CN104708170A - 一种q460c钢的焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Q460C钢的焊接工艺,采用氩气/二氧化碳精混合气体保护焊进行打底焊接,采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊进行填充、盖面焊接。本发明可以防止焊接钢管产生淬硬组织,预防组织晶粒过大,降低焊接应力,减少焊接变形。
Description
技术领域
本发明涉及钢材焊接技术,具体涉及一种GB1591-2008中Q460C钢的焊接工艺。
背景技术
随着电力工业的发展,以及钢铁行业技术的改进,高强度钢材性能日趋成熟,产能大量提高,在许多工程中,可以在经济效益、设计环节大大优于Q235、Q345等普通低合金钢。但是高强度钢材也提高了制作成型和焊接的难度。综合利弊,高强钢具有广阔的发展前景和应用空间。
Q460C屈服强度ReL为460MPa,抗拉强度Rm为550~720MPa。
Q460C低合金高强度钢是在16Mn钢的基础上,为改善钢的性能,在冶炼时加入一些合金元素Cr、Ni、V、Ti、Nb等合金元素,Ti、Ni、V细化了晶粒,减少钢材的过热倾向,提高了钢材的强度和韧性。
由于Q460C中含有较多合金元素,这类钢的淬硬所增加,随着钢的碳当量和板厚的增加,其淬硬及冷裂倾向随之增大,并且在高应力的作用下,产生焊接裂纹的倾向也大为增加,因此,该类钢材焊接时需要采取控制焊接线能量、使用较小的热输入。同时,氢致裂纹是低合金钢焊接接头最危险的缺陷,需要采取适当预热和及时后热等措施。
Q460C钢热影响区在焊接过程中会出现脆化过程,其中钒、铌,和碳、氮形成的碳氮化合物的析出相溶解到相中,抵制奥氏体长大,但在热影响区的粗晶区,高温停留时间长,细化组织的作用被大大削弱,粗晶区出现粗大晶粒及上贝氏体,M-A组元,再加上粗晶区对碳、氮固溶度的增加,导致韧性的降低和时效敏感性增大。
发明内容
发明目的:本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种防止焊接纵缝钢管产生淬硬组织,预防组织晶粒过大,降低焊接应力,减少焊接变形的Q460C钢的焊接工艺。
技术方案:为了解决上述技术问题,本发明所述的一种Q460C钢的焊接工艺,采用氩气/二氧化碳精混合气体保护焊进行打底焊接,采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊进行填充、盖面焊接,按照下列步骤进行操作:
(1)焊接工艺参数的确定:焊接时采用较小的线能量,宜不超过12kJ/cm,设定气体流量、焊接速度;
(2)焊前准备:
a)制备坡口,对焊件待焊接区以及近焊缝区母材进行清理,确保无影响焊接质量的外部因素;
b)将需要焊接的母材进行对口拼装点固,应确保母材焊接区及近焊缝区无影响焊接质量的缺陷;
c)对口点固焊所使用的焊丝、焊接工艺与氩气/二氧化碳混合气体打底焊相同;
d)焊丝干伸长度为15~20mm;
(3)装配定位焊接要求:定位焊所使用的焊接材料应与焊接同类型的材料相同,定位焊焊缝长度一般不小于40mm,焊缝厚度不宜超过焊缝设计厚度的2/3;
(4)氩气/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接,打底焊焊接参数如下:
焊丝选用φ1.2mm,型号为ER55-D2,混合气体比例为Ar:CO2=85%:15%,气体流量16~20L/min;
当气温低于5℃时,应对待施焊区进行预热,预热温度不低于80℃,预热的加热区应在焊接坡口两侧,宽度应各为焊接施焊处厚度的1.5倍以上,且不小于100mm;
焊接电流为140~160A,焊接电弧电压为16~18V,焊接速度为20~22cm/min;
混合气体保护焊打底单道焊缝厚度不大于5mm;
(5)氩气/二氧化碳混合气体保护焊填充、盖面焊接,焊接参数如下:
焊丝选用φ1.2mm,型号为ER55-D2,混合气体比例为Ar:CO2=85%:15%,气体流量16~20L/min,焊道数为填充一道,盖面一道;
焊接电流为200~220A,电弧电压为22~24V,焊接速度为27~29cm/min,线能量不大于12kJ/cm;
填充焊道金属厚度不大于6mm;
盖面焊道宽度不大于16mm;
