CN111545878A

CN111545878A - 大厚度建筑结构q460gjd钢的埋弧焊焊接方法

Info

Publication number: CN111545878A
Application number: CN202010420673.8A
Authority: CN
Inventors: 徐升乾; 董洪建; 吴振坤; 张宇军
Original assignee: China 22MCC Group Corp Ltd
Current assignee: China 22MCC Group Corp Ltd
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-08-18

Abstract

本发明涉及一种大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，选择焊接材料，焊前进行预热，焊后采取保温缓冷措施，其中，焊接材料中焊丝为H08Mn2MoA，焊剂为SJ‑101G；结构钢正面坡口深度33mm，角度45°；反面坡口深度21mm，角度60°；钝边6mm；组对间隙0mm；钢结构焊缝左右组对时预设反变形为5°；焊接采用多层多道焊接工艺，第一层打底焊焊接电流500A，焊接电压30±2V，焊接速度37±1cm/min，后续每层焊接电流750±10A，焊接电压32±2V，焊接速度37±1cm/min。本发明对60mm的Q460GJD钢埋弧焊焊接工艺参数及焊接措施进行改善，焊接后的焊缝区综合性能与母材等效的结果。

Description

大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法

技术领域

本发明涉及建筑结构用钢的焊接工艺，尤其涉及一种大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法。

背景技术

当前，钢结构建筑的高度越来越高，跨度不断增大，各种体育场馆等公共建筑对空间要求也在提高，所以对建筑用钢材的性能要求也在提高。Q460GJD钢是一种高强度建筑结构用钢，现在很多钢结构建筑采用此钢材，优点在于增加建筑的抗震性、负载能力，减轻结构整体重量，节约建造成本，提高了建筑的安全性、可靠性。但Q460GJD钢强度高，是一种焊接难度很大的钢材，焊接易产生裂纹，焊接后韧性难于保证。尤其厚度达到60mm以上的大加厚型钢材，目前为止还没有特别可靠的焊接工艺。因此提供一套针对Q460GJD钢60mm以上可靠且实用的焊接工艺对于钢结构建筑的制作和施工十分重要。

发明内容

本发明旨在提供一种厚度在60mm以上的Q460GJD钢的焊接工艺，解决加厚型钢焊接难度大、焊接质量难于保证的问题，

为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，

第一步，确定焊接结构钢Q460GJD的板厚为60mm，并设计焊缝坡口，坡口加工及组对；第二步，选择焊接材料；第三步，焊前进行预热；第四步，坡口周围清理后进行焊接，正面焊完反面进行清根后再焊接；第五步，焊后采取保温缓冷措施，其中，

焊接材料中焊丝为H08Mn2MoA，焊剂为SJ-101G；

结构钢正面坡口深度33mm，角度45°；反面坡口深度21mm，角度60°；钝边6mm；组对间隙0mm；

钢结构焊缝左右组对时预设反变形为5°；

焊接采用多层多道焊接工艺，第一层打底焊焊接电流500A，焊接电压30±2V，焊接速度37±1cm/min，后续每层焊接电流750±10A，焊接电压32±2V，焊接速度37±1cm/min。

本发明提供的焊接方法有益效果是：

本发明对60mm的Q460GJD钢板进行焊接，埋弧焊焊接工艺参数及焊接措施进行改善，焊接后的焊缝区综合性能与母材等效的结果；从而满足GB/T 19879-2015和GB/T50661-2011要求。

上述焊接方法中，结构钢母材Q460GJD中化学成分含量，按质量分数百分比计：C≤0.18％，Si≤0.55％，Mn≤1.70％，P≤0.020％，S：≤0.010％，Cr≤1.2％，Mo≤0.50％，Ni≤1.2％，Cu≤0.50％，Al≤0.015％，V+Nb+Ti≤0.22％，碳当量％＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)，碳当量≤0.54％。

