一種大厚度屈服強度690MPa級低溫鋼板的埋弧焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大厚度屈服強度690MPa級低溫鋼板埋弧焊接工藝，包括以下步驟：1）對鋼板進行焊接冷裂紋敏感性試驗，確定所需的最低預熱溫度；2）焊接坡口采用對稱雙U型，坡口角度為25～35°，鈍邊厚度3～5mm，鈍邊間隙1～2mm；3）采用抗拉強度≥830MPa，-60℃沖擊功≥100J的焊絲；4）焊接電流450～680A，焊接電壓29～36V，焊接速度38～50cm/min，焊接熱輸入量15～40kJ/cm，焊劑烘烤制度為350℃×2.5h；5）采用單面焊雙面成型的STT技術的氣保焊進行打底焊，然后進行開展埋弧焊接直至填滿。使用本發(fā)明方法得到的焊接接頭的各項力學性能滿足船級社要求，尤其是焊縫區(qū)和焊接熱影響區(qū)能保持較高的低溫沖擊韌性。
【專利說明】一種大厚度屈服強度690MPa級低溫鋼板的埋弧焊接工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種埋弧焊接工藝，具體的說是一種厚度規(guī)格達80-100mm的屈服強度690MPa級低溫鋼板的埋弧焊接工藝。
【背景技術】
[0002]隨著我國船舶和海洋工程行業(yè)的快速發(fā)展，超大型船舶、油氣鉆采平臺、以及輸送管道等裝備制造行業(yè)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)被列入了國家的“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，也被列入了國家的新興重點產(chǎn)業(yè)目錄。上述裝備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對高強度、高韌性、大厚度鋼板提出了迫切需求，最具代表性的厚度達100mm的超高強度船板F690，該鋼種的屈服強度690MPa，抗拉強度830MPa，延伸率16%，-60攝氏度沖擊功100J，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低于-70 V，可廣泛應用于低溫地區(qū)船舶、鉆采平臺等結(jié)構。
[0003]國內(nèi)外多家鋼廠相繼開發(fā)了能夠滿足上述性能要求的低溫鋼F690，綜合力學性能優(yōu)異，-60攝氏度低溫沖擊性能穩(wěn)定；厚度規(guī)格60mm以下可熱軋態(tài)供貨，100mm以下可調(diào)質(zhì)態(tài)供貨。該類鋼種的工業(yè)應用離不開焊接工藝和焊接材料的配套，目前來看，焊接工藝和焊接材料還不成熟。
[0004]該類鋼種合金含量高，碳當量0.60以上，導致焊接冷裂紋敏感性大、且焊后延遲裂紋敏感性強；另外，由于厚度規(guī)格達到100mm，也使得裂紋傾向進一步加大。焊接實踐中很難確保焊接接頭的質(zhì)量和性能，比如焊接接頭的強度偏低，焊縫金屬的-60攝氏度沖擊功不達標等問題，很難能夠兼顧強度和沖擊韌性兩項指標，不能滿足當前行業(yè)的要求，制約了該類鋼種及相關行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種大厚度屈服強度690MPa級低溫鋼板的埋弧焊接工藝，適用于船舶和海洋平臺等大型鋼結(jié)構的焊接加工作業(yè)，并且能夠確保焊接接頭具備足夠的強度并滿足-60攝氏度低溫沖擊韌性，同時確保焊縫及焊接熱影響區(qū)具有較高的低溫沖擊韌性。
[0006]本發(fā)明解決上述問題的技術方案是:
[0007]一種大厚度屈服強度690MPa級低溫鋼板的埋弧工藝，包括以下步驟:
[0008](1)開展系列冷裂紋敏感性試驗，對比分析不同焊接條件下的焊接接頭質(zhì)量，從而確定焊接時所需的最低預熱溫度；
[0009](2)鋼板厚度為80-100mm，采用對稱雙U型坡口，坡口角度為25-35度，鈍邊厚度為3-5mm,鈍邊間隙1-2mm ；
[0010](3)焊前對鋼板進行除油污及烘干處理，待裝備完畢后，將鋼板加熱至步驟(1)所述的最低預熱溫度以上；
[0011](4)采用單面焊雙面成型STT模式的氣保焊進行打底焊，然后進行15-20焊道埋弧填充，且要確保焊板的橫向變形角度10-15度之間；然后翻面，利用炭弧氣刨從反面去除氣保焊道，并顯露出正面的埋弧焊道，露出焊道的寬度要大于6_，然后進行埋弧焊接，直至完成反面；再返回正面，利用埋弧填充，直至填滿；
[0012](5)焊接過程中層間溫度控制在150~250°C之間；
