CN104999169B - 一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法 - Google Patents

一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104999169B
CN104999169B CN201510462144.3A CN201510462144A CN104999169B CN 104999169 B CN104999169 B CN 104999169B CN 201510462144 A CN201510462144 A CN 201510462144A CN 104999169 B CN104999169 B CN 104999169B
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
grades
weld
arc welding
rel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510462144.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104999169A (zh
Inventor
黄治军
王辉
牟文广
缪凯
郑江鹏
胡家国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Iron and Steel Group Corp filed Critical Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority to CN201510462144.3A priority Critical patent/CN104999169B/zh
Publication of CN104999169A publication Critical patent/CN104999169A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104999169B publication Critical patent/CN104999169B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/18—Submerged-arc welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/3073—Fe as the principal constituent with Mn as next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法：经过冷却速度不低于60℃/s冷却的钢种；Rel≥480MPa，Rm在610~770 MPa，厚度不超过40mm；焊接坡口形式为双V型，钝边为4~6mm；在无需焊前预热下进行底层焊接，焊丝的Rm在685MPa级，焊接线能量为13~30kJ/cm，焊剂采用弱碱性烧结焊剂；在上下V型破口内进行填充埋弧焊接，焊剂采用弱碱性烧结焊剂；焊丝的Rm在600MPa级；焊接线能量为13~30kJ/cm。本发明在焊接热影响区不会产生明显软化，反面不清根，且焊接接头冲击韧性‑40℃KV2≥80J，焊接接头强度Rm≥610MPa，完全满足了快速冷却钢种的埋弧焊接要求。