上述焊接方法中，焊接材料中焊丝直径5.0mm,采用H08Mn2MoA埋弧焊丝，其化学成分含量，按质量分数百分比计：C：:0.06～0.11％，Mn:1.60～1.90％，Si≤0.25％，Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，Mo:0.50～0.70％，S≤0.030％，P≤0.030％，Ti(加入量)≤0.15％。

上述焊接方法第三步中，焊接操作前对结构钢预热温度控制在120～150℃之间。

上述焊接方法第三步中，焊接操作前对焊剂SJ-101G严格烘焙，烘焙温度330-350℃，烘焙时间2-2.5小时。

上述焊接方法中，所述多层多道焊接具为在结构钢正面焊接11层，背面焊接10层。

上述焊接方法中，焊接线能量为根据公式Q＝ηUI/V,η取值0.9，线能量32.6-37.6KJ/cm。线能量的增加，提高了焊接生产效率，质量稳定、可靠。

上述焊接方法中，层间温度高于预热温度，控制在160-200℃。

上述焊接方法中，清根为碳弧气刨清根后使用角向磨光机进行打磨处理，坡口部位打磨出金属光泽。

上述焊接方法中，保温缓冷措施为焊接完成后立即用保温棉或其他保温方法对焊缝保温1～2小时，让焊缝金属缓慢冷却。

附图说明

图1是坡口加工示意图；

图2是多层多道焊示意图。

图中：正面坡口1、钝边2、反面坡口3、反变形角度4。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

本实施例所述焊接工艺是Q460GJD大厚度建筑结构用钢的埋弧焊焊接工艺，Q460GJD的板厚为60mm，钢板的熔炼化学成分表见表1，钢材机械性能参见表2。焊接材料选择H08Mn2MoA+SJ-101G，焊丝直径5.0mm，焊材化学成分表见表3

表1:60mm厚度Q460GJD钢板熔炼化学成分表(％)

元素	C	Si	Mn	P	S	V	Nb	Al	N	CEV
											含量	0.06	0.21	1.60	0.012	0.001	0.072	0.022	0.006	0.011	0.34

表2:60mm厚度Q460GJD钢板熔炼化学成分表(％)

表3H08Mn2MoA焊丝化学成分表(％)

成份	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	Cu	Ti
											实测值	0.076	0.018	1.71	0.013	0.008	0.002	0.001	0.61	0.10	0.11

本发明的母材Q460GJD的化学成分(质量分数)百分比为C≤0.18％，Si≤0.55％，Mn≤1.70％，P≤0.020％，S：≤0.010％，Cr≤1.2％，Mo≤0.50％，Ni≤1.2％，Cu≤0.50％，Al≤0.015％，V+Nb+Ti≤0.22％，碳当量％＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)，碳当量≤0.54％。

本发明的焊接为H08Mn2MoA埋弧焊丝，其化学成分含量中，按质量百分比计：C：0.06～0.11％，Mn:1.60～1.90％，Si≤0.25％，Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，Mo:0.50～0.70％，S≤0.030％，P≤0.030％，Ti(加入量)≤0.15％。

坡口加工及组对：结构钢的焊缝设计为X形坡口，坡口具体形状如图1所示，焊缝正面坡口1深度33mm，角度45°；反面坡口3深度21mm，角度60°，钝边2为6mm。采用CO2气体保护焊组对，组对间隙0mm。预留5°左右反变形角度4。组对后将坡口区域及周边20mm范围内打磨，清楚油污、铁锈、氧化皮等。

焊前对结构钢焊缝进行预热，还要对焊剂烘干：焊接操作前用火焰加热或其他方式将母材焊缝区域均匀加热到120～150℃。焊剂要提前烘焙，温度300～350℃，时间为2～2.5小时。

正式焊接操作时，打底焊焊接参数选择电流500A，焊接电压30±2V，焊接速度37±1cm/min，后续焊接采用多层多道焊，结合图2所示，每层焊接选择电流750±10A，焊接电压32±2V，焊接速度37±1cm/min。在正面焊接时观察变形情况，可根据变形情况选择何时背面焊接，背面焊接前要先碳弧气刨清根，清根后用磨光机进行打磨处理，焊缝露出金属光泽。焊接线能量为根据公式Q＝ηUI/V,η取值0.9，线能量32.6-37.6KJ/cm。测量焊缝温度，如低于预热温度则需加热到120～150℃，然后开始多层多道焊接，直至全部焊接完成。所述多层多道焊，正面焊接11层，背面焊接10层。

