CN116275692A - 一种用于e47bca与e47焊接的气保焊焊丝以及焊接方法 - Google Patents

一种用于e47bca与e47焊接的气保焊焊丝以及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于E47BCA与E47焊接的气保焊焊丝以及焊接方法，其中，气保焊焊丝化学成分及质量百分比为：C≤0.05％，Si≤0.40％，1.3％≤Mn≤1.5％，1.5％≤Ni≤2.5％，1.5％≤Cu≤2.0％，0.5％≤Ti≤1.0％，2.0％≤Mo≤2.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe；焊接方法采用先80℃的低预热温度以及高焊接速度；本发明的气保焊焊丝熔覆金属力学性能优越，耐腐蚀性能好；本方法采用的焊接参数配合坡口形式和气保焊焊丝，降低预热温度，少填充量，显著提高生产效率，减少成本，并且降低了焊接缺陷的发生，并且对焊接热影响区的性能有极高的保障，有效的保证了焊接接头的止裂性能。

Description

一种用于E47BCA与E47焊接的气保焊焊丝以及焊接方法
技术领域
本发明涉及一种止裂钢与普通船板之间焊接的气保焊焊丝以及焊接方法，尤其涉及一种用于E47BCA与E47焊接的气保焊焊丝以及焊接方法。
背景技术
在集装箱船生产的实际应用中，不仅有止裂钢与止裂钢的焊接，也存在着一部分的止裂钢与普通船板之间的焊接。而E47BCA与E47俩种成分不同、工艺不同的钢材在焊接时，焊缝金属的过度以及焊接后焊缝的强度和低温韧性无法有效保证，且在焊接过程中对电流、电压以及焊接速度和预热温度的控制都比较严苛，给施工生产增加了成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种适用于E47BCA与E47焊接且能提高焊接接头抗拉强度的气保焊焊丝，本发明的另一目的是提供一种上述气保焊焊丝的焊接方法。
技术方案：本发明所述的一种用于E47BCA与E47焊接的气保焊焊丝，其化学成分及质量百分比为：C≤0.05％，Si≤0.40％，1.3％≤Mn≤1.5％，1.5％≤Ni≤2.5％，1.5％≤Cu≤2.0％，0.5％≤Ti≤1.0％，2.0％≤Mo≤2.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe，其熔覆金属力学性能：抗拉强度为625MPa，屈服强度为540MPa；-40℃时冲击功Akv为：111J、108J、114J。
C元素含量对焊缝的强度和韧性具有较大的影响。当C含量较低时，焊缝强度较低，铁素体比例增加，焊缝韧性提高；而当C含量较高时，焊缝强度较高，珠光体比例增加，焊缝韧性下降。
Mn可以起到脱氧作用，其能够防止导致热裂纹产生的碳化铁夹杂物的形成，促使铁素体晶粒和碳化物的细化，从而提高焊缝的强度和韧性。
Ti可以与奥氏体中的N反应生成TiN颗粒，TiN具有很低的溶解度，在焊缝中会形成很细的弥散物，可以有效地阻止晶粒长大，并成为针状铁素体的形核核心，从而大幅度地提高焊缝的韧性。
Mo是较强的固溶强化元素，它可以提高焊缝强度，并且能够推迟奥氏体的转变温度，以抑制先共析铁素体和侧板条铁素体的形成，并促进晶内针状铁素体的形成，从而提高焊缝的低温韧性。另外，Mo会抑制在多层多道焊接时经受由后续焊道带来的再加热时的强度降低，对韧性的劣化也具有抑制效果。由于大型结构物使用厚板，因此在该情况下，焊接是通过多层多道焊接进行的。在多层多道焊接中，由后续的焊接焊道，在其之前的焊道中形成的焊接金属会经受再加热，因此在前焊道中形成的焊接金属发生软化。通过控制Mo的含量可以调整焊缝金属的强度范围。
Cu是一种重要的提高耐腐蚀性能的金属元素。
Ni作为强化元素添加入焊缝金属中，通过晶粒细化和固溶强化来提高焊缝金属的强度，同时，它的加入也能降低焊缝金属的韧脆转变温度。此外，Ni元素对于酸类具有良好的耐腐蚀性。
一种使用上述气保焊焊丝对E47BCA与E47进行焊接的焊接方法，包括如下步骤：
(1)对接坡口采用对称V型坡口，坡口角度为40°±2°，坡口间隙8mm，背面加衬垫；
(2)E47BCA钢板与E47钢板除去焊缝两侧的油污和锈渍，使焊缝两侧焊前处于无污染状态；
(3)预热温度为80℃，保持层间温度小于200℃；
(4)进行打底焊接：第打底焊接电流160～170A，电弧电压24～25V，焊接速度10～11cm/min；
(5)进行填充焊接：填充焊焊接电流190～200A，电弧电压24～25V，焊接速度18～19cm/min；
(6)进行盖面焊接：盖面焊焊接电流190～200A，电弧电压24～25V，焊接速度16～17cm/min。
进一步地，保护气为纯CO2。
进一步地，所述焊接电流为直流电。
进一步地，所述衬垫为陶瓷衬垫。
进一步地，步骤(4)中打底焊接采用单面焊双面成型的焊接手法。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明的气保焊焊丝熔覆金属力学性能优越，耐腐蚀性能好；
2、本方法采用的焊接参数配合坡口形式和气保焊焊丝，降低预热温度，少填充量，显著提高生产效率，减少成本；
3、本发明采用的焊丝和焊接方法降低了焊接缺陷的发生，并且对焊接热影响区的性能有极高的保障，有效的保证了焊接接头的止裂性能。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步说明。