Description

一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法
技术领域
本发明涉及一种埋弧焊接方法，具体地属于一种屈服强度为500MPa级快冷钢的埋弧焊接方法。
背景技术
随着钢铁轧制工艺的不断改进，出于降低合金成本的考虑，近来开发了高强钢的超快冷轧制工艺。其是在降低合金元素含量的情况下，通过增加轧制冷却速度，使钢种达到与传统钢等强和更高韧性的目的。如Q500级钢，其力学性能要求为（GB1591-低合金高强度结构钢）(厚度≤40mm时)屈服强度ReL≥480MPa，抗拉强度Rm610~770MPa ，E级钢-20℃KV2≥31J。在现有工艺中往往需加入Mo、Cr等合金元素而予以实现其力学性能的，而采用超快冷工艺，则是在不加或少加这些合金元素的情况下达到所需的力学性能。从而使生产成本大大降低。
新钢种、新工艺的不断研究及发现，其焊接工艺则必须进行适应性、匹配性研究，以满足需要。
如前述所指的超快速冷却钢，如果采用现有的埋弧焊接工艺，在熔透根部后，合金元素含量较低的根部熔入焊缝，会导致焊缝合金含量降低，进而使根部焊缝强度降低。再则在大线能量焊接下，还容易导致焊接热影响区明显软化，造成接头强度低于母材，是焊接性能不合，不能满足要求。
如本申请人曾对成分范围为(wt%)C0.05~0.10，Si0.10~0.30，Mn1.30~1.60，P≤0.015，S≤0.010，Als0.015~0.030，Ti0.01~0.03，Nb0.0.04~0.10，V0.02~0.04的超快速冷却钢，进行了试验性焊接，其结果正如上述所描述的问题，即焊缝合金含量降低，根部焊缝强度降低，焊接热影响区软化明显，造成接头强度低于母材。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种焊接热影响区不会产生软化，反面不清根，焊接接头冲击韧性-40℃KV2≥80J，焊接接头强度Rm≥610MPa的焊接Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法。
实现上述目的的措施：
一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其步骤：
1）使用焊接的母材的技术条件：经过冷却速度不低于60℃/s冷却的钢种；母材的组分及重量百分比含量为：C0.05~0.10，Si0.10~0.30，Mn1.30~1.60，P≤0.015，S≤0.010，Als0.015~0.030，Ti0.01~0.03，Nb0.0.04~0.10，V0.02~0.04，其余为Fe及不可避免的杂质；力学性能：屈服强度≥480MPa，抗拉强度在610~770 MPa，厚度不超过40mm；
焊接坡口形式为双V型，单侧坡口角度为25~30°，钝边为4~6mm；
2）在无需焊前预热下进行底层焊接，底层焊接焊丝采用组分及重量百分比含量为：C 0.06~0.11%， Si≤0.15%， Mn 1.50~1.90%，Cr 0.35~0.55%，Mo 0.30~0.50%，Ni 0.40~0.60%，Ti0.05~0.15%，其余为Fe及不可避免的杂质；焊丝的抗拉强度级别在685MPa级；电流、电压及焊接速度按照常规，焊接线能量为13~30kJ/cm；焊剂采用弱碱性烧结焊剂；底层焊道为正反面第一道焊缝，反面第一道焊缝焊接前不清根或作适当清根。
3）在上下V型破口内进行填充埋弧焊接，直至填满；其焊剂采用弱碱性烧结焊剂；
焊丝采用组分及重量百分比含量为：C 0.06~0.11%， Si≤0.15%，Mn 1.50~1.90%，Cr 0.30~0.50%， Ni 0.30~0.50%，Ti 0.05~0.15%，B 0.002~0.010%，其余为Fe及不可避免的杂质；焊丝的抗拉强度级别在600MPa级；电流、电压及焊接速度按照常规，焊接线能量为13~30kJ/cm。
本发明之所以在底层焊接及填充焊接阶段采用不同的焊丝，是由于对于本申请中所指的超快冷即冷却速度不低于60℃/s钢熔透根部后，合金元素含量较低的根部熔入焊缝，使焊缝合金含量降低，将导致根部焊缝强度降低。为了弥补底层焊道因母材低合金含量的稀释，采用了强度级别较高的焊丝。而填充层因母材稀释作用降低，可采用与母材同强度级别的焊丝。同时如果埋弧焊线能量过大，还容易导致焊接热影响区明显软化，造成接头强度低于母材。所以采用了适当的焊接线能量。
本发明与现有技术相比，在焊接热影响区不会产生明显软化，反面不清根，且焊接接头冲击韧性-40℃KV2≥80J，焊接接头强度Rm≥610MPa，完全满足了快速冷却钢种的埋弧焊接要求。
附图说明
图1为本发明的焊接坡口结构形状示意图；
图2为本发明焊接后焊缝状态示意图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的母材即超快冷钢的化学成分列表（wt%）；
表2为本发明各实施例及对比例配用的焊剂成分组成及含量（wt%）；
表3为本发明各实施例及对比例底层焊丝化学成分列表；
表4为本发明各实施例及对比例填充焊丝化学成分列表；
表5为本发明各实施例及对比例埋弧焊接工艺取值列表；
表6为本发明各实施例及对比例焊缝化学成分列表；
表7为本发明各实施例及对比例焊接接头拉伸及冲击试验结果。
下面各实施例均按照以下步骤进行埋弧焊接：
1）超快冷钢种成分及含量见表1；母材的力学性能：屈服强度≥480MPa，抗拉强度在610~770 MPa，厚度不超过40mm；焊接坡口形式为双V型，单侧坡口角度在25~30°，钝边在4~6mm；是在冷却速度为85~90℃/s下冷却的钢板；
2）在无需焊前预热下进行钢板正反面的底层焊接，焊剂采用弱碱性烧结焊剂；焊丝采用的组分及重量百分比含量见表3；焊丝的抗拉强度级别在685MPa级；电流、电压及焊接速度按照常规，焊接线能量为13~30kJ/cm；
3）无需清根或少清根，在正反V型破口内进行填充埋弧焊接，直至填满；其焊剂采用弱碱性烧结焊剂；
焊丝采用的组分及重量百分比含量见表4；焊丝的抗拉强度级别在600MPa级；电流、电压及焊接速度按照常规，焊接线能量为13~30kJ/cm，如表5所示。
表1 本发明各实施例及对比例化学成分列表（wt%）
表2 本发明各实施例及对比例 配用的焊剂组成
表3 本发明本发明各实施例及对比例底层焊丝化学成分列表（wt%）
注：P≤0.020%, S≤0.015%
表4 本发明本发明各实施例及对比例填充焊丝化学成分列表（wt%）
表5 本发明本发明各实施例及对比例埋弧焊接工艺取值列表
注：P≤0.020%, S≤0.015%
表6 本发明本发明各实施例及对比例焊缝化学成分列表（wt%）
注：P≤0.020%, S≤0.015%，因母材稀释根焊缝含有一定的Nb及V。
表7本发明本发明各实施例及对比例焊接接头拉伸及冲击试验结果
注：冲击试验中5、6号上排为近表层试样，下排为1/2厚度试样。
实施例1~7采用了不同焊丝及钢板组合，其焊接接头均有较好的强度及冲击韧性；1、2、3、4、7号（实施例）拉伸试样为焊接接头的全尺寸试样，5及6号（实施例）拉伸试样厚度为30mm，每例2个样，覆盖了焊接接头的全厚度。焊接接头拉伸试验全部断于母材，说明焊接接头强度不低于基材，没有出现影响整体强度的软化现象。1、2、3、4、7号（实施例）冲击试样取自焊接接头的厚度中间，5及6号（实施例）冲击试样取自近表面及厚度中间。无论是焊缝还是焊接热影响区，其-40℃KV2冲击功平均值高于80J，完全满足GB1591的要求，且有较高的富裕量。由于实施例1~7中根焊采用了685MPa级埋弧焊丝（抗拉强度），尽管由于母材的熔入根部焊缝的成分出现了一定程度的稀释，根部焊缝仍有较高的强度，所以整个焊缝强度满足要求。另外，由于焊接线能量控制在30kJ/cm以内，焊接热影响区软化程度不高，接头强度也满足要求。
对比例1的根焊与填充焊全部用600MPa级等强焊丝（抗拉强度），由于母材的熔入根部焊缝的成分出现了稀释，根部焊缝强度不足，导致焊缝强度不满足要求。
对比例2的根焊采用了685MPa级埋弧焊丝（抗拉强度），整个焊缝强度满足要求。但由于焊接线能量增至35kJ/cm，焊接热影响区软化程度增加，致使热影响区强度不足，热影响区的冲击韧性也有所下降。
可见，本发明申请成功实现了Q500级超快冷钢的埋弧焊接。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (1)

