CN101513695A - 一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法。所述方法包括如下步骤：1.所述焊接方法涉及的一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢特定的化学成分和技术条件；2.针对所述钢及其厚度规格，涉及的焊前预热温度；3.针对所述钢涉及的焊接线能量；4.针对所述钢的接头形式和板厚，涉及的坡口形式和焊接方法；5.针对所述钢及其接头形式、坡口形式和焊接方法，涉及的焊接材料；6.针对所述钢及其接头形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，涉及的焊接工艺参数。所述焊接方法，涵盖了桥梁结构的典型接头形式和厚度规格，简便实用，实施效果均符合现行桥梁钢及桥梁结构建造相关标准，可实际运用于该桥梁钢结构的焊接。

Description

一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法

技术领域

本发明属于钢铁材料焊接技术领域，特别是涉及一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法。

背景技术

目前，我国铁路、公路交通运输能力的大幅度提升，要求铁路和公路桥梁的建设规模不断扩大，技术水平不断提高，桥梁的功能、结构和建造技术向适应重载高速、大跨度、轻量化、整体性好、安全性高、采用全焊接节点钢结构的方向发展。因此，对桥梁用钢的强度、低温韧性、疲劳、腐蚀等使用性能和焊接性能的要求越来越高，桥梁钢板的最大厚度也超过了50mm。我国现有桥梁钢的强度级别已从Q235q、Q345q、Q370q发展到Q420q，国外桥梁钢强度级别已达到690MPa级或更高级别。随着强度级别的提高，结构发生脆断的危险性越大，因而对桥梁钢低温韧性的指标要求也随之提高，一般要求Q420qE级钢板-40℃却贝冲击功≥47J。上述技术条件已列入了我国现行的桥梁钢标准GB/T714-2000《桥梁用结构钢》，而桥梁钢的实物交货技术条件远高于国家标准。同时，对高强度桥梁钢板焊接性能的要求也更加严格。桥梁钢具有良好焊接性能或易焊接性，表现在两个方面。一是钢的淬硬倾向低，焊前不预热或采用较低温度预热即可避免裂纹的产生；二是采用较高热输入或较大线能量焊接，热影响区不产生脆化。

目前，国内Q420q桥梁钢主要有两个钢种，一种是早期九江长江大桥采用的15MnVNq铁素体正火钢，另一种是近几年来新开发的超低碳贝氏体钢。

15MnVNq是在16Mn钢的基础上通过加入少量的钒(0.1～0.2％)和同时增氮(0.01～0.02％)来达到细化晶粒和沉淀强化的目的，经正火后屈服强度可达到490MPa级，-40℃却贝冲击功达到60J左右。但是，作为桥梁钢，15MnVNq的焊接性能并不好，主要原因是钢中的碳含量(0.15～0.20％)偏高。因此，为防止产生焊接冷裂纹，需要焊前预热(150～200℃)。另外，在较宽的焊接线能量范围(10～60kJ/cm)内，焊接热影响区均易形成粗大的马氏体与粒状贝氏体的混合组织，脆化倾向较显著，-40℃却贝冲击功往往难于稳定达到实际构件所要求的47J。因此，15MnVNq不能作为Q420qE级桥梁钢使用。

为改善桥梁钢的焊接性能，降低碳含量是必要的技术途径。近年来，国内钢厂相继开发了Q420qE级超低碳贝氏体钢。这种钢采用的(微)合金化技术包括大幅度降碳、Nb和Ti微合金化、和适量加入Mn、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、B等合金元素中的一种或多种，并借助于TMCP技术，促进无碳化物贝氏体转变，产生显著的细化晶粒强化、位错及亚结构强化、析出强化和相变强化效果，从而使钢达到极佳的强韧性匹配，-40℃却贝冲击功的实物水平一般均在200J以上。

