CN105081531A - 一种高强度桥梁钢k型接头气保对接焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度桥梁钢K型接头气保对接焊接方法：基材为Q500qE钢板，其R_eL560~611MPa、R_m662~688MPa、延伸率23~24%、-40℃KV₂冲击功：281~296J；钢板厚度组合为32mm+40mm；坡口为双面K型不对称坡口，坡口角度为50°~60°，钝边为2mm；匹配的焊丝为WH70Q，焊丝直径Ф1.2mm；焊接：在电流250~270A、电压27~26V、速度18~15m/h、线能量14~17kj/cm、富氩作保护气体下连续施焊直至焊缝填满。本发明解决了在焊前不预热、焊后不热处理下，焊接大跨度高强度桥梁钢不同厚板的K型接头的焊接问题，满足了大跨度高强度桥梁钢不同厚板的焊缝要求。

Description

一种高强度桥梁钢K型接头气保对接焊接方法

技术领域

本发明涉及一种Q500qE高强度桥梁钢K型接头气保对接焊接方法，其适用于焊接抗拉强度R_m≥630MPa级别高强度、大跨度桥梁工程K型接头厚板结构用钢的焊接。

背景技术

我国在建的沪通长江大桥是一座6线公路、4线铁路的大跨度公、铁两用桥梁，其主桥采用跨度为1092米的公铁两用斜拉桥，建成后的沪通大桥将成为目前世界上跨度最大的公、铁两用桥。为适应我国桥梁建设向高强、大跨、重载、高速方面发展的要求，武钢（集团）公司为该桥开发研制了我国新一代高强度、高韧性桥梁用钢Q500qE，其综合力学性能达到了国外同类钢种水平，尤其是在提高强度的同时低温冲击韧性也有较大的提高。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。因此，如不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，将会直接阻碍我国桥梁钢及新钢种的推广应用。加快开展大跨度桥梁用钢焊接工艺及配套焊接材料研究，对我国桥梁用钢在大跨度厚板桥梁结构制造技术的推广应用有重大经济效益及社会效益。

中国专利号为CN201310282937.8的《屈服强度大于500MPa级桥梁钢富氩气保焊接方法》专利文献，其适用的基板性能：R_eL≥500MPa，R_m≥650MPa，A≥18%，-40℃KV₂≥120J；板厚组合为32mm等厚；焊接坡口形式为双面V型对称，坡口角度为60°，钝边1mm；匹配焊丝的抗拉强度≥700MPa，焊丝直径Ф1.2mm；焊接：电流266~280A，电压26~27V，速度29~26cm/min，线能量14~17kj/cm，富氩作保护气；采用多层多道连续施焊。该文献公开的焊接方法其核心为富氩气保护等厚双面V型对称焊接，而本专利气保焊坡口采用双面K型不对称坡口、不等厚、不同坡口角度K型焊接，两种不同工艺方法解决大跨度桥不同接头形式的关键技术。

对于大跨度高强度桥梁K型结构的建造，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。然而众所周知，随着建桥基材的强度的增加，尤其从目前的Q370qE、Q420qE提高到Q500qE，在焊前不预热，焊后不热处理的情况下，保证焊接过程中大型钢结构防裂、防断成为制造过程的关键。而大型钢结构制造过程进行焊前预热，焊后热处理意味着施工环境、制造成本及制造周期的困难，无法满足施工的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种高强度桥梁钢不同厚板K型接头富氩气保护焊关键焊接工艺制造技术，其主要解决的问题是采用富氩气保护焊接工艺与匹配材料，在焊前不预热、焊后不进行热处理的条件下，焊接大跨度高强度桥梁钢不同厚板的K型接头，满足大跨度高强度桥梁钢不同厚板的焊缝要求。

实现上述目的措施

一种高强度桥梁钢K型接头气保对接焊接方法，其步骤：

1）基材采用Q500qE桥梁钢板，其屈服强度R_eL：560~611MPa、抗拉强度R_m：662~688MPa、延伸率A：23~24%、-40℃KV₂冲击功：281~296J；钢板厚度组合为32mm+40mm的不等厚桥梁钢；

