專利名稱：一種高強(qiáng)度鋼材氣保護(hù)焊接工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼材的焊接方法，具體地說(shuō)是一種高強(qiáng)度鋼材氣
保護(hù)焊接工藝方法，它適用于焊接抗拉強(qiáng)度Rm》690MPa級(jí)別低合金
高強(qiáng)度海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼材。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)冶金工業(yè)和科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，新鋼種、新材料的性能 也不斷提高。特別是現(xiàn)代控軋控冷技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用以及微合金化促 使低合金鋼的強(qiáng)度及韌性獲得大幅度提高。尤其是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)與海
洋工程機(jī)械制造日益向大型化、高參數(shù)、重量輕方向發(fā)展。如大跨 度橋梁結(jié)構(gòu)制造，高參數(shù)壓力容器及大型工程機(jī)械制造等。除了要求 鋼材具優(yōu)良性能指標(biāo)外，同時(shí)還要求與之相匹配的焊接材料具有優(yōu)良 的接頭性能和焊接工藝性能。如何獲得高強(qiáng)度高韌性的焊接接頭是焊 接材料與焊接工藝研究的重要課題之一。
我國(guó)開發(fā)研制的高強(qiáng)度海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼WNQ690是采用多元 微合金化成分設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在提高強(qiáng)度的同時(shí)低溫 韌性下降、焊接性能惡化等問(wèn)題。集高強(qiáng)度、高韌性、優(yōu)異的焊接性 能、耐海洋性氣候于一體，適用于制作沿海及海洋環(huán)境下的新一代高 強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)鋼，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)此類裝備制造用鋼的空白。隨著現(xiàn)代社 會(huì)的發(fā)展，大型海洋工程大量需要抗拉強(qiáng)度級(jí)別為700MPa的高強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)鋼，對(duì)于這種高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼除了要求高強(qiáng)度外，低溫韌性、焊接 性能以及耐海洋性氣候腐蝕的指標(biāo)也要求極為嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)外無(wú)成熟產(chǎn) 品。"華天龍"號(hào)是我國(guó)乃至亞洲目前為止最大的起重工程船，起重機(jī) 臂架長(zhǎng)達(dá)109米，最大起重能力達(dá)4000噸，能吊起重物進(jìn)行360度 回轉(zhuǎn)，使裝載"南海一號(hào)"的沉箱在起吊過(guò)程中能夠保持穩(wěn)定。所以起 重機(jī)懸臂梁用鋼對(duì)相匹配的焊接材料及焊接工藝提出了苛刻的要求。 目前國(guó)內(nèi)采用現(xiàn)有抗拉強(qiáng)度Rm2690 MPa級(jí)氣保護(hù)焊接材料與焊接工藝匹配，熔敷金屬?gòu)?qiáng)度、沖擊功與實(shí)際接頭韌性遠(yuǎn)不能滿足高強(qiáng)度海 洋工程結(jié)構(gòu)用鋼制造的焊接技術(shù)要求，尤其是與高強(qiáng)度、高韌性的基 材相比，其強(qiáng)度與韌性指標(biāo)相差太遠(yuǎn)。在多層焊的情況下，接頭強(qiáng)度 與低溫沖擊功無(wú)法達(dá)到焊接制造技術(shù)指標(biāo)要求。因此發(fā)明一種高強(qiáng)度 鋼材焊接工藝方法非常有益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有焊接技術(shù)的缺陷，提供一 種高強(qiáng)度鋼材氣保護(hù)焊接工藝方法，采用本發(fā)明方法焊接的接頭具有 優(yōu)良的低溫韌性，接頭三區(qū)具有較高的低溫沖擊韌性儲(chǔ)備及安全裕
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括以下工藝步驟.-
