CN101658970B - 一种抗拉强度大于690MPa级别桥梁钢对接埋弧焊接方法 - Google Patents
一种抗拉强度大于690MPa级别桥梁钢对接埋弧焊接方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种抗拉强度≥690MPa级别的桥梁钢及工程结构钢埋弧焊接方法。其解决目前在此强度级别的桥梁钢等工程结构钢为手工及气保护焊接时，要焊前预热、焊后热处理，焊接环境恶劣等不足。措施：其步骤：采用抗拉强度Rm：690～745MPa、屈服强度Rel：550～690MPa，延伸率：A19～21％，-40℃KV2冲击功：165～180J的钢，其厚度为40mm，并为同板厚对接；匹配的焊丝抗拉强度大于690MPa，焊剂为CHF105，焊丝直径Φ4.0mm；埋弧焊坡口为双面X型非对称形，其角度为60°，钝边5mm；在焊接电流570A、电压31V、速度35cm/min、线能量30kJ/cm条件下连续施焊，使焊缝填满为止，焊剂烘烤350℃×1小时，施焊层间温度在100～150℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度钢埋弧焊接方法，适用于抗拉强度大于690MPa级别的高强度桥梁钢及工程结构钢埋弧焊接方法。
背景技术
随着桥梁结构用钢的整体设计逐步向高强、重载、大跨方面发展。为适应我国工程建设发展的要求，武汉钢铁(集团)公司近几年来开发研制了WNQ690等高强度、高韧性系列用钢，其综合力学性能达到了国外同类钢种水平，尤其是低温冲击韧性有较大的提高。基材性能的提高对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了迫切的要求。
由于桥梁工程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(如焊接性)。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高强度结构钢的三个基本要素。因此，如不及时有效地解决高强度工程结构用钢的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国高强度级别新钢种的推广应用。加快开展高强度级别用钢的焊接工艺及配套焊接材料研究，对我国大跨度桥梁钢及高强度工程结构用钢制造技术的推广应用有重大经济效益及社会效益。
目前，抗拉强度大于690MPa级别的高强度桥梁钢及工程结构钢，其主要采用手工焊及气保护焊接方法，为了防止焊接时出现裂纹，在焊前进行预热，其预热温度在80～200℃，而且焊后必须进行热处理，其不仅焊接工艺复杂，焊接工作环境恶劣，焊接效率低，与其匹配的焊接材料及焊接工艺无法满足新一代大跨度桥梁工程结构制造的焊接技术要求，更重要的是接头的力学性能与高韧性的基材相比，其韧性指标相差太远。不能满足大跨、重载、高速桥梁钢及大型海洋平台起重结构制造焊接技术指标要求。在多层焊的情况下，接头的低温(-40℃KV2)冲击功无法达到高强、高韧匹配桥梁工程结构制造焊接技术指标要求。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种解决埋弧焊接工艺与匹配材料焊接抗拉强度大于690MPa级别的高强度桥梁钢厚板的对接埋弧焊接新工艺，既在施焊前不预热、焊后不进行热处理，并使焊缝具有优良的低温冲击韧性及抗裂性能，接头还具有较高的冲击韧性储备及安全裕度的。
实现上述目的技术内容：
一种抗拉强度大于690MPa级别桥梁钢厚板对接埋弧焊接工艺方法，其焊接工艺步骤：
(1)采用抗拉强度为690～745MPa、屈服强度ReL：550～690MPa，延伸率：A19～21％，-40℃KV2冲击功：165～180J的高强钢，其厚度为40mm，并为相同板厚组合对接；匹配的焊丝抗拉强度为大于690MPa，焊剂为CHF105，焊丝直径Φ4.0mm；
(2)埋弧焊坡口采用双面X型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边为5mm；
(3)在焊接电流570A、焊接电压31V、焊接速度35cm/min、焊接线能量30kJ/cm条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在100～150℃。
其在于：所采用焊丝化学成分组分及重量百分比为：C：0.06～0.10、Si：≤0.10、Mn：1.50～2.0、Ni：0.25～0.60、Ti：0.004～0.15、Cr：0.25～0.60、P≤0.015、S≤0.010，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
其焊丝的熔敷金属的力学性能Rel：600～620MPa，Rm：695～735MPa，A：25～26％，Z：72～71％，-40℃KV2冲击功：143～139J。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明满足了抗拉强度大于690MPa级别大跨度桥梁的对接埋弧焊接制造，也适用于大型海洋平台起重工程船等高强度用钢对接埋弧焊接制造，其埋弧焊接头抗拉强度、接头冲击功达到较高水平，接头还具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。