根据上述(微)合金化特点，Q420qE级超低碳贝氏体钢与15MnVNq相比，焊接性能应有明显改善。其原因在于两方面：一是钢中的碳含量一般均低于0.05％，根据Granville提出的焊接性与碳含量和碳当量Ceq的关系，即使钢的其它合金成分较高，使碳当量达到了0.40％左右(注：桥梁钢国标GB/T714-2000规定Ceq＝C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14，且Q420q的Ceq≤0.45％)，钢的焊接冷裂纹倾向仍较低，焊前不预热或经较低的温度(一般低于100℃)预热即可避免裂纹的产生。二是超低碳贝氏体钢的合金化特点也促进在它的焊接热影响区发生贝氏体转变，且由于钢中碳含量低且含有微量Ti(0.01～0.02％)，热影响区中马氏体-奥氏体(M-A)岛脆性相的数量相对较少，由此引起的局部脆化倾向相对较低。

但是，根据Q420qE级超低碳贝氏体钢的成分控制特点，该钢在较大焊接线能量(≥45KJ/cm)时热影响区仍存在一定的粗晶脆化问题。为了确保钢的低温韧性，一般采用Al脱氧，钢中的Als含量达到0.03％以上，钢中的氧含量一般控制在≤30ppm，不利于发挥氧化钛诱导针状铁素体转变、以抑制焊接热影响区粗晶脆化的作用。另一方面，为了降低时效脆性，钢中的氮含量一般也控制在≤30ppm，远低于Ti/N的理想配比(3.42∶1)，不利于发挥TiN粒子钉扎焊接热影响区原奥氏体晶界，以抑制粗晶脆化的作用。

为防止Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接粗晶脆化问题，需要在焊接方法上限制焊接线能量的范围，但是，在某种程度上会牺牲焊接效率，增加建造成本。为了在桥梁的实际建造过程中，兼顾高性能与高效率，使质量与成本达到合理的平衡，还需要在焊接方法上进一步探索，针对桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢特定的成分范围和技术条件，解决该钢的焊接线能量适应性问题及相关的工艺问题。具体包括如下几个方面：

1、确定焊前预热制度以避免接头部位产生冷裂纹；

2、确定焊接热影响区-40℃却贝冲击功≥47J的焊接线能量控制范围；

3、针对该钢的接头形式和板厚，提出合理的坡口形式和焊接方法；

4、针对该钢及接头形式、坡口形式和焊接方法，选用合适的焊接材料；

5、针对该钢及接头形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，提出合适的焊接工艺参数。

国内外现有的桥梁钢焊接方法对上述问题也有所涉及。例如，《中国专利》公开了一种桥梁钢结构的现场焊接工艺(申请号03129139.2，公开号CN1565788A)，针对不同厚度钢板的对接和角接，提供了一整套的焊接工艺，包括坡口型式和布置、施焊方法和顺序、基于焊接工艺评定提出的焊接工艺参数、防止焊接裂纹产生的预热和组对方法、焊接返修的方法和特厚钢板(≥50mm)的焊接方法，并已成功应用于上海卢浦大桥的现场焊接施工，但是，该大桥钢结构主材采用的是S355N细晶粒正火钢，与本发明所涉及的Q420qE级超低碳贝氏体钢相比，在钢的成分、生产工艺、微观组织上均有不同，主要区别在于：前者碳含量高(0.15～0.20％)，因此更进一步的区别在于焊接性能不同。前者的焊接冷裂纹敏感性较高，在焊接方法上需要重点采取防止焊接裂纹产生的工艺方案，包括采用Ni含量在0.5～1.20％的焊条、控制熔敷金属扩散氢含量≤2.5ml/100g、在大气湿度超高80％时停止施焊、板厚超过30mm时焊前预热等。这与本发明所要解决的上述问题根本不同，所包括的技术方案也无法适用。“桥梁钢塔柱制造过程中焊接变形控制方法”《中国专利》公开了一种桥梁钢塔柱结构焊接变形的控制方法(申请号200610042922，公开号101011781A)，该方法虽然涉及有关桥梁钢结构所采用的坡口形式、施焊方法和顺序等技术方案，但目的是为了解决塔柱结构的变形问题，且所述方法的主体是涉及到塔柱结构各组件的焊接顺序，因此，与本发明所要解决的上述问题也根本不同，所涉及的技术方案也无法适用。

由此可见，Q420qE级超低碳贝氏体钢运用于桥梁钢结构的建造，符合桥梁向高参数化发展的方向，所涉及到的焊接方法是确保桥梁建造质量的关键技术。但是，国内外现有的桥梁钢焊接方法对上述问题的解决不存在有针对性的、可以完全移置的技术方案，需要加以新的研究和探索。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提供一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法。所述方法具有优良的接头综合性能，焊缝具有优良的低温冲击韧性，接头三区具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。