(1) 、氣保護(hù)焊接頭開雙V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60。，鈍
邊2 mm;
(2) 、采用名義強(qiáng)度700Mpa焊絲焊接，悍絲的熔敷金屬抗拉強(qiáng) 度R^700Mpa，焊絲直徑為1.2mm;
(3) 、采用20。/。CO2+80G/。Ar富氬氣混合熔化極氣保護(hù)焊，焊前 不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接工藝；
(4) 、所用焊絲的化學(xué)成分按重量百分比為C:0.04 0.12、 Si:0.40 0.80、 Mn:1.40 2.0、 P^0.020、 SS0.015、 Ni:0.40 1.0、 Cr:0.20 0.50、 Ti:0.06 0.20、 Cu:0.30 0.50、 B:0.002 0.0079 、 Als^0.02。
其中焊接電流為255 265A，焊接電壓26 27V，焊接速度 28 29cm/min，焊接線能量13 15 kJ/cm，氣體流量18~20L/min，氣 保護(hù)焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在100 150°C。
其中采用機(jī)械加工成雙面V型非對(duì)稱坡口，每單邊坡口加工角 度為30°，雙面V型坡口角度為60°，鈍邊2mm。
本發(fā)明的富氬氣體保護(hù)焊接工藝與匹配的材料焊接高強(qiáng)度海洋 工程結(jié)構(gòu)用鋼WNQ6卯焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接工藝 方法，具有優(yōu)良的接頭綜合性能。接頭三區(qū)具有較高的沖擊韌性儲(chǔ)備、抗裂性能及安全裕度。接頭三區(qū)實(shí)際指標(biāo)遠(yuǎn)高于德勞認(rèn)證2Y40標(biāo)準(zhǔn)
(TC沖擊功AKV247J、3Y40標(biāo)準(zhǔn)-20。C沖擊功AKV247J、4Y40標(biāo)準(zhǔn)-4(TC 沖擊功AKV^47J焊接性能指標(biāo)。本發(fā)明的焊接工藝方法具有優(yōu)良的焊 接工藝性能，操作簡(jiǎn)便、適用方便、高效節(jié)能，它非常適合高強(qiáng)度海 洋工程結(jié)構(gòu)用鋼的焊接。


圖1是本發(fā)明焊接坡口的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例1:
基材WNQ690鋼板，試板尺寸為600mmx300mmx26m。氣保 護(hù)焊坡口采用雙V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60。，鈍邊2mm。
焊接材料匹配熔敷金屬的力學(xué)性能為Ref665 MPa、 Rm=735 MPa、 A=20%、 Z=68%、烙敷金屬平均沖擊功AKV (-40 °C) =182 J， 與WNQ690鋼(26 mm+26 mm)厚板組合采用富氬(20 %CO2+80 %Ar)焊接工藝焊接。
焊接工藝規(guī)范所用焊絲的化學(xué)成分按重量百分比為C:0.04、 Si:0.40、Mn:1.40、P^).020、SS0.015、Ni:0.40、Cr:0.20、Ti:0.06、Cu:0.30、 B:0.002、 Als，02，焊絲直徑①1.2mm，焊接電流270 (A)，焊接電 壓27 (V)，焊接速度29(cm/min)，焊接線能量15 (kJ/cm)，氣體 流量18 (L/min);氣保護(hù)焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制 在100~150(°C)，焊后試板經(jīng)100%超聲波探傷均為I級(jí)。
采用上述焊接工藝焊接高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對(duì)接接頭力學(xué)性能，焊縫抗 拉強(qiáng)度Rm達(dá)到750MPa，接頭冷彎(正彎)D=4a， 180°合格，接頭 冷彎(反彎)D=4a，， 180°合格，焊縫沖擊功AKv (0°C) =187 J，熔 合淺Akv (0°C) =217 J，熱影響區(qū)(1mm) AKV (0°C) =224 J，熱影 響區(qū)(3mm) AKV (0°C) =250 J，熱影響區(qū)(5mm) AKV (0°C) =243 J，熱影響區(qū)(7mm) AKV (0°C) =259J，熱影響區(qū)(30mm) AKV (0°C) =238J。實(shí)施例2:
基材WNQ690鋼板，試板尺寸為600mmx300mmx26m。氣保 護(hù)焊坡口采用雙V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60。，鈍邊2mm。
