CN117548788A - 一种适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，1)焊丝采用埋弧焊方法连接高锰钢与9Ni异种钢，高锰钢的钢板厚度T为16‑40mm；2)采用对称X型坡口，坡口角度为60°‑70°，钝边长度为0‑2mm，坡口装配留0‑2mm的间隙；3)焊前不预热，层间温度≤120℃，反面焊接前进行清根处理；4)采用埋弧焊焊接，焊接电流为320‑430A，电弧电压为23‑28V，焊接速度为27‑32cm/min，焊接热输入为14‑26kJ/cm，直至完成焊接。本发明采用合适的焊接材料和埋弧焊焊接工艺能够使焊接接头获得良好的综合力学性能，适合于16‑40mm厚高锰钢与9Ni异种钢焊接。
Description
技术领域
本发明涉及埋弧焊，尤其涉及一种适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺。
背景技术
高锰钢与9Ni异种钢焊接，主要是在9Ni钢罐体中的辅助结构(连接件)上部分使用高锰钢。高锰钢与9Ni异种钢以焊接技术进行连接，以形成用于储备和运输低温储罐等的结构。该异种钢焊接是否有较宽的焊接工艺窗口，焊接后其接头性能，特别是焊接接头的低温冲击韧性，能否达到标准或用户要求，成为该钢种进入市场的第一道门槛。
因此，需要针对性开发适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，通过埋弧焊方法进行高锰钢与9Ni异种钢焊接连接，保证焊接接头力学性能满足要求。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，采用合适的焊接材料和埋弧焊焊接工艺能够使焊接接头获得良好的综合力学性能，适合于16mm-40mm厚高锰钢与9Ni异种钢焊接。
技术方案：本发明的一种适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1)焊丝采用埋弧焊方法连接高锰钢与9Ni异种钢，高锰钢的钢板厚度T为16mm-40mm；
2)采用对称X型坡口，坡口角度为60°-70°，钝边长度为0-2mm，坡口装配留0-2mm的间隙；
3)焊前不预热，层间温度≤120℃，反面焊接前进行清根处理；
4)采用埋弧焊焊接，焊接电流为320A-430A，电弧电压为23V-28V，焊接速度为27cm/min-32cm/min，焊接热输入为14kJ/cm-26kJ/cm，直至完成焊接。
其中，所述的高锰钢包括下述重量百分比的各组分：C：0.35％-0.55％，Mn：22％-26％，Si：0.10％-0.50％，S：≤0.01％，P：≤0.03％，Ni：≤2.50％，Cr：3.0％-4.0％，Cu：0.3％-0.7％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，所述的高锰钢的屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥800MPa-970MPa，延伸率≥22％，-196℃冲击功KV2≥47J。
其中，所述的9Ni异种钢包括下述重量百分比的各组分：C：≤0.10％，Mn：0.30％-0.80％，Si：0.15％-0.35％，S：≤0.004％，P：≤0.008％，Ni：8.5％-10.0％，Mo：≤0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，所述的9Ni异种钢的屈服强度≥585MPa，抗拉强度≥680MPa-820MPa，延伸率≥18％，-196℃冲击功KV2≥100J。
其中，所述的焊丝包括下述重量百分比的各组分：C：≤0.10％，Mn：2.5％-3.5％，Si：≤1.0％，S：≤0.015％，P：≤0.02％，Ni：≥60.0％，Cr：15.0％-9.0％，Mo：6.0％-1.2％，V：≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。
其中，所述的焊丝为直径2.4mm的埋弧焊丝，熔敷金属-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊丝抗拉强度≥680MPa。在选用焊接材料时，首先考虑的是得到完整的焊接接头，并保证焊接接头-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊接接头抗拉强度≥680MPa。
由于焊接工艺参数影响焊接接头的热循环过程，从而对焊接接头的焊缝金属和热影响区的组织和力学性能带来影响，本发明研究了不同焊接工艺对焊接接头力学性能及焊接质量的影响，分别对焊接接头的焊缝及热影响区-196℃冲击功、拉伸性能以及弯曲性能进行了测定。
结果表明，埋弧焊焊接完成后，焊接接头-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊接接头抗拉强度≥680Mpa，焊接接头纵向面弯d＝4a，180°合格。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明采取一种易操作的焊接工艺对高锰钢与9Ni异种钢进行埋弧焊焊接，保证焊接接头(焊缝及热影响区)
-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊接接头抗拉强度≥680MPa，焊接接头纵向面弯d＝4a，180°合格，该焊接工艺所形成的焊接接头获得了良好的综合力学性能，适合于16mm-40mm厚高锰钢与9Ni异种钢焊接。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；其中T为高锰钢钢板厚度，长度单位为mm。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例1：
本实施例的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，包括以下步骤：
母材采用屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥800MPa-970MPa，延伸率≥22％，-196℃冲击功KV2≥47J的高锰钢和屈服强度≥585MPa，抗拉强度≥680MPa-820MPa，延伸率≥18％，-196℃冲击功KV2≥100J的9Ni进行对接，焊接试板组合为16mm+16mm，试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×16mm(厚)。
焊材选用直径Φ2.4mm的埋弧焊丝，熔敷金属-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊丝抗拉强度≥680MPa，所用焊丝化学成分及重量百分比为：C：≤0.10％，Mn：2.5％-3.5％，Si：≤1.0％，S：≤0.015％，P：≤0.02％，Ni：≥60.0％，Cr：15.0％-9.0％，Mo：6.0％-1.2％，V：≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。
坡口型式为X型坡口，坡口角度为60°，钝边为1mm，坡口装配间隙为2mm。
