CN105149746A - 一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，包括了如下步骤：采用碳当量大于0.48％、HBW450硬度级别的高强度耐磨钢板；选用20％CO2+80％Ar混合气体和GHS70-2焊丝；并采用固定点焊接，焊前免预热，填充及盖面焊缝焊道间温度控制在100～150℃；打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在150～170A，焊接电压18～22V，焊接速度10～15cm/min保证背面成型良好；层间、盖面焊时焊接电流控制在200～230A，焊接电压25～28V，焊接速度20～25cm/min；热输入控制在16～20kJ/cm。本发明焊接接头不仅具有较高强度，而且使焊缝具有优良的耐低温韧性。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料焊接技术领域，特别是涉及一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法。
背景技术
耐磨钢板广泛应用于高耐磨性能的工程、采矿、建筑、水泥生产、煤炭、电力以及冶金等机械产品上，如超大型自卸卡车、推土机、装载机、挖掘机、堆取料机、刮板输送机及转载机等应用工况恶劣的设备上。同时，耐磨钢通常为焊接结构件，这就要求耐磨钢母材除了具备优异的耐磨性外，焊接接头位置也需要具备优异的综合性能。高强度耐磨钢尤其是HBW450耐磨钢由于含碳量在0.48％以上，成分碳含量较高，同时加入Cr、Mo、B等提高淬透性及淬硬性的合金元素，因而其硬度和脆性较大，增加了高强度耐磨钢冷裂纹的敏感性。
在焊接过程中，由于受到焊接热循环的作用，焊接接头热影响粗晶区过热，奥氏体晶粒严重粗化，在焊后快速冷却过程中产生粗大淬硬的马氏体组织，导致热影响粗晶区成为该钢焊接接头的冷裂纹主要敏感区之一。为防止冷裂纹产生，往往需要以降低焊接施工效率和恶化施工条件作代价，如采用焊前高温预热、焊后热处理的工艺，这增加了焊接工艺的复杂性和特殊情况下的不可操作性，危害到焊接结构的安全可靠性,对于强度很高的耐磨钢板，焊接问题尤为明显。对于强度级别大于1000MPa的HBW450级耐磨钢，要使焊缝金属与母材达到等强匹配存在很大的技术难度，即使焊缝达到了等强，往往焊缝的塑韧性降低到了不可接受的程度，抗裂性能也随之显著下降，为了防止焊接裂纹的产生，施工条件要求极其严格，成本大大提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的一个目的在于提供一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，该焊接方法在施焊前免预热，焊接材料按照低强匹配原则，采用合适的焊接材料和较高的热输入，保证了焊接接头不仅具有较高强度，而且使焊缝具有优异的耐低温冲击性能，焊前工序得到简化，生产效率提高，生产成本降低。
本发明提供的一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，包括：
碳当量大于0.45％、厚度为6mm～25mm的待焊接HBW450硬度级别耐磨钢板与相同板厚、硬度级别相同的待焊接耐磨钢板组合对接；选用20％CO2+80％Ar的混合气体和GHS70-2焊丝，采用固定点焊接；
焊前免预热，填充及盖面焊缝焊道间温度控制在100～150℃；
打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在150～170A，焊接电压18～22V，焊接速度10～15cm/min；
层间及盖面焊时焊接电流控制在200～230A，焊接电压25～28V，焊接速度20～25cm/min；热输入控制在16～20kJ/cm。
优选的，焊接前将待焊接HBW450级别的耐磨钢板坡口边缘20mm处的油污、铁锈打磨干净，并清除焊缝周边的铁锈、油污；
优选的，焊接时坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60°±2°，坡口间隙为1～4mm，钝边为1～3mm。
优选的，所述GHS70-2焊丝的化学组分按重量百分比计为：C：≤0.10％，Mn：1.50～1.80％，Si：0.40～0.80％，P：≤0.020％，S：≤0.002％，Mo：0.25～0.50％，Ni：1.30％～1.50％，Cr：0.20～0.40％，Cu≤0.50％余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，所述待焊接耐磨钢板为碳当量大于0.48％，硬度级别为HBW450级高强度耐磨钢NM450的钢板。
本发明采用20％CO2+80％Ar混合气体保护焊，焊接材料按照低强匹配原则选用GHS70-2焊丝施焊，焊前无须进行预热，焊后不进行热处理，较高的热输入，实现了焊接接头较高的强度、韧性和塑性，确保综合机械性能满足设计要求，且施焊过程简单，提高了焊接生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1为耐磨钢钢板焊接试板组合气体保护焊坡口示意图。
其中，a：坡口角度＝60°±2°；b：钝边＝1～3mm；c：坡口间隙＝1～4mm；d：钢板试件厚度。
具体实施方式
实施例1
(1)采用淬火+低温回火处理生产的碳当量大于0.48％，硬度级别为HBW450级的高强度耐磨钢板NM450，厚板组合为16mm+16mm。试板尺寸为600mm(纵向)×300mm(横向)×16mm(厚度)；
匹配的焊接材料：GHS70-2焊丝的化学组分及重量百分比为：C：≤0.10％，Mn：1.50～1.80％，Si：0.40～0.80％，P：≤0.020％，S：≤0.002％，Mo：0.25～0.50％，Ni：1.30％～1.50％，Cr：0.20～0.40％，Cu≤0.50％余量为Fe及不可避免的杂质。
保护气体：80％Ar+20％CO2混合气体。
(2)参见图1，气体保护焊坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60°，坡口间隙为2mm，钝边为2mm；
(3)坡口边缘20mm处的油污、铁锈均修磨干净打磨，清除焊缝周边的铁锈、油污；
(4)焊接工艺参数：采用固定点焊接，打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在155A，焊接电压20V，焊接速度13cm/min；层间及盖面焊时焊接电流210A，电弧电压26V，焊接速度22cm/min、焊接热输入量18KJ/cm；对厚度为16mm+16mm组合钢板气体保护焊对接接头采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止，焊缝层间温度控制在110～120℃之间。
