CN106624294A - 一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，属于埋弧自动焊接技术领域。该方法首先选择屈服强度700MPa级超快冷钢为焊接母材，然后设置焊接坡口，采用埋弧焊打底；无需清根，在焊接坡口内进行正反面埋弧焊填充和盖面焊接。屈服强度700MPa级超快冷钢为经过冷却速度不低于60℃/s冷却的钢板，Rel≥700MPa，Rm在820～840MPa，厚度为20‑40mm。本发明方法具有优异的焊接工艺性能，可以保证焊接接头热影响区不会产生明显软化，接头的力学性能满足设计要求，尤其是接头各部位保持较高的冲击韧性。

Description

一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法
技术领域：
本发明属于埋弧自动焊接技术领域，具体涉及一种屈服强度700MPa级超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，处于降低成本，提高性能的考虑，近来开发了超快冷轧制工艺进行高强钢的生产。通过在降低合金元素含量的情况下，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。
新钢种，新工艺的不断研究及应用拓展，其焊接工艺则必须进行适应性、匹配性研究。当前生产的超快冷工艺冷却钢，如果采用现有的埋弧焊接工艺，则会出现焊缝区域合金含量降低，接头强度不足。另外，在埋弧焊条件下，容易产生由于大线能量导致的焊接热影响区韧性下降，硬度明显软化，焊接性能不能满足需要。
发明内容：
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，本发明方法的焊接热影响区不会产生软化，焊接接头强度≥800MPa，冲击韧性-20℃KV2≥60J。
本发明所提供的一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，该方法具体步骤如下：
(1)选择焊接母材，所述焊接母材为屈服强度700MPa级超快冷钢；
(2)设置焊接坡口，所述焊接坡口为双V型，单侧坡口角度25～30°，钝边4-6mm；
(3)采用埋弧焊打底；
(4)无需清根，在焊接坡口内进行正反面埋弧焊填充和盖面焊接。
所述屈服强度700MPa级超快冷钢为经过冷却速度不低于60℃/s冷却的钢种，所述屈服强度700MPa级超快冷钢的成分及重量百分比含量为：C：0.06～0.1，Si：0.15～0.3，Mn：1.6～1.95，Mo：0.15～0.25，Nb：0.055～0.085，Ti：0.07～0.09，S≤0.01，P≤0.015，其余为Fe及不可避免的杂质；所述屈服强度700MPa级超快冷钢的屈服强度Rel≥700MPa，抗拉强度Rm在820～840MPa，厚度为20-40mm。
步骤(3)所述埋弧焊打底时所用焊丝的组分及重量百分比为：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.25～0.4，Ni：0.4～0.6，Ti：0.05～0.15，其余为Fe及不可避免的杂质，所述打底时所用焊丝的抗拉强度级别为640MPa级。
步骤(4)所述埋弧焊填充和盖面焊接所用焊丝的组分及重量百分比为：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.4～0.6，Mo：0.4～0.5，Ni：2～3，Ti：0.05～0.15，其余为Fe及不可避免的杂质；所述埋弧焊填充和盖面焊接所用焊丝的抗拉强度级别为780MPa级，所述埋弧焊填充和盖面焊接的焊接电流500～540A，焊接电压31～35V，焊接速度为40～45cm/min；焊接过程中层间温度控制在≤250℃范围内。
步骤(3)所述埋弧焊打底在无需预热条件下进行，所述埋弧焊打底的焊接电流500～540A，焊接电压31～35V，焊接速度为40～45cm/min。
步骤(3)所述埋弧焊打底及步骤(4)所述埋弧焊填充和盖面焊接均采用弱碱性低氢烧结焊剂，所述焊剂的碱度范围为1.0-1.5。
本发明具有如下优点：
(1)本发明在底层焊接和填充焊接采用不同的焊丝，在底层采用强度级别稍低的焊丝从而为焊接接头提供较好的塑性，同时使得焊接工艺可以采用较小线能量焊接，减少热影响区的软化。
(2)本发明满足了超快冷高强钢的关键埋弧焊接制造工艺，埋弧焊接接头抗拉强度，接头具有较高的冲击韧性储备及安全富裕度。
(3)采用本发明焊接工艺技术在多层多道连续施焊时焊接接头仍具有较高的冲击功，且工序简单，焊接速度快，效率高，适合用于该种高强钢结构制造的推广应用。
附图说明：
图1为焊缝金属组织光学显微图；
图2为焊缝熔合线组织光学显微图；
图3为HAZ粗晶区组织光学显微图；
图4为HAZ细晶区组织光学显微图。
具体实施方式：
本发明所提供的一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，该方法具体步骤如下：
(1)选择焊接母材，焊接母材的技术条件：经过冷却速度不低于60℃/s冷却的钢种，母材屈服强度700MPa级超快冷钢的成分及重量百分比含量为：C：0.06～0.1，Si：0.15～0.3，Mn：1.6～1.95，Mo：0.15～0.25，Nb：0.055～0.085，Ti：0.07～0.09，S≤0.01，P≤0.015，其余为Fe及不可避免的杂质。Rel≥700MPa，Rm在820～840MPa，厚度为20mm-40mm。
(2)设置焊接坡口，埋弧焊坡口采用双V型坡口，单侧坡口角度为25～30°，钝边为4-6mm。
(3)无预热条件下进行埋弧焊打底，正反面各一道次，焊剂采用弱碱性低氢烧结焊剂，焊剂碱度1.0-1.5。
焊丝采用组分及重量百分比为：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.25～0.4，Ni：0.4～0.6，Ti：0.05～0.15，其余为Fe及不可避免的杂质。焊丝的抗拉强度级别为640MPa级，焊接电流500～540A，焊接电压31～35V，焊接速度为40～45cm/min。
(4)无需清根，在焊接坡口内进行正反面埋弧焊填充和盖面焊接，直至填满，焊剂采用弱碱性低氢烧结焊剂，焊剂碱度1.2-1.5。
焊丝采用组分及重量百分比为：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.4～0.6，Mo：0.4～0.5，Ni：2～3，Ti：0.05～0.15，其余为Fe及不可避免的杂质。焊丝的抗拉强度级别为780MPa级，焊接电流500～540A，焊接电压31～35V，焊接速度为40～45cm/min。
实施例1：焊接母材：屈服强度700MPa级超快冷钢，厚度组合为25mm+25mm；钢板的力学性能为：屈服强度Rel：745MPa，抗拉强度Rm：843MPa，延伸率A：21％，-20℃AKV冲击功：152J。试板尺寸为600mm×400mm×20mm；埋弧焊坡口采用双V型对称坡口，单侧坡口角度为30°，钝边4mm。
焊接工艺参数为：埋弧焊打底的焊接电流500～520A，焊接电压31～33V，焊接速度为45cm/min；填充焊缝焊接电流520～540A，焊接电压33～35V，焊接速度为40cm/min。
焊后焊缝经100％超声波探伤为Ⅰ级。
采用上述焊接工艺焊接接头性能，接头抗拉强度Rm＝759MPa，断裂位置：母材，焊缝冲击功AKV(-20℃)＝86J，熔合线冲击功AKV(-20℃)＝67J，热影响区(0.5mm)AKV(-20℃)＝64J，焊缝180°侧弯合格，无裂纹。
焊接接头各部位的金相组织如图1-图4所示。焊缝金属的组织为针状铁素体+粒状贝氏体组织。HAZ粗晶区的晶粒和组织表现为典型的板条贝氏体特征；HAZ细晶区均为铁素体+粒状贝氏体混合组织，晶粒细小，呈等轴状。

