專利名稱：一種調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種屈服強度不低于960MI^級的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊焊接方法。
背景技術(shù)：
低合金鋼是在碳素鋼基礎(chǔ)上，再加入一些少量的合金元素，達到提高強度，并改善其使用性能而發(fā)展起來的一類工程結(jié)構(gòu)用鋼。目前TMCP技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于低合金高強鋼的生產(chǎn)過程中，但是對于強度級別更高的中厚板以及性能穩(wěn)定性與均勻性要求更高的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件用鋼而言，調(diào)質(zhì)熱處理(淬火+回火)生產(chǎn)工藝仍是無可替代的。同時國內(nèi)中厚板生產(chǎn)企業(yè)新建的現(xiàn)代化熱處理線已相繼投產(chǎn)，為高強級高性能調(diào)質(zhì)板的制造提供設(shè)備保證。隨著工程機械行業(yè)向“三高一大”方向發(fā)展，市場對低合金高強度鋼的需求越來越大，這就對結(jié)構(gòu)用鋼的性能提出了更高的要求，不僅要有良好的綜合力學性能，而且要有良好的加工工藝性能和焊接性能。屈服強度960MPa級調(diào)質(zhì)鋼集高強度、高韌性、高壽命于一身，此級別鋼種的使用將有效地減輕設(shè)備自重并提高工程機械的能力效率，因此該鋼種的需求量增加趨勢明顯，有較好的應(yīng)用前景，是目前各中厚板廠家大力投入研發(fā)的品種之一。作為焊接結(jié)構(gòu)材料來說，要充分發(fā)揮母材的性能，必須有強度和韌性匹配良好的焊接接頭，才能有效提高焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性。已有的實踐表明，根據(jù)鋼的合金化原則，一般隨著低合金鋼的強度不斷提高，其化學成分中的碳及合金元素的質(zhì)量分數(shù)也會相應(yīng)增多，在焊接時，容易引起接頭的脆化、軟化及裂紋傾向增大等一系列的焊接問題， 常常導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，造成重大經(jīng)濟損失。因此，如何在實際生產(chǎn)中采取一定的工藝措施，避免其在焊接過程中產(chǎn)生影響焊接接頭的焊接缺陷，以獲得高質(zhì)量的焊接接頭，為該類材料在實際生產(chǎn)中的大規(guī)模推廣應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)，將有利于推動鋼材的應(yīng)用，從而提升產(chǎn)品的核心競爭力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，保證焊接接頭具有高強度，焊接接頭-40°C沖擊韌性大于 27J的高標準設(shè)計要求，焊縫具有優(yōu)良的抗裂性能，接頭具有較高的沖擊韌性儲備及安全裕度，同時焊接施工條件得到改善，生產(chǎn)成本降低。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是
一種調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，選用屈服強度不低于960MPa的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼板，其厚度為8mm 30mm，并為相同板厚組合對接；
選用Ar氣與(X)2混合氣體為保護氣體，所述Ar氣與(X)2的配比為(體積比):Ar氣80%， CO2 20% ；
選用焊絲的化學組分及重量百分比為C :0. 08 0. 10%, Mn :1. 60 2. 0%, Si :0. 60 0. 90%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 010%, Mo :0. 50 0. 70%, Ni :2. 1 2. 3%, Cr :0. 30 0. 45%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
焊前打磨清除焊縫周邊20mm 50mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污；
固定點對焊及打底焊時，施焊前進行125°C預(yù)熱，連續(xù)焊接，填充及蓋面焊縫焊道間溫度大于等于125°C，焊接時焊接熱輸入量控制在1. 0 1. 35KJ/mm。由于焊接熱輸入量變化將影響焊接熱循環(huán)過程，由此將對焊接接頭焊縫金屬和熱影響區(qū)的組織和力學性能帶來影響。本發(fā)明對不同焊接熱輸入量條件下對板厚為8mm及 30mm的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼Q960E氣保焊對接接頭力學性能的影響，分別對焊接接頭焊縫金屬的拉伸性能、焊接接頭各部位-40°C夏比V型缺口沖擊功進行了測定和分析。結(jié)果表明， 焊接熱輸入量在1. 0 1. 35KJ/mm條件下，8mm、30mm厚的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼Q960E氣保焊對接接頭力學性能焊接接頭抗拉強度Rm > 1000 MPa，接頭側(cè)彎d=6a，180°合格，焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)熔合線外Imm處-40°C沖擊功AKv彡27J。本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是
