CN101564783A - 一种用于高强度钢对接手工焊接方法 - Google Patents

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缪凯
陈浮
刘吉斌
黄治军
牟文广
邹德辉
董汉雄
王玉涛
胡因洪
周运武
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Abstract

本发明涉及一种适用于抗拉强度为690～760MPa级别的桥梁钢及工程结构钢手工焊接方法。其解决目前采用大于700MPa级手工焊接材料与高韧性的基材相比，其韧性指标相差太大的问题。措施：一种用于高强度钢对接手工焊接方法，其焊接步骤：采用抗拉强度为690～760MPa、屈服强度为600～660MPa，延伸率：18～25％，－40℃AKV：165～210J的高强钢，其厚度为26～50mm相同板厚组合对接；匹配的焊条抗拉强度大于700MPa，直径Φ4.0mm；手工焊坡口采用双面V型非对称60°坡口，钝边2mm；焊接电流160A、电压26V、速度15cm/min、线能量17kJ/cm，采用连续施焊并使焊缝填满，层间温度控制在100～150℃。本发明焊前不预热、焊后不需热处理。

Description

一种用于高强度钢对接手工焊接方法
技术领域
本发明涉及一种高强度钢手工焊接方法，适用于抗拉强度为690～760MPa级别的高强度桥梁钢及工程结构钢手工焊接方法，它属于高强度工程钢结构制造的焊接。
背景技术
随着桥梁结构用钢的整体设计逐步向高强、重载、大跨方面发展。为适应我国工程建设发展的要求，武汉钢铁(集团)公司近几年来开发研制了WNQ570、WNQ690等高强度、高韧性系列用钢，其综合力学能达到了国外同类钢种水平，尤其是低温冲击韧性有较大的提高。基材性能的提高对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了迫切的要求。
由于桥梁工程焊接结构日益向高参数、大型化方向发展，这就对焊接结构用钢不仅要有良好的综合力学性能，而且要有良好的加工工艺性能(如焊接性)。焊接性的好坏是评价钢材使用性能的主要指标之一。焊接性、焊接材料及相应的焊接工艺是焊接低合金高强度结构钢的三个基本要素。因此，如不及时有效地解决高强度工程结构用钢的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国高强度级别新钢种的推广应用。加快开展高强度级别用钢的焊接工艺及配套焊接材料研究，对我国大跨度桥梁钢及高强度工程结构用钢制造技术的推广应用有重大经济效益及社会效益。
目前存在的主要问题：采用目前现有大于700MPa级手工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跨度桥梁工程结构制造的焊接技术要求，尤其是与高韧性的基材相比，其韧性指标相差太远。不能满足大跨、重载、高速桥梁钢及大型海洋平台起重结构制造焊接技术指标要求。在多层焊的情况下，接头的低温(-40℃AKV)冲击功无法达到高强、高韧匹配工程结构制造焊接技术指标要求。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种解决手工焊接工艺与匹配材料焊接高强度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方法。
实现上述目的技术内容：
一种用于高强度钢对接手工焊接方法，其焊接工艺步骤：
(1)采用抗拉强度为690～760MPa、屈服强度ReL600～660MPa，延伸率：A18～24％，-40℃AKV冲击功：165～210J的高强钢，其厚度为26～50mm，并为相同板厚组合对接；匹配的焊条抗拉强度为大于700MPa，焊条直径Φ4.0mm；
(2)手工焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边为2mm；
(3)在焊接电流160A、焊接电压26V、焊接速度15cm/min、焊接线能量17kJ/cm、采用焊连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在100～150℃。
其在于：所采用焊条熔敷金属化学成分组分及重量百分比为：C：0.05～0.10、Si：0.30～0.60、Mn：1.20～1.60、Ni：0.14～1.60、Mo：0.25～0.50、P≤0.010、S≤0.017；熔敷金属的力学性能Re1：690MPa，Rm：740MPa，A：22％，-50℃AKV冲击功：70J。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明公开的一种高强度工程结构用钢手工焊接工艺方法，满足了我国桥梁、大型海洋平台起重工程船等高强度用钢手工焊接工艺关键制造技术。手工焊接头抗拉强度、接头冲击功达到较高水平，接头具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。
(2)采用本发明焊接工艺技术，手工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低温冲击韧性及抗裂性能。
(3)采用本发明焊接工艺技术实现了高强度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。
附图说明
图1为焊接的钢板组合厚度为26mm+26mm的坡口角度示意图
图2为焊接的钢板组合厚度为50mm+50mm的坡口角度示意图
具体实施方式
实施例1：
基材：WNQ690：即抗拉强度为690MPa，TMCP+回火，厚板组合50mm+50mm。试板尺寸为600mm×400mm×50mm，手工焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边2mm。
焊接材料：手工焊条直径Φ4.0mm；熔敷金属的力学性能为Re1：690MPa，Rm：740MPa，A：22％，-50℃AKV冲击功：70J。与WNQ690钢26mm+26mm板厚进行手工对接焊缝焊接；
焊接工艺：焊接电流160A，焊接电压26V，焊接速度15cm/min，焊接线能量17kJ/cm；手工焊对接采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100～120℃，焊前不预热、焊后不进行热处理工艺。
经对上述焊接工艺焊接高强度钢手工焊对接接头力学性能的试验，其接头抗拉强度Rm：740MPa，断裂位置：基材，接头冷弯d＝3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃AKV：101J，熔合线冲击功-40℃AKV：150J，热影响区(0.5mm)-40℃AKV：133J。
实施例2：
基材：WNQ690：即抗拉强度为760MPa，TMCP+回火，厚板组合26mm+26mm。试板尺寸为600mm×400mm×26mm，手工焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边2mm。
焊接材料：手工焊条直径Φ4.0mm；熔敷金属的力学性能为Re1：690MPa，Rm：740MPa，A：22％，-50℃AKV冲击功：70J。与WNQ690钢26mm+26mm板厚进行手工对接焊缝焊接；
焊接工艺：焊接电流160A，焊接电压26V，焊接速度15cm/min，焊接线能量17kJ/cm；手工焊对接采用多层多道连续施焊，层间温度控制在120～150℃，焊前不预热、焊后不进行热处理。
经对上述焊接工艺焊接高强度钢手工焊对接接头力学性能的试验，其接头抗拉强度Rm：760MPa，断裂位置：基材，接头冷弯d＝3a，180°合格，焊缝冲击功40℃AKV：123J，熔合线冲击功-40℃AKV：196J，热影响区(0.5mm)-40℃AKV：161J。

Claims (2)

1、一种用于高强度钢对接手工焊接方法，其焊接步骤：
(1)采用抗拉强度为690～760MPa、屈服强度ReL：600～660MPa，延伸率：A18～25％，-40℃AKV冲击功：165～210J的高强钢，其厚度为26～50mm，并为相同板厚组合对接；匹配的焊条抗拉强度大于700MPa，焊条直径Φ4.0mm；
(2)手工焊坡口采用双面V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边为2mm；
(3)在焊接电流160A、焊接电压26V、焊接速度15cm/min、焊接线能量17kJ/cm、采用连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在100～150℃。
2、如权利要求1所述的一种用于高强度钢对接手工焊接方法，其特征为：所采用焊条熔敷金属化学成分组分及重量百分比为：C：0.05～0.10、Si：0.30～0.60、Mn：1.20～1.60、Ni：0.14～1.60、Mo：0.25～0.50、P＜0.010、S≤0.017。
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