焊接材料匹配熔敷金屬的力學(xué)性能為1^=665 MPa、 Rm=735 MPa、 A=20°/。、 Z=68%、熔敷金屬平均沖擊功AKV (-40 °C) =182 J， 與WNQ690鋼(26 mm+26 mm)厚板組合采用富氬(20 %CO2+80 %Ar)焊接工藝焊接。
焊接工藝規(guī)范所用焊絲的化學(xué)成分按重量百分比為C:0.12、 Si: 0.80、 Mn: 2.0、 P￡0.020、 S￡0.015、 Ni: 1.0、 Cr: 0.50、 Ti: 0.20、 Cu: 0.50、 B: 0.0079、 Als^0.02。焊絲直徑01.2mm，焊接電流265 (A)， 焊接電壓27 (V)，焊接速度29(cm/min)，焊接線能量15 (kJ/cm)， 氣體流量18 (L/min)。氣保護(hù)悍采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度 控制在100 150(°C)，焊后試板經(jīng)100%超聲波探傷均為I級(jí)。
采用上述焊接工藝焊接高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對(duì)接接頭力學(xué)性能，焊縫抗 拉強(qiáng)度Rm達(dá)到750MPa，接頭冷彎(正彎)D=4a， 180°合格，接頭 冷彎(反彎)D=4a， 180°合格，焊縫沖擊功AKv (-20°C) =171 J，熔 合淺Akv (-20。C) =1卯，熱影響區(qū)(1mm) AKV (-20。C) =188 J， 熱影響區(qū)(3mm) AKV (-20。C ) =237 J，熱影響區(qū)(5mm) AKV (-20°C) =227 J，熱影響區(qū)(7mm) AKV (-20°C) =229J，熱影響區(qū)(30mm) AKV (-20°C) =186J。
實(shí)施例3:
基材WNQ690鋼板，試板尺寸為600mmx300mmx26m。氣保 護(hù)焊坡口采用雙V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60。，鈍邊2mm。
焊接材料匹配熔敷金屬的力學(xué)性能為Ref665 MPa、 Rm=735 MPa、 A=20%、 Z=68%、熔敷金屬平均沖擊功AKV (-40 °C) =182 J, 與WNQ690鋼(26 mm+26 mm)厚板組合采用富氬(20 %CO2+80 %Ar)焊接工藝焊接。
焊接工藝規(guī)范所用焊絲的化學(xué)成分按重量百分比為C:O.OS、 Si: 0.6、 Mn丄6、 P50扁、S^0.015、 Ni:0.8、 Cr:0.3、 Ti:O.lO、 Cu:0.40、B: 0.004、 Als^0.02。
焊絲直徑①1.2mm，焊接電流270 (A)，焊接電壓27 (V)，焊
接速度29(cm/min)，焊接線能量15 (kJ/cm)，氣體流量18 (L/min)。
氣保護(hù)焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在100~150(°C)，焊
后試板經(jīng)100%超聲波探傷均為I級(jí)。
采用上述焊接工藝焊接高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對(duì)接接頭力學(xué)性能，焊縫抗
拉強(qiáng)度Rm達(dá)到750MPa，接頭冷彎(正彎)D=4a， 180°,接頭冷彎 (反彎)D=4a， 180°，焊縫沖擊功AKV (-40°C) =137 J，熔合線AKV (-4(TC) =183 J，熱影響區(qū)(1mm) AKV (-40°C) =210 J，熱影響區(qū) (3mm) AKV (-40°C) =196 J，熱影響區(qū)(5mm) AKV (-40°C) =185
J，熱影響區(qū)(7mm) AKV (-40°C) =155J，熱影響區(qū)(30mm) AKV (-40°C) =193J。
實(shí)施例4:
基材WNQ690鋼板，試板尺寸為600mmx300mmx26m。氣保 護(hù)焊坡口采用雙V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60。，鈍邊2mm。
焯接材料匹配熔敷金屬的力學(xué)性能為1^=665 MPa、 Rm=735 MPa、 A=20%、 Z=68%、熔敷金屬平均沖擊功AKV (-40 °C ) =182 J, 與WNQ690鋼(26 mm+26 mm)厚板組合采用富氬(20 %CO2+80 %Ar)焊接工藝焊接。
