專利名稱：：一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接
技術領域：
，特別是涉及一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法。
背景技術：
：目前，我國鐵路、公路交通運輸能力的大幅度提升，要求鐵路和公路橋梁的建設規(guī)模不斷擴大，技術水平不斷提高，橋梁的功能、結構和建造技術向適應重載高速、大跨度、輕量化、整體性好、安全性高、采用全焊接節(jié)點鋼結構的方向發(fā)展。因此，對橋梁用鋼的強度、低溫韌性、疲勞、腐蝕等使用性能和焊接性能的要求越來越高，橋梁鋼板的最大厚度也超過了50mm。我國現(xiàn)有橋梁鋼的強度級別己從Q235q、Q345q、Q370q發(fā)展至ljQ420q,國外橋梁鋼強度級別己達到690MPa級或更高級別。隨著強度級別的提高，結構發(fā)生脆斷的危險性越大，因而對橋梁鋼低溫韌性的指標要求也隨之提高，一般要求Q420qE級鋼板-4(TC卻貝沖擊功^47J。上述技術條件己列入了我國現(xiàn)行的橋梁鋼標準GB/T714-2000《橋梁用結構鋼》，而橋梁鋼的實物交貨技術條件遠高于國家標準。同時，對高強度橋梁鋼板焊接性能的要求也更加嚴格。橋梁鋼具有良好焊接性能或易焊接性，表現(xiàn)在兩個方面。一是鋼的淬硬傾向低，焊前不預熱或采用較低溫度預熱即可避免裂紋的產(chǎn)生；二是采用較高熱輸入或較大線能量焊接，熱影響區(qū)不產(chǎn)生脆化。目前，國內(nèi)Q420q橋梁鋼主要有兩個鋼種，一種是早期九江長江大橋采用的15MnVNq鐵素體正火鋼，另一種是近幾年來新開發(fā)的超低碳貝氏體鋼。15MnVNq是在16Mn鋼的基礎上通過加入少量的釩(0.10.2%)和同時增氮(0.010.02%)來達到細化晶粒和沉淀強化的目的，經(jīng)正火后屈服強度可達到490MPa級，-4(TC卻貝沖擊功達到60J左右。但是，作為橋梁鋼，15MnVNq的焊接性能并不好，主要原因是鋼中的碳含量(0.150.20%)偏高。因此，為防止產(chǎn)生焊接冷裂紋，需要焊前預熱(150200°C)。另外，在較寬的焊接線能量范圍(1060kJ/cm)內(nèi)，焊接熱影響區(qū)均易形成粗大的馬氏體與粒狀貝氏體的混合組織，脆化傾向較顯著，-40匸卻貝沖擊功往5往難于穩(wěn)定達到實際構件所要求的47J。因此，15MnVNq不能作為Q420qE級橋梁鋼使用。為改善橋梁鋼的焊接性能，降低碳含量是必要的技術途徑。近年來，國內(nèi)鋼廠相繼開發(fā)了Q420qE級超低碳貝氏體鋼。這種鋼采用的(微)合金化技術包括大幅度降碳、Nb和Ti微合金化、和適量加入Mn、Si、Cu、Cr、Ni、Mo、B等合金元素中的一種或多種，并借助于TMCP技術，促進無碳化物貝氏體轉變，產(chǎn)生顯著的細化晶粒強化、位錯及亞結構強化、析出強化和相變強化效果，從而使鋼達到極佳的強韌性匹配，-401卻貝沖擊功的實物水平一般均在200J以上。根據(jù)上述(微)合金化特點，Q420qE級超低碳貝氏體鋼與15MnVNq相比，焊接性能應有明顯改善。其原因在于兩方面一是鋼中的碳含量一般均低于0.05%，根據(jù)Gmnville提出的焊接性與碳含量和碳當量Ceq的關系，即使鋼的其它合金成分較高，使碳當量達到了0.40%左右(注橋梁鋼國標GB/T714-2000規(guī)定Ceq二C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14，且Q420q的Ceq^O.45%)，鋼的焊接冷裂紋傾向仍較低，焊前不預熱或經(jīng)較低的溫度(一般低于10(TC)預熱即可避免裂紋的產(chǎn)生。二是超低碳貝氏體鋼的合金化特點也促進在它的焊接熱影響區(qū)發(fā)生貝氏體轉變，且由于鋼中碳含量低且含有微量Ti(0.010.02y。)，熱影響區(qū)中馬氏體-奧氏體(M-A)島脆性相的數(shù)量相對較少，由此引起的局部脆化傾向相對較低。但是，根據(jù)Q420qE級超低碳貝氏體鋼的成分控制特點，該鋼在較大焊接線能量(^45KJ/cm)時熱影響區(qū)仍存在一定的粗晶脆化問題。