CN113732459B - 一种Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法，采用带钝边斜坡双U型坡口，采用H10Mn2A焊丝，同时，在焊材技术协议中对C、Mn、P、S等元素进行特殊的约定，通过以上元素含量的组合优化，保证了焊缝金属低温高韧性的性能。本发明工艺成本低，操作简单，焊接工艺性能优良；所形成的焊缝金属具有低温高韧性的特点，强度与母材相匹配，焊接接头具有强度高和优良的低温韧性的力学性能，能满足对所焊接的适用于桥梁钢超厚板的技术要求。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法。
背景技术
在桥梁结构制造的生产中有众多的大厚度构件和厚壁箱舱，它们大多采用焊接加工的方法进行制造成形。由于这些焊接结构厚度很大，焊接时需要填充大量的焊材，且为了防止大的焊接热输入导致的制造加工应力增大，焊接过程需要控制层间温度以避免缺陷的产生，整体生产效率较低，使产品制造成本增加，经济效益下降。因此，在Q370qE厚板结构的制造过程中，必须采取相应措施，在保证产品焊接质量的前提下，尽量提高生产效率。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，通过发明新的焊接方法，提高Q370qE厚板的焊接效率，降低制造成本，取得明显的经济效益，对于厚板焊接结构生产和质量保证具有一定的指导意义。
本发明采取的技术方案如下：
一种Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
将Q370qE厚板的坡口加工成带钝边斜坡双U型；
进行焊前预热，预热温度控制在120°~150°之间，预热效果要使厚板的层间温度不低于预热温度；
选用GB/T 5293 F5A4-H10Mn2A 规定的埋弧焊丝和焊剂，同时，在埋弧焊丝技术协议中对以下元素进行特殊约定：1）减小C的含量0.01~0.02wt%；2）增加Mn的含量0.01~0.02wt%；3）加入0.11~0.15wt%的Ti；4）降低焊丝中S、P的含量，均控制在0.006 wt %以下；
在厚板焊接过程中控制层间温度在180°~250°之间；
对于60mm≤厚度≤80mm的Q370qE厚板，采用双丝埋弧焊工艺进行焊接；
对于厚度＞80mm的Q370qE厚板，在≤80mm厚度坡口内采用双丝埋弧焊工艺进行焊接，在>80mm厚度的坡口内采用三丝埋弧焊工艺进行焊接。
优选地，所述带钝边斜坡双U型单边20°斜坡，根部留钝边9mm。
优选地，对于60mm≤厚度≤80mm的Q370qE厚板，双丝埋弧焊的打底层焊接速率为45~50cm/min，前丝电流1250A，后丝电流1150A，前丝电压35V，后丝电压45V；填充层焊接速率为50~55cm/min，前丝电流1100A，后丝电流850A，前丝电压35V，后丝电压45V；盖面层焊接速率为55~60cm/min，前丝电流1400A，后丝电流1200A，前丝电压35V，后丝电压45V。
优选地，对于厚度＞80mm的Q370qE厚板，在≤80mm厚度坡口内，双丝埋弧焊的打底层焊接速率为45~50cm/min，前丝电流1250A，后丝电流1150A，前丝电压35V，后丝电压45V；填充层焊接速率为50~55cm/min，前丝电流1100A，后丝电流850A，前丝电压35V，后丝电压45V；盖面层焊接速率为55~60cm/min，前丝电流1400A，后丝电流1200A，前丝电压35V，后丝电压45V；在>80mm厚度的坡口内，三丝埋弧焊的填充层焊接速率为35~40cm/min，前丝电流1150A，后丝电流1000A，前丝电压35V，中、后丝电压45V；盖面层焊接速率为55~60cm/min前丝电流1000A，中、后丝电流850A，前丝电压35V，中、后丝电压45V。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）本发明采用的带钝边斜坡双U型坡口，单边20°斜坡能够保证熔池流动性同时，确保侧壁能够熔透，钝边9mm避免烧穿，整体填充量小，工作效率高。
