80毫米厚高強度橋梁鋼對接手工焊接的方法
2023-05-04 04:19:16 2
專利名稱：80毫米厚高強度橋梁鋼對接手工焊接的方法
技術領域：
本發明涉及一種80毫米厚高強度橋梁鋼手工焊接的方法，適用於焊接抗拉強度Rm ^ 570MPa級別高強度橋梁工程厚板結構用鋼，它屬於大跨度橋梁厚板製造焊接技術領域。
背景技術：
由於橋梁焊接結構整體設計逐步向高強、大跨、重載、高速方面發展，這就對焊接結構用鋼的性能提出了越來越高的要求，如我國既將建造的大跨度公、鐵兩用長江大橋，其設計要求抗拉強度在60(T700MPa的基礎上，基材的厚度要求在80毫米，在建橋鋼結構方面首次使用的最大厚度，並且對橋梁製造的安全性能提出了非常嚴格要求。這不僅對基材，而且對鋼種的焊接性、焊接材料及焊接工藝提出更高的匹配性。因此，如不及時有效地解決大·新鋼種的推廣應用。加快開展大跨度橋梁用鋼焊接材料的匹配及焊接工藝的研究，對我國橋梁用鋼在大跨度橋梁厚板結構製造技術的推廣應用有重大的經濟效益及社會效益。中國專利號為200910062436. 2的《一種用於高強度鋼對接手工焊接的方法》專利文獻，其公開了一種採用抗拉強度為69(T760MPa、屈服強度L :60(T660MPa，延伸率A18 25%，-40°CKV2衝擊功165 210J的高強鋼，其厚度為26 50 mm,並為相同板厚組合對接；匹配的焊條抗拉強度大於700 MPa，焊條直徑Φ4. Omm;手工焊坡口採用雙面V型非對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm ;在焊接電流160A、焊接電壓26V、焊接速度15cm/min、焊接線能量17kJ/cm、採用連續施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在10(Tl5(rC的手工焊接方法。但其存在的不足是該專利技術焊接的最大厚度為50毫米的鋼板。對於大型鋼箱梁結構的橋梁，其解決的關鍵問題是在保證安全服役的前提下，經過焊接後結構不變形、無裂紋產生，接頭具有優良力學性能及低溫韌性。然而眾所周知，隨著建橋基材的強度與厚度的增加，尤其從目前的焊接厚度為50毫米增加到80毫米，在焊前不預熱，焊後不熱處理的情況下，保證焊接過程中大型鋼結構防裂、防斷成為製造過程的首要關鍵技術。而大型鋼結構製造過程進行焊前預熱，焊後熱處理意味著施工環境、製造成本及製造周期的困難，無法滿足施工的技術要求。本發明公開了一種80毫米厚高強度橋梁鋼板的手工焊關鍵焊接工藝製造技術，其主要解決的問題是提出了一種手工焊護焊接工藝與匹配材料焊接大跨度高強度橋梁鋼厚板對接接頭焊前不預熱、焊後不進行熱處理的焊接工藝方法。
發明內容
本發明的目的在於提出了一種80毫米厚高強度橋梁鋼手工焊關鍵焊接工藝製造技術，其主要解決的問題是提出了一種手工焊接工藝與匹配材料焊接大跨度高強度橋梁鋼厚板對接焊前不預熱、焊後不進行熱處理的焊接工藝方法。實現上述目的的措施80毫米厚高強度橋梁鋼板的手工焊對接焊接方法，其步驟
1)採用抗拉強度為Rm彡570MPa、屈服強度ReL彡420MPa,延伸率A彡18%，衝擊功-40°CKV2彡120J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對接；匹配的焊絲抗拉強度彡600 MPa，焊條直徑Φ 4. Omm ；
2)手工焊坡口採用X型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm；
3)在焊接電流165 170A、焊接電壓24 25V、焊接速度 Γ 5αιι/π η、焊接線能量16^17kJ/cm條件下採用連續施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在135 145°C。優選的所採用焊條化學成分組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40，Mn I. 20 I. 50，Ni I. 10 1. 50，Mo O. 20 0. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005，餘為Fe及不可避免的雜質，焊條熔敷金屬的力學性能為Rel 540MPa,Rm :650 MPa, A :28%，衝
擊功-400C KV2 150J ;焊條烘烤制度為3500C X Ih0本發明雖然其厚度高達80毫米，且對接接頭採用焊前不預熱，焊後不進行熱處理工藝，經採用大量試驗選擇的焊接工藝參數，並進行探傷檢測，未發現有裂紋產生，焊接接頭具有優良低溫性能及抗裂性能，接頭三區的_40°CKV2衝擊功達到155 243J，遠高於橋梁厚板對接接頭三區_40°C KV2 ^ 48J焊接性能標準，接頭三區具有較高的衝擊韌性儲備及安全裕度，完全能滿足大跨度橋梁橋結構製造的關鍵技術要求。本發明與現有技術相比，具有如下優點
