CN106270957A - 一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法 - Google Patents

一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：焊接母材：为Rm1000～1100MPa的工程机械用调质钢板；为等厚平板对接，坡口为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边为2～3mm，装配间隙为2mm；焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝，且其直径为1.2mm；填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝且焊丝直径为1.2mm；焊接步骤：打底焊接、填充焊接、盖面焊接：焊后进行缓冷并采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域覆盖。本发明不预热，无后热，保证接头强韧性，减少焊接气体种类及设备和焊丝的更换频次，并能充分发挥高强度钢的高强优势，且可操作性强。

Description

一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法
技术领域
本发明涉及一种钢板的气体保护焊接方法，特别是指一种抗拉强度1000MPa级工程机械低合金高强钢厚板的富氩气体保护焊方法。
背景技术
在机械装备的主体结构制造中，选用高强度级别替代低级别钢板对于提高装备的能力和效率，延长使用寿命，减轻设备自重，降低能耗，方便安装和运输，提高机械设备的综合性能有着重大作用。上世纪九十年代，国内所需高强度钢均在600MPa级左右，而到本世纪初，已经开始大规模使用600MPa～900MPa级高强度钢。目前国内对1000MPa级及以上超高强度钢需求量大幅增涨，年需求量达数万吨。为满足国内制造部门的需要，开发了HG980、Q890、Q960、Q1100等超高强度结构钢，主要用于煤矿液压支架、起重机吊臂、载重车辆等工程机械领域。
目前，工程机械高强钢好的焊接，普遍采用熔化极气体保护焊（GMAW）方法，其具有焊材熔敷效率高、易于实现自动化、实芯焊丝扩散氢含量低等特点，特别适合Q890级别以上高强度钢的焊接。为避免线能量过高造成热影响区组织粗大而发生脆化和软化等问题，一般需要控制焊接线能量。同时，对于高强钢厚板而言，由于焊接过程中热影响区容易淬硬，很容易产生焊接冷裂纹。为避免焊接冷裂纹的产生，通常采用焊前预热以及焊后热处理等手段。由于焊前预热不仅浪费能源，还造成劳动条件恶化，不利于施工，积极开发不预热焊接工艺对1000MPa级高强钢推广应用十分有必要。
中国专利申请号为CN200910019599.2的文献，公开了一种900MPa级高强钢不预热组合焊接方法，其采用ø3.2的700～800MPa低氢型高韧性焊条电弧焊打底，900MPa高韧性实芯焊丝配(90～95%)Ar+CO2混合保护气体进行填充，采用800MPa药芯焊丝配CO2气体进行盖面，线能量≤22kJ/cm。该技术适应于900MPa级别高强钢的焊接，而且涉及到三种焊接材料和两种焊接保护气体，给实际操作带来不便。中国专利申请号为CN201410125452.2的文献，其公开了一种1000MPa级高强钢不预热组合焊接方法，采用低匹配690MPa 高韧性焊丝钨极氩弧焊打底，900MPa高韧性实芯焊丝配(80～90%)Ar+CO2混合保护气体进行填充，采用760MPa药芯焊丝配(80～90%)Ar+CO2混合保护气体进行盖面，线能量12～20kJ/cm，控制层间温度100～150ºC，焊后用硅酸盐保温材料覆盖接头缓冷。该方法也涉及两种焊接方法、三种焊丝，不利于现场操作，接头强度900～980MPa，对于1000MPa级高强钢而言属于低匹配，不利于充分发挥高强度钢的高强优势。
现有焊接方法凡涉及1000MPa级高强钢板的焊接均采用了低强匹配，适用钢板厚度较小（基本在30mm以下），且使用焊接方法、焊接材料种类多，增加焊接气体、设备、焊丝的更换频次，不利于现场实际操作。
发明内容
本发明在于克服新游技术存在的不足，提供一种针对1000MPa级高强钢厚板的不预热，无后热，保证接头强韧性，减少焊接气体种类及设备和焊丝的更换频次，并能充分发挥高强度钢的高强优势，且可操作性强的工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法。
实现上述目的的措施：
一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接母材：所焊接工程机械用钢板交货状态为调质，板厚为30～50mm，钢板力学性能：抗拉强度为Rm1000～1100MPa，屈服强度Rel≥950MPa，延伸率A≥14%，纵向-20°C夏比V型缺口冲击吸收功KV2≥47J；
2）接头形式：等厚平板对接，焊接坡口为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为2～3mm，装配间隙为2mm；
3）焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流在220～260A，焊接电压在26～28V，焊接速度为28～32cm/min，焊接线能量为10.7～15.6kJ/cm，保护气体流量控制为16～18L/min；当正面两道焊完后，在反面用砂轮打磨进行清根，后再在反面焊接两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在150～250°C；焊接电流在260～300A，焊接电压在26～28V，焊接速度为26～30cm/min，焊接线能量为14.5～19.4kJ/cm；保护气体流量控制为16～18L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为240～280A，焊接电压为28～30V，焊接速度为26～30cm/min，焊接线能量为13.4～19.4kJ/cm；保护气体流量控制为16～18L/min；焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
