專利名稱：80毫米厚高強度橋梁鋼氣保對接焊接的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種80毫米厚高強度橋梁鋼氣保對接焊接工藝方法，適用于焊接抗拉強度Rm ^ 570MPa級別高強度橋梁工程厚板結構用鋼，它屬于大跨度橋梁厚板制造焊接技術領域。
背景技術：
由于橋梁焊接結構整體設計逐步向高強、大跨、重載、高速方面發(fā)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，并且對橋梁制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跨度橋梁鋼種厚板的焊接性及配套焊接材料和焊接工藝問題，將會直接阻礙我國橋梁鋼及新鋼種的推廣應用。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制造技術的推廣應用有重大的經濟效益及社會效益。目前，中國專利號為200910062156.I的《一種用于高強度橋梁鋼厚板K型接頭氣保焊接方法》專利文獻，其公開了一種采用抗拉強度1^570飛5010^、屈服強度420 490MPa，延伸率A18 24%，沖擊功_40°C KV2 :120 270J的橋梁鋼、厚度為36 50 mm ;匹配的焊絲抗拉強度為大于600 MPa，焊絲直徑Φ1. 2mm;氣保焊坡口采用雙面K型對稱坡口，坡口角度為50° 55°，鈍邊為2mm ;在焊接電流26(Γ250Α、焊接電壓23 22V、焊接速度29 20cm/min、焊接線能量12 17kJ/cm、采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護氣體且其流量控制在18 20L/min的條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在10(Γ150 的氣保焊接方法，且焊前不預熱、焊后不進行熱處理的焊接工藝。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。對于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，經過焊接后結構不變形、無裂紋產生，接頭具有優(yōu)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，焊后不熱處理的情況下，保證焊接過程中大型鋼結構防裂、防斷成為制造過程的首要關鍵技術。而大型鋼結構制造過程進行焊前預熱，焊后熱處理意味著施工環(huán)境、制造成本及制造周期的困難，無法滿足施工的技術要求。本發(fā)明公開了一種80毫米厚高強度橋梁鋼板的氣保護焊關鍵焊接工藝制造技術，其主要解決的問題是提出了一種富氬氣保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、焊后不進行熱處理的焊接工藝方法。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出了一種80毫米厚高強度橋梁鋼氣保護焊關鍵焊接工藝制造技術，其主要解決的問題是提出了一種富氬氣保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焊前不預熱、焊后不進行熱處理的焊接方法。實現(xiàn)上述目的的措施
80毫米厚高強度橋梁鋼氣保對接焊接的方法，其步驟
1)采用抗拉強度為Rm彡570MPa、屈服強度ReL彡420MPa,延伸率A彡18%，沖擊功-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Φ1. 2mm ;
2)氣保焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm；
3 )在焊接電流262 270A、焊接電壓26 28V、焊接速度28 29cm/min、焊接線能量iri6kj/cm、采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護氣體且其流量控制在18^19L/min的條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在ΚΚΓ ΙΟ 。
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優(yōu)選的所采用焊絲的化學組分及重量百分比為C 0. 06、. 10%、Si 0. 40 080%、Mn :1. 5(Tl. 90%、Ni :0. 40 1. 0%、Ti :0. 06 O. 15%、B :0. 002 O. 006%、P ^ O. 015%, S ^O. 010，其余為鐵及不可避免的雜質。本發(fā)明雖然其厚度高達80毫米，且對接接頭采用焊前不預熱，焊后不進行熱處理工藝，經采用大量試驗選擇的焊接工藝參數(shù)，并進行探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)有裂紋產生的現(xiàn)象，焊接接頭具有優(yōu)良低溫性能及抗裂性能，接頭三區(qū)的_40°CKV2沖擊功達到145 260J，遠高于橋梁厚板對接接頭三區(qū)_40°C KV2 ^ 48J焊接性能標準，接頭三區(qū)具有較高的沖擊韌性儲備及安全裕度，完全能滿足大跨度橋梁橋結構制造的關鍵技術要求。