專利名稱：800MPa高強度鋼的CO₂氣保護焊接工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高強度鋼氣保護焊接技術領域，特別是涉及一種高強度鋼的氣體保護焊接工藝方法，具體說是一種SOOMPa高強度鋼的CO2氣保護焊接工藝。
背景技術：
使用高強度鋼具有諸多優(yōu)點，包括減輕重量、降低成本以及容易加工和運輸?shù)?，因此高強度鋼廣泛應用于工程機械、電力、壓力容器、汽車等領域。更高強度、更高韌塑性是推動高強度鋼發(fā)展的重要因素。其中，焊接性能是影響高強度鋼推廣應用至關重要的因素。因此，及時有效地解決高強度鋼的焊接性、配套焊接材料及焊接工藝問題，有利于推廣高強度鋼的應用。抗拉強度為SOOMpa的高強度鋼焊接接頭容易因焊接材料及焊接工藝選擇不當而產(chǎn)生接頭力學性能惡化及焊接冷裂紋。根據(jù)鋼種特點及現(xiàn)有的焊接技術水平，焊接方法大多選用焊接熱輸入密度集中、效率高、熔池保護及脫氧效果好、焊接變形小的富氬混合氣體保護焊或采用多種焊接材料的復合焊接方法。然而這兩種焊接方法焊接工藝過程復雜，焊接需要預熱、后熱或焊后熱處理，且富氬混合氣體的使用成本也高，以40L氣體價格為例， 富氬氣體的成本在1000元人民幣左右，這無疑增加了焊接生產(chǎn)成本，這些都是現(xiàn)有焊接方法存在的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種SOOMPa高強度鋼的(X)2 氣保護焊接工藝，使其具有工藝簡單、可操作性強、焊接能耗低、焊接成本低的特點。本發(fā)明提供的一種SOOMPa高強度鋼的(X)2氣保護焊接工藝，此工藝由下述步驟組成(1)接頭加工接頭處機械加工X型坡口，其中坡口角度55°，鈍邊1 2mm，裝配間隙為1 2mm，并用砂輪機打磨寬度為50mm的接頭表面；(2)采用直徑1. 2mm抗拉強度為800MPa、化學成份重量百分比為C :0. 04 0. 10， Si 0. 30 0. 80, Mn :1. 30 2. 0,Ni :0. 40 1. 0,Cr :0. 20 0. 50, Mo :0. 20 0. 60, Cu 0. 30 0. 80，Ti 0. 05 0. 20，B 0. 002 0. 010，P 彡 0. 020，S 彡 0. 015，Als 彡 0. 03，余
量為Fe及不可避免的雜質的實芯焊絲；(3)設定焊接模式采用(X)2氣體保護焊和直流電源反接法，其中焊接電流300 330A，電弧電壓32 :35V，焊接速度30 ;34cm/min，氣體流量20L/min ；(4)焊接第一道焊縫單面焊雙面成形，然后進行多層多道焊接，層間溫度彡 160 "C。在上述技術方案中，接頭加工步驟中，所述鈍邊為1. 5mm，所述裝配間隙為1. 5mm。在上述技術方案中，直徑1. 2mm抗拉強度為SOOMPa的實芯焊絲化學成份重量百分比為 C 0. 07，Si 0. 55，Mn :1. 65，Ni :0. 70，Cr :0. 35，Mo :0. 40，Cu :0. 55，Ti :0. 125，B 0. 006，P 0. 010，S 0. 0075，Als :0. 015，余量為 Fe 及不可避免的雜質。在上述技術方案中，設定焊接類別步驟中，焊接電流為315A，電弧電壓33. 5V，焊接速度32cm/min。本發(fā)明的SOOMPa高強度鋼的(X)2氣保護焊接工藝，具有以下有益效果采用(X)2氣體保護焊接工藝，匹配SOOMPa強度級別實芯焊絲，使整個焊接接頭強度及硬度較均勻，沒有出現(xiàn)局部淬硬及軟化，使焊縫金屬滿足母材強度要求的同時，具有較高的韌性儲備，極大緩解了焊接接頭應力集中，使焊接接頭具有優(yōu)良的抗裂性，所以無需焊接預熱、后熱及焊后熱處理，很好的簡化了焊接工藝，同時降低焊接性能，降低焊接成本。焊縫中由于Al、Ti的固N作用，使焊縫金屬更為致密，Ni、Cr、Cu、Mo等諸元素提高焊縫金屬的淬透性，抑制先共析鐵素體的產(chǎn)生，促進針狀鐵素體的形成。