其在于：所述打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.07～0.18%，Mn1.5%～2.0%， Si 0.6%～0.9%，S≤0.005%，P≤0.008%，Ni 1.8%～2.5%，Mo 0.45%～0.80%，Cr 0.35～0.65%,V 0.25%～0.55%，Cu 0.15%~0.35%, Ti 0.05%～0.15%，B 0.003～0.006,其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel≥920MPa，抗拉强度Rm≥1000MPa，延伸率A≥15%， -20°C夏比V型缺口冲击吸收功KV2≥65J。
其在于：所述填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.05%~0.11%，Mn 1.50%～2.00%， Si 0.40%～0.80%，S≤0.015%，P≤0.020%，Ni 0.80%~1.40%，Mo0.20%～0.60%，Cr 0.25%~0.50%，Cu 0.15%~0.45%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel≥650MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，延伸率A≥20%，纵向-40°C夏比V型缺口冲击吸收功KV2≥100J。
本发明中主要工艺的作用及机理
本发明在工艺中，之所以：
(1)焊接前不预热，是在保证焊接质量的前提下，主要作用是减少工作量，改善工人焊接劳动环境，减少能源消耗。
（2）采用低强匹配焊丝打底，主要作用是利用低匹配高韧性焊丝塑性较好，提高焊缝抗裂能力，避免焊接过程中出现冷裂纹。
（3）采用等强匹配焊丝填充和盖面，在保证韧性塑性的同时，保证接头强度不低于母材，能充分发挥1000MPa级高强钢的高强、高韧优势。
（4）焊接过程中对称连续施焊，控制层间焊接温度高于150°C，其主要目的充分利用前一道焊缝的预热作用，避免层温过低、冷速过快导致冷裂纹；不高于250ºC是避免层温过高，高温停留时间长，过热区晶粒严重粗化，对于韧性不利。
（5）焊后采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖，目的是降低冷速，使扩散氢充分逸出。
本发明与现有技术相比：
其一，焊前不预热，采用低强匹配焊丝打底、等强匹配焊丝填充，焊接过程中连续对称施焊，焊后进行缓冷，有效的避免了焊接冷裂纹，焊接过程中只需更换一次焊丝，焊接保护气体、设备均相同，工艺简单，实用性强。
其二，本发明中采用的填充焊接材料为1000MPa高强高韧气保焊丝，实现等强匹配，焊缝组织为细小贝氏体和高密度板条马氏体，在获得高强度的同时保证了焊缝韧性。
其三，通过焊接材料和焊接工艺的匹配，焊缝成形良好，焊接接头强韧性匹配优良，接头抗拉强度大于1000MPa，接头三区-20°C夏比V型缺口冲击吸收功大于72J，d=4a,180º弯曲试验合格，接头具有较高塑性和韧性储备，满足母材焊接技术要求。
附图说明
图1为本发明焊接坡口及装配示意图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接条件：所焊接工程机械用钢板的力学性能：屈服强度Rel＝955MPa，抗拉强度Rm＝1020MPa，延伸率A＝17%，纵向-20°C冲击功KV2＝120J，交货状态为调质；焊接试板的尺寸为500mm×150mm×30mm，接头形式为平板对接，焊接试验设备为455型林肯焊机，环境温度25ºC，湿度为70%；
2）焊接坡口形式：为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为2.2mm，装配间隙为2mm；焊前对坡口进行了打磨清理；
3）匹配焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.07%，Mn 1.55%， Si 0.5%，S≤0.015%，P≤0.020%，Ni 0.95%，Mo 0.4%，Cr 0.35%，Cu 0.25%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝650MPa，抗拉强度Rm＝750MPa，延伸率A＝27%， -40°C冲击功KV2＝130J；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.07%，Mn 1.5%， Si 0.68%，S 0.003%，P0.006%，Ni 1.96%，Mo 0.55%，Cr 0.45%,V 0.27%，Cu 0.18%, Ti 0.08%，B 0.004%,其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝950MPa，抗拉强度Rm＝1020MPa，延伸率A＝17%， -20°C冲击功KV2＝100J；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流220A，焊接电压26V，焊接速度为30cm/min，线能量为11.4kJ/cm，气体流量为16L/min；正面焊完后反面打磨及清根；正反面各焊两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在150°C；焊接电流260A，焊接电压26V，焊接速度为28cm/min，线能量为14.5kJ/cm，保护气体流量为16L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为260A，焊接电压为28V，焊接速度为28cm/min，线能量为15.6kJ/cm，保护气体流量为16L/min，焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
经检测：焊缝成形良好，接头抗拉强度在1020MPa，断于母材；接头三区-20°C冲击功为90J，d=4a,180º侧面弯曲试验合格，焊接接头强韧性匹配优良。