1.一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其步骤：
1）使用焊接的母材的技术条件：经过冷却速度不低于60℃/s冷却的钢种；母材的成分及重量百分比含量在：C：0.07~0.09，Si：0.19~0.25，Mn：1.40~1.55，P≤0.011，S≤0.010，Als：0.015~0.030，Ti：0.01~0.02，Nb：0.05~0.07，V0.02~0.03，其余为Fe及不可避免的杂质；
力学性能：屈服强度≥480MPa，抗拉强度在610~770 MPa，厚度不超过40mm；
焊接坡口形式为双V型，单侧坡口角度在25~30°，钝边在4~6mm；
2）在无需焊前预热下进行底层焊接，采用正反面各一道次底部埋弧焊接，焊剂采用弱碱性烧结焊剂；
焊丝采用组分及重量百分比含量为：C 0.07~0.10%， Si≤0.10%， Mn 1.60~1.75%，Cr0.35~0.45%，Mo 0.35~0.45%，Ni 0.45~0.55%，Ti 0.06~0.12%，B 0.004~0.006%，其余为Fe及不可避免的杂质；焊丝的抗拉强度级别在685MPa级；电流、电压及焊接速度按照常规，焊接线能量为13~30kJ/cm；
3）无需清根，在正反面V型破口内进行填充埋弧焊接，直至填满；其焊剂采用弱碱性烧结焊剂；
焊丝采用组分及重量百分比含量为：C 0.07~0.09%， Si≤0.11%，Mn 1.75~1.80%，Cr0.30~0.40%， Ni 0.30~0.40%，Ti 0.06~0.11%，B 0.004~0.007%，其余为Fe及不可避免的杂质；焊丝的抗拉强度级别在600MPa级；电流、电压及焊接速度按照常规，焊接线能量为13~30kJ/cm。
CN201510462144.3A 2015-07-31 2015-07-31 一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法 Active CN104999169B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510462144.3A CN104999169B (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510462144.3A CN104999169B (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104999169A CN104999169A (zh) 2015-10-28
CN104999169B true CN104999169B (zh) 2017-07-07

