一種抗拉強度大於690MPa級別橋梁鋼對接埋弧焊接方法

2023-09-25 19:38:45 3

專利名稱：一種抗拉強度大於690MPa級別橋梁鋼對接埋弧焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種高強度鋼埋弧焊接方法，適用於抗拉強度大於690MPa級別的高強度 橋梁鋼及工程結構鋼埋弧焊接方法。
背景技術：
隨著橋梁結構用鋼的整體設計逐步向高強、重載、大跨方面發展。為適應我國工程建 設發展的要求，武漢鋼鐵(集團)公司近幾年來開發研製了 WNQ690等高強度、高韌性系 列用鋼，其綜合力學性能達到了國外同類鋼種水平，尤其是低溫衝擊韌性有較大的提高。 基材性能的提高對與之相匹配的焊接材料及焊接工藝提出了迫切的要求。
由於橋梁工程焊接結構日益向高參數、大型化方向發展，這就對焊接結構用鋼不僅要有
良好的綜合力學性能，而且要有良好的加工工藝性能(如焊接性)。焊接性的好壞是評價鋼
材使用性能的主要指標之一。悍接性、焊接材料及相應的焊接工藝是焊接低合金高強度結
構鋼的三個基本要素。因此，如不及時有效地解決高強度工程結構用鋼的焊接性及配套焊
接材料和焊接工藝問題，將會直接阻礙我國高強度級別新鋼種的推廣應用。加快開展高強
度級別用鋼的焊接工藝及配套焊接材料研究，對我國大跨度橋梁鋼及高強度工程結構用鋼
製造技術的推廣應用有重大經濟效益及社會效益。
目前，抗拉強度大於6卯MPa級別的高強度橋梁鋼及工程結構鋼，其主要採用手工焊
及氣保護焊接方法，為了防止焊接時出現裂紋，在焊前進行預熱，其預熱溫度在80 200°C， 而且焊後必須進行熱處理，其不僅焊接工藝複雜，掉接工作環境惡劣，焯接效率低，與其 匹配的焊接材料及焊接工藝無法滿足新一代大跨度橋梁工程結構製造的焊接技術要求，更 重要的是接頭的力學性能與高韌性的基材相比，其韌性指標相差太遠。不能滿足大跨、重 載、高速橋梁鋼及大型海洋平臺起重結構製造焊接技術指標要求。在多層煤的情況下，接 頭的低溫(-40°C KV2)衝擊功無法達到高強、高韌匹配橋梁工程結構製造煤接技術指標要求。

發明內容
本發明的目的在於提出了一種解決埋弧焊接工藝與匹配材料焊接抗拉強度大於 690MPa級別的高強度橋梁鋼厚板的對接埋弧焊接新工藝，既在施焊前不預熱、焊後不進行 熱處理，並使焊縫具有優良的低溫衝擊韌性及抗裂性能，接頭還具有較高的衝擊韌性儲備及 安全裕度的。
實現上述目的技術內容
一種抗拉強度大於690MPa級別橋梁鋼厚板對接埋弧焊接工藝方法，其輝接工藝步驟 (1 )採用抗拉強度為690 745MPa、屈服強度ReL:550~690MPa，延伸率A19~21%， -40°CKV2 衝擊功165 180J的高強鋼，其厚度為40mm，並為相同板厚組合對接；匹配的焊絲抗拉 強度為大於690MPa，焊劑為CHF105，焊絲直徑O4.0mm;
(2) 埋弧焊坡口採用雙面X型非對稱坡口，坡口角度為60。，鈍邊為5mm;
(3) 在焊接電流570A、焊接電壓31V、焊接速度35cm/min、焊接線能量30kJ/cm條件下 連續施悍，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在100~150°C。
其在於所採用焊絲化學成分組分及重量百分比為C:0.06 0.10、 Si:￡0.10、 Mn:1.50 2.0、 Ni:0.25 0.60、 Ti:0.004 0.15、 Cr: 0.25~0.60、 P，015、 S，OIO，其餘為Fe及不可 避免的雜質元素。
其焊絲的熔敷金屬的力學性能Rd: 600~620MPa， Rm: 695~735 MPa， A: 25~26%, Z: 72~71%， -40。CKV2衝擊功143 139J。
本發明與現有技術相比，具有如下優點
(1)本發明滿足了抗拉強度大於6卯MPa級別大跨度橋梁的對接埋弧焊接製造，也適用於 大型海洋平臺起重工程船等高強度用鋼對接埋弧焊接製造，其埋弧焊接頭抗拉強度、接頭 衝擊功達到較高水平，接頭還具有較高的衝擊韌性儲備及安全裕度。(2) 由於本發明焊接接頭過熱區主要為貝氏體組織，焊縫金屬主要為細小的針狀鐵素體組 織，從而使焊縫具有優良的低溫衝擊韌性及抗裂性能。
(3) 採用本發明焊接工藝技術實現了高強度橋梁鋼厚板結構製造過程焊前不預熱、焊後不 進行熱處理的焊接工藝，採用多層多道連續施焊工藝時接頭三區仍具有較高的衝擊功。
本發明所述的焊接工藝方法具有優良的焊接工藝性能，操作簡便、適用方便、高效、 節能。


