CN112372120A - 一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺 - Google Patents

一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺 Download PDF

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吴君明
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Abstract

本发明公开了一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，涉及钢铁生产技术领域，包括：采用1000MPa级高强钢；焊丝化学成分及重量百分比为：C：0.04%～0.12%，Mn：1.2%～2.4%，Si：0.40%～0.60%，S≤0.01%，P≤0.02%，Ni：3.0%～4.5%，Cr：0.40%～0.60%，Mo≤0.50%，余量为Fe及不可避免杂质；坡口形式：不对称X型坡口，小坡口面角度为65～70°，大坡口面角度为45～50°；焊前预热温度≥80℃，层间温度为80～150℃，反面焊接前进行清根处理；采用焊条电弧焊，焊接电流110～140A，电弧电压22～26，焊接速度15～22cm/min，焊接热输入7～14kJ/cm。适用于1000MPa级高强钢，焊接接头力学综合性能优良。

Description

一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺。
背景技术
高水头、大容量是未来中国水电发展的趋势，同时基于优化电网的需要，众多高水头抽水蓄能电站也在不断建设中。为了满足电站布置、降低工程综合成本(包括运输、劳动力、焊接工作强度、制作及安装施工设备等方面)的需要，新型材料的应用研究将成为重要课题，随着科学技术高速发展，大型、巨型电站建设将不断地采用新材料、新技术、新工艺。可以预计，随着我国大型、巨型电站的兴建，1000MPa级别高强钢将会逐步在我国水电工程的建设中得到应用，为了做好1000MPa级高强度钢的工艺技术储备，针对1000MPa级钢材，开展以焊接、制造工艺为主的相关试验研究工作，具有重要意义。为防止1000MPa级高强度钢焊接接头的软化、脆化问题，合理匹配焊接材料、优化焊接工艺参数、控制焊接热输入量是技术关键。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，包括：
(一)焊接钢板
采用1000MPa级高强钢；
(二)焊接材料
焊丝化学成分及重量百分比为：C：0.04％～0.12％，Mn：1.2％～2.4％，Si：0.40％～0.60％，S≤0.01％，P≤0.02％，Ni：3.0％～4.5％，Cr：0.40％～0.60％，Mo≤0.50％，余量为Fe及不可避免杂质；
(三)焊接参数
坡口形式：不对称X型坡口，小坡口面角度为65～70°，大坡口面角度为45～50°；
焊前预热温度≥80℃，层间温度为80～150℃，反面焊接前进行清根处理；
采用焊条电弧焊，焊接电流110～140A，电弧电压22～26，焊接速度15～22cm/min，焊接热输入7～14kJ/cm。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，1000MPa级高强钢的屈服强度≥885MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率≥15％，-60℃冲击功KV2≥47J。
前所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，1000MPa级高强钢的化学成分及质量百分比如下：C：0.08％～0.16％，Si：0.15％～0.45％，Mn：0.80％～1.85％，Ni≤3.0％，Mo≤0.50％，Cr≤0.50％，P≤0.012％，S≤0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，1000MPa级高强钢厚度为16～38mm。
前所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，焊条直径Φ3.2mm，熔覆金属抗拉强度≥950MPa。
前所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，坡口钝边尺寸为1～2mm，装配留1～2mm间隙。
本发明的有益效果是：本发明采用合适的焊接材料和焊接工艺，能够保证焊接接头抗拉强度焊缝及热影响区-60℃冲击功KV2≥47J、抗拉强度Rm≥980MPa、焊接接头侧弯d＝4a，180°合格，焊接接头具有优良的力学综合性能，适用于16～38mm厚1000MPa级高强钢。
附图说明
图1为本发明中焊接坡口示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，包括：
