CN101549431B - 一种用于高强度高炉炉壳用钢的埋弧焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉炉壳用钢埋弧焊接方法。其解决在大线能量及多层焊的情况下，接头高温力学性能无法满足大型高炉炉壳厚板结构制造焊接技术要求，且要焊前预热、焊后热处理等不足。措施：本发明采用抗拉强度为490～590MPa、厚度为36～65mm的高炉炉壳钢，匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度500～600MPa，焊丝直径Φ5.0mm，焊剂为SJ101Q；埋弧焊坡口为双面V型且坡口角度为60°，钝边为6mm；焊接电流650A、电压31V、焊接速度35cm/min、焊接线能量35kJ/cm，连续对相同板厚组合对接接头施焊，直至焊缝填满；焊剂烘烤制度350℃×1h；层间温度在100～150℃。本发明焊前不预热，焊后不热处理，接头有优异常温、低温与高温力学性能及安全储备。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢板埋弧焊接的工艺方法，其不仅适用于高强度高炉炉壳用钢的埋弧焊接，也适用于低温用高强度钢板的埋弧焊接的方法。
背景技术
随着我国高炉整体设计逐步向高参数、大型化方面发展。为满足大型炼铁高炉的建造需要，要求高炉炉壳的钢板的力学性能即强度和韧性要高，且强度和韧性的匹配性要好。为此，与其相匹配的焊接材料及焊接工艺同样提出了更高的要求。
目前存在的主要问题：采用目前国内现有500～600MPa级埋弧焊接材料与焊接工艺匹配，熔敷金属冲击功与实际接头韧性远不能满足新一代大型高炉厚板结构制造的焊接技术要求，尤其在500℃高温时的力学指标相差太远。在大线能量及多层焊的情况下，接头高温力学性能无法满足大型高炉炉壳厚板结构制造焊接技术指标要求，并且还要在焊前预热、焊后进行热处理，导致建造时间长、工序复杂，能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种解决埋弧焊接工艺与匹配材料焊接大型高炉炉壳钢厚板结构制造过程焊前不预热、焊后不进行热处理，焊接接头性能优良，焊缝抗裂性好，冲击韧性储备及安全裕度较高的焊接方法。
实现上述目的技术内容：
一种用于高强度高炉炉壳用钢的埋弧焊接方法，其步骤：
(1)采用抗拉强度为490～590MPa高炉炉壳用钢、厚度为36～65mm；匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度500～600MPa，焊丝直径Ф5.0mm，焊剂为SJ101Q；
(2)埋弧焊坡口采用双面V型坡口，坡口角度为60°，钝边为6mm
(3)在焊接电流650A、焊接电压31V、焊接速度35cm/min、焊接线能量35kJ/cm条件下，连续对在钢板厚度为36～65mm范围内采用相同板厚组合对接接头施焊，直至焊缝填满为止；焊剂烘烤制度为350℃×1h；层间温度控制在100～150℃。
其在于：所采用焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.06～0.12、Si：0.06～0.10、Mn：1.60～2.0、Ni：0.10～0.50、Ti：0.08～0.15、B：0.002～0.010、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明公开的“一种新型高炉炉壳用钢厚板埋弧焊接工艺方法”，满足了新一代大型高炉炉壳厚板结构钢关键埋弧焊接工艺制造技术。埋弧焊焊前不预热，焊后不进行热处理接头具有优异常温、低温与高温力学性能及安全储备。
(2)采用本发明焊接工艺技术，埋弧焊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强韧性力学性能及抗裂性能。
(3)采用本发明焊接工艺技术实现了大型高炉炉壳钢对接接头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具有优良的综合力学性能。
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、并且适用工厂大型高炉炉壳钢制造推广应用。
附图说明
图1为埋弧焊坡口采用对称型双面V型坡口角度为60°并为36mm+36mm等厚板组合的接头形状图
