CN110666289A - 一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法 - Google Patents

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陈潜
李方敏
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高波
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王中美
刘翔
李敏
燕文涛
胡小珍
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Abstract

本发明公开了一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法，属于大跨、重载高强度高韧性高耐候性桥梁钢焊接领域，其技术方案要点是，采用抗拉强度≥810MPa桥梁钢，力学性能特征为：屈服强度ReL≥690MPa，抗拉强度Rm≥810MPa，延伸率A≥14％，‑40℃冲击功KV2≥120J；坡口采用单面V型坡口，坡口角度40°，钝边2mm，间隙6mm；采用抗拉强度＞810MPa、直径Φ4.0mm的焊条进行多层多道连续施焊，层间温度控制在150～180℃。本发明采用810MPa级高性能耐候桥梁钢手工焊对接方法，以解决无法适用于抗拉强度≥810MPa的钢板手工焊对接的问题；制造过程中焊前预热至80～100℃、焊后不进行热处理的焊接工艺，采用多层多道连续施焊时接头具有优良的抗裂性、耐候性及优良的综合力学性能。

Description

一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法
技术领域
本发明涉及大跨、重载高强度高韧性高耐候性桥梁钢焊接技术领域，具体而言，涉及一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法。
背景技术
我国拟建的江汉七桥是一座双向6车道公路桥梁，其主桥采用跨度为408米的重载公路桥。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，宝武集团为该桥开发研制了我国新一代高强度、高韧性、高耐候性桥梁用钢Q690qENH，其综合力学性能达到了国外同类钢种水平，尤其是在提高强度的同时低温冲击韧性、耐候性能也有较大的提高。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高性能耐候桥梁钢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、重载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、重载、高耐候性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。
经检索，中国专利号CN103934542A的文献，其公开了《一种高强度级别Q500qE桥梁钢手工焊接方法》。基材的力学性能：ReL≥500MPa，Rm≥650MPa，延伸率A≥18％，冲击功-40℃KV2≥120J；板厚组合为50mm及60mm，并为相同板厚组合对接；坡口采用双面对称X坡口，坡口角度为60°，钝边为2mm；匹配的焊条抗拉强度≥650MPa，直径Φ5.0mm，焊条烘烤温度为350℃×1h，其焊接电流为175A，焊接电压～27V，焊接速度～16cm/min，焊接线能量～18kJ/cm，多层多道连续施焊，层间温度控制在170～210℃。
中国专利号201310282949.0的文献，公开了一种屈服强度≥500MPa级桥梁钢手工焊接方法，其适用的基材性能：ReL≥500MPa，Rm≥650MPa，延伸率A≥18％，冲击功-40℃KV2≥120J；板厚组合为32mm等厚；坡口采用双面对称X坡口，坡口角度为60°，钝边为2mm；匹配的焊条抗拉强度≥650MPa，直径Φ4.0mm，焊条烘烤温度为350℃×1h，其焊接电流为165～175A，焊接电压25～26V，焊接速度～15cm/min，焊接线能量17～18kJ/cm，多层多道连续施焊
但是上述文献中的方法，其无法适用于抗拉强度≥810MPa的钢板手工焊对接，为此，提出一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法，其步骤：
1)采用抗拉强度≥810MPa桥梁钢，力学性能特征为：屈服强度ReL≥690MPa，抗拉强度Rm≥810MPa，延伸率A≥14％，-40℃冲击功KV2≥120J；
2)坡口采用单面V型坡口，坡口角度40°，钝边2mm，间隙6mm；
3)焊接工艺：
采用抗拉强度＞810MPa、直径Φ4.0mm的焊条进行多层多道连续施焊，层间温度控制在150～180℃。
进一步地，进行施焊时，焊接电流170A、焊接电压27V、焊接速度15cm/min、焊接线能量18KJ/cm，焊条烘烤温度为350℃×1h。
进一步地，所述焊条的化学组分及重量百分比为：
Figure BDA0002195147430000031