盖面焊接和填充焊接过程中,焊道的层间温度不应超过220℃~250℃。
进一步,所述步骤(4)、(5)中,焊接电源选择为松下KRⅡ-500。
再进一步,在所述步骤(4)采用混合气体保护焊进行打底。
在所述步骤(5)中,盖面焊接时需进行摆动,摆动幅度不大于10mm。
所述步骤(5)中,焊接线能量不大于12kJ/cm。
在所述步骤(2)中,制备坡口时,在坡口两侧25mm范围内应显露金属光泽。
在所述步骤(5)中,焊接层间温度不应超过250℃。
本发明的构思为:Q460C钢材的使用可以对产品设计进行优化,减少产品本体重量,减少基础设施施工成本,大大提高经济效益。
防止热影响区的工艺措施主要是采用较小的线能量进行焊接,减少高温停留时间,避免钢材高温时间过长,引起晶粒过大,导致强度和韧性的下降;采用多层多道焊,焊道数量随着板厚的变化而变化,进行合理的分布。
气体流量对焊接质量也有很大的影响,流量过大,会产生不规则紊流,形成气孔缺陷,并且,由于氩气/二氧化碳混合气体的成本大大高于纯二氧化碳气体,流量过大也会提高生产成本;流量过小,则焊接熔池无法得到充分的保护,形成气孔缺陷。应适当控制焊接速度:如果焊接速度过快,则会引起未熔合、气孔等缺陷,如果速度过慢,则会加大焊接的热输入量,引起组织晶粒粗大,降低焊缝强度和韧性。
有益效果:本发明与现有技术相比,其显著优点是:本发明可以防止焊接钢管产生淬硬组织,预防组织晶粒过大,降低焊接应力,减少焊接变形。
附图说明
图1是直缝钢管氩气/二氧化碳混合气体保护焊对接坡口示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。
本发明所述的一种Q460C钢的焊接工艺,采用氩气/二氧化碳精混合气体保护焊进行打底焊接,采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊进行填充、盖面焊接,按照下列步骤进行操作:
本发明在工艺上进行了严密、周详的设计,为Q460C钢的焊接提供了规范性的工艺操作指导。
(1)焊接工艺参数的确定
由于Q460C中含有较多合金元素,这类钢的淬硬所增加,随着钢的碳当量和板厚的增加,其淬硬及冷裂倾向随之增大,并且在高应力的作用下,产生焊接裂纹的倾向也大为增加,因此,该类钢材焊接时需要采取控制焊接线能量、使用较小的热输入。同时,氢致裂纹是低合金钢焊接接头最危险的缺陷,需要采取适当预热和及时后热等措施。
Q460C钢热影响区在焊接过程中会出现脆化过程,其中钒、铌,和碳、氮形成的碳氮化合物的析出相溶解到相中,抵制奥氏体长大,但在热影响区的粗晶区,高温停留时间长,细化组织的作用被大大削弱,粗晶区出现粗大晶粒及上贝氏体,M-A组元,再加上粗晶区对碳、氮固溶度的增加,导致韧性的降低和时效敏感性增大
防止热影响区的工艺措施主要是采用较小的线能量进行焊接,减少高温停留时间,避免钢材高温时间过长,引起晶粒过大,导致强度和韧性的下降;采用多层多道焊,焊道数量随着板厚的变化而变化,进行合理的分布。
气体流量对焊接质量也有很大的影响,流量过大,会产生不规则紊流,形成气孔缺陷,并且,由于氩气/二氧化碳混合气体的成本大大高于纯二氧化碳气体,流量过大也会提高生产成本;流量过小,则焊接熔池无法得到充分的保护,形成气孔缺陷。应适当控制焊接速度:如果焊接速度过快,则会引起未熔合、气孔等缺陷,如果速度过慢,则会加大焊接的热输入量,引起组织晶粒粗大,降低焊缝强度和韧性。
(2)焊前准备:
a)制备坡口,对焊件待焊接区以及近焊缝区母材进行清理,确保无影响焊接质量的外部因素,应显露金属本色光泽;
b)将两块需要焊接的母材进行对口拼装点固,应确保母材焊接区及近焊缝区无影响焊接质量的缺陷;
c)对口点固焊所使用的焊丝、焊接工艺与氩气/二氧化碳混合气体打底焊相同;
d)调整导电嘴到工件的距离,焊丝干伸长度为15~20mm。如果焊丝伸出太长,造成气体保护效果差,形成气孔缺陷;
如果焊丝伸出过短,则容易烧坏导电嘴和飞溅堵塞喷嘴。
(3)装配定位焊要求:
为了保证焊缝的质量,并且本工艺中定位焊最终将熔入焊缝,定位焊焊接应选用与填充、盖面焊接相同型号的材料。定位焊焊缝长度一般不小于40mm,焊缝厚度不宜超过焊缝设计厚度的2/3。定位焊应尽量避免强行装配,减少拘束,焊缝应均匀分布,对称焊接,定位焊的电流应大于正常焊接时5%左右。
(4)氩气/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接