(2)由于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)采用本发明焊接工艺技术实现了高强度桥梁钢厚板结构制造过程焊前不预热、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三区仍具有较高的冲击功。
本发明所述的焊接工艺方法具有优良的焊接工艺性能，操作简便、适用方便、高效、节能。
附图说明
图1为焊接的钢板组合厚度为40mm+40mm的坡口结构示意图
具体实施方式
实施例1：
基材：抗拉强度为690MPa调质桥梁钢，厚板组合40mm+40mm。试板尺寸为600mm×400mm×40mm，埋弧焊坡口采用双面X型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边5mm。
焊接材料：埋弧焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.06、Si：0.06、Mn：1.60、Ni：0.28、Ti：0.005、Cr：0.25、P≤0.0095、S≤0.005，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
埋弧焊丝与焊剂匹配：埋弧焊丝直径Φ4.0mm，焊剂为CHF105；熔敷金属的力学性能为Rel：600MPa，Rm：695MPa，A：25％，Z：72％，-40℃KV2冲击功：143J。与WNQ690钢40mm+40mm板厚进行埋弧焊对接焊缝焊接；
焊接工艺参数为：焊接电流570A，焊接电压31V，焊接速度35cm/min，焊接线能量30kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；埋弧焊对接采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止，层间温度控制在100～130℃；
经对上述焊接工艺焊接的抗拉强度大于690MPa级别调质桥梁钢埋弧焊对接接头力学性能试验，其接头抗拉强度Rm：750MPa，断裂位置：基材，接头冷弯d＝3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃KV2：103J，熔合线冲击功-40℃KV2：130J，热影响区(1mm)-40℃KV2：154J，
实施例2：
基材：抗拉强度为740MPa调质桥梁钢，厚板组合40mm+40mm。试板尺寸为600mm×400mm×40mm，埋弧焊坡口采用双面X型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边5mm。
焊接材料：埋弧焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.095、Si：0.08、Mn：1.95、Ni：0.53、Ti：0.014、Cr：0.58、P≤0.013、S≤0.009，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
埋弧焊丝与焊剂匹配：埋弧焊丝直径Φ4.0mm，焊剂为CHF105；熔敷金属的力学性能为Rel：620MPa，Rm：735MPa，A：26％，Z：71％，-40℃KV2冲击功：139J。与WNQ690钢40mm+40mm板厚进行埋弧焊对接焊缝焊接；
焊接工艺参数为：焊接电流570A，焊接电压31V，焊接速度35cm/min，焊接线能量30kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；埋弧焊对接采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止，层间温度控制在130～150℃；
经对上述焊接工艺焊接高强度桥梁钢埋弧焊对接接头力学性能的试验，其接头抗拉强度Rm：760MPa，断裂位置：基材，接头冷弯d＝3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃KV2：105J，熔合线冲击功-40℃KV2：142J，热影响区(1mm)-40℃KV2：113J。
Claims (1)
1.一种抗拉强度大于690MPa级别桥梁钢对接埋弧焊接方法，其焊接步骤：
(1)采用抗拉强度Rm：690～745MPa、屈服强度ReL：550～690MPa，延伸率A：19～21％，-40℃KV2冲击功：165～180J的高强钢，其厚度为40mm，并为相同板厚组合对接；匹配的焊丝抗拉强度大于690MPa，焊剂为CHF105，焊丝直径Φ4.0mm；所采用焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.06～0.10、Si：0.08～0.10、Mn：1.50～2.0、Ni：0.25～0.28、Ti：0.004～0.014、Cr：0.25～0.60、P≤0.015、S≤0.010，其余为Fe及不可避免的杂质元素；
(2)埋弧焊坡口采用双面X型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边为5mm；
(3)在焊接电流570A、焊接电压31V、焊接速度35cm/min、焊接线能量30kJ/cm条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，焊剂烘烤制度为350℃×1小时，施焊层间温度控制在100～150℃。
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