CN103317220A

CN103317220A - 屈服强度≥500MPa级桥梁钢大线能量埋弧焊接方法

Info

Publication number: CN103317220A
Application number: CN2013102829363A
Authority: CN
Inventors: 缪凯; 牟文广; 陈浮; 李立军; 黄治军; 胡因洪; 许颖; 胡家国; 王靓
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: CN103317220B

Abstract

本发明适用的基板性能：R_eL≥500MPa，R_m≥650MPa，A≥18%，-40^oCKV₂≥120J；板厚组合为32mm等厚；焊接坡口形式为双面U型对称坡口，坡口角度为60°，钝边6mm，R6mm；匹配焊丝的抗拉强度≥650MP，直径Ф4.0mm；焊接：电流700~750A，电压32V，速度30~26cm/min，线能量45~55kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；采用多层多道连续施焊。本发明能满足跨度大于1000米以上的大跨度公、铁两用桥梁建设中厚板结构大线能量埋弧焊接，且对接接头焊缝R_m不低于690MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝-40℃KV₂不低于134J，熔合线-40℃KV₂不低于95J，热影响区（1mm）-40℃KV₂不低于72J。接头三区具较高的冲击韧性储备及安全裕度，且焊前不预热、焊后不热处理。

Description

屈服强度≥500MPa级桥梁钢大线能量埋弧焊接方法

技术领域

本发明涉及一种大线能量埋弧焊接方法，属于高强度桥梁厚板结构用钢的大线能量埋弧焊接工艺方法，适于大跨度桥梁用钢屈服强度≥500MPa，抗拉强度R_m≥650MPa，延伸率A≥18%，-40^oCKV₂冲击功≥120J的桥梁厚板埋弧焊接方法。

背景技术

随着经济建设的发展，交通运输业的发展也是一个重要的方面，其甚至是须先行发展的行业。如我国的桥梁建设更是突飞猛进，不断向高强度、大跨度、重载荷、高速度方面发展。如拟在长江大桥建设一座6线公路、4线铁路的大跨度公、铁两用桥梁，且其主桥跨度在1000米以上。应该说从跨度来讲，属于当今世界上跨度最大的公、铁两用桥的公铁两用斜拉桥。

但是，随着这种桥梁建设发展的需要，所用钢材即基材，以及基材的焊接工艺都必须进行适应性研发。由于基材屈服强度≥500MPa，抗拉强度R_m≥650MPa，延伸率A≥18%，-40^oCKV₂冲击功≥120J的桥梁钢的开发成功，与之匹配的焊接材料与焊接工艺必须同时进行研究开发。否则，就不能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制造及新钢种的推广应用。

经检索，中国专利公开了《一种用于高强度桥梁钢厚板埋弧焊接方法》的专利文献，其申请号为:200810048249。该专利文献采用WNQ570高强度桥梁钢力学性能为：屈服强度R_eL≥420MPa，，延伸率A≥18%，-40^oC冲击功≥120J；厚板组合为36mm+44mm、50mm+50mm、60mm+60mm进行不同板厚组对接埋弧焊，焊前预热80~100℃，焊后不进行热处理；埋弧焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边6mm；焊接材料匹配：焊丝WS03+焊剂SJ105Q；焊接工艺规范：焊接电流680~700（A），焊接电压29~30（V），焊接速度22~23(m/h)，焊接线能量32~35（kJ/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100~160(℃)。其存在的不足：强度级别低，而且还要焊前在80~100℃下进行预热工艺，预热工艺不仅浪费能源，制作效率低。

对于大跨度高强度桥梁结构的建造，其解决的关键问题是在保证安全服役的前提下，焊接后结构不变形、无裂纹产生，接头具有优良力学性能及低温韧性。随着建桥基材强度的提高，尤其从目前的Q420qE提高到Q500qE，在焊前不预热，焊后不热处理的条件下，保证焊接过程中大型钢结构不裂、不断的安全性成为制造过程的首要关键技术。而目前这种大型钢结构制造过程防止结构产生裂纹的措施是必须进行焊前预热，焊后热处理的，这就意味着施工环境、制造成本及制造周期的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于跨度大于1000米以上、屈服强度≥500MPa，抗拉强度R_m≥650MPa，延伸率A≥18%，-40^oCKV₂冲击功≥120J桥梁钢厚板对接埋弧焊接，在保证焊接性能的前提下，无需焊前预热、焊后进行热处理、在大线能量焊接下，接头三区具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。

实现上述目的的措施：

屈服强度≥500MPa级桥梁钢大线能量埋弧焊接方法，其步骤：

（1）适用的基板力学性能为：屈服强度R_eL≥500MPa，抗拉强度R_m≥650MPa，延伸率A≥18%，-40^oCKV₂冲击功≥120J；适用的厚板组合为32mm+32mm，焊接方式为大线能量埋弧对接焊，且焊前不预热，焊后不进行热处理；

