高強(qiáng)鋼q690e雙絲mag焊接工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，包括：對工件進(jìn)行預(yù)熱；采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接，所述雙絲MAG焊接工藝的先行極焊接電流高于后行極焊接電流，先行極焊接電壓低于后行極焊接電壓，兩根焊絲的熱輸入之和保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；焊后對所述工件進(jìn)行后熱處理。本發(fā)明有利于提高焊接效率，而且焊接接頭質(zhì)量良好，低溫沖擊韌性高，能夠滿足使用要求。
【專利說明】高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼結(jié)構(gòu)焊接制造領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]低合金高強(qiáng)鋼Q690E因其優(yōu)良的強(qiáng)韌性匹配、高的強(qiáng)度/質(zhì)量比在工程上得到越來越多的應(yīng)用。同時(shí)，隨著海洋工程、艦船、跨海大橋以及海上風(fēng)力發(fā)電等海洋重型裝備的迅速發(fā)展，高強(qiáng)鋼大厚板的高效率、高質(zhì)量焊接技術(shù)越來越受重視，對低合金高強(qiáng)鋼厚板的應(yīng)用和焊接要求也越來越高。例如:400Ft鉆井平臺樁腿用Q690E高強(qiáng)鋼焊接接頭強(qiáng)度要求達(dá)到770-960MPa，_40°C低溫沖擊值要達(dá)到69J以上。然而，大厚板高強(qiáng)鋼Q690E板厚大、強(qiáng)度高、焊接性差，尤其是焊接淬硬傾向比較大，焊接質(zhì)量不易控制，易產(chǎn)生焊接冷裂紋，導(dǎo)致高強(qiáng)鋼Q690E焊接新技術(shù)的開發(fā)受到限制。
[0003]雙絲熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊(MAG, Metal Active Gas Arc Welding)焊接技術(shù)是利用專門的焊接設(shè)備將兩根焊絲在同一個熔池中燃燒，從而成倍地提高焊接效率的高效焊接方法。焊接過程中，兩根焊絲燃燒產(chǎn)生的熱量相互作用，單個焊絲的熔敷效率也被相應(yīng)的提高；此外，雙絲MAG焊兩根焊絲作用在一個熔池中，等效電流增大，避免了因高速焊接而產(chǎn)生的咬邊、未熔合等缺陷，大大提高了焊接速度。
[0004]然而，由于雙絲MAG焊接過程中，兩根焊絲在一個熔池中，會不可避免地產(chǎn)生相互干擾；兩個電弧相互作用，焊接熱循環(huán)過程復(fù)雜；焊接接頭性能尤其是沖擊韌性難以保證。加之高強(qiáng)鋼Q690E的焊接性較差，淬硬傾向大，易產(chǎn)生延遲冷裂紋。
[0005]因此，研發(fā)設(shè)計(jì)一種Q690E高強(qiáng)鋼的雙絲MAG焊接新工藝具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，有利于提高焊接效率，而且焊接接頭質(zhì)量良好，低溫沖擊韌性高，能夠滿足使用要求。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，包括:
[0008]對工件進(jìn)行預(yù)熱；
[0009]采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接，所述雙絲MAG焊接工藝的先行極焊接電流高于后行極焊接電流，先行極焊接電壓低于后行極焊接電壓，兩根焊絲的熱輸入之和保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；
[0010]焊后對所述工件進(jìn)行后熱處理。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，對所述工件的預(yù)熱溫度為150±10°C。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，對所述工件進(jìn)行后熱處理的溫度為250±10°C，保溫80 ?IOOmin0
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)，兩根焊絲的熱輸入之和保持在15-20kJ/cm范圍內(nèi)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工藝進(jìn)行焊接時(shí)，兩焊槍的夾角范圍為10°至15°，兩根焊絲的間距范圍為IOmm至25mm。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述工件的坡口角度大于等于30°，坡口根部間距大于等于6mmο