為了確保鋼的低溫韌性，一般采用A1脫氧，鋼中的Als含量達到0.03。/。以上，鋼中的氧含量一般控制在^30ppm，不利于發(fā)揮氧化鈦誘導針狀鐵素體轉變、以抑制焊接熱影響區(qū)粗晶脆化的作用。另一方面，為了降低時效脆性，鋼中的氮含量一般也控制在^30ppm,遠低于Ti/N的理想配比(3.42:1)，不利于發(fā)揮TiN粒子釘扎焊接熱影響區(qū)原奧氏體晶界，以抑制粗晶脆化的作用。為防止Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接粗晶脆化問題，需要在焊接方法上限制焊接線能量的范圍，但是，在某種程度上會犧牲焊接效率，增加建造成本。為了在橋梁的實際建造過程中，兼顧高性能與高效率，使質(zhì)量與成本達到合理的平衡，還需要在焊接方法上進一歩探索，針對橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼特定的成分范圍和技術條件，解決該鋼的焊接線能量適應性問題及相關的工藝問題。具體包括如下幾個方面1、確定焊前預熱制度以避免接頭部位產(chǎn)生冷裂紋；2、確定焊接熱影響區(qū)-4(TC卻貝沖擊功^47J的焊接線能量控制范圍；3、針對該鋼的接頭形式和板厚，提出合理的坡口形式和焊接方法；4、針對該鋼及接頭形式、坡口形式和焊接方法，選用合適的焊接材料;5、針對該鋼及接頭形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，提出合適的焊接工藝參數(shù)。國內(nèi)外現(xiàn)有的橋梁鋼焊接方法對上述問題也有所涉及。例如，《中國專利》公開了一種橋梁鋼結構的現(xiàn)場焊接工藝(申請?zhí)?3129139.2，公開號CN1565788A)，針對不同厚度鋼板的對接和角接，提供了一整套的焊接工藝，包括坡口型式和布置、施焊方法和順序、基于焊接工藝評定提出的焊接工藝參數(shù)、防止焊接裂紋產(chǎn)生的預熱和組對方法、焊接返修的方法和特厚鋼板(^50mm)的焊接方法，并已成功應用于上海盧浦大橋的現(xiàn)場焊接施工，但是，該大橋鋼結構主材采用的是S355N細晶粒正火鋼，與本發(fā)明所涉及的Q420qE級超低碳貝氏體鋼相比，在鋼的成分、生產(chǎn)工藝、微觀組織上均有不同，主要區(qū)別在于前者碳含量高(0.150.20%)，因此更進一步的區(qū)別在于焊接性能不同。前者的焊接冷裂紋敏感性較高，在焊接方法上需要重點采取防止焊接裂紋產(chǎn)生的工藝方案，包括采用Ni含量在0.51.20%的焊條、控制熔敷金屬擴散氫含量^2.5ml/100g、在大氣濕度超高80%時停止施焊、板厚超過30mm時焊前預熱等。這與本發(fā)明所要解決的上述問題根本不同，所包括的技術方案也無法適用。"橋梁鋼塔柱制造過程中焊接變形控制方法"《中國專利》公開了一種橋梁鋼塔柱結構焊接變形的控制方法(申請?zhí)?00610042922，公開號101011781A)，該方法雖然涉及有關橋梁鋼結構所采用的坡口形式、施焊方法和順序等技術方案，但目的是為了解決塔柱結構的變形問題，且所述方法的主體是涉及到塔柱結構各組件的焊接順序，因此，與本發(fā)明所要解決的上述問題也根本不同，所涉及的技術方案也無法適用。由此可見，Q420qE級超低碳貝氏體鋼運用于橋梁鋼結構的建造，符合橋梁向高參數(shù)化發(fā)展的方向，所涉及到的焊接方法是確保橋梁建造質(zhì)量的關鍵技術。但是，國內(nèi)外現(xiàn)有的橋梁鋼焊接方法對上述問題的解決不存在有針對性的、可以完全移置的技術方案，需要加以新的研究和探索。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為解決上述問題，提供一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法。