CN103381519B - 屈服强度≥500MPa级桥梁钢富氩气体保护焊接方法 - Google Patents

Abstract

屈服强度≥500MPa级桥梁钢富氩气体保护焊接方法，其适用的基板性能：R_eL≥500MPa，R_m≥650MPa，A≥18%，-40^oCKV₂≥120J；板厚组合为32mm等厚。本发明能满足跨度大于1000米以上的大跨度公、铁两用桥梁建设中厚板结构气保焊接工艺，且对接接头三区冲击功达到169~246J，熔合线冲击功-40℃KV₂在190？J以上，热影响区（1mm）-40℃KV₂在190？J以上，接头三区具较高的冲击韧性储备及安全裕度，且焊前不预热、焊后不热处理。

Description

屈服强度≥500MPa级桥梁钢富氩气体保护焊接方法

技术领域

本发明涉及一种屈服强度≥500MPa级桥梁钢富氩气体保护焊接方法，属于高强度桥梁厚板结构用钢的气保护焊接方法，适于屈服强度≥500MPa，抗拉强度R_m≥650MPa，延伸A≥18%，-40^oCKV₂冲击功≥120J的桥梁厚板富氩气体保护焊接方法。

背景技术

随着经济建设的发展，交通运输业的发展也是一个重要的方面，其甚至是须先行发展的行业。如我国的桥梁建设更是突飞猛进，不断向高强度、大跨度、重载荷、高速度方面发展。如拟在长江大桥建设一座6线公路、4线铁路的大跨度公、铁两用桥梁，且其主桥跨度在1000米以上。应该说从跨度来讲，属于当今世界上跨度最大的公、铁两用桥的公铁两用斜拉桥。

但是，随着这种桥梁建设发展的需要，所用钢材即基材，以及基材的焊接工艺都必须进行适应性研发。随着基材屈服强度≥500MPa，抗拉强度R_m≥650MPa，延伸率A≥18%，-40^oCKV₂冲击功≥120J的桥梁钢的开发，与之匹配的焊接材料与焊接工艺必须同时进行研究开发。否则，就不能及时有效地解决大跨度桥梁钢种的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国大跨度桥梁制造及新钢种的推广应用。

经检索，中国专利号为200910062156.1的《一种用于高强度桥梁钢厚板K型接头气保焊接方法》专利文献，其公开了一种采用抗拉强度R_m：570~650MPa、屈服强度R_eL：420~490MPa，延伸率：A18~24%，冲击功-40^oCKV₂：120~270J的桥梁钢、厚度为36~50mm；匹配的焊丝抗拉强度为大于600MPa，焊丝直径Ф1.2mm；气保焊坡口采用双面K型对称坡口，坡口角度为50°~55°，钝边为2mm；在焊接电流260~250A、焊接电压23~22V、焊接速度29~20cm/min、焊接线能量12~17kJ/cm、采用体积百分比为20%CO₂加上80%Ar的富氩作保护气体且其流量控制在18~20L/min的条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在100~150℃的气保焊接方法，且焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺。其焊接的基材钢种抗拉强度级别在不仅低，即在570~650MPa，焊接材料的强度级别为600MPa，其不适用于大跨度高强度桥梁钢的气保焊接技术要求。

对于大跨度高强度桥梁结构的建造，其解决的关键问题是在保证安全服役的前提下，焊接后结构不变形、无裂纹产生，接头具有优良力学性能及低温韧性。随着建桥基材强度的提高，尤其从目前的Q420qE提高到Q500qE，在焊前不预热，焊后不热处理的条件下，保证焊接过程中大型钢结构不裂、不断的安全性成为制造过程的首要关键技术。而目前这种高强度大型钢结构制造过程是防止产生焊接裂纹必须进行焊前预热，焊后热处理的，这就意味着施工环境、制造成本及制造周期的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于跨度大于1000米以上、屈服强度≥500MPa，抗拉强度R_m≥650MPa，延伸率A≥18%，-40^oCKV₂冲击功≥120J桥梁钢厚板气保对接焊接，在保证焊接性能的前提下，无需焊前预热、焊后进行热处理、接头-40^oCKV₂冲击功不低于100J，具有较高的冲击韧性储备及安全裕度的富氩气保焊接工艺方法。

实现上述目的的措施

屈服强度≥500MPa级桥梁钢富氩气体保护焊接方法，其步骤：

（1）适用的基板力学性能为：R_m≥650MPa、屈服强度R_eL≥500MPa，延伸率：A≥18%，冲击功-40^oCKV₂≥120J；基板厚度：32mm+32mm；焊接方式为富氩气体保护焊，且焊前不预热，焊后不进行热处理；

（2）坡口形式采用双面V型对称坡口，坡口角度为60°，钝边1mm；

（3）匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度≥700MPa，焊丝直径Ф1.2mm；

（4）焊接的工艺参数：焊接电流266~280A、焊接电压26~27V、焊接速度29~26cm/min、焊接线能量14~17kJ/cm、采用体积百分比为20%CO₂加上80%Ar的富氩作保护气体，且其流量控制在18~20L/min的条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制不超过210℃。

其特征在于：所述焊丝的化学组分及重量百分比为：C≤0.12%、Si≤0.90%、Mn≤2.0%、Ni≤1.40%、Ti≤0.15%、Cr≤0.70%、Cu≤0.50%、P≤0.015%、S≤0.010%，其余为铁及不可避免的杂质；

