CN113787279A - 一种薄规格中Ti高强钢的气体保护焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中Ti高强钢专用气体保护焊接工艺，具体针对钛含量为0.13～0.20％、碳含量不大于0.10％的一类中钛高强钢开发了一种专用气体保护焊接工艺。该工艺可显著细化焊接接头的晶粒，提高焊接接头的强度、冲击韧性、塑性，确保焊接接头的综合物理性满足生产要求；在保证焊接质量的前提下可明显降低焊接成本，具有良好的经济效益，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明属于钢材焊接技术领域，具体涉及一种薄规格中Ti高强钢的气体保护焊接工艺。
背景技术
随着工程及设备向大型化、轻量化方向发展，含Ti高强钢具有强化效果良好、合金化成本较低等优点，受到越来越多的制造企业的亲睐。按照不同钛含量带来的焊接技术差异，将含钛钢分为四类，钛含量≥0.20％为高钛钢，0.13％≤钛含量＜0.20％为中钛钢，0.06％≤钛含量＜0.13％为低钛钢，0.007％≤钛含量＜0.06％为微钛钢。在中钛钢焊接过程中，由于钛含量与碳氮原子的协同作用机制有所差异，以及焊接材料及焊接工艺选择不当等原因，容易出现气孔或粗大碳氮化物等缺陷，导致焊接接头强度和冲击韧性下降，同时由于中钛钢在工程应用领域的用量越来越多，暴露出的焊接问题也更为突出。
现有技术中，专利CN102179601A公开了一种800MPa高强度钢的CO2气保护焊接工艺，采用CO2气体保护焊和直流电源反接法，具有工艺简单、可操作性强、焊接能耗低、焊接成本低的优点；但其焊接形成的焊接接头组织晶粒粗大且不均匀，导致其强度和冲击韧性远不能满足中Ti钢的焊接技术要求。专利CN104999166A公开了一种800MPa级中Ti钢专用气体保护焊接工艺，采用直流电源反接法，以氮气作为保护气体进行焊，焊接材料按等强匹配的原则选取特定的中Ti钢专用焊丝，具有可操作性强，工艺简单易行，成本低廉等特点；但其采用的焊丝化学成分需采用低碳设计，适合Ti质量百分比在0.20～0.35％范围的母材焊接。专利CN107971610A公开了一种高Ti超高强钢专用气体保护焊接工艺，该发明规定采用氮气作为保护气体进行焊接，并控制气体流量，确保氮气气体流量为5～18L/min；但该方法操作过程中金属液容易与大量氮气结合，导致气孔出现，损害焊接接头力学性能。
目前，含钛高强钢工艺性能稳定，经济适用，特别是薄规格含钛高强产品需求旺盛。从应用现状看，针对中低钛含量的薄规格高强钢，大多数使用等匹配或低匹配的常规焊丝和工艺，在缺少固溶钛原子和气体保护的前提下，焊缝容易出现组织粗大、混晶等现象，进而导致焊缝性能不均匀等问题，而这种性能上的不均匀与组织应力、热应力相互作用会导致焊缝早期开裂失效。因此，如何进一步解决中低钛含量的薄规格钢板的焊接性、配套焊接材料及焊接工艺等问题是含钛高强钢实际应用面临的迫切问题。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种中Ti高强钢专用气体保护焊接工艺，具体针对钛含量为0.13～0.20％、碳含量不大于0.10％的一类中钛高强钢开发的专用气体保护焊接工艺，该工艺能显著细化焊接接头的晶粒，提高焊接接头的强度、冲击韧性、塑性，确保焊接接头的综合物理性满足生产要求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，包括如下步骤：
1)接头加工：对待焊接钢板(中Ti高强钢板)的接头部位机械加工成垂直型坡口，其中，坡口角度为垂直于板面90°；
2)预处理：施焊前清理坡口表面，去除铁锈；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其质量百分含量为：C 0.08～0.099，Si 0.15～0.20，Cr 0.25～0.45，Mn 1.50～1.99，Ti 0.130～0.199，N 0.001～0.0019，余量为Fe及不可避免的杂质；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和CO2混合气体作为保护气体进行焊接，所述混合气体中氮气、氩气与CO2的流量比为1:(8～12):(20～25)。
上述方案中，所述保护气体的流量为21～25L/min。
上述方案中，所述中Ti高强钢中，钛含量为0.13～0.20wt％、碳含量为0.08～0.099％。
上述方案中，所述Ti高强钢中，各组分及其所占质量百分比包括：C 0.08～0.099％，Si 0.10～0.60％，Mn 1.00～2.20％，N≤0.007％，Ti 0.13～0.20％，Cr+Mo+Nb≤0.95％，其余为Fe及不可避免杂质。
优选地，所述待焊接钢板的厚度为2.8～5.0mm。
上述方案中，所述焊丝的直径为1.0～1.3mm，抗拉强度为670～710MPa。
优选的，所述焊丝的直径为1.1mm，抗拉强度为685～700MPa。
本发明采用氩气、氮气和CO2混合气体作为保护气体进行焊接，需严格控制气体流量比，确保气体总流量为21～25L/min且氮气、氩气与CO2的流量比为1:(8～12):(20～25)，使在焊接环境下氮气中电离的活性N原子充分而稳定地与焊接接头中的Ti结合，形成弥散且细小的TiN，显著细化焊接接头晶粒，进而显著优化焊接接头的强韧性匹配；当保护气体流量中氮气比较低时，保护气体中氮气气流不足，在焊接时焊丝和母材中氮气固溶度低，氮含量达不到要求，以碳氮化钛为主的弥散析出颗粒达不到强化效果，焊接接头性能达不到要求；当保护气体流量中氮气较高时，会电离出大量的活性N原子，大量的活性N原子和基体含有的C原子均会与焊接接头的Ti结合后会消耗有效钛的含量，弱化了有效钛高温时对基体晶粒长大的阻碍作用，焊缝容易出现组织粗大、混晶等现象，从而导致焊缝性能不均匀，这种性能上的不均匀与组织应力、热应力相互作用会导致焊缝早期开裂失效；基于上述调控机制，本发明进一步引入氩气和CO2保护气氛，引入的氩气气氛有利于改善在焊接时焊丝和母材中氮原子进入熔池，形成氮气孔和粗大碳氮化物颗粒，进而引起熔池金属液飞溅、消弱强化效果和安全操作安全性、焊接接头性能达不到要求等问题；同时在CO2的保护作用下，可有效改善空气中的O2与Fe原子形成大颗粒夹杂进而导致焊缝性能下降、开裂失效等问题。
上述方案中，采用的焊接工艺参数包括：焊接电流300～320A，焊接电压20～29V，焊接速度36～39cm/min，3～4道焊合。
优选地，所述焊接工艺参数为：焊接电流300～320A，焊接电压22～28V，焊接速度36～39cm/min，保护气体总流量21～25L/min，其中氮气、氩气和CO2气体的流量比为1:(8～12):(20～23)，3道焊合，焊接层间温度控制在150～180℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明焊丝化学成分中严格控制Ti的含量，与母材焊合后，C、N原子共同与Ti相互作用，生成弥散细小Ti(C、N)颗粒，抑制大颗粒Ti(C、N)生成，可控制有效Ti的含量，并进一步提高强度，提高焊接接头的强韧性。
2)本发明采用氮气、氩气和CO2混合气体作为保护气体进行焊接，焊接材料按等强匹配的原则选取特定的中Ti钢专用焊丝；通过严格规定混合气体比例使活性氮原子与母材化学成分中的Ti相结合，无需消耗太多Ti原子，并能提高氮元素的收得率，得到较多弥散细小的Ti(Ci、N)颗粒(而不是大颗粒第二相析出物)，从而保证焊接接头的韧性和塑性；尤其可实现低温冲击韧性、延伸率等性能的显著提升，确保综合机械性能；在保证焊接质量的前提下可明显降低焊接成本，具有良好的经济效益。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，采用的母材为中Ti超高强钢，其中各化学成分及其所占质量百分比为：C 0.090％，N 0.0013％，Si 0.160％，Mn 1.650％，Ti 0.140％，Cr 0.300％；余量为铁和不可避免的杂质；其抗拉强度为767MPa，-40℃夏比冲击功AKV＝173J，试板尺寸为600mm×300mm×(2.8～5.0)mm。