本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(I)本發(fā)明提出的一種高強度橋梁鋼厚板氣保護焊接工藝，滿足了我國大跨、重載、高速、高強度、高韌性新一代橋梁鋼厚板結構氣保護焊接工藝關鍵制造技術。接頭具有優(yōu)良的低溫韌性，接頭三區(qū)具有較高的沖擊韌性儲備及安全裕度。(2)采用本發(fā)明焊接工藝技術，氣保護焊接頭過熱區(qū)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(yōu)良的低溫沖擊韌性，接頭具有優(yōu)良的抗裂性能及優(yōu)良的斷裂韌性。(3)采用本發(fā)明焊接工藝技術實現(xiàn)了高強度橋梁鋼厚板結構制造過程焊前不預熱、焊后不進行熱處理的焊接工藝，采用多層多道連續(xù)施焊接工藝時焊縫仍具有較高的沖擊功。本發(fā)明所述的焊接工藝具有優(yōu)良的焊接工藝性能，操作簡便、適用方便、高效、節(jié)能、并且適用工廠大跨度橋梁鋼厚板制造推廣應用。
附圖為本發(fā)明對接接頭坡口圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明予以詳細描述
本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產，并在所限定范圍內取值。其步驟
(I)采用抗拉強度為Rm彡570MPa、屈服強度ReL彡420MPa,延伸率A彡18%，沖擊功-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Φ1. 2mm ;
(2)氣保焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm；
(3)在焊接電流262 270A、焊接電壓26 28V、焊接速度28 29cm/min、焊接線能量iri6kj/cm、采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護氣體且其流量控制在18^19L/min的條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在ΚΚΓ ΙΟ 。實施例I :
基材采用抗拉強度為Rm為600MPa、屈服強度L為500MPa，延伸率A為25%，沖擊
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于600MPa，焊絲直徑Φ1. 2mm ;試板尺寸為600mmX400mmX80mm，氣保護焊坡口采用V型雙面對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所用焊絲采用在化學組分及重量百分比為C 0. 06、. 10%、Si O. 40 080%、Mn 1. 50^1. 90%、Ni 0. 40^1. 0%、Ti 0. 06^0. 15%、B 0. 002^0. 006%、P(O. 015%、SS O. 010，其余為鐵及不可避免的雜質的范圍內取值制備的；焊絲的熔敷金屬的力學性能為Rel 520MPa,Rm :650 MPa，延伸率A :24%，斷面收縮率Z :73%，沖擊功_40°C KV2 172J；
焊接工藝600MPa焊絲+富氬(20%C02+80%Ar)工藝進行焊接，焊接電流262A，焊接電壓26V,焊接速度28cm/min，焊接線能量14. 5 kj/cm,富氬(20%C02+80%Ar)工藝，富氬氣體流量為18L/min ;氣保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在IOf 104°C，焊前不預熱、焊后不進行熱處理。采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，焊縫抗拉強度Rm 605MPa,屈服強度Rel 550MPa,延伸率A :22%，斷面收縮率Z :79%，焊縫沖擊功-400C KV2 :174 J，熔合線沖擊功-400C KV2 :233 J，熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2 :216 J0實施例2:
基材采用抗拉強度為Rm為605MPa、屈服強度L為505MPa，延伸率A為23%，沖擊功-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于600MPa，焊絲直徑Φ1. 2mm ;試板尺寸為600mmX 400mmX 80mm，氣保護焊坡口采用雙面對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所用焊絲采用在化學組分及重量百分比為C:0. 06、. 10%、Si O. 40 080%、Mn 1. 5(Γ · 90%、Ni 0. 40^1. 0%、Ti 0. 06 O. 15%、B 0. 002 O. 006%、P(O. 015%、S < O. 010，其余為鐵及不可避免的雜質的范圍內取值制備的；焊絲的熔敷金屬的力學性能為 Rel 520MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :24%，Z :73%，沖擊功-40°C KV2 172J ；