本发明具有如下优点：

（1）本发明能满足跨度大于1000米以上公、铁两用桥梁建设中厚板结构气保焊焊接工艺，且气保焊接头过热区由于主要为贝氏体组织，焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织，使接头具有优良的低温韧性，优良的抗裂性能，优良的断裂韧性，及接头三区具有较高的冲击韧性储备及安全裕度，接头三区的-40^oCKV₂冲击功达到169~246J，其远高于桥梁钢对接接头三区-40℃KV₂≥48J焊接性能标准；熔合线冲击功-40℃KV₂在190J以上，热影响区（1mm）-40℃KV₂在190J以上。

（2）实现了高强度桥梁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。

（3）本发明方法操作简便、使用方便，并且高效、节能，适用工厂大跨度桥梁钢厚板制造推广应用。

附图说明

附图为本发明对接接头坡口图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

本发明各实施例按照以下步骤生产，并在所限定范围内任意取值。

其步骤：

（1）适用的基板力学性能为：R_m≥650MPa、屈服强度R_eL≥500MPa，延伸率：A≥18%，冲击功-40^oCKV₂≥120J；基板厚度：32mm+32mm；焊接方式为气保对接焊，且焊前不预热，焊后不进行热处理；

（2）坡口形式采用双面V型对称坡口，坡口角度为60°，钝边1mm；

（3）匹配的焊接材料：焊丝抗拉强度≥700MPa，焊丝直径Ф1.2mm；

（4）焊接的工艺参数：焊接电流266~280A、焊接电压26~27V、焊接速度29~26cm/min、焊接线能量14~17kJ/cm、采用体积百分比为20%CO₂加上80%Ar的富氩作保护气体，且其流量控制在18~20L/min的条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制不超过210℃。

焊丝为在化学成分及重量百分比含量为：C≤0.12%、Si≤0.90%、Mn≤2.0%、Ni≤1.40%、Ti≤0.15%、Cr≤0.70%、Cu≤0.50%、P≤0.015%、S≤0.010%，其余为铁及不可避免的杂质范围内任意配备制作的。

实施例1

试验施焊于跨度为1092米桥梁用的基板：厚板组合为32mm+32mm，力学性能为：屈服强度R_eL：530MPa，抗拉强度R_m:661MPa，延伸率A:21%，-40^oCKV₂冲击功:130J的基材试板；试板尺寸为600mm×400mm×32mm；

气保对接焊的坡口形状为双面V对称坡口，坡口角度为60°，钝边为1mm；

焊接材料匹配：焊丝抗拉强度≥700MPa，焊丝直径为Ф1.2mm，熔敷金属的力学性能为R_el=655MPa，R_m=735MPa，A=21%，Z=73%，-40℃KV₂冲击功=183J；

焊接工艺参数：焊接电流260A，焊接电压26V，焊接速度为29cm/min，焊接线能量为14kJ/cm，保护气体为80%Ar+20%CO₂。

经采用多层多道连续施焊并填满后对基材试板进行对接焊接，并将层间温度控制在180~190℃，在不经焊前预热、焊后进行热处理的前提下，对接接头力学性能经检测，其焊缝抗拉强度R_m=713MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃KV₂=169J，熔合线冲击功-40℃KV₂=191J，热影响区（1mm）-40℃KV₂=240J。其焊接性能完全满足要求。

实施例2

试验施焊于跨度为1092米桥梁用的基板：厚板组合为32mm+32mm，力学性能为：屈服强度R_eL：550MPa，抗拉强度R_m:650MPa，延伸率A:22%，-40^oCKV₂冲击功:140J的基材试板；试板尺寸为600mm×400mm×32mm；

气保对接焊的坡口形状为双面V对称坡口，坡口角度为60°，钝边为1mm；

焊接材料匹配：焊丝抗拉强度≥700MPa，焊丝直径为Ф1.2mm，熔敷金属的力学性能为R_el=655MPa，R_m=735MPa，A=21%，Z=73%，-40℃KV₂冲击功=183J；

焊接工艺参数：焊接电流280A，焊接电压27V，焊接速度为26cm/min，焊接线能量为17kJ/cm，保护气体为80%Ar+20%CO_2；。

经采用多层多道连续施焊并填满后对基材试板进行对接焊接，并将层间温度控制在180~190℃，在不经焊前预热、焊后进行热处理的前提下，对接接头力学性能经检测，其焊缝抗拉强度R_m=713MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功-40℃KV₂=181J，熔合线冲击功-40℃KV₂=203J，热影响区（1mm）-40℃KV₂=193J。其焊接性能完全满足要求。

具体实施方式中的实施例仅为最佳例举，并非对本发明的实施性限制。

Claims (1)

1.屈服强度≥500MPa级桥梁钢富氩气体保护焊接方法，其步骤：

试验施焊于跨度为1092米桥梁用的基板：厚板组合为32mm+32mm，力学性能为：屈服强度R_eL：550MPa，抗拉强度R_m:650MPa，延伸率A:22%，-40^oCKV₂冲击功:140J的基材试板；试板尺寸为600mm×400mm×32mm；

气保对接焊的坡口形状为双面V对称坡口，坡口角度为60°，钝边为1mm；

焊接材料匹配：焊丝抗拉强度≥700MPa，焊丝直径为Ф1.2mm，熔敷金属的力学性能为R_el=655MPa，R_m=735MPa，A=21%，Z=73%，-40℃KV₂冲击功=183J；

焊接工艺参数：焊接电流280A，焊接电压27V，焊接速度为26cm/min，焊接线能量为17kJ/cm，保护气体为80%Ar+20%CO₂；采用多层多道连续施焊并填满，层间温度控制在180~190℃。