（2）本发明采用H10Mn2A焊丝，在GB/T 5293 F5A4-H10Mn2A 标准中，焊丝组分如下：C 0.06wt%，Mn 1.71wt%，Si 0.05wt%，P≤0.01wt%，S≤0.01wt%，Cr 0.02wt%，Ni0.35wt%，Cu 0.04wt%，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明对协议标准中的C、Mn、P、S等元素进行特殊的约定：1）适当减小C的含量0.01~0.02wt%，能够增强焊缝金属的韧性，同时降低了焊接接头产生冷裂纹和热裂纹的几率；2）增加Mn的含量0.01~0.02wt%，通过Mn 对基体进行了固溶强化；3）加入0.11~0.15wt%的Ti，通过微合金化提高焊材的大线能量焊接性；4）降低焊丝中S、P的含量，均控制在0.006wt%以下，可以防止热裂纹等缺陷产生。通过以上元素含量的组合优化，保证了焊缝金属低温高韧性的性能。
（3）本发明工艺成本低，操作简单，焊接工艺性能优良；所形成的焊缝金属具有低温高韧性的特点，强度与母材相匹配，焊接接头具有强度高和优良的低温韧性的力学性能，能满足对所焊接的适用于桥梁钢超厚板的技术要求。
附图说明
图1是本发明实施例带钝边斜坡双U型坡口。
具体实施方式
下面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；基于本发明中的实施例，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。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本其保护范围的限制。
实施例1
母材Q370qE化学组分是：C为0.16wt%，Mn为1.64wt%，Ni为0.40wt%，Mo为0.05wt%，Cr为5.2wt%，P≤0.02wt%，S≤0.01wt%，厚度为70mm。
采用焊材H10Mn2A的化学组分是：C为0.07wt%，Mn为1.73wt%，Si为 0.05wt%，Cr 为0.02wt%，Ni为0.35wt%，Cu 为0.04wt%，Ti为0.13wt%，P≤0.006wt%，S≤0.006wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述埋弧焊的直径为Φ4.8mm，采用双丝埋弧焊接方法。
如图1，试板坡口型式为带钝边斜坡双U型，根部留9mm钝边，单侧坡口角度为20°。
本实施例中：双丝埋弧焊的打底层焊接速率为45~50cm/min，前丝电流1250A，后丝电流1150A，前丝电压35V，后丝电压45V。填充层焊接速率为50~55cm/min，前丝电流1100A，后丝电流850A，前丝电压35V，后丝电压45V。盖面层焊接速率为55~60cm/min，前丝电流1400A，后丝电流1200A，前丝电压35V，后丝电压45V。
对本实施例焊后的焊缝金属显微组织及力学性能进行检测分析：焊缝中主要是铁素体，热影响区主要是贝氏体、珠光体、铁素体。焊接接头的抗拉强度为520~570MPa，伸长率A=23%。
本实施例实验结果表明：采用本实施工艺后宏观金相观察，焊接接头中无夹渣、气孔、咬边等焊接缺陷。对焊接接头进行了力学性能测试，在拉伸、侧弯、冲击中，焊接接头的力学性能达到了与母材匹配的要求。焊缝金属的力学性能完全满足材料技术要求，焊接接头满足结构的技术要求。
实施例2
母材Q370qE化学组分是：C为0.16wt%，Mn为1.64wt%，Ni为0.40wt%，Mo为0.05wt%，Cr为5.2wt%，P≤0.02wt%，S≤0.01wt%，厚度为150mm。
采用焊材H10Mn2A的化学组分是：C为0.08wt%，Mn为1.72wt%，Si为 0.05wt%，Cr 为0.02wt%，Ni为0.35wt%，Cu 为0.04wt%，Ti为0.15wt%，P≤0.006wt%，S≤0.006wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。所述埋弧焊的直径为Φ5.0mm，前80mm厚度坡口采用双丝埋弧焊接方法，>80mm厚度的坡口采用三丝埋弧焊工艺。
本实施例中：双丝埋弧焊的打底层焊接速率为45~50cm/min，前丝电流1250A，后丝电流1150A，前丝电压35V，后丝电压45V。填充层焊接速率为50~55cm/min，前丝电流1100A，后丝电流850A，前丝电压35V，后丝电压45V。盖面层焊接速率为55~60cm/min，前丝电流1400A，后丝电流1200A，前丝电压35V，后丝电压45V。
本实施例中，三丝埋弧焊的填充层焊接速率为35~40cm/min，前丝电流1150A，后丝电流1000A，前丝电压35V，中、后丝电压45V。盖面层焊接速率为55~60cm/min前丝电流1000A，中、后丝电流850A，前丝电压35V，中、后丝电压45V。
