CN113305458A - 用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，选用高韧匹配的80公斤级实芯气保焊高强钢焊丝采用多层多道焊接，焊接参数如下：焊接过程预热100℃、焊接电流≤320A、预热温度≥100℃、层间温度≤200℃、实际控制焊接热输入≤1.2KJ/mm，冲击功温度范围：‑20℃至‑60℃。适合焊接钢板板厚范围：δ20mm至δ40mm。提高焊丝的Ni、Mo合金元素，匹配锻造合金钢27CrNiMo的合金组成，增强塑韧性，实现锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接，保证焊接性和经济性，通过合理的预热和焊接参数，降低施焊难度，保证焊接质量，节约成本，实现液压支架高可靠性设计理念。

Description

用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接 方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿液压支架结构件的焊接方法，尤其涉及一种用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法。

背景技术

目前，高端支架中的顶梁和底座柱窝一般为锻造合金钢27SiMn，与之连接的筋板均为调质高强钢板Q690，为保证足够的强度，一般为坡口加起焊角形式，焊接量大，容易产生焊接缺陷，为提高韧性和刚度，柱窝由锻造合金钢27SiMn调整为锻造合金钢27CrNiMo，由于柱窝和筋板为不同系列的钢种，在标准中不同分类的钢焊接难度增加，焊接量大，施焊条件苛刻，生产效率有待提高。

要保证液压支架在煤矿井下实现高可靠性工作，柱窝处焊缝的焊接质量尤其重要，这就要求有效的焊接方法降低焊接缺陷。

现有技术中，锻造合金钢与调质高强钢采用等匹配常规焊丝焊接，施焊条件苛刻。锻造合金钢与调质高强钢采用低匹配焊丝焊接，强度偏低，不能满足设计强度要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，选用高韧匹配的80公斤级实芯气保焊高强钢焊丝，确定预热温度、层间温度，采用多层多道焊接，焊接参数如下：

焊接过程预热100℃、焊接电流≤320A、预热温度≥100℃、层间温度≤200℃、实际控制焊接热输入≤1.2KJ/mm。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，提高焊丝的Ni、Mo合金元素，匹配锻造合金钢27CrNiMo的合金组成，增强塑韧性，实现锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接，保证焊接性和经济性，通过合理的预热和焊接参数，降低施焊难度，保证焊接质量，节约成本，实现液压支架高可靠性设计理念。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法焊接接头焊道顺序示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，其较佳的具体实施方式是：

选用高韧匹配的80公斤级实芯气保焊高强钢焊丝，确定预热温度、层间温度，采用多层多道焊接，焊接参数如下：

焊接过程预热100℃、焊接电流≤320A、预热温度≥100℃、层间温度≤200℃、实际控制焊接热输入≤1.2KJ/mm。

所述锻造合金钢为27CrNiMo，所述调质高强钢为Q690，所述80公斤级实芯气保焊高强钢焊丝为ISO 16834-A G69 2M Z(Mn3NiMo)。

锻造合金钢27CrNiMo与调质高强钢Q690与ISO 16834-A G69 2M Z(Mn3NiMo)的焊接匹配关系及适合焊丝的冲击功温度范围：-20℃至-60℃。

适合焊接钢板板厚范围：δ20mm至δ40mm。

本发明的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，提高焊丝的Ni、Mo合金元素(选用Ni、Mo合金元素高的实芯气保焊高强钢焊丝)，匹配锻造合金钢27CrNiMo的合金组成，增强塑韧性，实现锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接，保证焊接性和经济性，通过合理的预热和焊接参数，降低施焊难度，保证焊接质量，节约成本，实现液压支架高可靠性设计理念。

具体实施例：

针对锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接性开展研究，通过母材性能试验、焊接接头试验、焊丝熔敷金属试验，确定选用高韧匹配的80公斤级实芯气保焊高强钢焊丝，确定预热温度、层间温度，采用多层多道焊接：实现工况条件可执行的焊接参数。

工艺试验内容如下：

母材验证试验

实测值	Rp0.2(Mpa)	Rm(Mpa)	A％
				27CrNiMo	760	850	15
Q690	800	861	18

焊丝熔敷金属对比试验

焊丝试验结果

经综合各项性能比较，选取GHS-80焊丝对S690Q进行焊接接头试验

焊接接头试验

焊接接头焊道顺序如图1所示。

试验结果表明：焊接过程预热100℃，焊接电流≤320A,层间温度≤200℃,实际控制焊接热输入≤1.2，保证焊接质量和焊接接头机械性能。

具体实施例于现场实际柱窝应用:

工序如下：

组对——局部加热(控制加热范围及温度)后定位焊——整体加热——焊接——时效处理(消应力退火处理)

加热定位焊、加热焊接，焊接完成后进行时效处理。通过焊接过程温度及焊接参数的严格控制，以后焊后的消应力退火，实现异种母材间焊缝力学性能的可靠性。

具体技术要点为：

工艺创新，提高锻造合金钢27CrNiMo与调质高强钢Q690的焊接性；

通过控制焊接过程中的温度及参数控制，预热温度≥100℃，焊接电流≤320A,热输入＜1.2KJ/mm，层间温度≤200℃,保证焊接质量和焊接接头机械性能，抗拉强度满足强度设计要求，实现高可靠性设计理念。

本发明的技术关键点和欲保护的技术特点

锻造合金钢27CrNiMo与调质高强钢Q690焊接参数，焊接电流≤320A,热输入＜1.2KJ/mm。

锻造合金钢27CrNiMo与调质高强钢Q690与ISO 16834-A G69 2M Z(Mn3NiMo)的焊接匹配关系及适合焊丝的冲击功温度范围：-20℃、-40℃、-60℃。

适合焊接钢板板厚范围δ20、δ25、δ30、δ40。

适合预热温度范围≥100℃，层间温度≤200℃。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，其特征在于，选用高韧匹配的80公斤级实芯气保焊高强钢焊丝，确定预热温度、层间温度，采用多层多道焊接，焊接参数如下：

焊接过程预热100℃、焊接电流≤320A、预热温度≥100℃、层间温度≤200℃、实际控制焊接热输入≤1.2KJ/mm。

2.根据权利要求1所述的用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，其特征在于，所述锻造合金钢为27CrNiMo，所述调质高强钢为Q690，所述80公斤级实芯气保焊高强钢焊丝为ISO 16834-A G69 2M Z(Mn3NiMo)。

3.根据权利要求2所述的用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，其特征在于，锻造合金钢27CrNiMo与调质高强钢Q690与ISO 16834-A G69 2M Z(Mn3NiMo)的焊接匹配关系及适合焊丝的冲击功温度范围：-20℃至-60℃。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于结构件柱窝的锻造合金钢与调质高强钢高韧匹配焊接方法，其特征在于，适合焊接钢板板厚范围：δ20mm至δ40mm。

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