CN105149741A - 一种q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺 - Google Patents

一种q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺 Download PDF

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Abstract

一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，主要包括通过采用一定重量比例的合金元素的焊丝，对应不同钢板的厚度设定与之配合的预热温度、电压、电流、焊接速度等输入量。降低钢板焊缝的淬透性，提高焊缝的塑性变形能力，减少裂纹的产生。

Description

一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种超高强度钢的焊接工艺技术领域，特别涉及一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺。
背景技术
随着钢结构行业的日新月异，减轻结构自重，提高承载能力将成为行业发展的必然趋势，因此越来越多的超高强度钢将得到应用；焊接在钢结构制作中发挥着极为重要的作用，焊缝质量的好坏将直接关系到钢结构的使用寿命，为了满足钢结构质量要求及使用性能，保证工程项目的顺利完成，对超高强度钢的焊接工艺技术提出了巨大的挑战。气体保护焊作为目前钢结构制作中的主要焊接方法之一，具有生产效率高，焊接质量好，操作灵活多变，价格低廉等优点而被广泛采用；由于Q960超高强度合金系统复杂，淬硬倾向较大，焊接时极易产生冷裂纹，此外超高强钢强度级别高，焊接过程中容易导致包括热影响区在内的焊接接头脆化，因此防止焊接冷裂纹产生，确保焊接接头具有优良的力学性能是该钢材的焊接技术关键。常规用钢Q345B焊接性良好，焊接过程中一般无冷裂纹产生；针对超高强钢的焊接工艺，尚缺乏经验；如果采用常规焊接工艺，焊后接头性能将无法得到保证；据悉，目前Q960超高强度钢的焊接在钢结构制作中尚无应用。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种有效防止Q960超高强度钢焊接冷裂纹产生，提高焊接接头力学性能的焊接工艺。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：工艺包括以下步骤：
(1)采用焊丝直径为1.2mm，其焊丝化学成分重量百分比为：C：0.08～0.15％，Si：0.65～0.75％，Mn：0.75～0.80％，P：≤0.01％，S:≤0.008％，Cr：0.20～0.22％，Ni：1.25～1.30％，Cu：0.12～0.18％，Mo：0.25～0.28％，其余为铁，该焊丝熔敷金属的含氢量不超过5ml/100g(水银法)；
(2)保护气体采用80％Ar+20％CO2混合气体；
(3)预热温度与钢板厚度呈正比例关系，且预热范围坡口及坡口两侧50mm范围内；
(4)对接及角接焊缝焊接参数与钢板厚关系见下表：
钢板厚度(mm) 电流(A) 电压(V) 焊接速度(cm/min) 气体流量(L/min)
6～8 170～190 20～22 25～30 15-20
10～12 240～260 24～26 28～36 15-20
14～18 240～280 24～28 28～36 15-20
20～22 260～280 26～30 28～40 20-25
25～30 260～280 26～30 28～40 20-25
35～40 260～300 21～28 28～40 20-25
(5)焊接过程中焊层间温度应控制在230℃以内，且不低于最低预热温度；
(6)焊后覆盖保温棉缓冷至室温。
优选地，焊丝化学成分重量百分比为C：0.10％，Si：0.69％，Mn：1.78，P：0.01％，S:0.008％，Cr：0.21％，Ni：1.27％，Cu：0.15％，Mo：0.26％，其余为铁。
进一步地，焊接过程中采用低组配的焊接接头。
进一步地，当层间温度低于预热温度时，应进行重新加热。
进一步地，当采用火焰预热时，应在停止火焰加热后，在焊缝背面进行测量。
综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
通过采用该焊丝配合对应钢板厚度设定的焊接温度，使得钢板坡口处形成大量的奥氏体组织，因奥氏体组织具有良好的塑性，所以形成的奥氏体焊缝具有良好的塑性变形能力，有效的防止裂纹的产生。超高强钢焊接时应选用超低氢型焊接材料，熔敷金属的含氢量不应超过5ml/100g(水银法)，以尽量减少焊接过程中由焊接材料带入焊接接头的氢含量，有效的降低裂纹的敏感性，降低焊缝的淬透性。在进行焊接时，通过对应钢板设定不同的热输入量，有效的控制热量的输入，焊缝融合适中，钢板对焊缝成分的影响很小，焊接过程中产生的马氏体较少，也避免了裂纹的产生，同时热输入量的适当控制使得在焊缝层间形成贝氏体，从而避免了焊接裂纹的产生。
附图说明
图1为预热温度与钢板厚度的关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。
该种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：工艺包括以下步骤：
