CN105127558B - 一种高强度桥梁钢k型接头复合焊接方法 - Google Patents

一种高强度桥梁钢k型接头复合焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法：其基材力学性能：Rm为662~688MPa、RelReL560~611，延伸率：23~24 %，‑40℃KV2冲击功：281~296 J；厚度为32mm+40 mm的不等厚桥梁钢；采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；埋弧焊采用WH65Q焊丝+SJ105Q焊剂，焊丝直径为Ф4.0mm；气保护焊丝采用WH70Q，焊丝直径为Ф1.2mm；焊接：先采用气保焊接打底；后埋弧焊接直至焊缝填满。本发明采用不同厚板的K型接头复合焊接方法，以解决大跨度高强度桥梁钢不同厚板的K型接头在焊缝焊前不预热、焊后不热处理；接头的‑40oCKV2冲击功达到135~223J。

Description

一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法
技术领域
本发明涉及一种大跨度桥梁钢厚板的焊接方法，具体属于高强度桥梁钢K型接头复合焊接工艺，其适用于焊接抗拉强度Rm≥630MPa级别高强度桥梁结构用钢不同厚板K型接头的焊接。
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，尤其是低温冲击韧性有较大的提高。其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。
目前，中国专利号为ZL201210287003.9 的《一种高强度低屈强比桥梁钢的复合焊接方法》专利文献，其采用厚度为40mm+40mm的等厚桥梁钢对接焊接。对接复合焊坡口采用双面非对称X坡口，坡口角度为60°，钝边为1mm；匹配的焊丝抗拉强度≥700MPa；其适用的基板（LYR690钢性能：抗拉强度ReL≥500 MPa、Rm≥690 MPa、A≥18%、-40℃KV2冲击功≥120J，对40+40（mm）厚板组合进行复合焊，先进行富氩气保焊焊后连续施，然后采用埋弧焊连续施焊。其由于焊接材料问题，致存在韧性储备还不能满足要求的不足。而本发明焊接的钢种为Q500qE（即抗拉强度级别大于630MPa），匹配的焊接材料组合为WH70Q+H65Q+SJ105Q，板厚32mm+40mm不同板厚K型接头应用范围。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。该文献主要解决厚度为40mm+40mm的等厚桥梁钢对接焊接，其核心问题是解决厚度为40mm+40mm的等厚桥梁钢对接焊接。而本发明其核心问题是主要解决32mm+40mm不同板厚K型接头应用范围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的要求。
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首要关键技术。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
本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，提出一种高强度桥梁钢采用不同厚板的K型接头复合焊接方法，以解决大跨度高强度桥梁钢不同厚板的K型接头在焊缝焊前不预热、焊后不进行热处理的问题。
实现上述目的的措施
一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法，其步骤：
1）基材力学性能：抗拉强度为662 ~688MPa、屈服强度ReL560~611，延伸率A：23~24%，-40℃KV2冲击功：281~296 J；厚度为32mm+40 mm的不等厚桥梁钢；
2）坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；
3）匹配的两种焊丝：埋弧焊采用WH65Q焊丝+SJ105Q焊剂，其焊丝直径为Ф4.0mm；气保护焊丝采用WH70Q，焊丝直径为Ф1.2mm；
4）焊接工艺：
a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流为250~270A、焊接电压在27~26V、焊接速度18~15m/h、焊接线能量14~17kj/cm，并采用体积百分比为20%CO2加上80%Ar的富氩作保护气体，在其流量为18~20L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在100~120℃；
b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在≤130℃。
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-40oCKV2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。
本发明公开的“一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接工艺方法”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复合焊接工艺关键制造技术。复合焊接头抗拉强度、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）由于复合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）实现了高强度桥梁钢不同厚板K型接头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。
并操作简便、适用方便、高效、节能，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）基材钢种为Q500qE，其抗拉强度在662 ~688MPa、屈服强度ReL560~611，延伸率A：23~24 %，-40℃KV2冲击功：281~296 J；厚度为32mm+40 mm的不等厚桥梁钢；
试板尺寸为800mm×400mm×32(40)mm；
2）坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；
3）匹配的两种焊丝：埋弧焊采用WH65Q焊丝+SJ105Q，其焊丝直径为Ф4.0mm；
气保护焊丝采用WH70Q，焊丝直径为Ф1.2mm；气保护WH70Q焊丝熔敷金属的力学性能为ReL=640MPa，Rm=740 MPa，A=21%，-40℃KV2冲击功=180J；
埋弧焊WH65Q焊丝熔敷金属的力学性能为ReL=540MPa，Rm=650 MPa，A=28%，-40℃KV2冲击功=150J；
实施例1
其焊接工艺：
a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流251~258A，焊接电压26V，焊接速度18m/h，焊接线能量15kj/cm；采用体积百分比为20%CO2加上80%Ar的富氩作保护气体，在其流量为20L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在103℃；
b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在120℃。
经对其焊接的复合接头进行力学性能检测，焊缝抗拉强度Rm 为586MPa，焊缝冲击功-40℃KV2为174J， 热影响区（1mm）-40℃KV2为198 J。
实施例2
其焊接工艺：
a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流259~266A，焊接电压27V，焊接速度16m/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，在其流量为18L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在118℃；
b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在120℃。
经对其焊接的复合接头进行力学性能检测，焊缝抗拉强度Rm 为580MPa，焊缝冲击功-40℃KV2为171J 热影响区（1mm）-40℃KV2为210J。
实施例3
其焊接工艺：
a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流264~269A，焊接电压27V，焊接速度17m/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，在其流量为19L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在109℃；
b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在125℃。
经对其焊接的复合接头进行力学性能检测，焊缝抗拉强度Rm 为582MPa，焊缝冲击功-40℃KV2为173J 热影响区（1mm）-40℃KV2为192J。
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 (3)