[0013](6)焊后進行消氫處理，將焊板加熱至300~350°C并保溫3~4小時，然后緩冷
至室溫;
[0014]焊后制得的焊縫金屬以重量百分比計其化學成分包括:C0.03~0.10%, Si0.20~0.40%, Mnl.3 ~1.8%, S ≤ 0.01%, P ≤ 0.02%, Ν?2.0 ~3.0%, Mo0.3 ~0.8%, Ti0.02 ~
0.15%, B0.001~0.008%, 00.02~0.04%，且Mn/Ni ( 0.6，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
[0015]進一步講，焊接工藝參數(shù)為:焊接電流450~680A，焊接電壓29~36V，焊接速度38~50cm/min，焊接熱輸入量15~40kJ/cm，焊劑的烘烤制度為350°C X 2.5h。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果至少在于:
[0017](I)采用本發(fā)明技術可得到質(zhì)量完好的焊接接頭，無焊接裂紋、無焊接變形，克服了該強度級別鋼種冷裂紋敏感性強、易產(chǎn)生焊接裂紋的缺點；同時，也預防了 80~IOOmm大厚度鋼板焊接變形嚴重的缺點；
[0018](2)本發(fā)明通過提供配套焊絲，確保了焊縫金屬的高強度和低溫沖擊韌性的良好搭配，焊縫的抗拉強度> 830MPa，-60°C沖擊功100J以上；焊縫組織主要由針狀鐵素體組成，其含量占40%以上，且尺寸小于2 μ m。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例1焊縫金相組織；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例1焊縫斷口形貌。
【具體實施方式】
[0021]實施例一
[0022]基材鋼板厚度為IOOmm厚的調(diào)質(zhì)態(tài)鋼板F690，屈服強度730MPa，抗拉強度860MPa，延伸率16%，-60°C沖擊功為305J。焊板的尺寸為IOOOmm (長)X500mm (寬)；坡口為對稱雙U型，坡口角度為35°，鈍邊厚度為4.5mm，鈍邊間隙2mm。
[0023]焊接冷裂紋敏感性試驗結(jié)果如下表所示:
【權利要求】
1.一種大厚度屈服強度690MPa級低溫鋼板的埋弧焊接工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟: (1)開展系列冷裂紋敏感性試驗，對比分析不同焊接條件下的焊接接頭質(zhì)量，從而確定焊接時所需的最低預熱溫度； (2)鋼板厚度為80-100mm，采用對稱雙U型坡口，坡口角度為25-35°，鈍邊厚度為3-5mm,純邊間隙I-2mm ； (3)焊前對鋼板進行除油污及烘干處理，待裝備完畢后，將鋼板加熱至步驟(I)所述的最低預熱溫度以上； (4)采用單面焊雙面成型STT模式的氣保焊進行打底焊，然后進行15-20焊道埋弧填充，且要確保焊板的橫向變形角度10-15°之間；然后翻面，利用炭弧氣刨從反面去除氣保焊道，并顯露出正面的埋弧焊道，露出焊道的寬度要大于6_，然后進行埋弧焊接，直至完成反面；再返回正面，利用埋弧填充，直至填滿； (5)焊接過程中層間溫度控制在150-250°C之間； (6)焊后進行消氫處理，將焊板加熱至300-350°C并保溫3-4小時，然后緩冷至室溫； 焊后制得的焊縫金屬以重量百分比計其化學成分包括:C0.03-0.10%, Si0.20-0.40%, Mnl.3 -1.8%, S ≤ 0.01%, P ≤ 0.02%, Ν?2.0 -3.0%, Mo0.3 -0.8%, Ti0.02 -0.15%, B0.001-0.008%, 00.02-0.04%，且Mn/Ni ≤0.6，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大厚度屈服強度690MPa級低溫鋼板的埋弧焊接工藝，其特征在于:焊接工藝參數(shù)為:焊接電流450-680A，焊接電壓29-36V，焊接速度38-50cm/min，焊接熱輸入量15-40kJ/cm，焊劑的烘烤制度為350°C X2.5h。
【文檔編號】B23K9/235GK103447672SQ201310358837
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權日:2013年8月16日
【發(fā)明者】張宇, 潘鑫, 郭慧英, 何玉春 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司