对本实施例焊后的焊缝金属显微组织及力学性能进行检测分析：焊缝中主要是铁素体，热影响区主要是贝氏体、珠光体、铁素体。焊接接头的抗拉强度为505~550MPa，伸长率A=22%。
本实施例实验结果表明：采用本实施工艺后宏观金相观察，焊接接头中无夹渣、气孔、咬边等焊接缺陷。对焊接接头进行了力学性能测试，在拉伸、侧弯、冲击中，焊接接头的力学性能达到了与母材匹配的要求。焊缝金属的力学性能完全满足材料技术要求，焊接接头满足结构的技术要求。
Claims (4)
1.一种Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
将Q370qE厚板的坡口加工成带钝边斜坡双U型；
进行焊前预热，预热温度控制在120°~150°之间，预热效果要使厚板的层间温度不低于预热温度；
选用GB/T 5293 F5A4-H10Mn2A 规定的埋弧焊丝和焊剂，同时，在埋弧焊丝技术协议中对以下元素进行特殊约定：1）减小C的含量0.01~0.02wt%；2）增加Mn的含量0.01~0.02wt%；3）加入0.11~0.15wt%的Ti；4）降低焊丝中S、P的含量，均控制在0.006 wt %以下；
在厚板焊接过程中控制层间温度在180°~250°之间；
对于60mm≤厚度≤80mm的Q370qE厚板，采用双丝埋弧焊工艺进行焊接，双丝埋弧焊的打底层焊接速率为45~50cm/min，前丝电流1250A，后丝电流1150A，前丝电压35V，后丝电压45V；填充层焊接速率为50~55cm/min，前丝电流1100A，后丝电流850A，前丝电压35V，后丝电压45V；盖面层焊接速率为55~60cm/min，前丝电流1400A，后丝电流1200A，前丝电压35V，后丝电压45V；
对于厚度＞80mm的Q370qE厚板，在≤80mm厚度坡口内采用双丝埋弧焊工艺进行焊接，在>80mm厚度坡口内采用三丝埋弧焊工艺进行焊接；在≤80mm厚度坡口内，双丝埋弧焊的打底层焊接速率为45~50cm/min，前丝电流1250A，后丝电流1150A，前丝电压35V，后丝电压45V；填充层焊接速率为50~55cm/min，前丝电流1100A，后丝电流850A，前丝电压35V，后丝电压45V；盖面层焊接速率为55~60cm/min，前丝电流1400A，后丝电流1200A，前丝电压35V，后丝电压45V；在>80mm厚度的坡口内，三丝埋弧焊的填充层焊接速率为35~40cm/min，前丝电流1150A，后丝电流1000A，前丝电压35V，中、后丝电压45V；盖面层焊接速率为55~60cm/min前丝电流1000A，中、后丝电流850A，前丝电压35V，中、后丝电压45V。
2.如权利要求1所述的Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法，其特征在于所述带钝边斜坡双U型单边20°斜坡，根部留钝边9mm。
3.如权利要求1所述的Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法，其特征在于母材Q370qE化学组分是：C为0.16wt%，Mn为1.64wt%，Ni为0.40wt%，Mo为0.05wt%，Cr为5.2wt%，P≤0.02wt%，S≤0.01wt%，厚度为70mm；采用焊材H10Mn2A的化学组分：C为0.07wt%，Mn为1.73wt%，Ni为0.36wt%，Ti为0.13wt%，P≤0.006wt%，S≤0.006wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的Q370qE厚板的多丝埋弧焊接方法，其特征在于母材Q370qE化学组分是：C为0.16wt%，Mn为1.64wt%，Ni为0.40wt%，Mo为0.05wt%，Cr为5.2wt%，P≤0.02wt%，S≤0.01wt%，厚度为150mm；采用焊材H10Mn2A的化学组分是：C为0.08wt%，Mn为1.72wt%，Ni为0.35wt%，Ti为0.15wt%，P≤0.006wt%，S≤0.006wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
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