在焊接前对钢板进行前处理，确保待焊坡口及坡口两侧50mm范围内无油污、水分、锈蚀等，直至露出金属光泽，并保证清理范围内无裂纹、分层等缺陷。
采用实丝焊丝直径为1.2mm，其焊丝化学成分重量百分比为：C：0.08～0.15％，Si：0.65～0.75％，Mn：0.75～0.80％，P：≤0.01％，S:≤0.008％，Cr：0.20～0.22％，Ni：1.25～1.30％，Cu：0.12～0.18％，Mo：0.25～0.28％，其余为铁，该焊丝熔敷金属的含氢量不超过5ml/100g(水银法)。保护气体采用80％Ar+20％CO2混合气体。熔敷金属力学性能，屈服强度809Mpa，抗拉强度895Mpa，延伸率14％。通过采用该焊丝配合对应钢板厚度设定的焊接温度，使得钢板坡口处形成大量的奥氏体组织，因奥氏体组织具有良好的塑性，所以形成的奥氏体焊缝具有良好的塑性变形能力，有效的防止裂纹的产生。
如图1所示，预热温度与钢板厚度呈正比例关系，且预热范围坡口及坡口两侧50mm范围内。当环境温度低于5℃时，预热温度应相应的提高25℃。
焊接热输入量的变化将改变焊接冷却速度，从而影响焊缝及热影响区的组织形成，并最终影响焊接接头的力学性能及抗裂性。为了避免超高强钢焊接时产生焊接冷裂纹和焊缝热影响区韧性降低，必须严格控制焊接热输入，控制焊缝冷却速度，得到理想的焊缝及热影响区的金相组织。
通过试验，得知热输入量的变化对于接头拉伸性能影响不大，而对于焊接接头的低温冲击韧性有一定影响；随着热输入量的增加，焊缝金属的冲击吸收功下降明显，所得出Q960超高强钢焊接过程中焊层间温度应控制在230℃以内，但不得低于最低预热温度，当层间温度低于预热温度时，应重新加热；因此要选用合适的热输入量。
对接及角接焊缝焊接参数与钢板厚关系见下表：
钢板厚度(mm) 电流(A) 电压(V) 焊接速度(cm/min) 气体流量(L/min)
6～8 170～190 20～22 25～30 15-20
10～12 240～260 24～26 28～36 15-20
14～18 240～280 24～28 28～36 15-20
20～22 260～280 26～30 28～40 20-25
25～30 260～280 26～30 28～40 20-25
35～40 260～300 21～28 28～40 20-25
在进行焊接时，通过对应钢板设定不同的热输入量，有效的控制热量的输入，焊缝融合适中，钢板对焊缝成分的影响很小，焊接过程中产生的马氏体较少，也避免了裂纹的产生，同时热输入量的适当控制使得在焊缝层间形成贝氏体，从而避免了焊接裂纹的产生。
焊后覆盖保温棉缓冷至室温。
优选地，焊丝化学成分重量百分比为C：0.10％，Si：0.69％，Mn：1.78，P：0.01％，S:0.008％，Cr：0.21％，Ni：1.27％，Cu：0.15％，Mo：0.26％，其余为铁。
进一步地，焊接过程中采用低组配的焊接接头。
进一步地，当采用火焰预热时，应在停止火焰加热后，在焊缝背面进行测量。
上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：工艺包括以下步骤：
(1)采用焊丝直径为1.2mm，其焊丝化学成分重量百分比为：C：0.08～0.15％，Si：0.65～0.75％，Mn：0.75～0.80％，P：≤0.01％，S:≤0.008％，Cr：0.20～0.22％，Ni：1.25～1.30％，Cu：0.12～0.18％，Mo：0.25～0.28％，其余为铁，该焊丝熔敷金属的含氢量不超过5ml/100g(水银法)；
(2)保护气体采用80％Ar+20％CO2混合气体；
(3)预热温度与钢板厚度呈正比例关系，且预热范围坡口及坡口两侧50mm范围内；
(4)对接及角接焊缝焊接参数与钢板厚关系见下表：
钢板厚度(mm) 电流(A) 电压(V) 焊接速度(cm/min) 气体流量(L/min) 6～8 170～190 20～22 25～30 15-20 10～12 240～260 24～26 28～36 15-20 14～18 240～280 24～28 28～36 15-20 20～22 260～280 26～30 28～40 20-25 25～30 260～280 26～30 28～40 20-25 35～40 260～300 21～28 28～40 20-25
(5)焊接过程中焊层间温度应控制在230℃以内，且不低于最低预热温度；
(6)焊后覆盖保温棉缓冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：焊丝化学成分重量百分比为C：0.10％，Si：0.69％，Mn：1.78，P：0.01％，S:0.008％，Cr：0.21％，Ni：1.27％，Cu：0.15％，Mo：0.26％，其余为铁。
3.根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：焊接过程中采用低组配的焊接接头。
4.根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：当层间温度低于预热温度时，应进行重新加热。
5.根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：当采用火焰预热时，应在停止火焰加热后，在焊缝背面进行测量。
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