CN110640270A - 一种抗侧弯的钢板焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗侧弯的钢板焊接工艺，选材：选用厚度相同的Q690D钢板作为母材，选用E11018‑G‑H4焊条或E12018‑G‑H4焊条作为焊接材料；将Q690D钢板的焊接面切割成斜Y型坡口；对母材进行预热，预热温度为当选用E11018‑G‑H4焊条时，预热温度为100摄氏度至150摄氏度，选用E12018‑G‑H4焊条时，预热温度为150摄氏度至350摄氏度；利用80％氩气+20％二氧化碳气体保护焊接；在焊接Q690D钢板时，同时采用E12018‑G‑H4焊条和E11018‑G‑H4焊条，根据母材预热的温度选用不同的焊条，当选用E11018‑G‑H4焊条时，预热温度为100摄氏度至150摄氏度；选用E12018‑G‑H4焊条时，预热温度为150摄氏度至350摄氏度，这样在对母材进行焊接时，就可以在满足裂纹敏感性的同时，选择最合适的预热温度，提升Q690D钢板的抗侧弯性能。

Description

一种抗侧弯的钢板焊接工艺
技术领域
本发明属于钢板焊接技术领域，具体涉及一种抗侧弯的钢板焊接工艺。
背景技术
Q690D钢板属于低合金调质高强钢，主要用于锅炉及其他压力容器，在 AP1000核电项目中，Q601核级机械模块在核电领域第一次使用Q690D钢板， Q690D钢板具有较高的强度、硬度、韧性和焊接性能，特别是部分用户要求钢 板侧弯性能优良，是一类具有高强韧性、高内部质量的低合金钢，但是，该 钢板强度高、焊接性较差，且制造要求较高，所以研究其焊接性及焊接工艺 具有重要意义。
现有技术存在以下问题：
在现有技术中，Q690D钢板的焊接通过对预热温度的控制、层间温度的控 制、后热处理进行调控，以避免焊缝焊后产生的冷裂纹，但是针对Q690D钢 板的焊后抗侧弯性能，特别是锅炉及压力容器的焊后抗侧弯性能，是目前 Q690D钢板焊接的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗侧弯的钢板焊接工艺，以解决上述背景技 术中提出的Q690D钢板的焊接通过对预热温度的控制、层间温度的控制、后热 处理进行调控，以避免焊缝焊后产生的冷裂纹，但是针对Q690D钢板的焊后抗 侧弯性能，特别是锅炉及压力容器的焊后抗侧弯性能，是目前Q690D钢板焊接 的难题的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种抗侧弯的钢板焊接 工艺，包括如下步骤：
S1：选材：选用厚度相同的Q690D钢板作为母材，选用E11018-G-H4焊 条或E12018-G-H4焊条作为焊接材料；
S2：将Q690D钢板的焊接面切割成斜Y型坡口；
S3：对母材进行预热，预热温度为：当选用E11018-G-H4焊条时，预热 温度为100摄氏度至150摄氏度；选用E12018-G-H4焊条时，预热温度为150 摄氏度至350摄氏度；
S4：利用80％氩气+20％二氧化碳气体保护焊接，对母材进行打底层焊接、 填充层焊接和盖面层焊接；
S5：焊接完成后，对母材进行后热处理，后热温度为200摄氏度至350 摄氏度，后热时间为2小时。
优选的，所述Q690D钢板的厚度为25.4毫米。
优选的，所述Q690D钢板的化学成分及其含量为C：0.20％，Mn：0.90％， P：0.016％，S：0.004％，Si：0.21％，Cu：0.02％，Ni：0.05％，Cr：0.56％， Mo：0.17％，V：0.058％，Nh：0.004％，Ti：0.016％，B：0.0019％，余量为Fe 和不可避免的杂质。
优选的，所述E12018-G-H4焊条的化学成分及其含量为C：0.068％，Mn： 1.35％，P：0.012％，S：0.0035％，Si：0.40％，Ni：4.45％，Cr：0.32％，Mo： 0.51％，V：0.013％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述E11018-G-H4焊条的化学成分及其含量为C：0.05％，Mn： 1.50％，P：0.018％，S：0.015％，Si：0.30％，Ni：1.75％，Cr：0.30％，Mo： 0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，在S4中，焊接的参数为环境温度：10至15摄氏度，环境湿度： 60％至70％，焊接极性：DCEP，焊条直径：φ4.0mm，焊接电流：150A，焊接电 压：25V，焊接速度：9至10cm/min，解剖时间：焊后48h。
优选的，在S1中，Q690D钢板的调质保温温度为916至921摄氏度，回 火温度为632至635摄氏度。
优选的，在S5中，所述Q690D钢板焊接完成后，选取其中一组，对Q690D 钢板进行RT试验、拉伸试验、侧弯试验、-18摄氏度焊缝冲击试验、-18摄 氏度热影响和区冲击试验。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种抗侧弯的钢板焊接工艺， 与现有技术相比，具有以下优点：