焊前不预热，层间温度40℃-100℃；反面焊接前进行砂轮机清根处理，根部成金属光泽。
采用埋弧焊，焊接电流330A，电弧电压23V，焊接速度31cm/min，焊接热输入量15kJ/cm，直至完成焊接。
实施例2：
本实施例的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，包括以下步骤：
母材采用屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥800MPa-970MPa，延伸率≥22％，-196℃冲击功KV2≥47J的高锰钢和屈服强度≥585MPa，抗拉强度≥680MPa-820MPa，延伸率≥18％，-196℃冲击功KV2≥100J的9Ni进行对接，焊接试板组合为30mm+30mm，试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×30mm(厚)。
焊材选用直径Φ2.4mm的埋弧焊丝，熔敷金属-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊丝抗拉强度≥680MPa，所用焊丝化学成分及重量百分比为：C：≤0.10％，Mn：2.5％-3.5％，Si：≤1.0％，S：≤0.015％，P：≤0.02％，Ni：≥60.0％，Cr：15.0％-9.0％，Mo：6.0％-1.2％，V：≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。
坡口型式为X型坡口，坡口角度为65°，钝边为2mm，坡口装配间隙为2mm。
焊前不预热，层间温度40℃-105℃；反面焊接前进行砂轮机清根处理，根部成金属光泽。
采用埋弧焊，焊接电流380A，电弧电压24V，焊接速度29cm/min，焊接热输入量19kJ/cm，直至完成焊接。
实施例3：
本实施例的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，包括以下步骤：
母材采用屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥800MPa-970MPa，延伸率≥22％，-196℃冲击功KV2≥47J的高锰钢和屈服强度≥585MPa，抗拉强度≥680MPa-820MPa，延伸率≥18％，-196℃冲击功KV2≥100J的9Ni进行对接，焊接试板组合为40mm+40mm，试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×40mm(厚)。
焊材选用直径Φ2.4mm的埋弧焊丝，熔敷金属-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊丝抗拉强度≥680MPa，所用焊丝化学成分及重量百分比为：C：≤0.10％，Mn：2.5％-3.5％，Si：≤1.0％，S：≤0.015％，P：≤0.02％，Ni：≥60.0％，Cr：15.0％-9.0％，Mo：6.0％-1.2％，V：≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。
坡口型式为X型坡口，坡口角度为65°，钝边为2mm，坡口装配间隙为0.5mm。
焊前不预热，层间温度45℃-115℃；反面焊接前进行砂轮机清根处理，根部成金属光泽。
采用埋弧焊，焊接电流430A，电弧电压27V，焊接速度27cm/min，焊接热输入量26kJ/cm，直至完成焊接。
经过上述实施例1-3的焊接方法进行高锰钢与9Ni异种钢焊接，对焊接接头的力学性能进行检测。焊接接头的冲击、拉伸和弯曲性能如表所示：
表1：焊接接头的冲击性能表
表2：焊接接头的拉伸及侧弯性能表
可见，实施例1-3得到的焊接接头的综合力学性能优良。焊缝及热影响区-196℃冲击功KV2≥47J、抗拉强度Rm：≥680MPa、焊接接头纵向面弯d＝4a，180°合格。并且本专利提供的工艺实施方式简单，适用性很强。
Claims (8)
1.一种适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：
包括如下步骤：
1)焊丝采用埋弧焊方法连接高锰钢与9Ni异种钢，高锰钢的钢板厚度T为16mm-40mm；
2)采用对称X型坡口，坡口角度为60°-70°，钝边长度为0-2mm，坡口装配留0-2mm的间隙；
3)焊前不预热，层间温度≤120℃，反面焊接前进行清根处理；
4)采用埋弧焊焊接，焊接电流为320A-430A，电弧电压为23V-28V，焊接速度为27cm/min-32cm/min，焊接热输入为14kJ/cm-26kJ/cm，直至完成焊接。
2.根据权利要求1所述的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：所述的高锰钢包括下述重量百分比的各组分：C：0.35％-0.55％，Mn：22％-26％，Si：0.10％-0.50％，S：≤0.01％，P：≤0.03％，Ni：≤2.50％，Cr：3.0％-4.0％，Cu：0.3％-0.7％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：所述的高锰钢的屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥800MPa-970MPa，延伸率≥22％，-196℃冲击功KV2≥47J。
4.根据权利要求1所述的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：所述的9Ni异种钢包括下述重量百分比的各组分：C：≤0.10％，Mn：0.30％-0.80％，Si：0.15％-0.35％，S：≤0.004％，P：≤0.008％，Ni：8.5％-10.0％，Mo：≤0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：所述的9Ni异种钢的屈服强度≥585MPa，抗拉强度≥680MPa-820MPa，延伸率≥18％，-196℃冲击功KV2≥100J。
6.根据权利要求1所述的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：所述的焊丝包括下述重量百分比的各组分：C：≤0.10％，Mn：2.5％-3.5％，Si：≤1.0％，S：≤0.015％，P：≤0.02％，Ni：≥60.0％，Cr：15.0％-9.0％，Mo：6.0％-1.2％，V：≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。
7.根据权利要求6所述的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：所述的焊丝为直径2.4mm的埋弧焊丝，熔敷金属-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊丝抗拉强度≥680MPa。
8.根据权利要求1所述的适用于高锰钢与9Ni异种钢焊接的埋弧焊工艺，其特征在于：埋弧焊焊接完成后，焊接接头-196℃低温冲击功KV2≥47J，焊接接头抗拉强度≥680Mpa，焊接接头纵向面弯d＝4a，180°合格。
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