实施例1
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚3.5mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其质量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为693MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流300A，焊接电压28V，焊接速度37cm/min，混合气体流量为22L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:21；气体保护焊采用3层3道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到730MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝172J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝189J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝191J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝192J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝194J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝173J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝177J。
实施例2
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚2.8mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其质量百分含量见表1；焊丝的直径为1.2mm，抗拉强度为685MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流310A，焊接电压29V，焊接速度36cm/min，混合气体流量为21L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:20；气体保护焊采用4层4道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到725MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝182J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝178J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝182J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝187J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝181J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝167J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝176J。
实施例3
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚4.5mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.1mm，抗拉强度为687MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流320A，焊接电压29V，焊接速度39cm/min，混合气体流量为25L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:23；气体保护焊采用3层3道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到728MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝168J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝171J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝189J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝191J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝187J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝171J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝177J。
实施例4
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚4.0mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.1mm，抗拉强度为701MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流308A，焊接电压23V，焊接速度38cm/min，混合气体流量为24L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:22；气体保护焊采用4层4道连续施焊，焊道间温度控制在160～170℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到738MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝182J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝187J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝191J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝208J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝182J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝177J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝178J。
实施例5
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚3.0mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1，焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为670MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，焊接工艺参数为：焊接电流312A，焊接电压27V，焊接速度38cm/min，混合气体流量为23L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:23；气体保护焊采用3层3道连续施焊，焊道间温度控制在150～170℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的力学性能，焊接接头抗拉强度达到726MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝181J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝188J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝191J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝185J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝168J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝175J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝176J。
实施例6
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚5.0mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.0mm，抗拉强度为685MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流318A，焊接电压25V，焊接速度38cm/min，混合气体流量为25L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:25；气体保护焊采用4层4道连续施焊，焊道间温度控制在160～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到728MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝177J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝181J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝194J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝168J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝171J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝178J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝171J。
实施例7
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚3.8mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为687MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流316A，焊接电压24V，焊接速度37cm/min，混合气体流量为24L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:21；气体保护焊采用4层4道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到731MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝176J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝181J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝187J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝194J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝168J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝171J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝176J。
实施例8
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚4.7mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为697MPa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流315A，焊接电压26V，焊接速度38cm/min，混合气体流量为24L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:23；气体保护焊采用3层3道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到742MPa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝163J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝177J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝182J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝178J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝176J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝173J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝177J。
实施例9
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚3.3mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为700Mpa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流306A，焊接电压27V，焊接速度36cm/min，混合气体流量为23L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:22；气体保护焊采用4层4道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到743Mpa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝189J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝191J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝179J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝187J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝185J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝171J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝176J。