采用氩气/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接一层,焊接参数如下:焊丝选用φ1.2mm,型号为ER55-D2,混合气体比例为Ar:CO2=85%:15%,气体流量16~20L/min;
当气温低于5℃时,应对待施焊区进行预热,预热温度不低于80℃,预热的加热区应在焊接坡口两侧,宽度应各为焊接施焊处厚度的1.5倍以上,且不小于100mm;
焊接电流为140~160A,焊接电弧电压为16~18V,焊接速度为20~22cm/min。焊接电源选择松下KRⅡ-500。
混合气体保护焊打底单道焊缝厚度不大于5mm。
(5)氩气/二氧化碳混合气体保护焊填充、盖面焊接:
采用摆动焊的焊接方法,焊枪摆的幅度不大于10mm。
盖面焊接焊丝选用φ1.2mm,型号为ER55-D2,混合气体比例为Ar:CO2=85%:15%,气体流量16~20L/min,焊道数为填充一道,盖面一道;
焊接电流为200~220A,电弧电压为22~24V,焊接速度为27~29cm/min,线能量不大于12kJ/cm,焊接电源选择为松下KRⅡ-500;
填充焊道金属厚度不大于6mm;
盖面焊道宽度不大于16mm;
盖面焊接和填充焊接过程中,焊道的层间温度不应超过220℃~250℃。
本发明可以防止焊接钢管产生淬硬组织,预防组织晶粒过大,降低焊接应力,减少焊接变形。
本发明提供了一种思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围,本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种Q460C钢的焊接工艺,其特征在于:采用氩气/二氧化碳混合气体进行打底、填充以及盖面焊接,按照下列步骤进行操作:
(1)焊前准备:
a)制备坡口,对焊件待焊接区以及近焊缝区母材进行清理,确保无影响焊接质量的外部因素;
b)将需要焊接的母材进行对口拼装点固,应确保母材焊接区及近焊缝区无影响焊接质量的缺陷;
c)对口点固焊所使用的焊丝、焊接工艺与氩气/二氧化碳混合气体打底焊相同;
d)焊丝干伸长度为15~20mm;
(2)装配定位焊接要求:定位焊所使用的焊接材料应与焊接同类型的材料相同,定位焊焊缝长度一般不小于40mm,焊缝厚度不宜超过焊缝设计厚度的2/3;
(3)氩气/二氧化碳混合气体保护焊打底焊接,打底焊焊接参数如下:
焊丝选用φ1.2mm,型号为ER55-D2,混合气体比例为Ar:CO2=85%:15%,气体流量16~20L/min;
当气温低于5℃时,应对待施焊区进行预热,预热温度不低于80℃,预热的加热区应在焊接坡口两侧,宽度应各为焊接施焊处厚度的1.5倍以上,且不小于100mm;
焊接电流为140~160A,焊接电弧电压为16~18V,焊接速度为20~22cm/min;
混合气体保护焊打底单道焊缝厚度不大于5mm;
(4)氩气/二氧化碳混合气体保护焊填充、盖面焊接,焊接参数如下:
焊丝选用φ1.2mm,型号为ER55-D2,混合气体比例为Ar:CO2=85%:15%,气体流量16~20L/min,焊道数为填充一道,盖面一道;
焊接电流为200~220A,电弧电压为22~24V,焊接速度为27~29cm/min,线能量不大于12kJ/cm;
填充焊道金属厚度不大于6mm;
盖面焊道宽度不大于16mm;
盖面焊接和填充焊接过程中,焊道的层间温度不应超过220℃~250℃。
2.根据权利要求1所述的Q460C钢的焊接工艺,其特征在于:在所述步骤(4)中,盖面焊接时需进行摆动,摆动幅度不大于10mm。
3.根据权利要求1所述的Q460C钢的焊接工艺,其特征在于:在所述步骤(4)中,焊接线能量不大于12kJ/cm。
4.根据权利要求1所述的Q460C钢的焊接工艺,其特征在于:在所述步骤(1)中,制备坡口时,在坡口两侧25mm范围内应显露金属光泽。
5.根据权利要求1所述的Q460C钢的焊接工艺,其特征在于:在所述步骤(4)中,焊接层间温度不应超过250℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150617 |
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