所述船板止裂钢为90mm厚的E47BCA钢板，其化学组分是：C：0.045，Mn：1.60，Ni：0.35，Nb：0.005％，Ti：0.005％，Al：0.015％，Cr：0.015％，Cu：0.10％，Si：0.16％，P：0.008％，S：0.004％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。E47BCA1钢板的力学性能是：抗拉强度为580MPa，屈服强度为470MPa；-40℃时冲击功Akv为：134J、122J、124J。
所述非止裂普通船板为90mm厚的E47钢板，其E47钢板的化学组分是：C：0.06％，Si：0.60％，Mn：1.55％，Cr：0.2％，Ni：0.15％，P：0.015％，S：0.005％。E47钢板的力学性能是：抗拉强度为540MPa，屈服强度为430MPa，-40℃时冲击功Akv为：120、112、118。
实施例1
本实施例焊接E47BCA钢与E47钢采用的气保焊焊丝直径为Φ1.2mm，采用气保焊焊丝的成分如表1所示，保护气为纯CO2，焊接方法如下：
(1)采用碳弧气刨方式制备焊接坡口，坡口型式为对称V型，坡口角度为40°，安装间隙8mm，不预留钝边，背面安装陶瓷衬垫；焊接手法采用单面焊双面成型；
(2)E47BCA钢板与E47钢板需要用磨光机或其它打磨方式除去焊缝两侧的油污和锈渍，使焊缝两侧焊前处于无污染状态；
(3)预热温度为80℃，保持层间温度小于200℃；
(4)打底时：焊接电流为165A；电弧电压为24V；焊接速度为9cm/min；
(5)填充时：焊接电流为195A；电弧电压为24V；焊接速度为18cm/min；
(6)盖面时：焊接电流为195A；电弧电压为24V；焊接速度为16cm/min。
本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体+铁素体组织。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表2。
实施例2
实施例2所用焊丝成分如表1所示。焊接方法基本上同实施例1一致，区别为所用工艺参数不一样，具体如下：打底时：焊接电流为170A；电弧电压为24V；焊接速度为8.5cm/min；填充时：焊接电流为205A；电弧电压为24V；焊接速度为17cm/min；盖面时：焊接电流为205A；电弧电压为24V；焊接速度为15cm/min。
本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体+铁素体组织。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如表2。
实施例3
实施例3所用焊丝成分如表1所示。焊接方法基本上同实施例1一致，区别为所用工艺参数不一样，具体如下：打底时：焊接电流为170A；电弧电压为24V；焊接速度为8.7cm/min；填充时：焊接电流为200A；电弧电压为24V；焊接速度为17.3cm/min；盖面时：焊接电流为200A；电弧电压为24V；焊接速度为15.3cm/min。
本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体+铁素体组织。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如表2。
实施例4
实施例4所用焊丝成分如表1所示。焊接方法基本上同实施例1一致，区别为所用工艺参数不一样，具体如下：打底时：焊接电流为170A；电弧电压为24V；焊接速度为10.6cm/min；填充时：焊接电流为190A；电弧电压为25V；焊接速度为18.2cm/min；盖面时：焊接电流为200A；电弧电压为24V；焊接速度为16.5cm/min。
本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体+铁素体组织。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如表2。
实施例5
实施例5所用焊丝成分如表1所示。焊接方法基本上同实施例1一致，区别为所用工艺参数不一样，具体如下：打底时：焊接电流为170A；电弧电压为24V；焊接速度为10.7cm/min；填充时：焊接电流为200A；电弧电压为24V；焊接速度为18.8cm/min；盖面时：焊接电流为200A；电弧电压为24V；焊接速度为17cm/min。
本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体+铁素体组织。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如表2。
实施例1-5的气保焊焊丝，其主要化学成分及质量百分比如下表1，余量为铁。
实施例 C Si Mn Ni Cu Ti Mo P S
实施例1 0.05 0.39 1.40 1.63 1.74 0.53 2.11 0.010 0.010
实施例2 0.05 0.37 1.35 1.89 1.69 0.65 2.08 0.009 0.010
实施例3 0.04 0.38 1.37 2.02 1.73 0.51 2.13 0.010 0.010
实施例4 0.05 0.33 1.45 2.22 1.89 0.77 2.32 0.010 0.010
实施例5 0.05 0.38 1.31 2.39 1.93 0.81 2.45 0.010 0.010
表1
通过上述方法焊接制得的E47BCA与E47焊接接头性能如下表2；其中WM指气保焊焊丝的融覆金属(即焊接的焊缝)；HAZ指热影响区，在熔合线外的2mm范围；FL是指熔合线。
Figure SMS_1
Figure SMS_2
表2。