为实现上述目的，本发明提供的一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，所述方法包括以下步骤：

1)所述方法采用的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的化学组分及重量百分比和技术条件；

2)根据所述钢的化学组分范围、技术条件和板厚，所用的焊前预热温度；

3)根据所述钢的化学组分范围和技术条件，所用的焊接线能量；

4)根据所述钢的接头形式和板厚，所用的坡口形式和焊接方法；

5)根据所述钢及其接头形式、坡口形式和焊接方法，所用的焊接材料；

6)针对所述钢及其接头形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，所用的焊接工艺参数。

上述焊接方法，其中，所述Q420qE级超低碳贝氏体钢的化学组分及重量百分比为：C：0.02～0.10，Mn：1.30～1.70，Si：0.10～0.60，S：≤0.010，P：≤0.015，Cr：≤0.30，Mo：≤0.30，Ni≤0.30，Cu：≤0.30，Nb：0.015～0.045，V：≤0.08，Ti：≤0.02，Als：0.02～0.08，余量为Fe及附带的杂质；所述技术条件是：符合GB/T714-2000标准的要求，所述钢的Ceq≤0.45％，所述Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接接头部位的Rel≥420MPa，Rm≥570MPa，A≥19％，当d＝2a或3a弯曲180°完好，完好，母材、熔合线外1mm处的焊接热影响区和焊缝三区-40℃却贝冲击功均≥47J，接头拉伸试验断在母材。

上述焊接方法，其中，为避免焊接接头部位产生冷裂纹的焊前预热条件，在板厚≤30mm时，焊前不需要预热；在板厚≥60mm时，焊前预热温度≥80℃。

上述焊接方法，其中，熔合线外1mm处的焊接热影响区-40℃却贝冲击功≥47J的焊接线能量的控制范围是：≤60kJ/cm。

上述焊接方法，其中，

焊接接头采用的坡口形式和焊接方法，包括：

1)横向对接采用埋弧焊，坡口形式是：

板厚8～16mm的钢板组焊时，采用单边V型坡口，坡口角度为75°，钝边尺寸为4mm；

板厚17～32mm的钢板组焊时，采用坡口角度为35°的双边U型坡口，根部圆弧半径为6mm，钝边尺寸为4mm；

板厚45～90mm的钢板组焊时，采用坡口角度为35°的双边U型坡口，根部圆弧半径为6mm，钝边尺寸为4mm；

2)船位T型角接采用埋弧焊，不开坡口；

3)平位熔透角接采用CO₂气体保护半自动焊打底、埋弧自动焊填充和盖面的坡口形式是：板厚60mm与板厚30mm的钢板组焊时，采用双边J型对称坡口，坡口开在板厚30mm的钢板一侧，坡口角度为45°，根部圆弧半径为8mm，钝边尺寸为2mm；

4)平位熔透角接采用药芯焊丝CO₂气体保护半自动焊焊接的坡口形式是：板厚60mm与板厚30mm的钢板组焊时，采用双边J型不对称坡口，坡口开在板厚30mm的钢板一侧，坡口角度为45°，根部圆弧半径为8mm，钝边尺寸为2mm，坡口深度分别为16mm和12mm。

上述焊接方法，其中，所用的焊接材料为：

横向埋弧焊对接，采用牌号为H-14、直径为Φ4mm的焊丝配牌号为S787TB的焊剂；

船位T型埋弧焊角接，采用牌号为H08MnA、直径为Φ5mm的焊丝配牌号为SJ101q的焊剂；

平位熔透角接，采用牌号为Supercored81-k2、直径为Φ1.2mm的焊芯焊丝和牌号为H-14、直径为Φ4mm的焊丝配牌号为S787TB的焊剂。

上述焊接方法，其中，所述方法所用的焊接工艺参数，包括：

1)横向埋弧焊对接的工艺参数为：

板厚8～16mm的钢板组焊时，焊接电流440～460A，电弧电压29～31V，焊速18-22m/h，线能量为21～25KJ/cm；

板厚17～32mm的钢板组焊时，焊接电流440～460A，电弧电压30～32V，焊速20～24m/h，线能量为23～27KJ/cm；

板厚45～90mm的钢板组焊时，在根部焊道，焊接电流400～420A，电弧电压28～30V，焊速16～20m/h，线能量21～25KJ/cm；在填充和盖面焊道，焊接电流440～460A，电弧电压30～32V，焊速16～20m/h，线能量为26～30KJ/cm；道间温度均控制在100～200℃；反面焊接前进行清根处理；