所述方法具有優(yōu)良的接頭綜合性能，焊縫具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性，接頭三區(qū)具有較高的沖擊韌性儲備及安全裕度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，所述方法包括以下步驟1)所述方法采用的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的化學組分及重量百分比和技術條件；2)根據(jù)所述鋼的化學組分范圍、技術條件和板厚，所用的焊前預熱溫度；3)根據(jù)所述鋼的化學組分范圍和技術條件，所用的焊接線能量；4)根據(jù)所述鋼的接頭形式和板厚，所用的坡口形式和焊接方法；5)根據(jù)所述鋼及其接頭形式、坡口形式和焊接方法，所用的焊接材料；6)針對所述鋼及其接頭形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，所用的焊接工藝參數(shù)。上述焊接方法，其中，所述Q420qE級超低碳貝氏體鋼的化學組分及重量百分比為C:0.020.10，Mn:1.301.70，Si:0.100.60，S:蕓O細，P:^0.015，Cr:^0,30，Mo:^0.30，Ni^0.30，Cu:^0.30，Nb:0.0150.045，V:$0.08，Ti:^0.02，Als:0.020.08，余量為Fe及附帶的雜質(zhì)；所述技術條件是符合GB/T714-2000標準的要求，所述鋼的Ceq^0.450/。，所述Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接接頭部位的Rel^420MPa，Rm^570MPa，A^19%，當d二2a或3a彎曲180。完好，完好，母材、熔合線外lmm處的焊接熱影響區(qū)和焊縫三區(qū)-40。C卻貝沖擊功均^47J，接頭拉伸試驗斷在母材。上述焊接方法，其中，為避免焊接接頭部位產(chǎn)生冷裂紋的焊前預熱條件，在板厚^30mm時，焊前不需要預熱；在板厚^60mm時，焊前預熱溫度^80。C。上述焊接方法，其中，熔合線外lmm處的焊接熱影響區(qū)-4(TC卻貝沖擊功^47J的焊接線能量的控制范圍是S60kJ/cm。上述焊接方法，其中，焊接接頭采用的坡口形式和焊接方法，包括1)橫向對接采用埋弧焊，坡口形式是板厚816mm的鋼板組焊時，采用單邊V型坡口，坡口角度為75。，鈍邊尺寸為4mm;板厚1732mm的鋼板組焊時，采用坡口角度為35。的雙邊U型坡口，根部圓弧半徑為6mm，鈍邊尺寸為4mm;板厚4590mm的鋼板組焊時，采用坡口角度為35。的雙邊U型坡口，根部圓弧半徑為6mm，鈍邊尺寸為4mm;2)船位T型角接采用埋弧焊，不開坡口；3)平位熔透角接采用C02氣體保護半自動焊打底、埋弧自動焊填充和蓋面的坡口形式是板厚60mm與板厚30mm的鋼板組焊時，采用雙邊J型對稱坡口，坡口開在板厚30mm的鋼板一側，坡口角度為45°，根部圓弧半徑為8mm，鈍邊尺寸為2mm;4)平位熔透角接采用藥芯焊絲C02氣體保護半自動焊焊接的坡口形式是板厚60mm與板厚30mm的鋼板組焊時，采用雙邊J型不對稱坡口，坡口開在板厚30mm的鋼板一側，坡口角度為45°，根部圓弧半徑為8mm，鈍邊尺寸為2mm，坡口深度分別為16mm和12mm。上述焊接方法，其中，所用的焊接材料為橫向埋弧焊對接，采用牌號為H-14、直徑為04mm的焊絲配牌號為S787TB的焊劑；船位T型埋弧焊角接，采用牌號為H08MnA、直徑為cD5mm的焊絲配牌號為SJ101q的焊劑；平位熔透角接，采用牌號為SupercOTed81-k2、直徑為O1.2mm的焊芯焊絲和牌號為H-14、直徑為04mm的焊絲配牌號為S787TB的焊劑。上述焊接方法，其中，所述方法所用的焊接工藝參數(shù)，包括1)橫向埋弧焊對接的工藝參數(shù)為板厚816mm的鋼板組焊時，焊接電流440460A，電弧電壓2931V，焊速18-22m/h，線能量為2125KJ/cm;板厚1732mm的鋼板組焊時，焊接電流440460A，電弧電壓3032V,焊速2024m/h，線能量為2327KJ/cm;板厚4590mm的鋼板組焊時，在根部焊道，焊接電流400420A，電弧電壓2830V，焊速1620m/h，線能量2125KJ/cm;在填充和蓋面焊道，焊接電流440460A，電弧電壓3032V，焊速1620m/h，線能量為2630KJ/cm;道間溫度均控制在10020(TC;反面焊接前進行清根處理；2)船位T型埋弧焊角接的工藝參數(shù)為焊接電流740760A，電弧電壓3234V，焊速1418m/h，線能量5258KJ/cm，道間顯度75200。C;3)平位熔透角接采用C02氣體保護半自動焊打底、埋弧自動焊填充和蓋面時，焊接工藝參數(shù)為正面焊接，打底焊道采用C02氣體保護半自動焊，焊接電流280300A，電弧電壓3032V，焊速1418m/h，線能量1822KJ/cm;填充和蓋面采用埋弧自動焊，焊接電流280300A，電弧電壓3032V，焊速1418m/h，線能量為1822KJ/cm;反面焊接，經(jīng)清根后采用埋弧自動焊，在打底焊道，焊接電流400420A,電弧電壓2830V，焊速1620m/h，線能量為2327KJ/cm;在填充和蓋面焊道，焊接電流440460A，電弧電壓3032V，焊速1822m/h，線能量為2327KJ/cm;上述所有焊道的道間溫度75200。C;反面焊接前進行清根處理；4)平位熔透角接采用C02氣體保護半自動焊焊接時，焊接工藝參數(shù)為焊接電流280300A，電弧電壓3032V,焊速1216m/h，線能量2125KJ/cm;道間溫度控制在7015(TC。上述橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼詳細焊接技術方案制訂的理由如下101、焊前預熱溫度本發(fā)明按照GB4675.5-84《焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗方法》規(guī)定的條件，測試了一種板厚分別為16、30和60mm的Q420qE級超低碳貝氏體鋼板(化學成分見表l.)焊接熱影響區(qū)的最高硬度，結果分別為247、290和249Hvl0，符合TB10212-98《鐵路鋼橋制造規(guī)范》的要求(S350Hv10),表明該鋼焊接冷裂紋傾向較小。本發(fā)明按照GB4675.1-84《斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》的規(guī)定，選用板厚為16、30、60mm的Q420qE級超低碳貝氏體鋼(化學成分見表l)作為試驗材料，手工電弧焊和埋弧自動焊作為焊接方法，牌號為E5515-G、直徑為04mm的焊條和牌號為H-14、直徑為04rnrn的焊絲配牌號為S787TB的焊劑作為焊接材料，研究了該鋼在環(huán)境溫度14°C、焊前不同預熱溫度、嚴格拘束等焊接條件下接頭部位表面和斷面的開裂傾向，結果表明，規(guī)格16、30mm的鋼板在焊前不預熱、規(guī)格60mm的鋼板在預熱溫度為8(TC條件下，接頭部位的表面裂紋率和斷面裂紋率均為零，進一步表明該鋼焊接冷裂紋傾向較小，且所述這種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼在板厚蕓30mm時，焊前不預熱，也不會在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋；在板厚^60mm時，在較低的溫度(^8(TC)下預熱，即可避免焊接冷裂紋的產(chǎn)生。2、焊接線能量本發(fā)明將一種Q420qE級超低碳貝氏體鋼板(化學成分見表1)加工成尺寸為10X10X80(mm)的試件，先采用Gleeble3500試驗機模擬焊接、粗晶熱影響區(qū)組織，相應的熱循環(huán)參數(shù)包括焊前不預熱，最高加熱溫度1350°C，焊接線能量分別為20、30、'40、50、60、70和80KJ/cm，中止冷卻溫度IO(TC。然后按照GB/T229-1994《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》規(guī)定測試各模擬焊接粗晶熱影響區(qū)-4(TC卻貝沖擊功，對應的測試結果分別是187J、142J、121J、86J、73J、45J和29J，表明當焊接線能量超過60KJ/cm時，所述鋼焊接熱影響區(qū)的局部粗晶脆化傾向急劇增加，符合焊接熱影響區(qū)(熔合線外lmm處)-40°〇卻貝沖擊功^471的焊接線能量控制范圍是S60kJ/cm。3、坡口形式、焊接方法和焊接參數(shù)針對所述鋼不同接頭形式和板厚所采用的坡口形式、焊接方法和焊接參數(shù)，是為了兼顧接頭的低溫沖擊韌性和焊接效率。如橫向對接時，考慮高效性，采用了埋弧焊方法以提高熔敷效率、板厚在超過16mm時采用U型坡口代替V型坡口以減少金屬填充量等措施；在同時考慮質(zhì)量和效率時，采用了角度為35。的U型坡口，且焊接線能量控制在2030KJ/cm。如船位T型角接一般都是聯(lián)系焊縫，不用熔透，不考慮接頭的低溫韌性，因此采用了不開坡口、較高線能量(4758KJ/cm)埋弧焊等高效技術方案。如平位熔透角接時，是工作焊縫，必須滿足承載所要求的技術條件，因此采取的技術方案包括采用J型坡口、控制相對較低的焊接線能量(2127KJ/cm)、反面清根等措施，但在填充和蓋面焊道也采用了較高的線能量(2327KJ/cm)，以提高效率。4、焊接材料針對所述鋼，在選用焊接材料時，首先考慮的是焊縫金屬的強度和-40。C卻貝沖擊功與母材盡可能匹配，選用H-14埋弧焊絲配高堿度的S787T焊劑、以及高堿度渣系為特征的Supercored81-k2藥芯焊絲作為焊接材料，形成的焊縫金屬純凈度較高，且焊縫組織以細小的針狀鐵素鐵為主，強韌性兼?zhèn)?，是所述橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼較為理想的焊接材料。另外，除了焊接熱影響區(qū)以外，焊縫金屬的強度和韌性均也與預熱溫度、道間溫度和焊接線能量有關，預熱溫度、道間溫度或焊接線能量過高時，焊縫金屬如同焊接熱影響區(qū)一樣，其強度和韌性也均偏低，這是所述技術方案中對它們加以控制的另一個原因。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，包括技術方案、制訂依據(jù)都是建立在較為系統(tǒng)完整的焊接工藝評定試驗和研究結果的基礎之上，具有較充分的客觀性和合理性。在實施過程中，可以達到接頭力學性能優(yōu)良和焊接效率較高二者兼顧的效果，實用性強。本發(fā)明除了運用于橋梁結構的建造以外，還可以移置到其它重要超低碳貝氏體鋼結構的建造，適用性強。同時，該發(fā)明針對一種全新的高性能橋梁鋼，提供了運用于橋梁焊接建造的全套技術方案，對促進橋梁鋼的升級換代和建橋技術的發(fā)展具有重要的推動作用。圖1是板厚16mm+16mm橫向對接的坡口形式圖2是板厚16mm+16mm橫向對接的焊道布置示意圖3是板厚30mm+30mm橫向對接的坡U形式圖4是板厚30mm+30mm橫向對接的焊道布置示意圖5是板厚60mm+60mm橫向對接的坡口形式圖6是板厚60mm+60mm橫向對接的焊道布置示意圖7是板厚30mm+16mm船位T型角接的坡口形式圖8是板厚30mm+16mm船位T型角接的焊道布置示意圖9是板厚60mm+30mm熔透埋弧焊角接的坡口形式圖10是板厚60mm+30nmv熔透埋弧焊角接的焊道布置示意圖11是板厚60mm+30mm熔透氣保焊角接的坡口形式圖12是板厚60mm+30mm熔透氣保焊角接的焊道布置示意圖。具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明涉及的一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法作進一步的詳細描述。選用16mm、30mm和60mm三種規(guī)格的國產(chǎn)橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼，鋼的化學成分列于表l，力學性能列于表2。