1.一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法，其步骤：
1）基材力学性能：抗拉强度为662 ~688MPa、屈服强度ReL560~611，延伸率A：23~24 %，-40℃KV2冲击功：281~296 J；厚度为32mm+40 mm的不等厚桥梁钢；
2）坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；
3）匹配的两种焊丝：埋弧焊采用WH65Q焊丝+SJ105Q焊剂，其焊丝直径为Ф4.0mm；气保护焊丝采用WH70Q，焊丝直径为Ф1.2mm；
4）焊接工艺：
a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流251~258A，焊接电压26V，焊接速度18m/h，焊接线能量15kj/cm；采用体积百分比为20%CO2加上80%Ar的富氩作保护气体，在其流量为20L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在103℃；
b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在120℃。
2.一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法，其步骤：
1）基材力学性能：抗拉强度为662 ~688MPa、屈服强度ReL560~611，延伸率A：23~24 %，-40℃KV2冲击功：281~296 J；厚度为32mm+40 mm的不等厚桥梁钢；
2）坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；
3）匹配的两种焊丝：埋弧焊采用WH65Q焊丝+SJ105Q焊剂，其焊丝直径为Ф4.0mm；气保护焊丝采用WH70Q，焊丝直径为Ф1.2mm；
4）焊接工艺：
a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流259~266A，焊接电压27V，焊接速度16m/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，在其流量为18L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在118℃；
b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在120℃。
3.一种高强度桥梁钢K型接头复合焊接方法，其步骤：
1）基材力学性能：抗拉强度为662 ~688MPa、屈服强度ReL560~611，延伸率A：23~24 %，-40℃KV2冲击功：281~296 J；厚度为32mm+40 mm的不等厚桥梁钢；
2）坡口采用双面K型不对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；
3）匹配的两种焊丝：埋弧焊采用WH65Q焊丝+SJ105Q焊剂，其焊丝直径为Ф4.0mm；气保护焊丝采用WH70Q，焊丝直径为Ф1.2mm；
4）焊接工艺：
a) 先采用气保焊接打底正面与反面各1道次，其焊接电流264~269A，焊接电压27V，焊接速度17m/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，在其流量为19L/min的条件下进行施焊，层间温度控制在109℃；
b）进行埋弧焊接直至焊缝填满，其焊接电流为660A，焊接电压30V，焊接速度21m/h，焊接线能量34kj/cm，层间温度控制在125℃。
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Granted publication date: 20171107