CN103447670B - 高强钢q690e双丝mag焊接工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，包括：对工件进行预热；采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接，所述双丝MAG焊接工艺的先行极焊接电流高于后行极焊接电流，先行极焊接电压低于后行极焊接电压，两根焊丝的热输入之和保持在预设的范围内；焊后对所述工件进行后热处理。本发明有利于提高焊接效率，而且焊接接头质量良好，低温冲击韧性高，能够满足使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢结构焊接制造领域，尤其涉及一种高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法。
背景技术
低合金高强钢Q690E因其优良的强韧性匹配、高的强度/质量比在工程上得到越来越多的应用。同时，随着海洋工程、舰船、跨海大桥以及海上风力发电等海洋重型装备的迅速发展，高强钢大厚板的高效率、高质量焊接技术越来越受重视，对低合金高强钢厚板的应用和焊接要求也越来越高。例如：400Ft钻井平台桩腿用Q690E高强钢焊接接头强度要求达到770-960MPa，-40℃低温冲击值要达到69J以上。然而，大厚板高强钢Q690E板厚大、强度高、焊接性差，尤其是焊接淬硬倾向比较大，焊接质量不易控制，易产生焊接冷裂纹，导致高强钢Q690E焊接新技术的开发受到限制。
双丝熔化极活性气体保护电弧焊（MAG，Metal Active Gas Arc Welding）焊接技术是利用专门的焊接设备将两根焊丝在同一个熔池中燃烧，从而成倍地提高焊接效率的高效焊接方法。焊接过程中，两根焊丝燃烧产生的热量相互作用，单个焊丝的熔敷效率也被相应的提高；此外，双丝MAG焊两根焊丝作用在一个熔池中，等效电流增大，避免了因高速焊接而产生的咬边、未熔合等缺陷，大大提高了焊接速度。
然而，由于双丝MAG焊接过程中，两根焊丝在一个熔池中，会不可避免地产生相互干扰；两个电弧相互作用，焊接热循环过程复杂；焊接接头性能尤其是冲击韧性难以保证。加之高强钢Q690E的焊接性较差，淬硬倾向大，易产生延迟冷裂纹。
因此，研发设计一种Q690E高强钢的双丝MAG焊接新工艺具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，有利于提高焊接效率，而且焊接接头质量良好，低温冲击韧性高，能够满足使用要求。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，包括：
对工件进行预热；
采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接，所述双丝MAG焊接工艺的先行极焊接电流高于后行极焊接电流，先行极焊接电压低于后行极焊接电压，两根焊丝的热输入之和保持在预设的范围内；
焊后对所述工件进行后热处理。
根据本发明的一个实施例，对所述工件的预热温度为150±10℃。
根据本发明的一个实施例，对所述工件进行后热处理的温度为250±10℃，保温80～100min。
根据本发明的一个实施例，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时，两根焊丝的热输入之和保持在15-20kJ/cm范围内。
根据本发明的一个实施例，采用双丝MAG焊接工艺对所述工艺进行焊接时，两焊枪的夹角范围为10°至15°，两根焊丝的间距范围为10mm至25mm。
根据本发明的一个实施例，所述工件的坡口角度大于等于30°，坡口根部间距大于等于6mm。
根据本发明的一个实施例，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时，如果同一焊层的焊道大于或等于三道，则采用回火焊道的方式对该同一焊层的焊道进行排布。
根据本发明的一个实施例，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时，层间温度保持在160±10℃范围内。
根据本发明的一个实施例，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时的工艺参数如下：保护气体为80%Ar加20%CO2，保护气体流量为20-25L/min；所述先行极焊接电流为250-350A，所述后行极焊接电流为210-320A；所述先行极焊接电压为25-31V，所述后行极焊接电压为25-33V；两丝间距为10-25mm；焊接速度为350-700mm/min；两根焊丝焊接热输入量之和为15-20kJ/cm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法能够解决双丝MAG焊两丝相互干扰、焊接热循环复杂等导致的焊接接头焊缝区低温韧性差，以及高强钢Q690E焊接性不佳，容易产生淬硬倾向和焊后延迟裂纹的难题，保证了焊接质量，大大提高了焊接效率。
附图说明
图1是本发明实施例的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法中双丝MAG焊焊枪姿态示意图；
图3是本发明实施例的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法中坡口结构示意图；
图4是本发明实施例的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法中回火焊道排布示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
参考图1，本实施例的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法包括如下步骤：
步骤S11，对工件进行预热；
步骤S12，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接，所述双丝MAG焊接工艺的先行极焊接电流高于后行极焊接电流，先行极焊接电压低于后行极焊接电压，两根焊丝的热输入之和保持在预设的范围内；
步骤S13，焊后对所述工件进行后热处理。
进一步而言，步骤S11中，对工件预热，预热的温度优选为150±10℃，预热的范围优选为坡口周围80mm以内。焊前预热一定温度，能够降低焊接应力和减缓焊后冷却速度，从而减少焊接裂纹的产生。
步骤S12中，先行极焊接电流优选为高于后行极焊接电流20-50A，先行极焊接电压优选为低于后行极焊接电压0-2V，两根焊丝的热输入之和优选为保持在15-20kJ/cm范围内。先行极焊接电流大能够保证合适的熔深，而后行极焊接电压略大能够保证焊道成形，同时高强钢对热输入要求较高，选择合适的热输入可以保证焊接质量。