在焊接Q690D钢板时，同时采用E12018-G-H4焊条和E11018-G-H4焊条，根 据母材预热的温度选用不同的焊条，当选用E11018-G-H4焊条时，预热温度为 100摄氏度至150摄氏度；选用E12018-G-H4焊条时，预热温度为150摄氏度至 350摄氏度，这样在对母材进行焊接时，就可以在满足裂纹敏感性的同时，选 择最合适的预热温度，提升Q690D钢板的抗侧弯性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明提供一种技术方案：一种抗侧弯的钢板焊接工艺，包括如下步骤：
S1：选材：选用厚度相同的Q690D钢板作为母材，选用E11018-G-H4焊 条或E12018-G-H4焊条作为焊接材料，所述Q690D钢板的调质保温温度为916 摄氏度，回火温度为632摄氏度；
S2：将Q690D钢板的焊接面切割成斜Y型坡口；
S3：对母材进行预热，预热温度为：当选用E11018-G-H4焊条时，预热 温度为100摄氏度；选用E12018-G-H4焊条时，预热温度为150摄氏度；
S4：利用80％氩气+20％二氧化碳气体保护焊接，对母材进行打底层焊接、 填充层焊接和盖面层焊接，焊接的参数为环境温度：10摄氏度，环境湿度：60％，焊接极性：DCEP，焊条直径：φ4.0mm，焊接电流：150A，焊接电压： 25V，焊接速度：9cm/min，解剖时间：焊后48h；
S5：焊接完成后，对母材进行后热处理，后热温度为200摄氏度，后热 时间为2小时，所述Q690D钢板焊接完成后，选取其中一组，对Q690D钢板 进行RT试验、拉伸试验、侧弯试验、-18摄氏度焊缝冲击试验、-18摄氏度 热影响和区冲击试验。
实施例二
本发明提供一种技术方案：一种抗侧弯的钢板焊接工艺，包括如下步骤：
S1：选材：选用厚度相同的Q690D钢板作为母材，选用E11018-G-H4焊 条或E12018-G-H4焊条作为焊接材料，所述Q690D钢板的调质保温温度为918 摄氏度，回火温度为633摄氏度；
S2：将Q690D钢板的焊接面切割成斜Y型坡口；
S3：对母材进行预热，预热温度为：当选用E11018-G-H4焊条时，预热 温度为125摄氏度；选用E12018-G-H4焊条时，预热温度为200摄氏度；
S4：利用80％氩气+20％二氧化碳气体保护焊接，对母材进行打底层焊接、 填充层焊接和盖面层焊接，焊接的参数为环境温度：12摄氏度，环境湿度： 50％，焊接极性：DCEP，焊条直径：φ4.0mm，焊接电流：150A，焊接电压： 25V，焊接速度：9.5cm/min，解剖时间：焊后48h；
S5：焊接完成后，对母材进行后热处理，后热温度为275摄氏度，后热 时间为2小时，所述Q690D钢板焊接完成后，选取其中一组，对Q690D钢板 进行RT试验、拉伸试验、侧弯试验、-18摄氏度焊缝冲击试验、-18摄氏度 热影响和区冲击试验。
实施例三
本发明提供一种技术方案：一种抗侧弯的钢板焊接工艺，包括如下步骤：
S1：选材：选用厚度相同的Q690D钢板作为母材，选用E11018-G-H4焊 条或E12018-G-H4焊条作为焊接材料，所述Q690D钢板的调质保温温度为921 摄氏度，回火温度为635摄氏度；
S2：将Q690D钢板的焊接面切割成斜Y型坡口；
S3：对母材进行预热，预热温度为：当选用E11018-G-H4焊条时，预热 温度为150摄氏度；选用E12018-G-H4焊条时，预热温度为350摄氏度；
S4：利用80％氩气+20％二氧化碳气体保护焊接，对母材进行打底层焊接、 填充层焊接和盖面层焊接，焊接的参数为环境温度：15摄氏度，环境湿度： 70％，焊接极性：DCEP，焊条直径：φ4.0mm，焊接电流：150A，焊接电压： 25V，焊接速度：10cm/min，解剖时间：焊后48h；
S5：焊接完成后，对母材进行后热处理，后热温度为350摄氏度，后热 时间为2小时，所述Q690D钢板焊接完成后，选取其中一组，对Q690D钢板 进行RT试验、拉伸试验、侧弯试验、-18摄氏度焊缝冲击试验、-18摄氏度 热影响和区冲击试验。
本实施例中，随着预热温度的提高，冲击韧性呈先升后降趋势，150-200℃ 左右时冲击韧性最高，主要原因是预热温度的提高，使焊缝的马氏体条状组 织细化，单位裂纹扩展的长度变短，冲击韧性明显提高，但预热温度超过200℃ 后，焊缝组织会逐渐形成上贝氏体组织，并析出Fe3C，Fe3C的聚集会在上贝 氏体组织中形成一个脆性带，当贝氏体发生塑性变形时，Fe3C不能随着贝氏 体条塑变而产生微裂纹，并沿板条束扩展，宏观上提高了焊缝的裂纹敏感性， 降低了焊缝的塑韧性，所以对于Q690D这种高强钢焊接时，预热温度不是越高越好，预热温度和热输入太大对高强钢的冲击韧性损失很大；高强钢的焊 接主要通过控制预热温度、热输入量、后热处理温度和时间来保证焊接的质 量，由于Q601模块中Q690D钢板的焊接接头形式和焊接位置很多，需要的焊 接电流、电压和焊接速度范围比较宽，所以热输入量范围不宜太窄。焊接试 验主要通过控制预热温度和后热处理温度来保证焊接质量，而且Q601模块技 术文件里要求Q690D后热处理温度应为预热温度相同，时间至少为2小时， 每组焊接试验完成后需进行RT检测和工艺评定要求的力学性能检测。