Claims (6)

1.一种用于E47BCA与E47焊接的气保焊焊丝，其特征在于，其化学成分及质量百分比为：C≤0.05％，Si≤0.40％，1.3％≤Mn≤1.5％，1.5％≤Ni≤2.5％，1.5％≤Cu≤2.0％，0.5％≤Ti≤1.0％，2.0％≤Mo≤2.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为Fe。
2.一种使用权利要求1所述的气保焊焊丝的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对接坡口采用对称V型坡口，坡口角度为40°±2°，坡口间隙8mm，背面加衬垫；
(2)除去E47BCA钢板与E47钢板焊缝两侧的油污和锈渍；
(3)预热温度为80℃，保持层间温度小于200℃；
(4)进行打底焊接：第打底焊接电流160～170A，电弧电压24～25V，焊接速度10～11cm/min；
(5)进行填充焊接：填充焊焊接电流190～200A，电弧电压24～25V，焊接速度18～19cm/min；
(6)进行盖面焊接：盖面焊焊接电流190～200A，电弧电压24～25V，焊接速度16～17cm/min。
3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述保护气为纯CO2。
4.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接电流为直流电。
5.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述衬垫为陶瓷衬垫。
6.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，步骤(4)中打底焊接采用单面焊双面成型的焊接手法。
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