50～2.0、Ni：0.10～0.50、Ti：0.05～0.15、B：0.002～0.010、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。
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