圖1為焊接的鋼板組合厚度為40mm+40mm的坡口結構示意圖
具體實施例方式
實施例1:
基材抗拉強度為6卯MPa調質橋梁鋼，厚板組合40mm+40mm。試板尺寸為 600mmx400mmx40mm，埋弧焊坡口採用雙面X型非對稱坡口 ，坡口角度為60°，鈍邊5mm。 焊接材料埋弧焊絲化學組分及重量百分比為C:0.06、Si:0.06、Mn:1.60、Ni:0.28、Ti:0.005、 Cr: 0.25、 P^0.0095、 S^O.005,其餘為Fe及不可避免的雜質元素。
埋弧焊絲與焊劑匹配埋弧焊絲直徑(D4.0mm，焊劑為CHF105;熔敷金屬的力學性能 為Rei: 600MPa, Rm: 695MPa， A: 25%, Z: 72%，陽40。CKV2衝擊功143J。與WNQ690 鋼40mm+40mm板厚進行埋弧焊對接焊縫焊接；
焊接工藝參數為悍接電流570A，焊接電壓31V，焊接速度35cm/min，焊接線能量 30kJ/cm，焊劑烘烤制度為350°0111;埋弧焊對接採用多層多道連續施焊，直至焊縫填滿為 止，層間溫度控制在100~130°C ;
經對上述焊接工藝焊接的抗拉強度大於690MPa級別調質橋梁鋼埋弧焊對接接頭力學性 能試驗，其接頭抗拉強度Rm : 750MPa，斷裂位置基材，接頭冷彎d-3a， 180°合格，焊 縫衝擊功-40'CKV2: 103 J，熔合線衝擊功-40'CKV2: 130 J，熱影響區(lmm) -40°CKV2:154 J，
實施例2:
基材抗拉強度為740MPa調質橋梁鋼，厚板組合40mm+40mm。試板尺寸為 600mmx400mmx40mm，埋弧焊坡口採用雙面X型非對稱坡口 ，坡口角度為60°,鈍邊5mm。 焊接材料埋弧焊絲化學組分及重量百分比為C:0.095、 Si: 0,08、 Mn:l,95、 Ni:0.53、 Ti:O據、Cr: 0.58、 PS0.013、 S^O細，其餘為Fe及不可避免的雜質元素。
埋弧焊絲與焊劑匹配埋弧焊絲直徑(D4.0mm，焊劑為CHF105;熔敷金屬的力學性能為 Re,: 620MPa， Rm: 735MPa， A: 26%, Z: 71%， -40。CKV2衝擊功139J。與WNQ690 鋼40mm+40mm板厚進行埋弧焊對接焊縫焊接；
焊接工藝參數為焊接電流570A，焊接電壓31V，焊接速度35cm/min，焊接線能量 30kJ/cm，焊劑烘烤制度為350。Olh;埋弧焊對接採用多層多道連續施焊，直至焊縫填滿為 止，層間溫度控制在130~150°C ;
經對上述焊接工藝焊接高強度橋梁鋼埋弧焊對接接頭力學性能的試驗，其接頭抗拉強度 Rm : 760MPa，斷裂位置基材，接頭冷彎d=3a， 180°合格，焊縫衝擊功-40。CKV2: 105 J， 熔合線衝擊功-4(TCKV2: 142 J，熱影響區(lmm) -40°CKV2: 113 J,
權利要求
1、一種抗拉強度大於690MPa級別橋梁鋼對接埋弧焊接方法，其焊接步驟(1)採用抗拉強度Rm690～745MPa、屈服強度ReL550～690MPa，延伸率A19～21％，-40℃KV2衝擊功165～180J的高強鋼，其厚度為40mm，並為相同板厚組合對接；匹配的焊絲抗拉強度大於690MPa，焊劑為CHF105，焊絲直徑Φ4.0mm；(2)埋弧焊坡口採用雙面X型非對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為5mm；(3)在焊接電流570A、焊接電壓31V、焊接速度35cm/min、焊接線能量30kJ/cm條件下連續施焊，以使焊縫填滿為止，焊劑烘烤制度為350℃×1小時，施焊層間溫度控制在100～150℃。
2、 如權利要求1所述的一種抗拉強度大於690MPa級別橋梁鋼對接埋弧焊接方法，其特 徵為所採用焊絲化學成分組分及重量百分比為C:0.06 0.10、 Si:SO.lO、 Mn:1.50 2.0、 Ni:0.25 0.60、 Ti:0.004 0.15、 Cr: 0.25 0.60、 PS0.015、 Ss0.010，其餘為Fe及不可避免的雜質元素。
全文摘要
本發明涉及一種抗拉強度≥690MPa級別的橋梁鋼及工程結構鋼埋弧焊接方法。其解決目前在此強度級別的橋梁鋼等工程結構鋼為手工及氣保護焊接時，要焊前預熱、焊後熱處理，焊接環境惡劣等不足。措施其步驟採用抗拉強度Rm690～745MPa、屈服強度ReL550～690MPa，延伸率A19～21％，-40℃KV2衝擊功165～180J的鋼，其厚度為40mm，並為同板厚對接；匹配的焊絲抗拉強度大於690MPa，焊劑為CHF105，焊絲直徑Φ4.0mm；埋弧焊坡口為雙面X型非對稱形，其角度為60°，鈍邊5mm；在焊接電流570A、電壓31V、速度35cm/min、線能量30kJ/cm條件下連續施焊，使焊縫填滿為止，焊劑烘烤350℃×1小時，施焊層間溫度在100～150℃。
文檔編號B23K9/18GK101658970SQ200910063989
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月15日 優先權日2009年9月15日
發明者劉吉斌, 牟文廣, 王玉濤, 凱 繆, 胡因洪, 董漢雄, 鄒德輝, 浮 陳, 黃治軍, 濤 龔 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司