实施例10
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚4.2mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为698Mpa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和二氧化碳混合气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流302A，焊接电压24V，焊接速度38cm/min，混合气体流量为23L/min，其中氮气、氩气和CO2气的流量比为1:10:24；气体保护焊采用3层3道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃，焊后试板经100％超声波探伤均为I级。
经测试，本实施例所得焊接接头的抗拉强度达到735Mpa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝181J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝188J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝192J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝207J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝184J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝167J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝174J。
对比例1
一种薄规格中Ti高强钢的专用气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚3.0mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为700Mpa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以二氧化碳气体作为保护气体进行焊接，焊接工艺参数为：焊接电流300A，焊接电压28V，焊接速度37cm/min，气体流量为22L/min；气体保护焊采用3层3道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃。
经测试，本对比例所得焊接接头的抗拉强度达到730Mpa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝65J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝71J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝77J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝81J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝84J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝127J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝167J。
对比例2
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚4.5mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为715Mpa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以二氧化碳气体作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流302A，焊接电压30V，焊接速度25cm/min，气体流量为18L/min；气体保护焊采用4层4道连续施焊，焊道间温度控制在150～180℃。
经测试，本对比例所得焊接接头的抗拉强度达到736Mpa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝54J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝57J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝61J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝71J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝86J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝137J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝167J。
对比例3
一种薄规格中Ti高强钢混合气体保护焊接工艺，具体包括如下步骤：
1)接头加工：选用板厚4.5mm的母材试板，接头处垂直于板面机械切割，破口角度为90°；
2)预处理：施焊前采用机械处理坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其重量百分含量见表1；焊丝的直径为1.3mm，抗拉强度为715Mpa；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氩气+氮气作为保护气体进行焊接，具体焊接工艺参数为：焊接电流300A，焊接电压29V，焊接速度26cm/min，气体流量为19L/min，其中氩气与氮气的体积比为9:1；气体保护焊采用4层4道连续施焊，焊道间温度控制在155～175℃。
经测试，本对比例所得焊接接头的抗拉强度达到684Mpa，焊缝-40℃夏比冲击功AKV＝34J，熔合线-40℃夏比冲击功AKV＝31J，离熔合线1mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝34J，离熔合线3mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝37J，离熔合线5mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝56J，离熔合线7mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝112J，离熔合线20mm处热影响区-40℃夏比冲击功AKV＝133J。
表1实施例1～10和对比例1～3所用焊丝的化学成分表(wt％)
| 化学元素 | C | N | Si | Mn | Ti | Cr | Cu | Ni | Mo |
| 实施例1 | 0.089 | 0.0016 | 0.17 | 1.87 | 0.156 | 0.44 | - | - | - |