前述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，氣體保護焊坡口采用非對稱或?qū)ΨQ雙面 X型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0 1mm，鈍邊為0 1mm。前述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，其特征在于施焊前進行125°C預(yù)熱時，預(yù)熱范圍不少于焊接坡口兩側(cè)各90mm范圍內(nèi)；焊接電流240 ^OA,電弧電壓沈 ^V，焊接速度33cm/min。前述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，焊絲的化學組分及重量百分比為 C 0. 08%, Mn 2. 0%, Si :0. 60%, P :0. 015%, S :0. 010%, Mo :0. 50%, Ni :2. 1%，Cr :0. 30%，余量為1 及不可避免的雜質(zhì)。前述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，焊絲的化學組分及重量百分比為 C 0. 10%, Mn 1. 60%, Si :0. 90%, P :0. 012%, S :0. 008%, Mo :0. 70%, Ni :2. 3%, Cr :0. 45%，余量為1 及不可避免的雜質(zhì)。前述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，焊絲的化學組分及重量百分比為 C 0. 09%, Mn 1. 80%, Si :0. 80%, P :0. 010%, S :0. 007%, Mo :0. 60%, Ni :2. 2%, Cr :0. 40%，余量為1 及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用80%Ar+20% CO2混合氣體保護焊，焊接材料按照低強匹配原則本發(fā)明的焊絲施焊，焊前以較低的溫度預(yù)熱，焊后不進行熱處理，合理控制焊接熱輸入量，使Q960E鋼板焊接接頭焊縫金屬組織以細小的貝氏體為主，焊接熱影響區(qū)獲得回火板條馬氏體組織，從而使焊接接頭具有優(yōu)良的強韌性及抗裂性能，尤其是焊接接頭的塑性及沖擊韌性有了較大提高，確保綜合機械性能滿足設(shè)計要求，且施焊過程相對簡單， 提高了焊接生產(chǎn)效率，改善焊接施工條件，降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式實施例1
本實施例是一種調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，具體工藝如下 采用調(diào)質(zhì)處理生產(chǎn)的屈服強度級別為960MI^級的高強鋼板Q960E，厚板組合為 30mm+30mm，尺寸為 450mmX 400mmX 30mm ；
4選用Ar氣與(X)2混合氣體為保護氣體，所述Ar氣與(X)2的配比為(體積比):Ar氣80%， CO2 20% ；
選用焊絲的化學組分及重量百分比為C :0. 08%, Mn 2. 0%，Si :0. 60%, P :0. 015%, S
0.010%, Mo 0. 50%, Ni :2. 1%，Cr :0. 30%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
氣體保護焊坡口采用非對稱雙面X型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0 1mm，鈍邊為 Omm ；
將待焊接的Q960E高強鋼預(yù)熱125°C，預(yù)熱范圍不少于焊接坡口兩側(cè)各90mm范圍內(nèi)； 焊接工藝參數(shù)焊接電流260A，電弧電壓28V,焊接速度33cm/min，焊接熱輸入量
1.32KJ/mm ；對厚度為30mm+30mm組合鋼板氣體保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為止，其焊縫層間溫度不低于125°C。經(jīng)對采用上述焊接方法焊接的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼Q960E對接接頭力學性能檢測， 其接頭力學性能為抗拉強度Rm:1030MPa，斷裂位置母材，接頭冷彎d=6a，180°合格，焊縫金屬_40°C沖擊功AKv :55J，熔合線及熱影響區(qū)熔合線外Imm處-40°C沖擊功AKv分別為 40J,47Jo實施例2
本實施例是一種調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，具體工藝如下 采用調(diào)質(zhì)處理生產(chǎn)的屈服強度級別為960MI^級的高強鋼板Q960E，厚板組合為 8mm+8mm，試板尺寸為 450mm X 400mm X 8mm ；
選用Ar氣與(X)2混合氣體為保護氣體，所述Ar氣與(X)2的配比為(體積比):Ar氣80%， CO2 20% ；
選用焊絲的化學組分及重量百分比為:C :0. 10%, Mn :1. 60%, Si :0. 90%, P :0. 012%, S
0.008%, Mo 0. 70%, Ni :2. 3%, Cr :0. 45%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；
氣體保護焊坡口采用對稱雙面X型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0 1mm，鈍邊為
Imm ；
將待焊接的Q960E高強鋼預(yù)熱125°C，預(yù)熱范圍不少于焊接坡口兩側(cè)各75mm范圍內(nèi)； 焊接工藝參數(shù)焊接電流Μ0Α，電弧電壓2例，焊接速度33cm/min、焊接熱輸入量
1.lKJ/cm ；對厚度為8mm+8mm組合鋼板氣體保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為止，其焊縫層間溫度不低于125°C。經(jīng)對采用上述焊接方法焊接的高強鋼板Q960E對接接頭力學性能檢測，其接頭力學性能為抗拉強度Rm :1020MPa,斷裂位置母材，接頭冷彎d=4a，180°合格，焊縫金屬-40°C沖擊功AKv :49J，熔合線及熱影響區(qū)熔合線外Imm處_40°C沖擊功AKv :41J、46J。實施例3
本實施例是一種調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，具體工藝如下 采用調(diào)質(zhì)處理生產(chǎn)的屈服強度級別為960MI^級的高強鋼板Q960E，厚板組合為 15mm+15mm，試板尺寸為 450mmX 400mmX 15mm ；
選用Ar氣與(X)2混合氣體為保護氣體，所述Ar氣與(X)2的配比為(體積比):Ar氣80%， CO2 20% ；
選用焊絲的化學組分及重量百分比為C :0. 09%, Mn :1. 80%, Si :0. 80%, P :0. 010%, S 0. 007%, Mo 0. 60%, Ni :2. 2%, Cr :0. 40%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；氣體保護焊坡口采用非對稱雙面X型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0 1mm，鈍邊為 Omm ；
將待焊接的Q960E高強鋼預(yù)熱125°C，預(yù)熱范圍不少于焊接坡口兩側(cè)各80mm范圍內(nèi)； 焊接工藝參數(shù)焊接電流250A，電弧電壓27V，焊接速度33cm/min，焊接熱輸入量 1. 21KJ/cm ；對厚度為15mm+15mm組合鋼板氣體保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為止，其焊縫層間溫度不低于125°C。經(jīng)對采用上述焊接方法焊接的高強鋼板Q960E對接接頭力學性能檢測，其接頭力學性能為抗拉強度Rm :1025MPa,斷裂位置母材，接頭冷彎d=4a，180°合格，焊縫金屬-40°C沖擊功AKv :52J，熔合線及熱影響區(qū)熔合線外Imm處_40°C沖擊功AKv :42J、28J。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，其特征在于選用屈服強度不低于960MPa的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼板，其厚度為8mm 30mm，并為相同板厚組合對接；選用Ar氣與(X)2混合氣體為保護氣體，所述Ar氣與(X)2的體積配比為Ar氣80%，CO2 20% ；選用焊絲的化學組分及重量百分比為c :0. 08 0. 10%, Mn :1. 60 2. 0%, Si :0. 60 0. 90%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 010%, Mo :0. 50 0. 70%, Ni :2. 1 2. 3%, Cr :0. 30 0. 45%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；焊前打磨清除焊縫周邊20mm 50mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污；固定點對焊及打底焊時，施焊前進行125°C預(yù)熱，連續(xù)焊接，填充及蓋面焊縫焊道間溫度大于等于125°C，焊接時焊接熱輸入量控制在1. 0 1. 35KJ/mm。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，其特征在于氣體保護焊坡口采用非對稱或?qū)ΨQ雙面X型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0 1mm，鈍邊為0 Imm0
3.如權(quán)利要求1或2所述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，其特征在于施焊前進行125°C預(yù)熱時，預(yù)熱范圍不少于焊接坡口兩側(cè)各90mm范圍內(nèi)；焊接電流240 ^OA, 電弧電壓沈 ^V，焊接速度33cm/min。
4.如權(quán)利要求1或2所述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，其特征在于焊絲的化學組分及重量百分比為:C :0. 08%, Mn 2. 0%, Si :0. 60%, P :0. 015%, S :0. 010%, Mo 0. 50%, Ni 2. 1%，Cr :0. 30%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，其特征在于焊絲的化學組分及重量百分比為:C :0. 10%, Mn :1. 60%, Si :0. 90%, P :0. 012%, S :0. 008%, Mo 0. 70%, Ni 2. 3%，Cr :0. 45%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊接方法，其特征在于焊絲的化學組分及重量百分比為:C :0. 09%, Mn :1. 80%, Si :0. 80%, P :0. 010%, S :0. 007%, Mo 0. 60%, Ni 2. 2%，Cr :0. 40%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種屈服強度不低于960MPa級的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼氣體保護焊焊接方法，選用屈服強度不低于960MPa的調(diào)質(zhì)低合金高強鋼板，其厚度為8mm～30mm，并為相同板厚組合對接；選用80%Ar+20%CO2混合氣體；焊絲C0.08～0.10%，Mn1.60～2.0%，Si0.60～0.90%，P≤0.015%，S≤0.010%，Mo0.50～0.70%，Ni2.1～2.3%，Cr0.30～0.45%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；固定點對焊及打底焊時，施焊前進行125℃預(yù)熱，連續(xù)焊接，填充及蓋面焊縫焊道間溫度大于等于125℃，焊接時焊接熱輸入量控制在1.0～1.35KJ/mm。本發(fā)明可保證焊接接頭具有高強度，焊接接頭-40℃沖擊韌性大于27J的高標準設(shè)計要求，焊縫具有優(yōu)良的抗裂性能，接頭具有較高的沖擊韌性儲備及安全裕度，同時焊接施工條件得到改善，生產(chǎn)成本降低。
文檔編號B23K35/30GK102441727SQ20111036344
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者尹雨群, 李麗, 李定金, 汪晶潔 申請人:南京鋼鐵股份有限公司