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)，如果同一焊層的焊道大于或等于三道，則采用回火焊道的方式對該同一焊層的焊道進(jìn)行排布。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)，層間溫度保持在160±10°C范圍內(nèi)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)的工藝參數(shù)如下:保護(hù)氣體為80%Ar加20%C02，保護(hù)氣體流量為20_25L/min ;所述先行極焊接電流為250-350A，所述后行極焊接電流為210-320A ;所述先行極焊接電壓為25-31V，所述后行極焊接電壓為25-33V ;兩絲間距為10-25mm ;焊接速度為350-700mm/min ;兩根焊絲焊接熱輸入量之和為15-20kJ/cm。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明實(shí)施例的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法能夠解決雙絲MAG焊兩絲相互干擾、焊接熱循環(huán)復(fù)雜等導(dǎo)致的焊接接頭焊縫區(qū)低溫韌性差，以及高強(qiáng)鋼Q690E焊接性不佳，容易產(chǎn)生淬硬傾向和焊后延遲裂紋的難題，保證了焊接質(zhì)量，大大提高了焊接效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法的流程示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法中雙絲MAG焊焊槍姿態(tài)不意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法中坡口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法中回火焊道排布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]參考圖1，本實(shí)施例的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法包括如下步驟:
[0027]步驟SI I，對工件進(jìn)行預(yù)熱；
[0028]步驟S12，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接，所述雙絲MAG焊接工藝的先行極焊接電流高于后行極焊接電流，先行極焊接電壓低于后行極焊接電壓，兩根焊絲的熱輸入之和保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；
[0029]步驟S13，焊后對所述工件進(jìn)行后熱處理。
[0030]進(jìn)一步而言，步驟Sll中，對工件預(yù)熱，預(yù)熱的溫度優(yōu)選為150±10°C，預(yù)熱的范圍優(yōu)選為坡口周圍80_以內(nèi)。焊前預(yù)熱一定溫度，能夠降低焊接應(yīng)力和減緩焊后冷卻速度，從而減少焊接裂紋的產(chǎn)生。[0031 ] 步驟S12中，先行極焊接電流優(yōu)選為高于后行極焊接電流20-50A，先行極焊接電壓優(yōu)選為低于后行極焊接電壓0-2V，兩根焊絲的熱輸入之和優(yōu)選為保持在15-20kJ/cm范圍內(nèi)。先行極焊接電流大能夠保證合適的熔深，而后行極焊接電壓略大能夠保證焊道成形，同時(shí)高強(qiáng)鋼對熱輸入要求較高，選擇合適的熱輸入可以保證焊接質(zhì)量。
[0032]參考圖2，圖2示出了雙絲MAG焊接工藝的焊槍姿態(tài)，其中，先行極焊槍21和后行極焊槍22之間的夾角為α，α的范圍為:10°≤α≤15°。雙絲間距記為L，L的范圍為:10mm < L < 25mm。
[0033]參考圖3，圖3示出了坡口結(jié)構(gòu)，其中，母材23設(shè)置在襯墊板24上，母材23的坡口根部間隙t ≥ 6mm，坡口角度β蘭30°。
[0034]步驟S13中，焊接完成后對工件進(jìn)行整體后熱處理，后熱溫度為250± 10°C，保溫80~lOOmin，防止出現(xiàn)冷裂紋或氫致裂紋。
[0035]焊接過程中，層間溫度保持在160±10°C范圍內(nèi)。
[0036]另外，對于同一焊層，若焊道大于或等于三道時(shí)，可以采用回火焊道方式進(jìn)行排布，以防止側(cè)壁出現(xiàn)未熔合現(xiàn)象，提高焊接質(zhì)量?；鼗鸷傅乐傅氖嵌嗟篮傅涝诤附訒r(shí)先焊接兩邊的焊道，再焊接中間的焊道。如圖4所示，焊道的焊接順序按照圖中標(biāo)號I至5的次序，第二層三個焊道的焊接順序如下:先焊接兩邊第3焊道和第4焊道，再焊接中間第5焊道，這種焊道排布方式稱為回火焊道。
[0037]作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，雙絲MAG焊接工藝的焊接參數(shù)如下:焊絲為直徑1.2mm實(shí)心焊絲；保護(hù)氣體為80%Ar+20%C02，保護(hù)氣體流量為20_25L/min ;先行極焊接電流為250-350A，后行極焊接電流為210-320A ;先行極電壓為25-31V，后行極電壓為25-33V ;兩絲間距為10-25mm ;焊接速度為350-700mm/min ;兩根焊絲焊接熱輸入量之和為15_20kJ/cm。
[0038]下面以板厚50mm的高強(qiáng)鋼Q690E為例進(jìn)行詳細(xì)說明。采用雙絲MAG焊接工藝，焊接設(shè)備例如為TANDEM ARC型雙絲MAG焊接設(shè)備，焊接電源為AB500脈沖電源，焊絲為直徑Φ=1.2mm實(shí)心焊絲。保護(hù)氣體為80%Ar+20%C02，保護(hù)氣體流量為20-25L/min。采用Φ1.2mm實(shí)心焊絲MG-S88A。坡口形式如圖2所示，根部間隙10mm，使用鋼襯墊。
[0039]1、焊前準(zhǔn)備
[0040]根據(jù)焊接需要調(diào)整焊槍姿態(tài)，選擇合適的焊槍夾角和兩絲間距；本例較佳的選擇焊槍夾角為α=10°，兩焊絲間距L=20mm。對母材進(jìn)行裝配，根部間隙10mm。裝配定位后對母材預(yù)熱，預(yù)熱溫度150°C。