对采用上述焊接方法焊接的高强度耐磨钢板NM450对接接头力学性能检测，其接头力学性能为：抗拉强度Rm：990MPa，断裂位置：焊缝，接头冷弯d＝3a，180°合格，焊缝金属-20℃冲击功AKv：92J，热影响区熔合线外1mm处-20℃冲击功AKv：98J。
实施例2
(1)采用淬火+低温回火处理生产的碳当量大于0.48％，硬度级别为HBW450级的高强度耐磨钢板NM450，厚板组合为25mm+25mm。试板尺寸为600mm(纵向)×300mm(横向)×25mm(厚度)；
匹配的焊接材料：GHS70-2焊丝的化学组分及重量百分比为：C：≤0.10％，Mn：1.50～1.80％，Si：0.40～0.80％，P：≤0.020％，S：≤0.002％，Mo：0.25～0.50％，Ni：1.30％～1.50％，Cr：0.20～0.40％，Cu≤0.50％余量为Fe及不可避免的杂质。
保护气体：80％Ar+20％CO2混合气体。
(2)气体保护焊坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为61°，坡口间隙为3mm，钝边为1mm；
(3)坡口边缘20mm处的油污、铁锈均修磨干净打磨，清除焊缝周边的铁锈、油污；
(4)焊接工艺参数：采用固定点焊接，打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在165A，焊接电压21V，焊接速度15cm/min；层间及盖面焊时焊接电流225A，电弧电压28V，焊接速度24cm/min、焊接热输入量20KJ/cm；对厚度为25mm+25mm组合钢板气体保护焊对接接头采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止，焊缝层间温度控制在135～150℃之间。
对采用上述焊接方法焊接的高强度耐磨钢板NM450对接接头力学性能检测，其接头力学性能为：抗拉强度Rm：985MPa，断裂位置：焊缝，接头冷弯d＝3a，180°合格，焊缝金属-20℃冲击功AKv：90J，热影响区熔合线外1mm处-20℃冲击功AKv：95J。
本发明采用免预热及80％Ar+20％CO2混合气体保护焊，焊接材料按照低强匹配原则选用GHS70-2焊丝施焊，焊前无须预热，焊后不进行热处理，保证焊接接头不仅具有较高强度，而且焊接接头还具有较高的冲击韧性和冷弯性能，施焊过程简单，焊接生产效率高。
本发明的工艺参数(如电流、电压、热输入等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例，上述实施例仅用做对于本申请的解释而并非限制。
Claims (3)
1.一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，其特征在于该焊接方法包括以下步骤：
碳当量大于0.45％、厚度为6mm～25mm的待焊接HBW450硬度级别耐磨钢板与相同板厚、硬度级别相同的待焊接耐磨钢板组合对接；选用20％CO2+80％Ar的混合气体和GHS70-2焊丝，采用固定点焊接；
焊前免预热，填充及盖面焊缝焊道间温度控制在100～150℃；
打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在150～170A，焊接电压18～22V，焊接速度10～15cm/min；
层间及盖面焊时焊接电流控制在200～230A，焊接电压25～28V，焊接速度20～25cm/min；热输入控制在16～20kJ/cm。
2.根据权利要求1所述的耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，其特征在于：所述GHS70-2焊丝的化学组分按重量百分比计为：C：≤0.10％，Mn：1.50～1.80％，Si：0.40～0.80％，P：≤0.020％，S：≤0.002％，Mo：0.25～0.50％，Ni：1.30％～1.50％，Cr：0.20～0.40％，Cu≤0.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，其特征在于：焊接时，坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60°±2°，坡口间隙为1～4mm，钝边为1～3mm。
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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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ma Heng Inventor after: Zhou Ping Inventor after: Wang Lijun Inventor after: Deng Wenlei Inventor after: Wang Gangyi Inventor after: Liu Qing Inventor after: Huang Shaowen Inventor after: Huo Xiaoxin Inventor before: Ma Heng Inventor before: Zhou Ping Inventor before: Ma Guangting Inventor before: Deng Wenlei Inventor before: Wang Gangyi Inventor before: Huang Shaowen Inventor before: Huo Xiaoxin |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wei Chengzhi Inventor after: Guo Wenli Inventor after: Huang Shaowen Inventor after: Ma Heng Inventor after: Zhou Ping Inventor after: Wang Lijun Inventor after: Deng Wenlei Inventor after: Wang Gangyi Inventor after: Liu Qing Inventor after: Liu Yunfeng Inventor after: Lv Xiaofeng Inventor before: Ma Heng Inventor before: Zhou Ping Inventor before: Wang Lijun Inventor before: Deng Wenlei Inventor before: Wang Gangyi Inventor before: Liu Qing Inventor before: Huang Shaowen Inventor before: Huo Xiaoxin |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |