建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼q690gj的焊條電弧焊焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種建筑高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ的焊條電弧焊焊接工藝，該焊接工藝①焊接材料：選用E8015-G焊條，焊條直徑3.2mm、4.0mm；②根據(jù)板厚和焊接位置選擇X形坡口、V形坡口或單邊V形坡口；③焊條使用前需進行烘焙，烘焙溫度350～400℃，烘焙1.5h；④焊接前預熱溫度為120℃；⑤采用多層多道焊接工藝，道間溫度不低于預熱溫度。本發(fā)明焊接工藝方法解決了建筑高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ在焊縫熱影響區(qū)易脆化的問題，避免了焊接裂紋的產(chǎn)生，焊接接頭的綜合性能優(yōu)良，達到了與母材等強等韌的目的，可以保證Q690GJ高性能鋼在鋼結(jié)構(gòu)領域的成功應用，提高了我國鋼結(jié)構(gòu)焊接的科技水平，對于推動我國鋼結(jié)構(gòu)建設的發(fā)展具有重要的意義。
【專利說明】建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ的焊條電弧焊焊接工藝
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接【技術(shù)領域】，尤其是建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ的焊條電弧焊焊接工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼結(jié)構(gòu)工程中采用高性能結(jié)構(gòu)鋼能大幅度減少鋼材的用量，相應的大大減少冶煉鋼材消耗的能源，最終降低單位建筑面積消耗的能源。我國每年建筑用結(jié)構(gòu)鋼超過3000萬噸，若其中10%采用高性能結(jié)構(gòu)鋼，即高性能結(jié)構(gòu)鋼用量約300萬噸，采用高性能結(jié)構(gòu)鋼后，用鋼量可減少15%，每噸鋼結(jié)構(gòu)造價按10000元計算，則可節(jié)省投資成本近50億元。
[0003]目前我國鋼結(jié)構(gòu)主要是使用Q235和Q345等普通鋼材，而高性能結(jié)構(gòu)鋼在鋼結(jié)構(gòu)中的使用還比較少。近年來，隨著國家的發(fā)展，高層建筑、超高層建筑、大跨度體育場館、機場、會展中心以及鋼結(jié)構(gòu)廠房等大型建筑工程的建設力度日益加大，高層建筑用鋼板的市場應用需求越來越大。高層建筑用鋼板具有抗震、抗低溫沖擊等性能，與普通碳鋼或低合金鋼板相比，屈服強度設定了上限，抗拉強度有提高，對碳當量、屈強比指標有要求。我國鋼結(jié)構(gòu)對強度超過420MPa的高強鋼沒有配套的設計規(guī)范。若在工程中應用，則要針對具體工程進行專門研究后方可使用。
[0004]抗震性能較好的建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ，其含碳量低，S、P含量控制嚴格，并通過加入微量合金元素采用控軋控冷技術(shù)(TMCP)來得到強度高韌性好的組織，從而保證鋼板良好的綜合機械性能。同時，Q690GJ鋼與普通Q690鋼相比，增加了屈強比和Z向性能的要求，厚度效應對屈服強度的影響很小。
[0005]由于Q690GJ鋼具備以上特性，因此，在焊接過程中，熱影響區(qū)的脆化和強度下降的現(xiàn)象極易出現(xiàn)，并且極易產(chǎn)生焊接冷裂紋。加之工程實際焊接中對中厚鋼板使用量的增力口，以及實際焊接接頭復雜性和拘束度的影響，使得Q690GJ的焊接成為一個難點問題，目前Q690GJ鋼各種方法的焊接工藝尚為空白，迫切需要通過研究試驗來制定適用于Q690GJ鋼的焊接工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ焊接工藝，以實現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ在建筑上的推廣應用。
[0007]本發(fā)明針對建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ制定了焊條電弧焊的焊接工藝，該焊接工藝包括焊接全過程中材料及參數(shù)的控制，具體如下:
[0008](I)焊接材料:選用E8015-G焊條,焊條直徑3.2mm、4.0mm ；
[0009](2)焊條使用前嚴格烘焙，烘焙溫度350?400°C，烘干1.5h?2h ;
[0010](3)根據(jù)板厚和焊接位置選擇X形坡口、V形坡口或單邊V形坡口 ；X形坡口，正面50°，反面45°，鈍邊O?2_，根部間隙O?3mm ;V形坡口角度為45°?55°，鈍邊O?2mm,根部間隙3?6mm ;單邊V形坡口角度為35° ,鈍邊O?2mm,根部間隙3?6mm ；[0011](4)焊接前預熱溫度不低于120°C ；
[0012](5)采用多層多道焊接，道間溫度不低于所述預熱溫度。
[0013]優(yōu)選地，所述道間溫度為120?170°C。
[0014]優(yōu)選地，進行立焊時，所述焊接工藝還包括:
[0015](I)打底焊縫:焊接電流110?130A，焊接電壓16?20V，焊接速度8?18cm/min，熱輸入 5.87 ?19.5KJ/cm ；
[0016](2)填充焊縫:焊接電流130?150A，焊接電壓18?22V，焊接速度10?16cm/min，熱輸入 8.78 ?19.8KJ/cm ；