并降低針狀鐵素體的轉變溫度，使在較低溫度下轉變的針狀鐵素體具有較高的位錯密度，從而使焊縫金屬抗拉強度在達到785MPa以上的同時，又獲得良好的低溫沖擊韌性。采用此焊接工藝獲得的焊縫金屬微觀組織為針狀鐵素體組織，熱影響區(qū)為細小的下貝氏體組織，焊后焊縫成型美觀， 無裂紋產(chǎn)生，接頭典型力學性能為民=810MPa，彎曲試驗(d = 3a，180° )結果合格，焊縫平均沖擊功 Akv(-30°C ) = 102J，熔合線 Akv(-30°C ) = 95J，熱影響區(qū) Akv (_30°C ) = 94J。平均指標優(yōu)越性在于采用(X)2保護焊接工藝及SOOMPa強度級別實芯焊絲獲得優(yōu)良的SOOMPa 焊接接頭。與現(xiàn)有技術相比，采用本發(fā)明所述工藝方法焊接SOOMI^高強度鋼，焊前無預熱， 焊后無后熱及熱處理，無清根，連續(xù)焊接工序簡單，可操作性強。由于保護氣體(X)2價格低廉，資源豐富，氣保護焊直流電源設備制造簡單，適應性強，極大降低了焊接生產(chǎn)成本，易于實現(xiàn)焊接車間工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發(fā)明的限制。實施例1所需材料HG785低合金高強度鋼匹配直徑1. 2mm的800MPa強度級別實芯焊絲， 在本實施例中，HG785低合金高強度鋼規(guī)格為8mm，直徑1. 2mm的800ΜΙ^強度級別實芯焊絲化學成分重量百分比為 C 0. 04, Si 0. 30,Mn :1. 30, Ni :0. 40, Cr :0. 20,Mo :0. 20, Cu :0. 30， Ti 0. 05，B 0. 002，P :0. 005，S :0. 005，Als :0. 005，余量為 Fe 及不可避免的雜質。接頭加工對接接頭采用X型坡口，坡口角度55°，鈍邊1mm，裝配間隙1mm，試板尺寸為500mmX150mmX8mm，并用砂輪機打磨寬度為50mm的接頭表面。設定焊接模式采用(X)2氣體保護焊和直流電源反接法，其中焊接電流300A，電弧電壓32V，焊接速度30cm/min，氣體流量20L/min。焊接工藝措施采用第一道焊縫單面焊雙面成形，焊后無需清根，然后進行多層多道焊接。焊接無預熱、后熱及焊后熱處理，焊層溫度控制為120°C。焊接完畢后，焊縫成形美觀，無焊接缺陷，焊接接頭抗拉強度達到SlOMPa冷彎試驗正彎反彎，彎心直徑d = 3a，彎曲180°C，均合格。接頭焊縫平均沖擊功Akv(-30°C )= 102J，熔合線Akv(-30°C) =95J，熱影響區(qū)Akv(-30°C) = 94J。接頭滿足鋼種使用性能。
實施例2本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于HG785低合金高強度鋼規(guī)格為 16mm，直徑1. 2mm的800MPa強度級別實芯焊絲化學成分重量百分比為C :0. 07，Si :0. 55， Mn 1. 65, Ni 0. 70, Cr 0. 35, Mo 0. 40, Cu 0. 55, Ti 0. 125, B 0. 006, P 0. 010， S 0. 0075，Als 0. 015，余量為Fe及不可避免的雜質。接頭加工步驟中，所述鈍邊為1.5mm，所述裝配間隙為1.5mm，試板尺寸為 500mm X 150mm X 16mm。設定焊接類別步驟中，焊接電流為315A，電弧電壓33. 5V，焊接速度32cm/min。實施例3本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于HG785低合金高強度鋼規(guī)格為 25mm，直徑1. 2mm的800MPa強度級別實芯焊絲化學成分重量百分比為C :0. 10，Si :0. 80， Mn 2. 0，Ni :1. 0,Cr :0. 50，Mo :0. 60，Cu :0. 80，Ti :0. 20，B :0. 010，P :0. 020，S :0. 015，Als
0. 03，余量為!^e及不可避免的雜質。接頭加工步驟中，所述鈍邊為2mm，所述裝配間隙為2mm，試板尺寸為 500mmX150mmX25mm。設定焊接類別步驟中，焊接電流330A，電弧電壓35V，焊接速度34cm/min。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
權利要求
1.一種SOOMPa高強度鋼的(X)2氣保護焊接工藝，其特征在于此工藝由下述步驟組成(1)接頭加工接頭處機械加工X型坡口，其中坡口角度55°，鈍邊1 2mm，裝配間隙為1 2mm，并用砂輪機打磨寬度為50mm的接頭表面；(2)采用直徑1.2mm抗拉強度為800MPa、化學成份重量百分比為C :0. 04 0. 10，Si 0. 30 0. 80, Mn :1. 30 2. 0, Ni :0. 40 1. 0, Cr :0. 20 0. 50, Mo :0. 20 0. 60, Cu 0.30 0. 80，Ti 0. 05 0. 20，B 0. 002 0. 010，P 彡 0. 020，S 彡 0. 015，Als 彡 0. 03，余量為Fe及不可避免的雜質的實芯焊絲；(3)設定焊接模式采用CO2氣體保護焊和直流電源反接法，其中焊接電流300 330A， 電弧電壓32 35V，焊接速度30 ;34cm/min，氣體流量20L/min ；(4)焊接第一道焊縫單面焊雙面成形，然后進行多層多道焊接，層間溫度<160°C。
2.根據(jù)權利要求1所述的SOOMPa高強度鋼的(X)2氣保護焊接工藝，其特征在于接頭加工步驟中，所述鈍邊為1. 5mm，所述裝配間隙為1. 5mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的SOOMPa高強度鋼的(X)2氣保護焊接工藝，其特征在于直徑1.2mm抗拉強度為800MPa的實芯焊絲化學成份重量百分比為C :0. 07，Si :0. 55，Mn :1. 65， Ni 0. 70，Cr :0. 35，Mo :0. 40，Cu :0. 55，Ti :0. 125，B :0. 006，P :0. 010，S :0. 0075，Als 0. 015，余量為！^及不可避免的雜質。
4.根據(jù)權利要求1所述的SOOMPa高強度鋼的(X)2氣保護焊接工藝，其特征在于設定焊接類別步驟中，焊接電流為315A，電弧電壓33. 5V，焊接速度32cm/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種800MPa高強度鋼的CO2氣保護焊接工藝，其特征在于此工藝由下述步驟組成(1)接頭加工接頭處機械加工X型坡口；(2)采用直徑1.2mm抗拉強度為800MPa、化學成份重量百分比為C0.04～0.10，Si0.30～0.80，Mn1.30～2.0，Ni0.40～1.0，Cr0.20～0.50，Mo0.20～0.60，Cu0.30～0.80，Ti0.05～0.20，B0.002～0.010，P≤0.020，S≤0.015，Als≤0.03，余量為Fe及不可避免的雜質的實芯焊絲；(3)設定焊接模式采用CO2氣體保護焊和直流電源反接法；(4)焊接第一道焊縫單面焊雙面成形，然后進行多層多道焊接，層間溫度≤160℃。本發(fā)明具有工藝簡單、可操作性強、焊接能耗低、焊接成本低的特點，可以廣泛應用于高強度鋼氣保護焊接技術領域。
文檔編號B23K9/16GK102179601SQ20111004572
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權日2011年2月25日
發(fā)明者劉吉斌, 劉昌明, 繆凱, 胡家國, 陳浮, 黃治軍 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司