（2）埋弧焊坡口形式采用双面U型对称坡口，坡口角度为60°，钝边6mm，R6mm；

（3）匹配的焊接材料：埋弧焊丝的抗拉强度≥650MP，焊丝直径Ф4.0mm，并与烧结焊剂SJ105Q匹配使用；

（4）焊接工艺参数：焊接电流700~750A，焊接电压不高于32V，焊接速度30~26cm/min，焊接线能量45~55kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；

（5）采用多层多道连续施焊，并控制层间温度不超过210℃。

其特征在于：所述的焊丝的化学成分及重量百分比含量为：C ≤0.12%、Si ≤0.10%、Mn ≤2.1%、Ni 0.40~0.60%、Ti≤0.15%、B≤0.009%、Cu ≤0.20%、 Mo ≤0.50%、P ≤0.010%、S ≤0.006%，余为Fe及不可避免的杂质。

本发明公开的具有如下优点：

（1）本发明能满足跨度大于1000米以上的大跨度公、铁两用桥梁建设中厚板结构大线能量埋弧焊接工艺，且埋弧焊接头过热区由于主要为贝氏体组织，焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织，使接头具有优良的低温韧性，优良的抗裂性能，优良的断裂韧性，及接头三区具有较高的冲击韧性储备及安全裕度，焊缝抗拉强度R_m不低于690MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃KV₂不低于134J，熔合线冲击功-40℃KV₂不低于95J，热影响区（1mm）-40℃KV₂不低于 72J。

（2）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焊缝仍具有较高的冲击功。

（3）本发明方法操作简便、使用方便，并且高效、节能，适用工厂大跨度桥梁钢厚板制造推广应用。

附图说明

附图为本发明对接接头坡口图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

本发明各实施例按照以下步骤生产，并在所限定范围内任意取值。

其步骤：

（5）采用多层多道连续施焊，并控制层间温度不超过210℃。

焊丝为在化学成分及重量百分比含量为：C ≤0.12%、Si ≤0.10%、Mn ≤2.1%、Ni 0.40~0.60%、Ti≤0.15%、B≤0.009%、Cu ≤0.20%、 Mo ≤0.50%、P ≤0.010%、S ≤0.006%，余为Fe及不可避免的杂质范围内任意配备制作的。

实施例1：

桥梁用的基板：厚板组合为32mm+32mm，力学性能为：屈服强度R_eL：510MPa，抗拉强度R_m:655MPa，延伸率A:21%，-40^oCKV₂冲击功:127J的基材试板；试板尺寸为600mm×400mm×32mm；

埋弧焊的坡口形状为双面U对称坡口，坡口角度为60°，钝边为6mm、R6mm；

焊接材料匹配：焊丝直径Ф4.0mm，焊剂为SJ105Q，熔敷金属的力学性能为R_el=614MPa，R_m=709 MPa，A=23%，Z=73%，-40℃KV₂冲击功=145J；

焊接工艺参数：焊接电流700A，焊接电压32V，焊接速度为29~30cm/min，焊接线能量为45 kJ/cm。

经采用多层多道连续施焊对基材试板进行对接焊接，并将层间温度控制在180~190℃ ，在不经焊前预热、焊后进行热处理的前提下，对接接头力学性能经检测，其焊缝抗拉强度R_m =695MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃KV₂=134J，熔合线冲击功-40℃KV₂=102 J，热影响区（1mm）-40℃KV₂= 72J。其焊接性能完全满足要求。

实施例2：

桥梁用的基板：厚板组合为32mm+32mm，力学性能为：屈服强度R_eL：553MPa，抗拉强度R_m:661MPa，延伸率A:22%，-40^oCKV₂冲击功:125J的基材试板；试板尺寸为600mm×400mm×32mm；

焊接工艺参数：焊接电流750A，焊接电压32V，焊接速度为25~26cm/min，焊接线能量为55 kJ/cm。

经采用多层多道连续施焊对基材试板进行对接焊接，并将层间温度控制在190~210℃ ，在不经焊前预热、焊后进行热处理的前提下，对接接头力学性能经检测，其焊缝抗拉强度R_m =690MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃KV₂=160J，熔合线冲击功-40℃KV₂=95 J，热影响区（1mm）-40℃KV₂=115J。其焊接性能完全满足要求。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.屈服强度≥500MPa级桥梁钢大线能量埋弧焊接方法，其步骤：

（5）采用多层多道连续施焊，并控制层间温度不超过210℃。

2.如权利要求1所述的屈服强度≥500MPa级桥梁钢大线能量埋弧焊接方法，其特征在于：所述的焊丝的化学成分及重量百分比含量为：C ≤0.12%、Si ≤0.10%、Mn ≤2.1%、Ni 0.40~0.60%、Ti≤0.15%、B≤0.009%、Cu ≤0.20%、 Mo ≤0.50%、P ≤0.010%、S ≤0.006%，余为Fe及不可避免的杂质。