| 实施例2 | 0.085 | 0.0014 | 0.16 | 1.72 | 0.142 | 0.37 | - | - | - |
| 实施例3 | 0.097 | 0.0010 | 0.18 | 1.85 | 0.153 | 0.32 | - | - | - |
| 实施例4 | 0.093 | 0.0018 | 0.19 | 1.99 | 0.176 | 0.27 | - | - | - |
| 实施例5 | 0.090 | 0.0012 | 0.15 | 1.90 | 0.158 | 0.25 | - | - | - |
| 实施例6 | 0.080 | 0.0013 | 0.16 | 1.50 | 0.199 | 0.43 | - | - | - |
| 实施例7 | 0.083 | 0.0019 | 0.20 | 1.53 | 0.190 | 0.45 | - | - | - |
| 实施例8 | 0.099 | 0.0017 | 0.18 | 1.65 | 0.130 | 0.26 | - | - | - |
| 实施例9 | 0.087 | 0.0015 | 0.19 | 1.83 | 0.136 | 0.38 | - | - | - |
| 实施例10 | 0.086 | 0.0016 | 0.17 | 1.96 | 0.146 | 0.35 | - | - | - |
| 对比例1 | 0.93 | 0.0017 | 0.16 | 1.70 | 0.23 | - | - | 0.27 | 0.32 |
| 对比例2 | 0.85 | 0.0015 | 0.16 | 1.71 | 0.26 | - | 0.25 | 0.20 | - |
| 对比例3 | 0.080 | 0.0013 | 0.16 | 1.50 | 0.199 | 0.43 | - | - | - |
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种薄规格中Ti高强钢的混合气体保护焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)接头加工：对待焊接的中Ti高强钢板的接头部位进行坡口加工；
2)预处理：施焊前清理坡口表面，去除铁锈；
3)选择焊丝：焊丝的化学成分及其质量百分含量为：C 0.08～0.099，Si 0.15～0.20，Cr 0.25～0.45，Mn 1.50～1.99，Ti 0.130～0.199，N 0.001～0.0019，余量为Fe及不可避免的杂质；
4)焊接：采用直流电源正接法，以氮气、氩气和CO2混合气体作为保护气体进行焊接；所述保护气体中氮气、氩气与CO2的流量比为1:(8～12):(20～25)。
2.根据权利要求1所述的混合气体保护焊接工艺，其特征在于，所述保护气体的流量为21～25L/min。
3.根据权利要求1所述的混合气体保护焊接工艺，其特征在于，所述中Ti高强钢中，钛含量为0.13～0.20wt％，碳含量为0.08～0.099wt％。
4.根据权利要求3所述的混合气体保护焊接工艺，其特征在于，所述中Ti高强钢中，各组分及其所占质量百分比包括：C 0.08～0.099％，Si 0.10～0.60％，Mn 1.00～2.20％，N≤0.007％，Ti 0.13～0.20％，Cr+Mo+Nb≤0.95％，其余为Fe及不可避免杂质。
5.根据权利要求1所述的混合气体保护焊接工艺，其特征在于，所述待焊接中Ti高强钢板的厚度为2.8～5.0mm。
6.根据权利要求1所述的混合气体保护焊接工艺，其特征在于，所述焊丝的直径为1.0～1.3mm，抗拉强度为670～710MPa。
7.根据权利要求1所述的混合气体保护焊接工艺，其特征在于，采用的焊接工艺参数包括：焊接电流300～320A，焊接电压20～29V，焊接速度36～39cm/min，3～4道焊合。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000094185A (ja) * | 1998-09-24 | 2000-04-04 | Kobe Steel Ltd | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN1608787A (zh) * | 2003-07-02 | 2005-04-27 | 日本酸素株式会社 | 钢板的激光焊接方法以及复合板材 |
| JP2005230906A (ja) * | 2004-02-23 | 2005-09-02 | Jfe Steel Kk | ガスシールドアーク溶接方法 |
| CN103464871A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-25 | 张盘 | 一种高韧性co2气体保护焊丝、盘条及其应用 |
| CN104607819A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种超高强气体保护焊丝及其制造方法 |
| CN104999166A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-10-28 | 武汉钢铁(集团)公司 | 800MPa级含Ti钢专用气体保护焊接工艺 |
| CN106346171A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-01-25 | 苏州大学 | 高氮钢加压焊接用装置及利用该装置焊接高氮钢的方法 |
-
2021
- 2021-09-01 CN CN202111022257.3A patent/CN113787279B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000094185A (ja) * | 1998-09-24 | 2000-04-04 | Kobe Steel Ltd | エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN1608787A (zh) * | 2003-07-02 | 2005-04-27 | 日本酸素株式会社 | 钢板的激光焊接方法以及复合板材 |
| JP2005230906A (ja) * | 2004-02-23 | 2005-09-02 | Jfe Steel Kk | ガスシールドアーク溶接方法 |
| CN103464871A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-25 | 张盘 | 一种高韧性co2气体保护焊丝、盘条及其应用 |
| CN104607819A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种超高强气体保护焊丝及其制造方法 |
| CN104999166A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-10-28 | 武汉钢铁(集团)公司 | 800MPa级含Ti钢专用气体保护焊接工艺 |
| CN106346171A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-01-25 | 苏州大学 | 高氮钢加压焊接用装置及利用该装置焊接高氮钢的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 应和俊雄等: "《焊接技术指南》", 31 May 1986 * |
| 李箕福等: "《不锈钢及蚀耐热合金焊接100问》", 30 September 2000 * |
| 马玉喜等: "800 MPa级含Ti高强钢铸坯断裂的原因", 《钢铁研究学报》 * |
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