2)船位T型埋弧焊角接的工艺参数为：焊接电流740～760A，电弧电压32～34V，焊速14～18m/h，线能量52～58KJ/cm，道间温度75～200℃；

3)平位熔透角接采用CO₂气体保护半自动焊打底、埋弧自动焊填充和盖面时，焊接工艺参数为：

正面焊接，打底焊道采用CO₂气体保护半自动焊，焊接电流280～300A，电弧电压30～32V，焊速14～18m/h，线能量18～22KJ/cm；

填充和盖面采用埋弧自动焊，焊接电流280～300A，电弧电压30～32V，焊速14～18m/h，线能量为18～22KJ/cm；

反面焊接，经清根后采用埋弧自动焊，在打底焊道，焊接电流400～420A，电弧电压28～30V，焊速16～20m/h，线能量为23～27KJ/cm；

在填充和盖面焊道，焊接电流440～460A，电弧电压30～32V，焊速18～22m/h，线能量为23～27KJ/cm；上述所有焊道的道间温度75～200℃；反面焊接前进行清根处理；

4)平位熔透角接采用CO₂气体保护半自动焊焊接时，焊接工艺参数为：焊接电流280～300A，电弧电压30～32V，焊速12～16m/h，线能量21～25KJ/cm；道间温度控制在70～150℃。

上述桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢详细焊接技术方案制订的理由如下：

1、焊前预热温度

本发明按照GB4675.5-84《焊接热影响区最高硬度试验方法》规定的条件，测试了一种板厚分别为16、30和60mm的Q420qE级超低碳贝氏体钢板(化学成分见表1)焊接热影响区的最高硬度，结果分别为247、290和249Hv10，符合TB10212-98《铁路钢桥制造规范》的要求(≤350Hv10)，表明该钢焊接冷裂纹倾向较小。本发明按照GB4675.1-84《斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》的规定，选用板厚为16、30、60mm的Q420qE级超低碳贝氏体钢(化学成分见表1)作为试验材料，手工电弧焊和埋弧自动焊作为焊接方法，牌号为E5515-G、直径为Φ4mm的焊条和牌号为H-14、直径为Φ4mm的焊丝配牌号为S787TB的焊剂作为焊接材料，研究了该钢在环境温度14℃、焊前不同预热温度、严格拘束等焊接条件下接头部位表面和断面的开裂倾向，结果表明，规格16、30mm的钢板在焊前不预热、规格60mm的钢板在预热温度为80℃条件下，接头部位的表面裂纹率和断面裂纹率均为零，进一步表明该钢焊接冷裂纹倾向较小，且所述这种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢在板厚≤30mm时，焊前不预热，也不会在焊接热影响区产生冷裂纹；在板厚≥60mm时，在较低的温度(≥80℃)下预热，即可避免焊接冷裂纹的产生。

2、焊接线能量

本发明将一种Q420qE级超低碳贝氏体钢板(化学成分见表1)加工成尺寸为10×10×80(mm)的试件，先采用Gleeble3500试验机模拟焊接粗晶热影响区组织，相应的热循环参数包括：焊前不预热，最高加热温度1350℃，焊接线能量分别为20、30、40、50、60、70和80KJ/cm，中止冷却温度100℃。然后按照GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》规定测试各模拟焊接粗晶热影响区-40℃却贝冲击功，对应的测试结果分别是187J、142J、121J、86J、73J、45J和29J，表明当焊接线能量超过60KJ/cm时，所述钢焊接热影响区的局部粗晶脆化倾向急剧增加，符合焊接热影响区(熔合线外1mm处)-40℃却贝冲击功≥47J的焊接线能量控制范围是：≤60kJ/cm。

