CN114985875A - 一种屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种屈服强度620MPa高强度焊接结构用调质钢板混合气体保护焊接方法，选用90％Ar+8％CO2+2％O2三元混合气体或80％Ar+20％CO2二元混合气体，按照等强匹配原则选用直径Φ1.2mm的ER100S‑G焊丝进行多层多道焊；焊前清除焊缝周边铁锈、油污，预热温度控制在75‑125℃，填充及盖面焊缝焊道间温度小于150℃，焊接时焊接热输入量控制在8.0‑18.9KJ/cm。本发明焊接接头不仅具有较高强度，而且使焊缝具有优良的冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁材料焊接技术领域，尤其涉及一种屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法。
背景技术
高强度焊接结构用调质钢板广泛应用在工程机械、煤矿机械、造船和钢结构等领域如矿用车车架，以及车厢的底板和侧板，要求具有良好疲劳性能、低温冲击韧性、极佳的冷成型性能和焊接性能，以满足矿用车复杂多变的周期载荷。高强度焊接结构调质钢板尤其是屈服大于620MPa的钢板碳当量一般均大于0.4％，在成分设计时加入了Cr、Mo、B等提高淬透性及淬硬性的合金元素，增加了高强度焊接结构用钢的冷裂纹敏感性。在焊接过程中，由于受到焊接热循环的作用，焊接接头热影响粗晶区过热，奥氏体晶粒严重粗化，在焊后快速冷却过程中产生粗大淬硬的马氏体组织，导致热影响粗晶区成为该钢焊接接头的冷裂纹主要敏感区，同时热影响区极易脆化，其脆化的结果将导致焊接接头冲击韧性急剧下降。为防止冷裂纹产生，往往需要焊前预热、焊后热处理，这增加了焊接工艺的复杂性和特殊情况下的不可操作性，危害到焊接结构的安全可靠性。在无焊后热处理的情况下，如何通过合理的焊接工艺控制得到性能优异的焊接接头是该高强度焊接结构用调质钢板实际应用过程的关键技术。因此，制定合理的焊接工艺及参数对高强度调质钢是相当重要的。
为此，攻克上述焊接关键技术，加快开展620MPa高强度焊接结构用调质钢板焊接工艺研究及产品推广应用，对我国具有重大的经济效益及社会效益。
经检索：专利公开号CN 112372119 A公布了一种620MPa级超高强船用钢的全位置手工电弧焊工艺，该方法是针对厚度14mm以下620MPa级超高强船用钢薄规格手工电弧焊接；专利公开号CN 112792443 A公布了一种620Mpa级超高强船用钢薄板的埋弧焊方法，该方法是针对厚度规格为8～16mm的620MPa级超高强船用钢埋弧焊接，这两种方法焊接的620MPa高强度钢板均小于16mm，与本发明中钢板厚度不同且焊接方法不同。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，开坡口：
母材开单面V型坡口，坡口角度60°，钝边高度2mm，坡口间隙5mm；
步骤2，焊前准备：
焊前将高强度焊接结构用调质钢板进行打磨，清除焊缝周边15-25mm范围内的铁锈、油污；
步骤3，焊接：
采用混合气体保护焊接方法，多层多道连续焊直至焊缝填满，打底焊接电流控制在200-220A，电弧电压20-21V，焊接速度5.0mm/min，焊接热输入量8.0-9.68KJ/cm；填充电流240-280A，电弧电压26-28V，焊接速度4.0-6.5mm/min，焊接热输入量11.8-18.6KJ/cm；盖面电流290-310A，电弧电压26-28V，焊接速度4.5-5.0mm/min，焊接热输入量16.2-18.9KJ/cm；最后反面清根打磨出金属光泽，焊接电流290-310A，电弧电压26-28V，焊接速度5.0mm/min，焊接热输入量15.3-16.8KJ/cm；焊接电流为480～520A，焊接电压为29～31V，焊接速度为34～36cm.min-1，焊接线能量为24～26kJ/cm，层间温度控制在＜150℃。
进一步的，所述屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板的化学成分百分比为：C≤0.08，Si:≤0.8，Mn:1.10～1.50，P≤0.015，S≤0.005，Nb:0.015～0.025，V：0.030～0.040，Ti：0.010～0.020，Als:0.020～0.040，Mo：0.15～0.25，Ni:0.10～0.30，Cr:0.10～0.20，B:0.0008-0.0015余量为Fe及附带的夹杂。
进一步的，所述屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板的屈服强度Rel≥620MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，断后延伸率A≥20％，-60℃标准试样低温冲击功KV2≥47J。
进一步的，所述步骤1中，基材为高强度焊接结构调质钢板620QL，其厚度为16-30mm，并与相同板厚的钢板组合对接。
进一步的，所述步骤2中，使用600目砂纸进行打磨，使用丙酮清洗以去除铁锈和油污，保证焊接接头质量。
进一步的，所属步骤3中，焊接过程焊前低温预热、焊后不进行热处理。
进一步的，所述步骤3中，混合气体保护焊所用的焊丝为实心焊丝ER100S-G，焊丝直径为1.2mm。
进一步的，所述步骤3中，混合气体为90％Ar+8％CO2+2％O2三元混合气体或80％Ar+20％CO2二元混合气体。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
焊接接头焊缝区-60℃标准试样低温冲击功KV2≥47J，熔合线-60℃标准试样低温冲击功KV2≥47J，热影响区-60℃标准试样低温冲击功KV2≥47J，焊接接头抗拉强度Rm≥700MPa，D＝4a 180°弯曲性能完好；
(2)本发明的焊接技术，实现了焊接过程焊前低温预热，无焊后热处理，得到焊接接头组织性能优异，实现了高强度焊接结构调质钢中厚板实际工程应用中高效、经济的焊接方式，加快了620MPa高强度焊接结构用调质钢板焊接工艺研究及产品推广应用，对我国具有重大的经济效益及社会效益。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1本发明采用的混合气体保护焊对接接头坡口示意图。