采用屈服强度≥885MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率≥15％，-60℃冲击功KV2≥47J性能优良的16mm厚1000MPa级高强钢，焊接试板组合为16mm+16mm，试板尺寸为600mm(长)×200mm(宽)×16mm(厚)；
匹配的焊接材料：化学成分及重量百分比为：C：0.04％～0.12％，Mn：1.2％～2.4％，Si：0.40％～0.60％，S≤0.01％，P≤0.02％，Ni：3.0％～4.5％，Cr：0.40％～0.60％，Mo≤0.50％，余量为Fe及不可避免杂质。
焊条直径为Φ3.2mm，熔覆金属抗拉强度≥950MPa；焊丝化学成分及重量百分比为：C：0.04％～0.12％，Mn：1.2％～2.4％，Si：0.40％～0.60％，S≤0.01％，P≤0.02％，Ni：3.0％～4.5％，Cr：0.40％～0.60％，Mo≤0.50％，余量为Fe及不可避免杂质；
坡口形式：不对称X型坡口，小坡口面角度为67°，大坡口面角度为46°，钝边尺寸为2mm，坡口装配留1mm间隙；
焊前预热温度85℃，层间温度为80～150℃；反面焊接前进行清根处理；
采用焊条电弧焊，焊接电流130A，电弧电压24，焊接速度17cm/min，焊接热输入11kJ/cm。
实施例2
本实施例提供的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，与实施例1的区别在于，包括：
采用24mm厚1000MPa级高强钢，焊接试板组合为24mm+24mm，试板尺寸为600mm(长)×200mm(宽)×24mm(厚)；
坡口形式：小坡口面角度为66°，大坡口面角度为50°，钝边尺寸为1mm，坡口装配留2mm间隙；
焊前预热温度90℃；
采用焊条电弧焊，焊接电流127A，电弧电压24，焊接速度15cm/min，焊接热输入12kJ/cm。
实施例3
本实施例提供的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，与实施例1的区别在于，包括：
采用38mm厚1000MPa级高强钢，焊接试板组合为38mm+38mm，试板尺寸为600mm(长)×200mm(宽)×38mm(厚)；
坡口形式：小坡口面角度为68°，大坡口面角度为50°，钝边尺寸为2mm，坡口装配留2mm间隙；
焊前预热温度80℃；
采用焊条电弧焊，焊接电流135A，电弧电压25V，焊接速度17cm/min，焊接热输入12kJ/cm。
将实施例1-3焊接接头进行力学性能测试，结果如表1；
表1焊接接头冲击、拉伸及侧弯性能
Figure BDA0002813603840000031
由此可见，实施例1～3得到的焊接接头的综合力学性能优良，焊缝及热影响区-60℃冲击功KV2≥47J、抗拉强度Rm≥980MPa、焊接接头侧弯d＝4a，180°合格。工艺实施方式简单，适用性很强。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，其特征在于：包括：
（一）焊接钢板
采用1000MPa级高强钢；
（二）焊接材料
焊丝化学成分及重量百分比为：C：0.04%～0.12%，Mn：1.2%～2.4%，Si：0.40%～0.60%，S≤0.01%，P≤0.02%，Ni：3.0%～4.5%，Cr：0.40%～0.60%，Mo≤0.50%，余量为Fe及不可避免杂质；
（三）焊接参数
坡口形式：不对称X型坡口，小坡口面角度为65～70°，大坡口面角度为45～50°；
焊前预热温度≥80℃，层间温度为80～150℃，反面焊接前进行清根处理；
采用焊条电弧焊，焊接电流110～140A，电弧电压22～26，焊接速度15～22cm/min，焊接热输入7～14kJ/cm。
2.根据权利要求1所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，其特征在于：所述1000MPa级高强钢的屈服强度≥885MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率≥15%，-60℃冲击功KV2≥47J。
3.根据权利要求2所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，其特征在于：所述1000MPa级高强钢的化学成分及质量百分比如下：C：0.08%～0.16%，Si：0.15%～0.45%，Mn：0.80%～1.85%，Ni≤3.0%，Mo≤0.50%，Cr≤0.50%，P≤0.012%，S≤0.004%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求2所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，其特征在于：所述1000MPa级高强钢厚度为16～38mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，其特征在于：焊条直径Φ3.2mm，熔覆金属抗拉强度≥950MPa。
6.根据权利要求1所述的一种适用于1000MPa级高强钢的焊条电弧焊焊接工艺，其特征在于：坡口钝边尺寸为1～2mm，装配留1～2mm间隙。
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