焊接过程中及焊后保温：焊接过程中测温枪量测层间温度控制在160-200℃，按施工现场情况也可以更高，总之要高于预热温度。焊接过程中每一道药皮不宜过早清理，应当在层间温度达到要求后再清理，这样可以减缓焊缝冷却速度，提高晶粒细化，增加韧性。

焊接完成后要立即覆盖保温棉或其它保温材料对焊缝进行保温，需要1～2小时左右，让焊缝金属缓慢冷却。

本实施例焊后取三点进行力学性能检测，结果见表4，依据GB50661-2011、GB/T19879-2015、GB/T2653-2008标准，所检项目结果符合Q460GJDZ25要求。

表4Q460GJDZ25力学性能检测表

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

利用此工艺焊接的Q460GJD钢板，完全可获得良好的焊接综合性能，尤其能保证焊缝的冲击韧性，且与母材性能等同效果，完全符合GB/T 50661-2011、GB/T 19879-2015标准要求。解决了Q460GJD钢难于焊接，焊缝易出现裂纹的难题。而且因提高了线能量的输入，提高了焊接生产效率。

以上所述仅为本发明切实可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims

1.一种大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，

第一步，确定焊接结构钢Q460GJD的板厚为60mm，并设计焊缝坡口，坡口加工及组对；

第二步，选择焊接材料；

第三步，焊前进行预热；

第四步，坡口周围清理后进行焊接，正面焊完反面进行清根后再焊接；

第五步，焊后采取保温缓冷措施，

其特征是：

焊接材料中焊丝为H08Mn2MoA，焊剂为SJ-101G；

结构钢材料厚度坡口为X形坡口，结构钢正面坡口深度33mm，角度45°；反面坡口深度21mm，角度60°；钝边6mm；组对间隙0mm；

钢结构焊缝左右组对时预设反变形角度为5°；

2.如权利要求1所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：结构钢母材Q460GJD中化学成分含量，按质量分数百分比计：C≤0.18％，Si≤0.55％，Mn≤1.70％，P≤0.020％，S：≤0.010％，Cr≤1.2％，Mo≤0.50％，Ni≤1.2％，Cu≤0.50％，Al≤0.015％，V+Nb+Ti≤0.22％，碳当量％＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15)，碳当量≤0.54％。

3.如权利要求2所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：焊接材料中焊丝直径5.0mm,采用H08Mn2MoA埋弧焊丝，其化学成分含量，按质量分数百分比计：C：:0.06～0.11％，Mn:1.60～1.90％，Si≤0.25％，Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Cu≤0.20％，Mo:0.50～0.70％，S≤0.030％，P≤0.030％，Ti(加入量)≤0.15％。

4.如权利要求1或3所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：第三步中，焊接操作前对结构钢预热温度控制在120～150℃之间。

5.如权利要求1或3所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：第三步中，焊接操作前对焊剂SJ-101G严格烘焙，烘焙温度330-350℃，烘焙时间2-2.5小时。

6.如权利要求1或3所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：所述的多层多道焊接具为在结构钢正面焊接11层，背面焊接10层。

7.如权利要求1或3所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：焊接线能量为根据公式Q＝ηUI/V,η取值0.9，线能量32.6-37.6KJ/cm。

8.如权利要求6所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：层间温度高于预热温度，控制在160-200℃。

9.如权利要求1所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：清根为碳弧气刨清根后再使用角向磨光机进行打磨处理，坡口部位打磨出金属光泽。

10.如权利要求1所述大厚度建筑结构Q460GJD钢的埋弧焊焊接方法，其特征是：保温缓冷措施为焊接完成后立即用保温棉或其他保温方法对焊缝保温1～2小时，让焊缝金属缓慢冷却。