(I)本發明滿足了我國大跨、重載橋梁鋼厚板關鍵手工焊接製造工藝，手工焊接頭抗拉強度、接頭衝擊功達到較高水平，接頭具有較高的衝擊韌性儲備及安全富裕度。(2)採用本發明焊接工藝技術，手工焊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手工焊接工藝，採用多層多道連續施焊工藝時焊縫仍具有較高的衝擊功，工序簡單、節能，適用於工廠大跨度橋梁鋼製造推廣應用。
附圖為本發明對接接頭坡口圖。
具體實施例方式下面對本發明予以詳細描述
本發明各實施例按照以下步驟生產，並在所限定範圍內任意取值。其步驟
(1)採用抗拉強度為Rm彡570MPa、屈服強度ReL彡420MPa,延伸率A彡18%，衝擊功-40°CKV2彡120J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對接；匹配的焊絲抗拉強度彡600 MPa，焊絲直徑Φ4. Omm ;
(2)手工焊焊坡口採用雙面X型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm；
(3)在焊接電流165 170A、焊接電壓24 25V、焊接速度 Γ 5αιι/π η、焊接線能量16 17kJ/cm條件下、採用連續施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在135 145°C。實施例I :基材採用抗拉強度為Rm為600MPa、屈服強度L為500MPa，延伸率A為25%，衝擊功-40°CKV2S 223J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對接焊接；匹配的焊絲抗拉強度為大於600MPa，焊條直徑Φ4. Omm ;試板尺寸為600mmX400mmX80mm，手工焊護焊坡口採用X型雙面對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所採用焊條在化學組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40, Mn I. 20 I. 50, Ni I. 2 I. 50，Mo O. 2(Γθ. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005 ；其餘為鐵及不可避免的雜質的範圍內取值製備的；焊條的熔敷金屬的力學性能為Rel :540MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :28%，衝擊功-40°C KV2 150J ；
焊接工藝焊接電流165A,焊接電壓24V,焊接速度15cm/min,焊接線能量16kJ/cm,手工焊對接接頭採用多層多道連續施焊，層間溫度控制在135 138°C，焊前不預熱、焊後不進行熱處理。採用上述焊接工藝焊接高強度橋梁鋼厚板對接接頭力學性能，經檢測，接頭抗拉強度Rm 615MPa,斷裂位置基材，全焊縫拉伸屈服強度Rel 585MPa,抗拉強度Rm 640MPa,·延伸率A:22%，焊縫衝擊功-40°C KV2 155 J，熔合線衝擊功_40°C KV2 :168 J，熱影響區(Imm) -400C KV2 :243 J0實施例2:
基材採用抗拉強度為Rm為605MPa、屈服強度L為505MPa，延伸率A為23%，衝擊功-40°CKV2S 233J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對接焊接；匹配的焊絲抗拉強度為大於600MPa，焊條直徑Φ4. Omm ;試板尺寸為600mmX400mmX80mm，手工焊護焊坡口採用X型雙面對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所採用焊條在化學組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40, Mn I. 20 I. 50, Ni I. 2 I. 50，Mo O. 2(Γθ. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005 ；其餘為鐵及不可避免的雜質的範圍內取值製備的；焊條的熔敷金屬的力學性能為Rel :540MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :28%，衝擊功-40°C KV2 150J ；