实施例2
一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接条件：所焊接工程机械用钢板的力学性能：屈服强度Rel＝965MPa，抗拉强度Rm＝1070MPa，延伸率A＝16%，纵向-20°C冲击功KV2＝110J，交货状态为调质；焊接试板的尺寸为500mm×150mm×40mm，接头形式为平板对接，焊接试验设备为455型林肯焊机，环境温度25ºC，湿度为60%；
2）焊接坡口形式：为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为2.5mm，装配间隙为2mm；焊前对坡口进行了打磨清理；
3）匹配焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.05%，Mn 1.88%， Si 0.8%，S 0.008%，P 0.006%，Ni 1.4%，Mo 0.5%，Cr 0.35%，Cu 0.35%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝690MPa，抗拉强度Rm＝780MPa，延伸率A＝21%， -40°C冲击功KV2＝105J；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.07%，Mn 1.85%， Si 0.9%，S 0.004%，P0.003%，Ni 2.5%，Mo 0.45%，Cr 0.55%,V 0.40%，Cu 0.15%, Ti 0.10%，B 0.003%,其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝930MPa，抗拉强度Rm＝1000MPa，延伸率A＝18%， -20°C冲击功KV2＝110J；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流260A，焊接电压28V，焊接速度为28cm/min，线能量为15.6kJ/cm，气体流量为16L/min；正面焊完后反面打磨及清根；正反面各焊两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在180°C；焊接电流300A，焊接电压28V，焊接速度为26cm/min，线能量为19.3kJ/cm，保护气体流量为16L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为280A，焊接电压为30V，焊接速度为26cm/min，线能量为19.3kJ/cm，保护气体流量为16L/min，焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
经检测：焊缝成形良好，接头抗拉强度在1040MPa，断于焊缝；接头三区-20°C冲击功为87J，d=4a，180º侧面弯曲试验合格，焊接接头强韧性匹配优良。
实施例3
一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接条件：所焊接工程机械用钢板的力学性能：屈服强度Rel＝960MPa，抗拉强度Rm＝1080MPa，延伸率A＝16%，纵向-20°C冲击功KV2＝110J，交货状态为调质；焊接试板的尺寸为500mm×150mm×50mm，接头形式为平板对接，焊接试验设备为455型林肯焊机，环境温度25ºC，湿度为70%；
2）焊接坡口形式：为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为3mm，装配间隙为2mm；焊前对坡口进行了打磨清理；
3）匹配焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.11%，Mn 1.75%， Si 0.4%，S 0.006%，P 0.009%，Ni 0.8%，Mo 0.30%，Cr 0.50%, Cu 0.20%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝670MPa，抗拉强度Rm＝760MPa，延伸率A＝23%， -40°C冲击功KV2＝125J；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.18%，Mn 1.65%， Si 0.60%，S 0.005%，P0.008%，Ni 2.1%，Mo 0.80%，Cr 0.50%,V 0.25%，Cu 0.35%, Ti 0.15%，B 0.006%,其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝990MPa，抗拉强度Rm＝1080MPa，延伸率A＝15%， -20°C冲击功KV2＝79J；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流230A，焊接电压27V，焊接速度为29cm/min，线能量为12.8kJ/cm，气体流量为16L/min；正面焊完后反面打磨及清根；正反面各焊两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在200°C；焊接电流280A，焊接电压27V，焊接速度为28cm/min，线能量为16.2kJ/cm，保护气体流量为16L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为250A，焊接电压为28V，焊接速度为30cm/min，线能量为14.0kJ/cm，保护气体流量为16L/min，焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
经检测：焊缝成形良好，接头抗拉强度在1075MPa，断于母材；接头三区-20°C冲击功为72J，d=4a，180º侧面弯曲试验合格，焊接接头强韧性匹配优良。
实施例4