[0041]2、調(diào)試焊接參數(shù)
[0042]先行極電流大于后行極電流30-40A,先行極電壓略低于于后行極0_2V。
[0043]先行極焊接電流Ι=250_350Α，后行極焊接電流ΙΒ=220_320Α ;先行極焊接電壓U先=25-31V，后行極焊接電&υΒ=25-33ν ;焊接速度V=350-700mm/min ;焊接總熱輸入量E=15-20kJ/cm。
[0044]3、采用雙絲MAG焊打底、填充和蓋面
[0045]焊接過程中根據(jù)需要可以調(diào)整焊槍姿態(tài)，對于同一焊層焊道大于等于三道的采用回火焊道方式進(jìn)行排布，可以防止側(cè)壁出現(xiàn)未熔合現(xiàn)象，提高焊接質(zhì)量。焊接過程中層間溫度控制在160°C -200°C。
[0046]4、后熱處理[0047]后熱溫度250°C +保溫90min后，緩冷至室溫。
[0048]針對板厚50mm的Q690E高強(qiáng)鋼，采用上述雙絲MAG焊接工藝方法，焊接過程穩(wěn)定，焊接接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到800-920MPa ;_40°C焊縫中心低溫沖擊功達(dá)到80J以上，熔合線及熱影響區(qū)達(dá)到IlOJ以上。相對于相同厚度的Q690E高強(qiáng)鋼的單絲MAG焊，焊道減少了 40%左右，焊接速度提聞了 30%以上,焊接效率極大提聞。
[0049]綜上，本發(fā)明實(shí)施例的雙絲MAG焊接工藝方法有如下優(yōu)點(diǎn):
[0050](I)采用雙絲MAG焊不僅提高了熔敷效率，而且焊接速度與單絲焊相比也大大提聞，因此，聞強(qiáng)鋼Q690E厚板的焊接效率得到極大提聞；
[0051](2)與埋弧焊相比焊槍姿態(tài)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，最大限度的保證焊縫成形效果和焊接質(zhì)量，防止未熔合、咬邊等缺陷的發(fā)生；
[0052](3)采用實(shí)心焊絲打底、填充和蓋面，有利于實(shí)現(xiàn)不清渣焊接，為實(shí)現(xiàn)自動化流水線作業(yè)奠定了基礎(chǔ)；
[0053](4)與其他雙絲MAG焊接工藝相比，采用本發(fā)明給出的優(yōu)選焊接參數(shù)，焊接接頭質(zhì)量更高，焊接接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到800-950MPa，_40°C低溫沖擊值達(dá)到70J以上。
[0054]本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，包括: 對工件進(jìn)行預(yù)熱； 采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接，所述雙絲MAG焊接工藝的先行極焊接電流高于后行極焊接電流，先行極焊接電壓低于后行極焊接電壓，兩根焊絲的熱輸入之和保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)； 焊后對所述工件進(jìn)行后熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，對所述工件的預(yù)熱溫度為150±10°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，對所述工件進(jìn)行后熱處理的溫度為250±10°C，保溫80?lOOmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)，兩根焊絲的熱輸入之和保持在15_20kJ/cm范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工藝進(jìn)行焊接時(shí)，兩焊槍的夾角范圍為10°至15°，兩根焊絲的間距范圍為IOmm至25mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，所述工件的坡口角度大于等于30°，坡口根部間距大于等于6mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)，如果同一焊層的焊道大于或等于三道，則采用回火焊道的方式對該同一焊層的焊道進(jìn)行排布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)，層間溫度保持在160± 10°C范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)鋼Q690E雙絲MAG焊接工藝方法，其特征在于，采用雙絲MAG焊接工藝對所述工件進(jìn)行焊接時(shí)的工藝參數(shù)如下:保護(hù)氣體為80%Ar加20%C02，保護(hù)氣體流量為20-25L/min ;所述先行極焊接電流為250-350A，所述后行極焊接電流為210-320A ;所述先行極焊接電壓為25-31V，所述后行極焊接電壓為25-33V ;兩絲間距為10-25mm ;焊接速度為350-700mm/min ;兩根焊絲焊接熱輸入量之和為15_20kJ/cm。
【文檔編號】B23K9/23GK103447670SQ201310395646
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】張華軍, 陸漢忠, 杜渝, 吳世品, 劉亮, 包孔, 顧福民 申請人:上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司