3、坡口形式、焊接方法和焊接参数

针对所述钢不同接头形式和板厚所采用的坡口形式、焊接方法和焊接参数，是为了兼顾接头的低温冲击韧性和焊接效率。如横向对接时，考虑高效性，采用了埋弧焊方法以提高熔敷效率、板厚在超过16mm时采用U型坡口代替V型坡口以减少金属填充量等措施；在同时考虑质量和效率时，采用了角度为35°的U型坡口，且焊接线能量控制在20～30KJ/cm。如船位T型角接一般都是联系焊缝，不用熔透，不考虑接头的低温韧性，因此采用了不开坡口、较高线能量(47～58KJ/cm)埋弧焊等高效技术方案。如平位熔透角接时，是工作焊缝，必须满足承载所要求的技术条件，因此采取的技术方案包括采用J型坡口、控制相对较低的焊接线能量(21～27KJ/cm)、反面清根等措施，但在填充和盖面焊道也采用了较高的线能量(23～27KJ/cm)，以提高效率。

4、焊接材料

针对所述钢，在选用焊接材料时，首先考虑的是焊缝金属的强度和-40℃却贝冲击功与母材尽可能匹配，选用H-14埋弧焊丝配高碱度的S787T焊剂、以及高碱度渣系为特征的Supercored81-k2药芯焊丝作为焊接材料，形成的焊缝金属纯净度较高，且焊缝组织以细小的针状铁素铁为主，强韧性兼备，是所述桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢较为理想的焊接材料。另外，除了焊接热影响区以外，焊缝金属的强度和韧性均也与预热温度、道间温度和焊接线能量有关，预热温度、道间温度或焊接线能量过高时，焊缝金属如同焊接热影响区一样，其强度和韧性也均偏低，这是所述技术方案中对它们加以控制的另一个原因。

本发明的有益效果是：本发明提供的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，包括技术方案、制订依据都是建立在较为系统完整的焊接工艺评定试验和研究结果的基础之上，具有较充分的客观性和合理性。在实施过程中，可以达到接头力学性能优良和焊接效率较高二者兼顾的效果，实用性强。本发明除了运用于桥梁结构的建造以外，还可以移置到其它重要超低碳贝氏体钢结构的建造，适用性强。同时，该发明针对一种全新的高性能桥梁钢，提供了运用于桥梁焊接建造的全套技术方案，对促进桥梁钢的升级换代和建桥技术的发展具有重要的推动作用。

附图说明

图1是板厚16mm+16mm横向对接的坡口形式图；

图2是板厚16mm+16mm横向对接的焊道布置示意图；

图3是板厚30mm+30mm横向对接的坡口形式图；

图4是板厚30mm+30mm横向对接的焊道布置示意图；

图5是板厚60mm+60mm横向对接的坡口形式图；

图6是板厚60mm+60mm横向对接的焊道布置示意图；

图7是板厚30mm+16mm船位T型角接的坡口形式图；

图8是板厚30mm+16mm船位T型角接的焊道布置示意图；

图9是板厚60mm+30mm熔透埋弧焊角接的坡口形式图；

图10是板厚60mm+30mm熔透埋弧焊角接的焊道布置示意图；

图11是板厚60mm+30mm熔透气保焊角接的坡口形式图；

图12是板厚60mm+30mm熔透气保焊角接的焊道布置示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明涉及的一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法作进一步的详细描述。

选用16mm、30mm和60mm三种规格的围产桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢，钢的化学成分列于表1，力学性能列于表2。

表1：钢的化学成分(wt％)

表2：钢的力学性能

根据桥梁结构常用的接头形式，即对接、T型角接和熔透角接，安排不同板厚的钢板进行组焊，作为实施例。具体组焊方式如下：

实施例1板厚16mm+16mm的横向埋弧焊对接；

实施例2板厚30mm+30mm的横向埋弧焊对接；

实施例3板厚60mm+60mm的横向埋弧焊对接；

实施例4板厚30mm+16mm的船位T型埋弧焊角接；

实施例5板厚60mm+30mm的熔透埋弧焊角接；

实施例6板厚60mm+30mm的熔透气体保护焊角接。

针对上述不同板厚、接头形式和焊接方法所构成的组焊方式，按本发明方法所包括的焊接技术方案进行施焊。其中，接头形式、坡口形式、焊道布置和顺序分别示于图1～图6。采用的焊接工艺参数，包括预热温度、线能量、道间温度、焊接电流、电弧电压和焊速等，均列于表3。涉及的焊接材料包括牌号为H-14、直径为Φ4mm的埋弧焊丝配牌号为S787TB的焊剂、牌号为H08MnA、直径为Φ4mm的焊丝配牌号为SJ101q的焊剂和牌号为Supercored81-K2、直径为Φ1.2的药芯焊丝。涉及的焊接设备包括林肯DC-1000型埋弧焊设备配LT-7型焊车、KR500型气体保护焊设备，极性为直流反接。其它施焊条件列于表3的附注。

