CN115415642A - 一种tmcp态超高强海工钢的气保焊焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，涉及钢铁生产技术领域，焊前预热温度为80℃，道间温度为100～200℃；设计焊接间隙为4mm的焊接坡口，焊接电流250～270A，电弧电压25～30V，焊接速度19～24cm/min，线能量为16～22kJ/cm。对气保焊不同的根部间隙提出了优化措施，通过冷裂纹敏感性试验，选择合适的预热温度，大大降低了焊接缺陷的发生。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺。
背景技术
超高强海洋工程用钢通常应用在海洋平台、海上低温结构、大型船舶等大型海工构件的焊接结构关键部位，其中包括自升式平台的桩腿、桩靴、悬臂梁、齿条升降机构等。因其使用地点为严峻的海洋环境，面对海潮、寒流等恶劣情况，海洋平台服役时间比船舶长50%，使用的钢板必须具有高强度、高韧性、低屈强比、抗层状撕裂、良好的焊接性能等。超高强度的690级别海工板因自身强度问题，需要采用厚度较厚的板材进行实际生产使用，但较大的厚度会导致卷曲困难，影响用户使用。
近年来，CCS等船级社规范在适用于海洋结构工程的热轧、细晶、可焊接高强度结构钢新增了最低屈服强度890N/mm2，利用890级别钢板代替690级别钢板，减小使用厚度，达到轻量化，变得十分重要。超高强海工板EH830，其Ceq=0.575%，Pcm=0.29%。当Ceq在0.4%～0.6%之间时，钢材焊接冷裂倾向较显著，焊接性较差。
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TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，焊前预热温度为80℃，道间温度为 100～200℃；设计焊接间隙为4mm的焊接坡口，焊接电流250～270A，电弧电压25～30V，焊接速度19～24cm/min，线能量为16～22kJ/cm。。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，采用直流电源，保护气配比为98%Ar+2%O2。
前所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，坡口形式为V型坡口，坡口角度60°。
前所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，焊丝成分如下：C≤0.10%，Si≤0.90%，1.5%≤Mn≤4.0%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤3.0%，0.50%≤Mo≤0.70%。
前所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，焊丝直径为1.2mm。
前所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，应用于EH830钢板，其化学组分及质量百分比满足以下条件：0.04%≤C≤0.10%，0.15%≤Si≤0.40%，1.20%≤Mn≤1.50%，P≤0.013%，S≤0.003%，0.020%≤Nb≤0.06%，0.005%≤Ti≤0.020%，1.50%≤Ni≤2.50%，0.90%≤Cu≤1.50%，0.40%≤Mo≤0.50%，余量为Fe及不可避免的杂质。
前所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，EH830钢板厚度为20mm。
前所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，海工钢EH830的焊接接头强度＞950MPa，-40℃冲击值为＞59J。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过扩大根部间隙，加大打底焊热输入，优化填充焊的道次排布，有效提高冲击值，焊接工艺获得的焊接接头可达到与母材相匹配的使用性能，获得良好的焊接接头力学性能；
（2）本发明采用的气保焊在效率上有所提高，选择的焊材相对便宜，生产时间和成本大大降低，且焊接质量也有保障。
附图说明
图1为本发明的焊接坡口示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，应用于EH830钢板，其化学组分及质量百分比满足以下条件：0.04%≤C≤0.10%，0.15%≤Si≤0.40%，1.20%≤Mn≤1.50%，P≤0.013%，S≤0.003%，0.020%≤Nb≤0.06%，0.005%≤Ti≤0.020%，1.50%≤Ni≤2.50%，0.90%≤Cu≤1.50%，0.40%≤Mo≤0.50%，余量为Fe及不可避免的杂质。EH830 钢板的力学性能：抗拉强度为996MPa，屈服强度为850MPa，延伸率A＝14%；-40℃时冲击功Akv为：四分之一处137J、146J、158J，心部106J、122J、178J。
焊丝直径为Φ1.2mm，成分如下：C≤0.10%，Si≤0.90%，1.5%≤Mn≤4.0%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤3.0%，0.50%≤Mo≤0.70%。
通过试验发现若根部间隙过小，则热输入相对大间隙有所减小，同时，填充道次减少，意味着后道焊接的后热效果降低，最终导致冲击值出现不合格。设计焊接间隙为4mm的焊接坡口，焊接坡口型式为V型坡口（如附图1），坡口角度60°。焊接工艺的技术参数如下：打底时，焊接电流为250A，电弧电压为25V，焊接速度为19cm/min；填充时，焊接电流为250A，电弧电压为27V，焊接速度为20cm/min。
焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为贝氏体组织。经检测，没有凝固裂纹及再热裂纹产生。焊接完成的力学性能如下：
结果表明：本实施在对TMCP态EH830超高强海工钢气保焊焊接后，焊接接头力学性能也达到了830强度级别焊接的性能要求。
实施例2
本实施例提供的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，与实施例1的区别在于：焊接工艺的技术参数如下：打底时，焊接电流为250A，电弧电压为29V，焊接速度为22cm/min；填充时，焊接电流为270A，电弧电压为30V，焊接速度为24cm/min。
焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为贝氏体组织。经检测，没有凝固裂纹及再热裂纹产生。焊接完成的力学性能如下：
结果表明：本实施在对TMCP态EH830超高强海工钢气保焊焊接后，焊接接头力学性能也达到了830强度级别焊接的性能要求。
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 (8)
1.一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：焊前预热温度为80℃，道间温度为 100～200℃；设计焊接间隙为4mm的焊接坡口，焊接电流250～270A，电弧电压25～30V，焊接速度19～24cm/min，线能量为16～22kJ/cm。
2.根据权利要求1所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：采用直流电源，保护气配比为98%Ar+2%O2。
3.根据权利要求1所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：坡口形式为V型坡口，坡口角度60°。
4.根据权利要求1所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：焊丝成分如下：C≤0.10%，Si≤0.90%，1.5%≤Mn≤4.0%，P≤0.020%，S≤0.020%，Ni≤3.0%，0.50%≤Mo≤0.70%。
5.根据权利要求4所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：焊丝直径为1.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：应用于EH830钢板，其化学组分及质量百分比满足以下条件：0.04%≤C≤0.10%，0.15%≤Si≤0.40%，1.20%≤Mn≤1.50%，P≤0.013%，S≤0.003%，0.020%≤Nb≤0.06%，0.005%≤Ti≤0.020%，1.50%≤Ni≤2.50%，0.90%≤Cu≤1.50%，0.40%≤Mo≤0.50%，余量为Fe及不可避免的杂质。
7.根据权利要求6所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：EH830钢板厚度为20mm。
8.根据权利要求7所述的一种TMCP态超高强海工钢的气保焊焊接工艺，其特征在于：海工钢EH830的焊接接头强度＞950MPa，-40℃冲击值为＞59J。
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