Claims (6)

1.一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)选择焊接母材，所述焊接母材为屈服强度700MPa级超快冷钢；
(2)设置焊接坡口，所述焊接坡口为双V型，单侧坡口角度25～30°，钝边4-6mm；
(3)采用埋弧焊打底；
(4)无需清根，在所述焊接坡口内进行正反面埋弧焊填充和盖面焊接。
2.根据权利要求1所述的一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其特征在于所述屈服强度700MPa级超快冷钢为经过冷却速度不低于60℃/s冷却的钢种，所述屈服强度700MPa级超快冷钢的成分及重量百分比含量为：C：0.06～0.1，Si：0.15～0.3，Mn：1.6～1.95，Mo：0.15～0.25，Nb：0.055～0.085，Ti：0.07～0.09，S≤0.01，P≤0.015，其余为Fe及不可避免的杂质；所述屈服强度700MPa级超快冷钢的屈服强度Rel≥700MPa，抗拉强度Rm在820～840MPa，厚度为20-40mm。
3.根据权利要求1所述的一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其特征在于步骤(3)所述埋弧焊打底时所用焊丝的组分及重量百分比为：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.25～0.4，Ni：0.4～0.6，Ti：0.05～0.15，其余为Fe及不可避免的杂质，所述打底时所用焊丝的抗拉强度级别为640MPa级。
4.根据权利要求1所述的一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其特征在于步骤(4)所述埋弧焊填充和盖面焊接所用焊丝的组分及重量百分比为：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.4～0.6，Mo：0.4～0.5，Ni：2～3，Ti：0.05～0.15，其余为Fe及不可避免的杂质；所述埋弧焊填充和盖面焊接所用焊丝的抗拉强度级别为780MPa级，所述埋弧焊填充和盖面焊接的焊接电流500～540A，焊接电压31～35V，焊接速度为40～45cm/min；焊接过程中层间温度控制在≤250℃范围内。
5.根据权利要求1所述的一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其特征在于步骤(3)所述埋弧焊打底在无需预热条件下进行，所述埋弧焊打底的焊接电流500～540A，焊接电压31～35V，焊接速度为40～45cm/min。
6.根据权利要求1所述的一种屈服强度700MPa级超快冷钢的埋弧焊接方法，其特征在于步骤(3)所述埋弧焊打底及步骤(4)所述埋弧焊填充和盖面焊接均采用弱碱性低氢烧结焊剂，所述焊剂的碱度范围为1.0-1.5。
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