一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接条件：所焊接工程机械用钢板的力学性能：屈服强度Rel＝960MPa，抗拉强度Rm＝1060MPa，延伸率A＝18%，纵向-20°C冲击功KV2＝130J，交货状态为调质；焊接试板的尺寸为500mm×150mm×30mm，接头形式为平板对接，焊接试验设备为455型林肯焊机，环境温度25ºC，湿度为58%；
2）焊接坡口形式：为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为2.3mm，装配间隙为2mm；焊前对坡口进行了打磨清理；
3）匹配焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.08%，Mn 2.0%， Si 0.6%，S 0.004%，P 0.012%，Ni 1.1%，Mo 0.4%，Cr 0.25%，Cu 0.30%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝680MPa，抗拉强度Rm＝770MPa，延伸率A＝24%， -40°C冲击功KV2＝114J；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.13%，Mn 1.75%， Si 0.75%，S 0.004%，P0.005%，Ni 1.80%，Mo 0.65%，Cr 0.65%,V 0.55%，Cu 0.25%,，Ti 0.05%，B 0.004%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝957MPa，抗拉强度Rm＝1040MPa，延伸率A＝17%， -20°C冲击功KV2＝95J；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流220A，焊接电压28V，焊接速度为28cm/min，线能量为13.2kJ/cm，气体流量为16L/min；正面焊完后反面打磨及清根；正反面各焊两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在250°C；焊接电流270A，焊接电压28V，焊接速度为30cm/min，线能量为15.1kJ/cm，保护气体流量为16L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为260A，焊接电压为29V，焊接速度为28cm/min，线能量为16.1kJ/cm，保护气体流量为16L/min，焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
经检测：焊缝成形良好，接头抗拉强度在1060MPa，断于母材；接头三区-20°C冲击功为95J，d=4a，180º侧面弯曲试验合格，焊接接头强韧性匹配优良。
实施例5
一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接条件：所焊接工程机械用钢板的力学性能：屈服强度Rel＝980MPa，抗拉强度Rm＝1100MPa，延伸率A＝14%，纵向-20°C冲击功KV2＝95J，交货状态为调质；焊接试板的尺寸为500mm×150mm×50mm，接头形式为平板对接，焊接试验设备为455型林肯焊机，环境温度25ºC，湿度为58%；
2）焊接坡口形式：为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为2.83mm，装配间隙为2mm；焊前对坡口进行了打磨清理；
3）匹配焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.065%，Mn 1.60%， Si 0.5%，S0.008%，P0.008%，Ni 0.95%，Mo 0.6%，Cr 0.3%，Cu 0.45%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝660MPa，抗拉强度Rm＝750MPa，延伸率A＝25%， -40°C冲击功KV2＝135J；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.09%，Mn 2.0%， Si 0.65%，S 0.005%，P0.004%，Ni 2.3%，Mo 0.55%，Cr 0.40%,V 0.35%，Cu 0.20%, Ti 0.07%，B 0.003%,其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝975MPa，抗拉强度Rm＝1075MPa，延伸率A＝16%， -20°C冲击功KV2＝88J；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流250A，焊接电压26V，焊接速度为30cm/min，线能量为13.0kJ/cm，气体流量为16L/min；正面焊完后反面打磨及清根；正反面各焊两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在220°C；焊接电流290A，焊接电压26V，焊接速度为27cm/min，线能量为16.7kJ/cm，保护气体流量为16L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为270A，焊接电压为28V，焊接速度为29cm/min，线能量为15.6kJ/cm，保护气体流量为16L/min，焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
经检测：焊缝成形良好，接头抗拉强度在1085MPa，断于焊缝；接头三区-20°C冲击功大于78J，d=4a,180º侧面弯曲试验合格，焊接接头强韧性匹配优良。
实施例6
一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接条件：所焊接工程机械用钢板的力学性能：屈服强度Rel＝960MPa，抗拉强度Rm＝1040MPa，延伸率A＝15%，纵向-20°C冲击功KV2＝100J，交货状态为调质；焊接试板的尺寸为500mm×150mm×40mm，接头形式为平板对接，焊接试验设备为455型林肯焊机，环境温度25ºC，湿度为70%；