[0017](3 )蓋面焊縫:焊接電流110?130A，焊接電壓16?20V，焊接速度8?18cm/min，熱輸入 5.87 ?19.5KJ/cm。
[0018]優(yōu)選地，進行橫焊時，所述焊接工藝還包括:
[0019](I)打底焊縫:焊接電流130?150A，焊接電壓16?20V，焊接速度10?15cm/min,熱輸入 8.3 ?18.0KJ/cm ；
[0020](2)填充焊縫:焊接電流150?180A，焊接電壓22?24V，焊接速度15?25cm/min,熱輸入 7.9 ?17.3KJ/cm ；
[0021](3)蓋面焊縫:焊接電流150?180A，焊接電壓22?24V，焊接速度15?25cm/min,熱輸入 7.9 ?17.3KJ/cm。
[0022]隨著結(jié)構(gòu)鋼性能的提高，其焊接難度也相應提高。而焊縫的焊接質(zhì)量是焊縫的坡口型式，預熱溫度，多道焊接時的道間溫度，打底焊縫、填充焊縫、蓋面焊縫的焊接參數(shù)及其相應的熱輸入量，立焊、橫焊等焊接形式，焊接接頭的拘束度，等等眾多因素相互協(xié)同、綜合作用的結(jié)果，為了得到合格的焊縫，在參照已有焊接規(guī)范和實踐經(jīng)驗基礎上，還需要做大量的試驗和研究工作，以使各個因素良好匹配。正因為試驗摸索的工作量巨大，因而阻礙了建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ的推廣應用。本發(fā)明作為一種開拓性的研究，在研發(fā)時，簡單套用常規(guī)技術(shù)參數(shù)無法實現(xiàn)發(fā)明目的，即焊接接頭無法達到該高性能結(jié)構(gòu)鋼國家標準的性能要求。
[0023]本發(fā)明焊接工藝，解決了建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ的焊條電弧焊焊接難題，按照該工藝進行焊接，獲得的焊接接頭綜合力學性能優(yōu)良，使接頭的抗拉強度、沖擊韌性達到了母材的性能要求。
[0024]本發(fā)明提出的建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ焊接工藝，具有指導規(guī)范作用，填補了我國鋼結(jié)構(gòu)工程中Q690GJ鋼利用焊條電弧焊進行焊接的空白，對于推動該鋼種的應用具
有重要意義。
[0025]本發(fā)明中焊接材料的選用采取等強等韌的原則，通過焊材熔敷金屬力學性能數(shù)值和鋼材的力學性能數(shù)值比較進行選擇。
[0026]坡口和根部間隙的選擇試驗確定，在保證接頭綜合性能的前提下，將焊接量控制在合理的范圍內(nèi)，實現(xiàn)了焊接質(zhì)量和效率的最優(yōu)化。
[0027]鋼板預熱溫度采用斜Y型坡口焊接裂紋試驗進行確定，見表I。考慮到實際工程結(jié)構(gòu)的復雜性和拘束度大小，應嚴格按照本發(fā)明推薦的溫度對鋼板進行預熱，低于本發(fā)明推薦的預熱溫度會增大焊縫開裂的可能。
[0028]表1Q690GJC鋼斜Y型坡口焊接裂紋試驗焊接參數(shù)及結(jié)果[0029]
【權(quán)利要求】
1.建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q690GJ的焊條電弧焊焊接工藝，其工藝具體如下: (1)焊接材料:選用E8015-G焊條,焊條直徑3.2mm或4.0mm ； (2)焊條使用前嚴格烘干，烘干溫度350?40(TC，烘干1.5?2h ; (3)根據(jù)板厚和焊接位置選擇X形坡口、V形坡口或單邊V形坡口；X形坡口，正面50°，反面45° ,鈍邊O?2mm,根部間隙O?3mm ;V形坡口角度為45°?55° ,鈍邊O?2mm,根部間隙3?6mm ;單邊V形坡口角度為35° ,鈍邊O?2mm,根部間隙3?6mm ； (4)焊接前預熱溫度不低于120°C； (5)采用多層多道焊接，道間溫度不低于所述預熱溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接工藝，其特征在于，所述道間溫度為120?170°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接工藝，其特征在于，進行立焊時，所述焊接工藝還包括: Cl)打底焊縫:焊接電流110?130A，焊接電壓16?20V，焊接速度8?18cm/min，熱輸入 5.87 ?19.5KJ/cm ； (2)填充焊縫:焊接電流130?150A，焊接電壓18?22V，焊接速度10?16cm/min，熱輸入 8.78 ?19.8KJ/cm ； (3)蓋面焊縫:焊接電流110?130A，焊接電壓16?20V，焊接速度8?18cm/min，熱輸入 5.87 ?19.5KJ/cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接工藝，其特征在于，進行橫焊時，所述焊接工藝還包括: (1)打底焊縫:焊接電流130?150A，焊接電壓16?20V，焊接速度10?15cm/min，熱輸入 8.3 ?18.0KJ/cm ； (2)填充焊縫:焊接電流150?180A，焊接電壓22?24V，焊接速度15?25cm/min，熱輸入 7.9 ?17.3KJ/cm ； (3)蓋面焊縫:焊接電流150?180A，焊接電壓22?24V，焊接速度15?25cm/min，熱輸入 7.9 ?17.3KJ/cm。
【文檔編號】B23K9/02GK103920968SQ201410155435
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】段斌, 侯兆新, 馬德志, 龔超, 符定梅, 劉菲, 李業(yè)績, 朱愛希 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 中國京冶工程技術(shù)有限公司