图2本发明实施例1焊接接头焊缝区显微组织图。
图3本发明实施例1焊接接头粗晶区显微组织图。
图4本发明实施例1焊接接头细晶区显微组织图。
图5本发明实施例1焊接接头焊缝区拉伸试验结果图。
图6本发明实施例1焊接接头弯曲试验结果图。
具体实施方式
以下用实施例对本发明做更详细的描述，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
采用调质处理生产的碳当量为0.42％，620QL高强度焊接结构用调质钢板，20mm+20mm组合，试板尺寸为300mm×150mm×20mm；
匹配的焊接材料:
焊丝ER100S-G的化学组分按重量百分比计为C：≤0.11％，Mn：1.40-1.80％，Si：0.50-0.80％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Mo：0.35～0.45％，Ni：1.20～1.60％，Cr：0.15-0.25％，Ti：≤0.16％，Cu：≤0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质。保体气体:90％Ar+8％CO2+2％O2三元混合气体或80％Ar+20％CO2二元混合气体；坡口采用单面V型坡口，坡口角度为60°，钝边高度2mm，坡口间隙5mm；焊接前清除焊缝周边20mm范围内的铁锈、油污，打磨坡口处漏出金属光泽；
将待焊接的620MPa级高强度焊接结构用调质钢板预热到100℃，道间温度控制在150℃以下；
焊接工艺参数：打底焊接电流控制在200-220A，电弧电压20-21V，焊接速度5.0mm/min，焊接热输入量8.0-9.68KJ/cm；填充电流240-280A，电弧电压26-28V，焊接速度4.0-6.5mm/min，焊接热输入量11.8-18.6KJ/cm；盖面电流290-310A，电弧电压26-28V，焊接速度4.5-5.0mm/min，焊接热输入量16.2-18.9KJ/cm；最后反面清根打磨出金属光泽，焊接电流290-310A，电弧电压26-28V，焊接速度5.0mm/min，焊接热输入量15.3-16.8KJ/cm；
4.采用上述焊接方法焊接的620MPa高强度焊接结构用调质钢板对接接头力学性能检测，抗拉强度为：750MPa，断裂位置在焊缝，接头冷弯d＝4a，180°合格，焊缝金属-60℃冲击功AKv：142J，热影响区熔合线外1mm处-60℃冲击功AKv：222J。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种屈服服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，开坡口：
母材开单面V型坡口，坡口角度60°，钝边高度2mm，坡口间隙5mm；
步骤2，焊前准备：
焊前将高强度焊接结构用调质钢板进行打磨，清除焊缝周边15-25mm范围内的铁锈、油污；
步骤3，焊接：
采用混合气体保护焊接方法，多层多道连续焊直至焊缝填满，打底焊接电流控制在200-220A，电弧电压20-21V，焊接速度5.0mm/min，焊接热输入量8.0-9.68KJ/cm；填充电流240-280A，电弧电压26-28V，焊接速度4.0-6.5mm/min，焊接热输入量11.8-18.6KJ/cm；盖面电流290-310A，电弧电压26-28V，焊接速度4.5-5.0mm/min，焊接热输入量16.2-18.9KJ/cm；最后反面清根打磨出金属光泽，焊接电流290-310A，电弧电压26-28V，焊接速度5.0mm/min，焊接热输入量15.3-16.8KJ/cm；焊接电流为480～520A，焊接电压为29～31V，焊接速度为34～36cm.min-1，焊接线能量为24～26kJ/cm，层间温度控制在＜150℃。
2.根据权利要求1所述的屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，所述屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板的化学成分百分比为：C≤0.08，Si:≤0.8，Mn:1.10～1.50，P≤0.015，S≤0.005，Nb:0.015～0.025，V：0.030～0.040，Ti：0.010～0.020，Als:0.020～0.040，Mo：0.15～0.25，Ni:0.10～0.30，Cr:0.10～0.20，B:0.0008-0.0015余量为Fe及附带的夹杂。
3.根据权利要求1所述的屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，所述屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板的屈服强度Rel≥620MPa，抗拉强度Rm≥700MPa，断后延伸率A≥20％，-60℃标准试样低温冲击功KV2≥47J。
4.根据权利要求1所述的屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，所述步骤1中，基材为高强度焊接结构调质钢板620QL，其厚度为16-30mm，并与相同板厚的钢板组合对接。
5.根据权利要求1所述的屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，所述步骤2中，使用600目砂纸进行打磨，使用丙酮清洗以去除铁锈和油污，保证焊接接头质量。
6.根据权利要求1所述的屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，所属步骤3中，焊接过程焊前低温预热、焊后不进行热处理。
7.根据权利要求1所述的屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，所述步骤3中，混合气体保护焊所用的焊丝为实心焊丝ER100S-G，焊丝直径为1.2mm。
8.根据权利要求1所述的屈服强度620MPa级高强度焊接结构用调质钢板气保焊方法，其特征在于，所述步骤3中，混合气体为90％Ar+8％CO2+2％O2三元混合气体或80％Ar+20％CO2二元混合气体。
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