焊接工藝規(guī)范所用焊絲的化學(xué)成分按重量百分比為C:0.12、 Si: 0.80、 Mn: 2.0、 P^0.020、 S，015、 Ni:0.40、 Cr:0.20、 Ti:0.06、 Cu: 0.50、 B: 0.0079、 Als^).02。焊絲直徑(D1.2mm，焊接電流270 (A)，焊接 電壓27 (V)，焊接速度29(cm/min)，焊接線能量15 (kJ/cm)，氣 體流量18 (L/min);氣保護(hù)焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控 制在100 150(°C)，焊后試板經(jīng)100%超聲波探傷均為I級(jí)。
采用上述焊接工藝焊接高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼對(duì)接接頭力學(xué)性能，焊縫抗 拉強(qiáng)度Rm達(dá)到750MPa，接頭冷彎(正彎)D=4a， 180°，接頭冷彎 (反彎)D=4a， 180。，焊縫沖擊功AKv (-60°C) =77 J，熔合線AKV (-60°C) =110 J，熱影響區(qū)(lmm) AKV (-60°C) =147 J，熱影響區(qū)(3mm) AKV (-60。C) 二177J，熱影響區(qū)(5mm) AKV (畫60。C) =172 J， 熱影響區(qū)(7mm) AKV (-60。C ) =132J，熱影響區(qū)(30mm) AKV (-60。C) =152J。
權(quán)利要求
1、 一種高強(qiáng)度鋼材氣保護(hù)焊接工藝方法，它包括以下工藝步驟:(1) 、氣保護(hù)焊接頭開雙V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60。，鈍 邊2 mm (2) 、采用名義強(qiáng)度700Mpa焊絲焊接，焊絲的熔敷金屬抗拉強(qiáng) 度Rm^700Mpa，焊絲直徑為1.2mm;(3) 、采用20。/。CO2+80。/。Ar富氬氣混合熔化極氣保護(hù)焊，焊前 不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接工藝；(4) 、所用焊絲的化學(xué)成分按重量百分比為C:0.04 0.12、 Si:0.40 0.80、 Mn:1.40 2.0、 P^0細(xì)、S^0.015、 Ni:0.40 1.0、 Cr:0.20 0.50、 Ti:0.06 0.20、 Cu:0.30 0.50、 B:0.002 0.0079、 Als，02。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度鋼材氣保護(hù)焊接工藝方法， 其中焊接電流為255~265A，焊接電壓26 27V ，焊接速度 28~29cm/min，焊接線能量13 15 kJ/cm，氣體流量18 20L/min，氣 保護(hù)焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在100~150°C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度鋼材氣保護(hù)焊接工藝方法， 其中采用機(jī)械加工成雙面V型非對(duì)稱坡口，每單邊坡口加工角度為 30°，雙面V型坡口角度為60°，鈍邊2mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鋼材氣保護(hù)焊接工藝方法，它包括以下工藝步驟(1)氣保護(hù)焊接頭開雙V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm；(2)采用名義強(qiáng)度700MPa焊絲焊接，焊絲的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度R_m≥700MPa；(3)采用20％CO₂+80％Ar富氬氣混合熔化極氣保護(hù)焊，焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理；(4)所用焊絲的化學(xué)成分按重量百分比為C0.04～0.12、Si0.40～0.80、Mn1.40～2.0、P≤0.020、S≤0.015、Ni0.40～1.0、Cr0.20～0.50、Ti0.06～0.20、Cu0.30～0.50、B0.002～0.0079、Als≤0.02。本發(fā)明方法具有優(yōu)良的焊接工藝性能，操作簡(jiǎn)便、適用方便、高效節(jié)能，它非常適合高強(qiáng)度海洋工程結(jié)構(gòu)用鋼的焊接。
文檔編號(hào)B23K9/16GK101310908SQ20081004822
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者劉吉斌, 周運(yùn)武, 牟文廣, 王玉濤, 凱 繆, 胡家國(guó), 鄒德輝, 浮 陳, 黃治軍 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司