2）气保焊坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°~60°，钝边为2mm；

3）匹配的焊丝为WH70Q，其抗拉强度≥700MPa，焊丝直径Ф1.2mm；焊丝的熔敷金属的力学性能为R_eL=647MPa，R_m=745MPa，A=20%，-40℃KV₂冲击功=146J；

4）焊接工艺：

在焊接电流250~270A、焊接电压27~26V、焊接速度18~15m/h、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，层间温度控制在100~120℃。

本发明钢种从目前的Q370qE、Q420qE提高到Q500qE，且不同板厚K型接头采用焊前不预热，焊后不进行热处理工艺，经采用大量试验选择的焊接工艺参数，并进行探伤检测，未发现有裂纹产生的现象，焊接接头具有优良低温性能及抗裂性能，接头的-40^oCKV₂冲击功达到135~223J，远高于桥梁钢K型接头-40℃KV₂≥41J焊接性能标准，接头具有较高的冲击韧性储备及安全裕度，完全能满足大跨度桥梁桥结构制造的关键技术要求。

本发明具有如下优点：

（1）能满足我国大跨、重载、高速公铁两用桥梁钢不同厚板富氩气保护焊接工艺关键制造技术。其气保护焊接头抗拉强度、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）其焊接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）实现了高强度桥梁钢不同厚板在焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接条件下，采用多层多道连续施焊工艺时焊缝仍具有较高的冲击功。

且操作简便、适用方便、高效、节能、并且适用工厂大跨度桥梁钢制造推广应用。

附图说明

附图为本发明K型接头坡口图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

本发明以下各实施例的基材，均采用：

1）基材采用Q500qE桥梁钢板，其屈服强度R_eL：560~611MPa、抗拉强度R_m：662~688MPa、延伸率A：23~24%、-40℃KV₂冲击功：281~296J；钢板厚度组合为32mm+40mm的不等厚桥梁钢；

2）气保焊坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°~60°，钝边为2mm；

3）匹配的焊丝为WH70Q，其抗拉强度≥700MPa，焊丝直径Ф1.2mm；焊丝的熔敷金属的力学性能为R _eL =647MPa，R _m =745MPa，A=20%，-40℃KV₂冲击功=146J；

实施例1

其焊接工艺：

在焊接电流250A、焊接电压27V、焊接速度18m/h、焊接线能量14kj/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℃。

经检测，所焊接的K型接头力学性能为：焊缝抗拉强度R_m为700MPa，焊缝冲击功-40℃KV₂为135J，热影响区（1mm）-40℃KV₂为223J。

实施例2

其焊接工艺：

在焊接电流270A、焊接电压26V、焊接速度15m/h、焊接线能量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19L/min的条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在120℃。

经检测，所焊接的K型接头力学性能为：焊缝抗拉强度R_m为710MPa，焊缝冲击功-40℃KV₂为140J，热影响区（1mm）-40℃KV₂为216J。

实施例3

其焊接工艺：

在焊接电流263A、焊接电压26V、焊接速度17m/h、焊接线能量16kj/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18L/min的条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在112℃。

经检测，所焊接的K型接头力学性能为：焊缝抗拉强度R_m为706MPa，焊缝冲击功-40℃KV₂为141J，热影响区（1mm）-40℃KV₂为213J。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (1)

1.一种高强度桥梁钢K型接头气保对接焊接方法，其步骤：

1）基材采用Q500qE桥梁钢板，其屈服强度R_el：560~611MPa、抗拉强度R_m：662~688MPa、延伸率A：23~24%、-40℃KV₂冲击功：281~296J；钢板厚度组合为32mm+40mm的不等厚桥梁钢；

2）气保焊坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°~60°，钝边为2mm；

3）匹配的焊丝为WH70Q，其抗拉强度≥700MPa，焊丝直径Ф1.2mm；焊丝的熔敷金属的力学性能为R_eL=647MPa，R_m=745MPa，A=20%，-40℃KV₂冲击功=146J；

4）焊接工艺：

在焊接电流250~270A、焊接电压27~26V、焊接速度18~15m/h、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，层间温度控制在100~120℃。