表l:鋼的化學成分(wt%)板厚，mn;SiMnPSCrMoCuNbV丁iAlCeq數(shù)據(jù)來源<標準0.170.601.700.00200,00150.300,300.300.0450—020.0200.450.020.101.30蕓蕓0.015蕓0細<本發(fā)明0.100-601.700.00]5o細o0.300.300.300.300.045o.os0.020細0.45限定16謹t).2S1.5S0扁0.0040.25-0.020,240.037<0.010.0190.030.37復驗300.040.291.600.0090.0030.25-0.020.240.038O.010.020.0360.37復驗600力40.231.620細0.0020.250.020,250.034<0.010.0160.044037復驗表2:鋼的力學性能"「+a-40卩縱向10%縱向板厚mmRel，MPaRm,MPaA,(%)彎曲180°數(shù)據(jù)來源AKV(J)時效Am,(J)13《16)420》570》20d=2a完好)47》47標準1650559028.0合格226，288，292225，230，228復驗值〉1650》410>19服》47》47標準4705S523.0合格268'289，252234，243，24S'復驗值>50~100》390>19d=3a完好>47》47標準46057525-0合格2(52'260，287225，234，240復驗位根據(jù)橋梁結構常用的接頭形式，即對接、T型角接和熔透角接，安排不同板厚的鋼板進行組焊，作為實施例。具體組焊方式如下實施例1板厚16mm+16mm的橫向埋弧焊對接；實施例2板厚30mm+30mm的橫向埋弧焊對接；實施例3板厚60mm+60mm的橫向埋弧焊對接；實施例4板厚30mm+16mm的船位T型埋弧焊角接；實施例5板厚60mm+30mm的熔透埋弧焊角接；實施例6板厚60mm+30mm的熔透氣體保護焊角接。針對上述不同板厚、接頭形式和焊接方法所構成的組焊方式，按本發(fā)明方法所包括的焊接技術方案進行施焊。其中，接頭形式、坡口形式、焊道布置和順序分別示于圖1圖6。釆用的焊接工藝參數(shù)，包括預熱溫度、線能量、道間溫度、焊接電流、電弧電壓和焊速等，均列于表3。涉及的焊接材料包括牌號為H-14、直徑為①4mm的埋弧焊絲配牌號為S787TB的焊劑、牌號為H08MnA、直徑為①4mm的焊絲配牌號為SJ101q的焊劑和牌號為Supercored81-K2、直徑為巾1.2的藥芯焊絲。涉及的焊接設備包括林肯DC-1000型埋弧焊設備配LT-7型焊車、KR500型氣體保護焊設備，極性為直流反接。其它施焊條件列于表3的附注。表3:按本發(fā)明方法實施的技術方案和結果組焊焊接接頭試驗結果類別方案預熱°C線能量Kj/cm電流A電壓V焊速m/h道間'C投伸w+側彎180°最尚mm部位RelMPa-i"T"EtT,習斗ULRmAAkv，JMPa%硬度HvlO16+1622.84402920136接頭595d=2a完好實施例1(圖1)橫向埋弧對接否25.1糊3222150焊縫53062025.5190、亂102熱影響區(qū)207,240、138195<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>注l.試板機加工坡口；2.焊劑使用前經(jīng)35(TC烘十，保溫2h;3.施焊環(huán)境溫度為10-15'C，環(huán)境濕度為15-30%;4.熔透焊縫反面焊接前清根。實施效果如下實施例16的焊縫，經(jīng)外觀檢査，確認外部質(zhì)量均符合TB10212-98標準中條款4.7.11-1的要求，經(jīng)全長超聲波探傷檢驗，對接焊縫和熔透角焊縫確認內(nèi)部質(zhì)量均達到GB11345-S9中I級焊縫的要求。T型角焊縫確認內(nèi)部質(zhì)量均達到TB10212-98中II級焊縫的要求。另夕卜，對接頭的拉伸性能、焊縫的拉伸性能、焊縫和熱影響區(qū)(熔合線外lmm)-4(TC卻貝沖擊功、接頭的彎曲性能和接頭的最高硬度進行了測試，結果列于表3。從表3可以看出，實施例16焊接接頭的各項力學性能均達到以下技術條件接頭及焊縫位伸的性能o^420MPa、。b》570MPa、55》19%，接頭拉伸斷在母材；接頭的沖擊性能焊縫及熱影響區(qū)-4(TCAKv^47J;接頭的冷彎性能側彎a=180。