Family

ID=54372169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510462144.3A Active CN104999169B (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104999169B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106624294A (zh) * 2016-12-26 2017-05-10 安徽工业大学 一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法
CN107081508B (zh) * 2017-06-08 2019-09-10 武汉钢铁有限公司 厚度在15-20mm的高性能超快冷X70钢的双丝埋弧焊接方法
CN108067710B (zh) * 2017-12-19 2020-05-19 武汉钢铁有限公司 一种10～18mm厚钢药芯焊丝高效双道埋弧焊工艺

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5487648A (en) * 1977-12-26 1979-07-12 Nippon Kokan Kk <Nkk> Submerged arc welding wire
CN1132718C (zh) * 2001-02-28 2003-12-31 武汉钢铁(集团)公司 高性能管线钢埋弧焊焊丝
CN101318254B (zh) * 2008-07-01 2011-04-20 武汉钢铁(集团)公司 一种用于高强度桥梁钢厚板埋弧焊接方法
CN101564791B (zh) * 2009-06-05 2011-10-05 武汉钢铁(集团)公司 一种高强度压力容器用钢的埋弧焊接方法
CN101658970B (zh) * 2009-09-15 2011-07-20 武汉钢铁(集团)公司 一种抗拉强度大于690MPa级别桥梁钢对接埋弧焊接方法
RU2425737C2 (ru) * 2009-11-05 2011-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) Способ сварки хладостойких низколегированных сталей
CN103341686B (zh) * 2013-06-09 2016-01-20 武汉钢铁(集团)公司 一种高强度核电用钢厚板埋弧焊焊接方法
CN103317220B (zh) * 2013-07-08 2015-12-23 武汉钢铁(集团)公司 屈服强度≥500MPa级桥梁钢大线能量埋弧焊接方法
CN103934552A (zh) * 2014-04-08 2014-07-23 武汉钢铁(集团)公司 抗拉强度≥650MPa级工程结构用钢埋弧对接焊接方法
CN103894710A (zh) * 2014-04-08 2014-07-02 武汉钢铁(集团)公司 一种高强度级别Q500qE桥梁钢厚板埋弧焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104999169A (zh) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101337301B (zh) 一种不同强度级别桥梁钢埋弧焊接的方法
CN100560273C (zh) 高强度高韧性气体保护焊丝
CN103331529B (zh) 一种抗拉强度≥1100MPa的混合气保焊丝及其使用方法
CN102753300A (zh) 超高强度焊接接头及其制造方法
CN106938375B (zh) 适用于-196℃工作温度的熔化极气体保护焊焊丝
CN107921589B (zh) 气体保护电弧焊用药芯焊丝
TW201343294A (zh) 電阻點銲接頭
CN107921590A (zh) 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN104999169B (zh) 一种Rel为500MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法
CN105345233B (zh) 中锰耐磨钢与q345b低合金钢熔化极气体保护焊工艺
CN102380694B (zh) 一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺
Ma et al. Microstructure and mechanical properties of TWIP steel joints
CN103521886A (zh) 用于不锈钢单面焊双面成型的焊接方法
CN102528319A (zh) 一种高强度高韧性埋弧焊丝
CN109940298A (zh) 一种Q370qE和Q690qE桥梁用结构钢不同强度对拼接头复合焊接方法
JP6201803B2 (ja) 低温靭性に優れたサブマージアーク溶接部
JP2014195832A (ja) 溶接金属
CN106735900A (zh) 一种激光焊接的方法
CN105880871A (zh) 一种气保护高韧性实心焊丝及其使用方法和应用
JP6255284B2 (ja) ガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ
CN110802344A (zh) 海洋工程用785MPa级高强高韧熔化极活性气体保护焊丝及其应用
CN110666302A (zh) 一种Q500qE+Q690qENH不同板厚复合焊对接方法
CN102528241A (zh) 一种高强度钢液压支架构件的焊接方法
JP6879345B2 (ja) 抵抗スポット溶接方法、抵抗スポット溶接継手の製造方法
CN110666301A (zh) 一种Q420qE+Q690qENH异种材质复合焊对接方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170710

Address after: 430083 Qingshan District, Hubei, Wuhan factory before the door No. 2

Patentee after: Wuhan iron and Steel Company Limited

Address before: 430080 Wuhan, Hubei Friendship Road, No. 999, Wuchang

Patentee before: Wuhan Iron & Steel (Group) Corp.

TR01 Transfer of patent right