其余为铁。
本发明钢种从目前的Q370qE、Q420qE、Q500qE提高到Q690qE，且采用焊前预热至80～100℃，焊后不进行热处理工艺，经采用大量试验选择的焊接材料及焊接工艺参数匹配，并进行探伤检测，未发现有焊接缺陷，焊接接头具有优良低温韧性、抗裂性能及耐候性能，接头各区的-40℃KV2冲击功达到75～142J，远高于桥梁钢对接接头各区-40℃KV2≥47J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钢结构制造的关键技术要求。
应用本发明的技术方案，有益效果是：
(1)该种抗拉强度≥810MPa高强度高韧性高耐候性桥梁钢手工焊立位对接工艺方法，满足了我国拟建的江汉七桥钢结构手工焊关键焊接工艺制造技术。接头具有优良的低温韧性、抗裂性能及耐候性能，接头各区具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。
(2)采用本发明焊接工艺技术，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，接头具有优良的抗裂性、耐候性及优良的综合力学性能。
(3)采用本发明手工焊接工艺技术实现了高强度桥梁钢厚板结构制造过程中焊前预热至80～100℃、焊后不进行热处理的焊接工艺，采用多层多道连续施焊时接头具有优良的抗裂性、耐候性及优良的综合力学性能。
本发明所述的焊接工艺具有优良的焊接工艺性能，操作简便、适用方便、高效、节能，并且适用工厂大跨度桥梁钢厚板制造推广应用，满足我国新一代高强、高韧、高耐候性桥梁钢种的配套焊接技术要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法的32mm+32mm接头坡口结构图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供了一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法，其步骤：
1)采用抗拉强度≥810MPa桥梁钢，力学性能特征为：屈服强度ReL≥690MPa，抗拉强度Rm≥810MPa，延伸率A≥14％，-40℃冲击功KV2≥120J；
2)坡口采用单面V型坡口，坡口角度40°，钝边2mm，间隙6mm；
3)焊接工艺：
采用抗拉强度＞810MPa、直径Φ4.0mm的焊条进行多层多道连续施焊，层间温度控制在150～180℃。
进行施焊时，焊接电流170A、焊接电压27V、焊接速度15cm/min、焊接线能量18KJ/cm，焊条烘烤温度为350℃×1h。
焊条的化学组分及重量百分比为：
Figure BDA0002195147430000051
其余为铁。
实施例1
1)基材钢种为Q690qENH，其屈服强度ReL≥690MPa，抗拉强度Rm≥810MPa，延伸率A≥14％，-40℃冲击功KV2≥120J；板厚组合为32mm+32mm的等厚桥梁钢；
试板尺寸为800mm×300mm×32mm；
2)坡口采用单面V型坡口，坡口角度为40°，钝边2mm，间隙6mm；
3)焊接工位：立位；
焊接材料匹配：
焊条采用XY-J80QNH，焊条直径Ф4.0mm，焊条烘烤温度为350℃×1h，熔敷金属的力学性能为Rel＝790MPa，Rm＝835MPa，A＝17.0％，-40℃KV2冲击功＝109J；
焊接工艺：
焊接电流170A、焊接电压～27V、焊接速度～15cm/min、焊接线能量～18KJ/cm。对接头采用多层多道连续施焊，层间温度控制在150～180(℃)，焊前预热至80～100℃、焊后不进行热处理；
采用上述焊接工艺焊接810MPa级高性能耐候桥梁钢对接接头力学性能，焊缝抗拉强度Rm＝824MPa，焊缝中心冲击功-40℃KV2＝75J，热影响区(1mm)-40℃KV2＝142J。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (3)

1.一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法，其步骤：
1)采用抗拉强度≥810MPa桥梁钢，力学性能特征为：屈服强度ReL≥690MPa，抗拉强度Rm≥810MPa，延伸率A≥14％，-40℃冲击功KV2≥120J；
2)坡口采用单面V型坡口，坡口角度40°，钝边2mm，间隙6mm；
3)焊接工艺：
采用抗拉强度＞810MPa、直径Φ4.0mm的焊条进行多层多道连续施焊，层间温度控制在150～180℃。
2.根据权利要求1所述的一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法，其特征在于：进行施焊时，焊接电流170A、焊接电压27V、焊接速度15cm/min、焊接线能量18KJ/cm，焊条烘烤温度为350℃×1h。
3.根据权利要求1-2中任意项所述的一种高性能耐候桥梁钢手工焊立位对接方法，其特征在于：所述焊条的化学组分及重量百分比为：
Figure FDA0002195147420000011
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