参考图2，图2示出了双丝MAG焊接工艺的焊枪姿态，其中，先行极焊枪21和后行极焊枪22之间的夹角为α，α的范围为：10°≤α≤15°。双丝间距记为L，L的范围为：10mm≤L≤25mm。
参考图3，图3示出了坡口结构，其中，母材23设置在衬垫板24上，母材23的坡口根部间隙t≧6mm，坡口角度β≧30°。
步骤S13中，焊接完成后对工件进行整体后热处理，后热温度为250±10℃，保温80～100min，防止出现冷裂纹或氢致裂纹。
焊接过程中，层间温度保持在160±10℃范围内。
另外，对于同一焊层，若焊道大于或等于三道时，可以采用回火焊道方式进行排布，以防止侧壁出现未熔合现象，提高焊接质量。回火焊道指的是多道焊道在焊接时先焊接两边的焊道，再焊接中间的焊道。如图4所示，焊道的焊接顺序按照图中标号1至5的次序，第二层三个焊道的焊接顺序如下：先焊接两边第3焊道和第4焊道，再焊接中间第5焊道，这种焊道排布方式称为回火焊道。
作为一个优选的实施例，双丝MAG焊接工艺的焊接参数如下：焊丝为直径1.2mm实心焊丝；保护气体为80%Ar+20%CO2，保护气体流量为20-25L/min；先行极焊接电流为250-350A，后行极焊接电流为210-320A；先行极电压为25-31V，后行极电压为25-33V；两丝间距为10-25mm；焊接速度为350-700mm/min；两根焊丝焊接热输入量之和为15-20kJ/cm。
下面以板厚50mm的高强钢Q690E为例进行详细说明。采用双丝MAG焊接工艺，焊接设备例如为TANDEM ARC型双丝MAG焊接设备，焊接电源为AB500脉冲电源，焊丝为直径Φ=1.2mm实心焊丝。保护气体为80%Ar+20%CO2，保护气体流量为20-25L/min。采用Φ1.2mm实心焊丝MG-S88A。坡口形式如图2所示，根部间隙10mm，使用钢衬垫。
1、焊前准备
根据焊接需要调整焊枪姿态，选择合适的焊枪夹角和两丝间距；本例较佳的选择焊枪夹角为α=10°，两焊丝间距L=20mm。对母材进行装配，根部间隙10mm。装配定位后对母材预热，预热温度150℃。
2、调试焊接参数
先行极电流大于后行极电流30-40A，先行极电压略低于于后行极0-2V。
先行极焊接电流I先=250-350A，后行极焊接电流I后=220-320A；先行极焊接电压U先=25-31V，后行极焊接电压U后=25-33V；焊接速度V=350-700mm/min；焊接总热输入量E=15-20kJ/cm。
3、采用双丝MAG焊打底、填充和盖面
焊接过程中根据需要可以调整焊枪姿态，对于同一焊层焊道大于等于三道的采用回火焊道方式进行排布，可以防止侧壁出现未熔合现象，提高焊接质量。焊接过程中层间温度控制在160℃-200℃。
4、后热处理
后热温度250℃+保温90min后，缓冷至室温。
针对板厚50mm的Q690E高强钢，采用上述双丝MAG焊接工艺方法，焊接过程稳定，焊接接头抗拉强度达到800-920MPa；-40℃焊缝中心低温冲击功达到80J以上，熔合线及热影响区达到110J以上。相对于相同厚度的Q690E高强钢的单丝MAG焊，焊道减少了40%左右，焊接速度提高了30%以上，焊接效率极大提高。
综上，本发明实施例的双丝MAG焊接工艺方法有如下优点：
（1）采用双丝MAG焊不仅提高了熔敷效率，而且焊接速度与单丝焊相比也大大提高，因此，高强钢Q690E厚板的焊接效率得到极大提高；
（2）与埋弧焊相比焊枪姿态可以根据需要进行调整，最大限度的保证焊缝成形效果和焊接质量，防止未熔合、咬边等缺陷的发生；
（3）采用实心焊丝打底、填充和盖面，有利于实现不清渣焊接，为实现自动化流水线作业奠定了基础；
（4）与其他双丝MAG焊接工艺相比，采用本发明给出的优选焊接参数，焊接接头质量更高，焊接接头抗拉强度达到800-950MPa，-40℃低温冲击值达到70J以上。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，其特征在于，包括：
对工件进行预热；
采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接，所述双丝MAG焊接工艺的先行极焊接电流高于后行极焊接电流，先行极焊接电压低于后行极焊接电压，两根焊丝的热输入之和保持在预设的范围内；
焊后对所述工件进行后热处理；
其中，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时，两焊枪的夹角范围为10°至15°，两根焊丝的间距范围为10mm至25mm。
2.根据权利要求1所述的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，其特征在于，对所述工件的预热温度为150±10℃。
3.根据权利要求1所述的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，其特征在于，对所述工件进行后热处理的温度为250±10℃，保温80～100min。
4.根据权利要求1所述的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时，两根焊丝的热输入之和保持在15-20kJ/cm范围内。
5.根据权利要求1所述的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，其特征在于，所述工件的坡口角度大于等于30°，坡口根部间距大于等于6mm。
6.根据权利要求1所述的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，其特征在于，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时，如果同一焊层的焊道大于或等于三道，则采用回火焊道的方式对该同一焊层的焊道进行排布。
7.根据权利要求1所述的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，其特征在于，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时，层间温度保持在160±10℃范围内。
8.根据权利要求1所述的高强钢Q690E双丝MAG焊接工艺方法，其特征在于，采用双丝MAG焊接工艺对所述工件进行焊接时的工艺参数如下：保护气体为80％Ar加20％CO2，保护气体流量为20-25L/min；所述先行极焊接电流为250-350A，所述后行极焊接电流为210-320A；所述先行极焊接电压为25-31V，所述后行极焊接电压为25-33V；两丝间距为10-25mm；焊接速度为350-700mm/min；两根焊丝焊接热输入量之和为15-20kJ/cm。
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