工作原理或者结构原理：首先，进行选材工作，选用厚度相同的Q690D 钢板作为母材，选用E11018-G-H4焊条或E12018-G-H4焊条作为焊接材料将 Q690D钢板的焊接面切割成斜Y型坡口，对母材进行预热，预热温度为当选用 E11018-G-H4焊条时，预热温度为100摄氏度至150摄氏度，选用E12018-G-H4 焊条时，预热温度为150摄氏度至350摄氏度，利用80％氩气+20％二氧化碳气 体保护焊接，对母材进行打底层焊接、填充层焊接和盖面层焊接，焊接完成 后，对母材进行后热处理，后热温度为200摄氏度至350摄氏度，后热时间 为2小时，随着预热温度的提高，冲击韧性呈先升后降趋势，150-200℃左右 时冲击韧性最高，主要原因是预热温度的提高，使焊缝的马氏体条状组织细 化，单位裂纹扩展的长度变短，冲击韧性明显提高，但预热温度超过200℃后， 焊缝组织会逐渐形成上贝氏体组织，并析出Fe3C，Fe3C的聚集会在上贝氏体 组织中形成一个脆性带，当贝氏体发生塑性变形时，Fe3C不能随着贝氏体条 塑变而产生微裂纹，并沿板条束扩展，宏观上提高了焊缝的裂纹敏感性，降 低了焊缝的塑韧性，所以对于Q690D这种高强钢焊接时，预热温度不是越高 越好，预热温度和热输入太大对高强钢的冲击韧性损失很大，高强钢的焊接 主要通过控制预热温度、热输入量、后热处理温度和时间来保证焊接的质量， 由于Q601模块中Q690D钢板的焊接接头形式和焊接位置很多，需要的焊接电 流、电压和焊接速度范围比较宽，所以热输入量范围不宜太窄。焊接试验主 要通过控制预热温度和后热处理温度来保证焊接质量，而且Q601模块技术文 件里要求Q690D后热处理温度应为预热温度相同，时间至少为2小时，每组 焊接试验完成后需进行RT检测和工艺评定要求的力学性能检测，最后，选取 最合适的预热温度区间和后热温度区间，对Q690D钢板进行焊接。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限 制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的 技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1：选材：选用厚度相同的Q690D钢板作为母材，选用E11018-G-H4焊条或E12018-G-H4焊条作为焊接材料；
S2：将Q690D钢板的焊接面切割成斜Y型坡口；
S3：对母材进行预热，预热温度为：当选用E11018-G-H4焊条时，预热温度为100摄氏度至150摄氏度；选用E12018-G-H4焊条时，预热温度为150摄氏度至350摄氏度；
S4：利用80％氩气+20％二氧化碳气体保护焊接，对母材进行打底层焊接、填充层焊接和盖面层焊接；
S5：焊接完成后，对母材进行后热处理，后热温度为200摄氏度至350摄氏度，后热时间为2小时。
2.根据权利要求1所述的一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：所述Q690D钢板的厚度为25.4毫米。
3.根据权利要求1所述的一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：所述Q690D钢板的化学成分及其含量为C：0.20％，Mn：0.90％，P：0.016％，S：0.004％，Si：0.21％，Cu：0.02％，Ni：0.05％，Cr：0.56％，Mo：0.17％，V：0.058％，Nh：0.004％，Ti：0.016％，B：0.0019％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：所述E12018-G-H4焊条的化学成分及其含量为C：0.068％，Mn：1.35％，P：0.012％，S：0.0035％，Si：0.40％，Ni：4.45％，Cr：0.32％，Mo：0.51％，V：0.013％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：所述E11018-G-H4焊条的化学成分及其含量为C：0.05％，Mn：1.50％，P：0.018％，S：0.015％，Si：0.30％，Ni：1.75％，Cr：0.30％，Mo：0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：在S4中，焊接的参数为环境温度：10至15摄氏度，环境湿度：60％至70％，焊接极性：DCEP，焊条直径：φ4.0mm，焊接电流：150A，焊接电压：25V，焊接速度：9至10cm/min，解剖时间：焊后48h。
7.根据权利要求1所述的一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：在S1中，所述Q690D钢板的调质保温温度为916至921摄氏度，回火温度为632至635摄氏度。
8.根据权利要求1所述的一种抗侧弯的钢板焊接工艺，其特征在于：在S5中，所述Q690D钢板焊接完成后，选取其中一组，对Q690D钢板进行RT试验、拉伸试验、侧弯试验、-18摄氏度焊缝冲击试验、-18摄氏度热影响和区冲击试验。
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