，完好;接頭的最高硬度HV10《350，符合現(xiàn)行GB/T714-2000標準對Q420qE級橋梁鋼有關技術條件的規(guī)定。上述實施例16涉及到16mm、30mm和60mm三種規(guī)格鋼板不同形式的組焊，根據(jù)工程經(jīng)驗，有關焊接技術方案和相應的檢驗結果，其代表性和適用性，可以分別覆蓋816mm、1732mm和45~90mm厚度規(guī)格的所述鋼板。由此可見，本發(fā)明所提供的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，較全面地覆蓋了橋梁結構的接頭形式和厚度規(guī)格，且實施效果均符合現(xiàn)行相關標準的技術條件，可以實際運用于Q420qE級超低碳貝氏體鋼橋梁結構的焊接。權利要求1、一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，其特征是所述方法包括以下步驟1)所述方法采用的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的化學組分及重量百分比和技術條件；2)根據(jù)所述鋼的化學組分范圍、技術條件和板厚，所用的焊前預熱溫度；3)根據(jù)所述鋼的化學組分范圍和技術條件，所用的焊接線能量；4)根據(jù)所述鋼的接頭形式和板厚，所用的坡口形式和焊接方法；5)根據(jù)所述鋼及其接頭形式、坡口形式和焊接方法，所用的焊接材料；6)針對所述鋼及其接頭形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，所用的焊接工藝參數(shù)。2.根據(jù)權利要求l所述的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，其特征是所述Q420qE級超低碳貝氏體鋼的化學組分及重量百分比為C:0.020.10，Mn:1.301.70，Si:0,100.60，S:^0.010，P:^0.015,Cr:^0.30，Mo:^0.30，Ni^0.30，Cu:^0.30，Nb:0.0150.045，V:■0.08，Ti:^0.02，Als:0.020.08，余量為Fe及附帶的雜質(zhì)；所述技術條件是符合GB/T714-2000標準的要求，所述鋼的Ceq蕓0.45。/。，所述鋼的焊接接頭部位的Rel^420MPa，Rm^570MPa，A^19%，當d二2a或3a彎曲180°時完好，母材、熔合線外lmm處的悍接熱影響區(qū)和焊縫三區(qū)-4(TC卻貝沖擊功均^47J，接頭拉伸試驗斷在母材。3.根據(jù)權利要求l和2所述的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，其特征是為避免焊接接頭部位產(chǎn)生冷裂紋的焊前預熱條件，在板厚S30mm時，焊前不需要預熱；在板厚^60mm時，焊前預熱溫度^8(TC。4.根據(jù)權利要求l和2所述的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，其特征是熔合線外lmm處的焊接熱影響區(qū)-4(TC卻貝沖擊功^47J的焊接線能量的控制范圍是^60kJ/cm。5.根據(jù)權利要求l和2所述的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，其特征是焊接接頭采用的坡口形式和焊接方法，包括1)橫向對接采用埋弧焊，坡口形式是板厚816mm的鋼板組焊時，采用單邊V型坡口，坡口角度為75°，鈍邊尺寸為4mm;板厚1732mm的鋼板組悍時，采用坡口角度為35°的雙邊11型坡口，根部圓弧半徑為6mm，鈍邊尺寸為4mm;板厚4590mm的鋼板組焊時，采用坡口角度為35。的雙邊U型坡口，根部圓弧半徑為6mm，鈍邊尺寸為4mm;2)船位T型角接采用埋弧焊，不幵坡口；3)平位熔透角接采用C02氣體保護半自動焊打底、埋弧自動焊填充和蓋面的坡口形式是板厚60mm與板厚30mm的鋼板組焊時，采用雙邊J型對稱坡口，坡口開在板厚30mm的鋼板一側，坡口角度為45°，根部圓弧半徑為8mm，鈍邊尺寸為2mm;4)平位熔透角接采用藥芯焊絲C02氣體保護半自動焊焊接的坡口形式是板厚60mm與板厚30mm的鋼板組焊時，采用雙邊J型不對稱坡口，坡口開在板厚30mm的鋼板一側，坡口角度為45°，根部圓弧半徑為8mm，鈍邊尺寸為2mm，坡口深度分別為16mm和12mm。