图2为埋弧焊坡口采用非对称型双面V型坡口角度为60°并为65mm+65mm等厚板组合的接头形状图
具体实施方式
实施例1：
(1)采用热机械控制轧制工艺(TMCP)+回火生产的强度在≥490MPa级的钢板，厚板组合为36mm+36mm。试板尺寸为600mm×400mm×36mm；
匹配的焊接材料：
焊丝：其化学组分及重量百分比为：C 0.07、Si 0.06、Mn 1.70、Ni 0.29、Ti 0.12、B 0.004、P≤0.013、S 0.007，其余为铁及不可避免的杂质。
焊丝直径为Ф5.0mm，并与烧结焊剂SJ101Q匹配进行焊接，其熔敷金属的力学性能：Rel：490MPa，Rm：585MPa，A：26％，Z：73％，-40℃AKV：160J；
(2)埋弧焊坡口采用对称型双面V型坡口，坡口角度为60°，钝边为6mm；
(3)在焊接电流650A、焊接电压31V、焊接速度35cm/min、焊接线能量35kJ/cm、焊剂烘烤制度为350℃×1h的条件下，连续对厚度为36mm+36mm组合钢板对接接头施焊直至焊缝填满，其焊缝层间温度控制在100～120℃。
经对采用上述焊接方法焊接的炉壳钢的对接接头力学性能检测，其接头抗拉强度Rm：580MPa；断裂位置：基材，接头冷弯d＝3a，180°合格，焊缝冲击功0℃AKV：166J，熔合线冲击功0℃AKV：161J，热影响区(1mm)0℃AKV：159J；焊缝冲击功-40℃AKV：118J，熔合线冲击功-40℃AKV：102J，热影响区(1mm)-40℃AKV：115J；接头500℃高温拉伸力学性能：Rm：460MPa，RP0.2：390MPa，A：20％，Z：79％。
实施例2：
(1)采用热机械控制轧制工艺(TMCP)+回火生产的强度在在≥490MPa级的钢板，厚板组合为65mm+65mm。试板尺寸为600mm×400mm×65mm；
匹配的焊接材料：
焊丝：其化学组分及重量百分比为：C 0.08、Si 0.07、Mn 1.65、Ni 0.27、Ti 0.13、B 0.005、P≤0.010、S 0.008，其余为铁及不可避免的杂质。
焊丝直径为Ф5.0mm，并与烧结焊剂SJ101Q匹配进行焊接，其熔敷金属的力学性能：Rel：490MPa，Rm：585MPa，A：26％，Z：73％，-40℃AKV：160J；
(2)埋弧焊坡口采用非对称型双面V型坡口，坡口角度为60°，钝边为6mm；
(3)在焊接电流650A、焊接电压31V、焊接速度35cm/min、焊接线能量35kJ/cm、焊剂烘烤制度为350℃×1h的条件下，连续对厚度为65mm+65mm组合钢板对接接头施焊直至焊缝填满，其焊缝层间温度控制在120～150℃。
经对采用上述焊接方法焊接的炉壳钢的对接接头力学性能检测，接头抗拉强度Rm：605MPa，断裂位置：基材，接头冷弯d＝3a，180°合格；焊缝冲击功0℃AKV：167J，熔合线冲击功0℃AKV：116J，热影响区(1mm)0℃AKV：175J；焊缝冲击功-40℃AKV：131J，熔合线冲击功-40℃AKV：107J，热影响区(1mm)-40℃AKV：115J；接头500℃高温拉伸力学性能：Rm：480MPa，RP0.2：425MPa，A：21％，Z：70％。
Claims (1)
1.一种用于高强度高炉炉壳用钢的埋弧焊接方法，其步骤：
(1)采用抗拉强度为490～590MPa高炉炉壳用钢、厚度为36～65mm；匹配的焊接材料：
焊丝抗拉强度500～600MPa，焊丝直径Φ5.0mm，焊剂为SJ101Q；
所采用焊丝的化学组分及重量百分比为：C：0.06～0.12、Si：0.06～0.10、Mn：1.60～2.0、Ni：0.10～0.50、Ti：0.08～0.15、B：0.002～0.010、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质，
(2)埋弧焊坡口采用双面V型坡口，坡口角度为60°，钝边为6mm；
(3)在焊接电流650A、焊接电压31V、焊接速度35cm/min、焊接线能量35kJ/cm条件下，连续对在钢板厚度为36～65mm范围内采用相同板厚组合对接接头施焊，直至焊缝填满为止；焊剂烘烤制度为350℃×1h；层间温度控制在100～150℃。
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