表3：按本发明方法实施的技术方案和结果

注：1.试板机加工坡口；2.焊剂使用前经350℃烘干，保温2h；3.施焊环境温度为10-15℃，环境湿度为15-30％；4.熔透焊缝反面焊接前清根。

实施效果如下：

实施例1～6的焊缝，经外观检查，确认外部质量均符合TB 10212-98标准中条款4.7.11-1的要求，经全长超声波探伤检验，对接焊缝和熔透角焊缝确认内部质量均达到GB11345-89中I级焊缝的要求。T型角焊缝确认内部质量均达到TB10212-98中II级焊缝的要求。另外，对接头的拉伸性能、焊缝的拉伸性能、焊缝和热影响区(熔合线外1mm)40℃却贝冲击功、接头的弯曲性能和接头的最高硬度进行了测试，结果列于表3。从表3可以看出，实施例1～6焊接接头的各项力学性能均达到以下技术条件：接头及焊缝位伸的性能σ_s≥420MPa、σ_b≥570MPa、δ₅≥19％，接头拉伸断在母材；接头的冲击性能：焊缝及热影响区-40℃A_KV≥47J；接头的冷弯性能：侧弯α＝180°，完好；接头的最高硬度：HV₁₀≤350，符合现行GB/T714-2000标准对Q420qE级桥梁钢有关技术条件的规定。

上述实施例1～6涉及到16mm、30mm和60mm三种规格钢板不同形式的组焊，根据工程经验，有关焊接技术方案和相应的检验结果，其代表性和适用性，可以分别覆盖8～16mm、17～32mm和45～90mm厚度规格的所述钢板。由此可见，本发明所提供的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，较全面地覆盖了桥梁结构的接头形式和厚度规格，且实施效果均符合现行相关标准的技术条件，可以实际运用于Q420qE级超低碳贝氏体钢桥梁结构的焊接。

Claims (7)

1、一种桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：

1)所述方法采用的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的化学组分及重量百分比和技术条件；

2)根据所述钢的化学组分范围、技术条件和板厚，所用的焊前预热温度；

3)根据所述钢的化学组分范围和技术条件，所用的焊接线能量；

4)根据所述钢的接头形式和板厚，所用的坡口形式和焊接方法；

5)根据所述钢及其接头形式、坡口形式和焊接方法，所用的焊接材料；

6)针对所述钢及其接头形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，所用的焊接工艺参数。

2.根据权利要求1所述的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，其特征是：所述Q420qE级超低碳贝氏体钢的化学组分及重量百分比为：C：0.02～0.10，Mn：1.30～1.70，Si：0.10～0.60，S：≤0.010，P：≤0.015，Cr：≤0.30，Mo：≤0.30，Ni≤0.30，Cu：≤0.30，Nb：0.015～0.045，V：≤0.08，Ti：≤0.02，Als：0.02～0.08，余量为Fe及附带的杂质；所述技术条件是：符合GB/T714-2000标准的要求，所述钢的Ceq≤0.45％，所述钢的焊接接头部位的Rel≥420MPa，Rm≥570MPa，A≥19％，当d＝2a或3a弯曲180°时完好，母材、熔合线外1mm处的焊接热影响区和焊缝三区-40℃却贝冲击功均≥47J，接头拉伸试验断在母材。

3.根据权利要求1和2所述的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，其特征是：为避免焊接接头部位产生冷裂纹的焊前预热条件，在板厚≤30mm时，焊前不需要预热；在板厚≥60mm时，焊前预热温度≥80℃。

4.根据权利要求1和2所述的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，其特征是：熔合线外1mm处的焊接热影响区-40℃却贝冲击功≥47J的焊接线能量的控制范围是：≤60kJ/cm。