6.根據(jù)權利要求l5所述的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，其特征是所述所用的焊接材料為橫向埋弧焊對接，采用牌號為H-14、直徑為04nun的焊絲配牌號為S787TB的焊劑；船位T型埋弧焊角接，采用牌號為H08MnA、直徑為05mm的焊絲配牌號為SJ101q的焊劑；平位熔透角接，采用牌號為Supercored81-k2、直徑為01.2mm的焊芯焊絲和牌號為H-14、直徑為04mm的焊絲配牌號為S787TB的焊劑。7.根據(jù)權利要求l6所述的橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法，其特征是所述方法所用的焊接工藝參數(shù)，包括1)橫向埋弧焊對接的工藝參數(shù)為板厚816mm的鋼板組焊時，焊接電流440460A，電弧電壓2931V，焊速18-22m/h，線能量為2125KJ/cm;板厚1732mm的鋼板組焊時，焊接電流440460A，電弧電壓3032V，焊速2024m/h，線能量為2327KJ/cm;板厚4590mm的鋼板組焊時，在根部焊道，焊接電流400420A，電弧電壓2830V，焊速1620m/h，線能量2125KJ/cm;在填充和蓋面焊道，焊接電流440460A，電弧電壓3032V，焊速1620m/h，線能量為2630KJ/cm;道間溫度均控制在100200'C;反面焊接前進行清根處理；2)船位T型埋弧焊角接的工藝參數(shù)為焊接電流740760A，電弧電壓3234V，焊速1418m/h，線能量5258KJ/cm，道間溫度75200。C;3)平位熔透角接采用C02氣體保護半自動焊打底'、埋弧自動焊填充和蓋面時，焊接工藝參數(shù)為正面焊接，打底焊道采用C02氣體保護半自動焊，焊接電流280300A，電弧電壓3032V，焊速1418m/h，線能量1822KJ/cm;填充和蓋面采用埋弧自動焊，焊接電流280300A，電弧電壓3032V，焊速1418m/h，線能量為1822KJ/cm;反面焊接，經(jīng)清根后采用埋弧自動焊，在打底焊道，焊接電流400420A，電弧電壓2830V，悍速1620m/h，線能量為2327KJ/cm;在填充和蓋面焊道，焊接電流440460A，電弧電壓3032V，焊速1822m/h，線能量為2327KJ/cm;上述所有焊道的道間溫度75200。C;反面焊接前進行清根處理；4)平位熔透角接采用C02氣體保護半自動焊焊接時，焊接工藝參數(shù)為焊接電流280300A，電弧電壓3032V，焊速1216m/h，線能量2125KJ/cm;道間溫度控制在70150。C。全文摘要本發(fā)明公開了一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼的焊接方法。所述方法包括如下步驟1.所述焊接方法涉及的一種橋梁用Q420qE級超低碳貝氏體鋼特定的化學成分和技術條件；2.針對所述鋼及其厚度規(guī)格，涉及的焊前預熱溫度；3.針對所述鋼涉及的焊接線能量；4.針對所述鋼的接頭形式和板厚，涉及的坡口形式和焊接方法；5.針對所述鋼及其接頭形式、坡口形式和焊接方法，涉及的焊接材料；6.針對所述鋼及其接頭形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，涉及的焊接工藝參數(shù)。所述焊接方法，涵蓋了橋梁結構的典型接頭形式和厚度規(guī)格，簡便實用，實施效果均符合現(xiàn)行橋梁鋼及橋梁結構建造相關標準，可實際運用于該橋梁鋼結構的焊接。文檔編號B23K31/02GK101513695SQ20091007409公開日2009年8月26日申請日期2009年4月3日優(yōu)先權日2009年4月3日發(fā)明者徐向軍,朱慶菊,王青峰,范軍旗,貝玉成,賀富通,趙蘇娟,魏云祥申請人:燕山大學;中鐵山橋股份有限公司