2）焊接坡口形式：为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为2.6mm，装配间隙为2mm；焊前对坡口进行了打磨清理；
3）匹配焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.095%，Mn 1.5%， Si 0.7%，S 0.009%，P 0.015%，Ni 1.25%，Mo 0.2%，Cr 0.45%，Cu 0.35%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝665MPa，抗拉强度Rm＝758MPa，延伸率A＝26%， -20°C冲击功KV2＝139J；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.15%，Mn 1.56%， Si 0.8%，S 0.005%，P0.006%，Ni 1.90%，Mo 0.70%，Cr 0.35%,V 0.45%，Cu 0.30%, Ti 0.12%，B 0.005%,其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel＝968MPa，抗拉强度Rm＝1060MPa，延伸率A＝18%， -20°C冲击功KV2＝100J；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流240A，焊接电压28V，焊接速度为29cm/min，线能量为13.9kJ/cm，气体流量为16L/min；正面焊完后反面打磨及清根；正反面各焊两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在180°C；焊接电流260A，焊接电压27V，焊接速度为29cm/min，线能量为14.5kJ/cm，保护气体流量为16L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为280A，焊接电压为29V，焊接速度为29cm/min，线能量为16.8kJ/cm，保护气体流量为16L/min，焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
经检测：焊缝成形良好，接头抗拉强度在1040MPa，断于母材；接头三区-20°C冲击功为93J，d=4a，180º侧面弯曲试验合格，焊接接头强韧性匹配优良。
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1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其步骤：
1）焊接母材：所焊接工程机械用钢板交货状态为调质，板厚为30～50mm，钢板力学性能：抗拉强度为Rm1000～1100MPa，屈服强度Rel≥950MPa，延伸率A≥14%，纵向-20°C夏比V型缺口冲击吸收功KV2≥47J；
2）接头形式：等厚平板对接，焊接坡口为双面V形不对称坡口，坡口角度为60º，钝边尺寸为2～3mm，装配间隙为2mm；
3）焊接材料：打底焊丝为700MPa级的实芯气保焊丝；焊丝直径为1.2mm；
填充及盖面焊丝均采用1000MPa级的实芯气保焊丝，其焊丝直径为1.2mm；
保护气体为80%Ar+20%CO2混合气体；
4）焊接步骤：
A、先进行打底焊接：钢板焊接前不进行预热；焊接电源极性为直流反接，焊接电流在220～260A，焊接电压在26～28V，焊接速度为28～32cm/min，焊接线能量为10.7～15.6kJ/cm，保护气体流量控制为16～18L/min；当正面两道焊完后，在反面用砂轮打磨进行清根，后再在反面焊接两道；
B、进行填充焊接：其采用多层多道连续焊接直至最终填满焊接坡口，并正反面对称施焊；控制层间焊接温度在150～250°C；焊接电流在260～300A，焊接电压在26～28V，焊接速度为26～30cm/min，焊接线能量为14.5～19.4kJ/cm；保护气体流量控制为16～18L/min；
C、进行盖面焊接：其焊接电流为240～280A，焊接电压为28～30V，焊接速度为26～30cm/min，焊接线能量为13.4～19.4kJ/cm；保护气体流量控制为16～18L/min；焊缝余高控制在2～3mm；
5）焊后进行缓冷：盖面焊接结束后，立即采用石棉布对焊缝两侧300mm范围内的接头区域进行覆盖。
2.如权利要求1所述的一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其特征在于：所述打底焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.07～0.18%，Mn 1.5%～2.0%， Si 0.6%～0.9%，S≤0.005%，P≤0.008%，Ni 1.8%～2.5%，Mo 0.45%～0.80%，Cr 0.35～0.65%,V 0.25%～0.55%，Cu 0.15%~0.35%, Ti 0.05%～0.15%，B 0.003～0.006,其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel≥920MPa，抗拉强度Rm≥1000MPa，延伸率A≥15%， -20°C夏比V型缺口冲击吸收功KV2≥65J。
3.如权利要求1所述的一种1000MPa级工程机械高强钢厚板的气体保护焊接方法，其特征在于：所述填充及盖面焊丝的熔敷金属化学成分及重量百分比为：C 0.05%~0.11%，Mn1.50%～2.00%， Si 0.40%～0.80%，S≤0.015%，P≤0.020%，Ni 0.80%~1.40%，Mo 0.20%～0.60%，Cr 0.25%~0.50%，Cu 0.15%~0.45%，其它为Fe和不可避免的杂质；力学性能满足：屈服强度Rel≥650MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，延伸率A≥20%，纵向-40°C夏比V型缺口冲击吸收功KV2≥100J。
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