焊接工藝焊接電流170A，焊接電壓25V，焊接速度15cm/min，焊接線能量17kJ/cm，手工焊對接接頭採用多層多道連續施焊，層間溫度控制在139 142°C，焊前不預熱、焊後不進行熱處理。採用上述焊接工藝焊接高強度橋梁鋼厚板對接接頭力學性能，經檢測，接頭抗拉強度Rm 615MPa,斷裂位置基材，全焊縫拉伸屈服強度Rel 600MPa,抗拉強度Rm 670MPa,延伸率A:22%，焊縫衝擊功-40°C KV2 171 J，熔合線衝擊功_40°C KV2 :213 J，熱影響區(Imm) -40°C KV2 :168 J。實施例3:
基材採用抗拉強度為Rm為595MPa、屈服強度L為490MPa，延伸率A為24%，衝擊功-40°0^2為21訂、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對接焊接；匹配的焊絲抗拉強度為大於600MPa，焊條直徑Φ4. Omm ;試板尺寸為600mmX400mmX80mm，手工焊護焊坡口採用X型雙面對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所採用焊條在化學組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40, Mn I. 20 I. 50, Ni I. 2 I. 50，Mo O. 2(Γθ. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005 ；其餘為鐵及不可避免的雜質的範圍內取值製備的；焊條的熔敷金屬的力學性能為Rel :540MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :28%，衝擊功-40°C KV2 150J ；
焊接工藝焊接電流165A,焊接電壓24V,焊接速度14cm/min,焊接線能量17kJ/cm,手工焊對接接頭採用多層多道連續施焊，層間溫度控制在142 145°C，焊前不預熱、焊後不進行熱處理。採用上述焊接工藝焊接高強度橋梁鋼厚板對接接頭力學性能，經檢測，接頭抗拉強度Rm 605MPa,斷裂位置基材，全焊縫拉伸屈服強度Rel 590MPa,抗拉強度Rm 655MPa,
延伸率A :24%，焊縫衝擊功-40 0C KV2 :160 J，熔合線衝擊功-40 °C KV2 :220 J，熱影響區(Imm) -40°C KV2 :210 J。
權利要求
1.80mm厚高強度橋梁鋼對接手工焊接的方法，其焊接步驟 1)採用抗拉強度為彡570MPa、屈服強度ReL彡420MPa，延伸率A彡18%,-40°CKV2衝擊功> 120J的高強度橋梁鋼，其厚度為80 mm，並為相同板厚組合對接手工焊接；匹配的焊條抗拉強度大於600 MPa,焊條直徑￠4. Omm ； 2)手工焊坡口採用X型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為Imm; 3)在焊接電流165 170A、焊接電壓24 25V、焊接速度iri5cm/min、焊接線能量16^17kJ/cm條件下採用連續施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在135 145°C。
2.如權利要求I所述的80mm厚高強度橋梁鋼對接手工焊接的方法，其特徵為所採用焊條化學成分組分及重量百分比為C 0. 04(H). 060，Si 0. 25 0. 40，Mn I. 20 I. 50，Ni I. Tl. 50 , Mo 0.20 0.30 P 0. 008、. 012、S 0. 003 0. 005，餘為 Fe 及不可避免的雜質；焊條熔敷金屬的力學性能為Rel 540MPa, Rm :650 MPa, A :28%，衝擊功-40°C KV2 150J ；焊條烘烤制度為350°C Xlh。
全文摘要
80毫米厚高強度橋梁鋼板的手工焊對接焊接方法，其步驟採用Rm≥570MPa、ReL≥420MPa，延伸率A≥18%，-40oCKV2≥120J、厚度為80mm的等厚橋梁鋼對接；匹配的焊絲抗拉強度≥600MPa，焊條直徑Ф4.0mm；焊坡口為X型對稱坡口，坡口角度為60°，在電流165~170A、電壓24~25V、速度14~15cm/min、線能量16~17kJ/cm條件下連續施焊，層間溫度控制在135~145℃。本發明雖然其厚度高達80毫米，且對接接頭採用焊前不預熱，焊後不熱處理下，經探傷檢測，未發現有裂紋產生，且接頭三區的-40oCKV2衝擊功達到155~243J，完全滿足大跨度橋梁橋結構製造的技術要求。
文檔編號B23K35/30GK102784998SQ20121027912
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月8日 優先權日2012年8月8日
發明者劉文豔, 李立軍, 牟文廣, 王靚, 繆凱, 胡因洪, 胡家國, 鍾如濤, 陳浮, 黃治軍 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司