5.根据权利要求1和2所述的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，其特征是：焊接接头采用的坡口形式和焊接方法，包括：

1)横向对接采用埋弧焊，坡口形式是：

板厚8～16mm的钢板组焊时，采用单边V型坡口，坡口角度为75°，钝边尺寸为4mm；

板厚17～32mm的钢板组焊时，采用坡口角度为35°的双边U型坡口，根部圆弧半径为6mm，钝边尺寸为4mm；

板厚45～90mm的钢板组焊时，采用坡口角度为35°的双边U型坡口，根部圆弧半径为6mm，钝边尺寸为4mm；

2)船位T型角接采用埋弧焊，不开坡口；

3)平位熔透角接采用CO₂气体保护半自动焊打底、埋弧自动焊填充和盖面的坡口形式是：板厚60mm与板厚30mm的钢板组焊时，采用双边J型对称坡口，坡口开在板厚30mm的钢板一侧，坡口角度为45°，根部圆弧半径为8mm，钝边尺寸为2mm；

4)平位熔透角接采用药芯焊丝CO₂气体保护半自动焊焊接的坡口形式是：板厚60mm与板厚30mm的钢板组焊时，采用双边J型不对称坡口，坡口开在板厚30mm的钢板一侧，坡口角度为45°，根部圆弧半径为8mm，钝边尺寸为2mm，坡口深度分别为16mm和12mm。

6.根据权利要求1～5所述的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，其特征是：所述所用的焊接材料为：

横向埋弧焊对接，采用牌号为H-14、直径为Φ4mm的焊丝配牌号为S787TB的焊剂；

船位T型埋弧焊角接，采用牌号为H08MnA、直径为Φ5mm的焊丝配牌号为SJ101q的焊剂；

平位熔透角接，采用牌号为Supercored81-k2、直径为Φ1.2mm的焊芯焊丝和牌号为H-14、直径为Φ4mm的焊丝配牌号为S787TB的焊剂。

7.根据权利要求1～6所述的桥梁用Q420qE级超低碳贝氏体钢的焊接方法，其特征是：所述方法所用的焊接工艺参数，包括：

1)横向埋弧焊对接的工艺参数为：

板厚8～16mm的钢板组焊时，焊接电流440～460A，电弧电压29～31V，焊速18-22m/h，线能量为21～25KJ/cm；

板厚17～32mm的钢板组焊时，焊接电流440～460A，电弧电压30～32V，焊速20～24m/h，线能量为23～27KJ/cm；

板厚45～90mm的钢板组焊时，在根部焊道，焊接电流400～420A，电弧电压28～30V，焊速16～20m/h，线能量21～25KJ/cm；在填充和盖面焊道，焊接电流440～460A，电弧电压30～32V，焊速16～20m/h，线能量为26～30KJ/cm；道间温度均控制在100～200℃；反面焊接前进行清根处理；

2)船位T型埋弧焊角接的工艺参数为：焊接电流740～760A，电弧电压32～34V，焊速14～18m/h，线能量52～58KJ/cm，道间温度75～200℃；

3)平位熔透角接采用CO₂气体保护半自动焊打底、埋弧自动焊填充和盖面时，焊接工艺参数为：

正面焊接，打底焊道采用CO₂气体保护半自动焊，焊接电流280～300A，电弧电压30～32V，焊速14～18m/h，线能量18～22KJ/cm；

填充和盖面采用埋弧自动焊，焊接电流280～300A，电弧电压30～32V，焊速14～18m/h，线能量为18～22KJ/cm；

反面焊接，经清根后采用埋弧自动焊，在打底焊道，焊接电流400～420A，电弧电压28～30V，焊速16～20m/h，线能量为23～27KJ/cm；

在填充和盖面焊道，焊接电流440～460A，电弧电压30～32V，焊速18～22m/h，线能量为23～27KJ/cm；上述所有焊道的道间温度75～200℃；反面焊接前进行清根处理；

4)平位熔透角接采用CO₂气体保护半自动焊焊接时，焊接工艺参数为：焊接电流280～300A，电弧电压30～32V，焊速12～16m/h，线能量21～25KJ/cm；道间温度控制在70～150℃。

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