焊接工藝600MPa焊絲+富氬(20%C02+80%Ar)工藝進行焊接，焊接電流265A，焊接電壓27V，焊接速度28. 5cm/min，焊接線能量15 kj/cm,富氬(20%C02+80%Ar)工藝，富氬氣體流量為19L/min ;氣保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在105 108 °C，焊前不預熱、焊后不進行熱處理。采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，焊縫抗拉強度Rm 610MPa,屈服強度Rel 560MPa,延伸率A :21%，斷面收縮率Z :78%，焊縫沖擊功-400C KV2 :145 J，熔合線沖擊功-400C KV2 :180 J，熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2 :260 J0
實施例3
基材采用抗拉強度為Rm為595MPa、屈服強度L為490MPa，延伸率A為24%，沖擊功-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于600MPa，焊絲直徑Φ1. 2mm ;試板尺寸為600mmX 400mmX 80mm，氣保護焊坡口采用雙面對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所用焊絲采用在化學組分及重量百分比為C:0. 06、. 10%、Si O. 40 080%、Mn 1. 5(Γ · 90%、Ni 0. 40^1. 0%、Ti 0. 06 O. 15%、B 0. 002 O. 006%、P(O. 015%、S < O. 010，其余為鐵及不可避免的雜質的范圍內取值制備的；焊絲的熔敷金屬的力學性能為 Rel 520MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :24%，Z :73%，沖擊功-40°C KV2 172J ；
焊接工藝600MPa焊絲+富氬(20%C02+80%Ar )工藝進行焊接，焊接電流270A，焊接電壓
28V,焊接速度29cm/min，焊接線能量16 kj/cm,富氬(20%C02+80%Ar)工藝，氣體流量為19L/min ;氣保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在106 109°C，焊前不預熱、焊后不進行熱處理。采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，焊縫抗拉強度Rni 600MPa,屈服強度Rel 545MPa,延伸率A :23%，斷面收縮率Z :75%,焊縫沖擊功-400C KV2 :164 J，熔合線沖擊功-400C KV2 :210 J，熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2 :250 J0
權利要求
1.80毫米厚高強度橋梁鋼氣保對接焊接的方法，其步驟 (1)采用抗拉強度為Rm彡570MPa、屈服強度ReL彡420MPa,延伸率A彡18%，沖擊功-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￠1. 2mm ; (2)氣保焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm； (3)在焊接電流262 270A、焊接電壓26 28V、焊接速度28 29cm/min、焊接線能量iri6kj/cm、采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護氣體，且其流量控制在18^19L/min的條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在KKTlKTC。
2.如權利要求I所述的80毫米厚高強度橋梁鋼氣保對接焊接的方法，其特征在于所采用焊絲的化學組分及重量百分比為C 0. 06 0. 10%、Si :0. 40 0. 80%、Mn :1. 50 1. 90%、Ni 0. 40^1. 0%、Ti:0. 06 0. 15%、B :0. 002 0. 006%、P ^ 0. 015%, S ^ 0.010，其余為鐵及不可避免的雜質。
全文摘要
80毫米厚高強度橋梁鋼氣保對接焊接的方法，其步驟采用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，焊絲直徑Ф1.2mm；氣保焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm；在電流262~270A、電壓26~28V、速度28~29cm/min、線能量14~16kJ/cm下采用富氬作保護氣體連續(xù)施焊，層間溫度控制在100~110℃。本發(fā)明雖然其厚度高達80毫米，且對接接頭采用焊前不預熱，焊后不熱處理下，經探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)有裂紋產生，且接頭三區(qū)的-40oCKV2沖擊功達到145~260J，完全滿足大跨度橋梁橋結構制造的技術要求。
文檔編號B23K9/16GK102785013SQ20121027913
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權日2012年8月8日
發(fā)明者方要治, 李立軍, 牟文廣, 王靚, 繆凱, 胡因洪, 胡家國, 鐘如濤, 陳浮, 黃治軍 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司