一種高強度級別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法
【專利摘要】一種高強度級別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟：適用的基板力學性能：ReL≥500MPa，Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40oCKV2沖擊功≥120J；厚板組合為50mm及60mm等厚焊接，且焊前不預(yù)熱，焊后不進行熱處理；埋弧焊坡口為雙面U型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm；埋弧焊絲的抗拉強度不低于610MPa，直徑Ф5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJ101Q匹配使用；焊接工藝參數(shù)：電流630A，電壓~31V，速度34cm/min，線能量35kJ/cm，焊劑烘烤制度為350℃×1h；采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度不超過210℃。本發(fā)明操作簡便、高效、節(jié)能，尤其適用于大跨度橋梁鋼厚板的焊接。
【專利說明】一種高強度級別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Q500qE高強度橋梁鋼厚板埋弧焊對接焊接工藝方法，適用于焊接抗拉強度Rm ^ 650MPa級別高強度橋梁工程厚板結(jié)構(gòu)用鋼，它屬于大跨度橋梁厚板制造焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國擬建的滬通長江大橋是一座6線公路、4線鐵路的大跨度公、鐵兩用橋梁，其主橋采用跨度為1092米的公鐵兩用斜拉橋，建成后的滬通大橋?qū)⒊蔀槟壳笆澜缟峡缍茸畲蟮墓?、鐵兩用橋。為適應(yīng)我國橋梁建設(shè)向高強、大跨、重載、高速方面發(fā)展的要求，武鋼(集團)公司為該橋開發(fā)研制了我國新一代高強度、高韌性橋梁用鋼Q500qE，其綜合力學性能達到了國外同類鋼種水平，尤其是在提高強度的同時低溫沖擊韌性也有較大的提高?；男阅艿奶岣邔εc之相匹配的焊接材料及焊接工藝提出了迫切的要求。因此，如不及時有效地解決大跨度橋梁鋼種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(yīng)用。加快開展大跨度橋梁用鋼焊接工藝及配套焊接材料研究，對我國橋梁用鋼在大跨度厚板橋梁結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用有重大經(jīng)濟效益及社會效益。
[0003]經(jīng)檢索:中國專利申請?zhí)?CN201310210442.4的文獻，其公開了《一種橋梁用Q500qE超低碳貝氏鋼焊接方法》。其在于:當板厚B>32~44mm時，焊前預(yù)熱溫度80°C ;板厚B>44~60mm時需要預(yù)熱100°C。所述對接采用的埋弧焊坡口形式包括:板厚B>32~90mm的鋼板對接時，采用坡口角度為45°的雙邊U型坡口，坡口角度為45°，根部圓弧半徑為6mm，鈍邊尺寸為4mm。其對接埋弧焊的工藝參數(shù)包括:板厚B>32~90mm的鋼板對接時，在根部焊道，焊接電流400~440A、電弧電壓26~28V、焊速16~20m/h、熱輸入18.7~27.7kj/cm ;在填充和蓋面焊道，焊接電流560~600A、電弧電壓28~32V、焊速20~24m/h、熱輸入為23.5~28.8 kj/cm ;道間溫度均控制在80~200°C;反面焊接前要進行清根處理。該專利不足主要在同強度板厚在32~44mm范圍，焊前要求預(yù)熱溫度80°C，板厚在44~60mm時需要預(yù)熱100°C，而且板厚B>32~90mm的鋼板對接時焊接熱輸入均小于29kj/cm，焊接工藝規(guī)范較窄。
[0004]中國專利申請?zhí)朇N201310282936.的專利文獻，其公開了《屈服強度≥500MPa級橋梁鋼大線能量埋弧焊接方法》。其僅適用的基板厚度組合為32mm等厚對接焊，且坡口角度為60°，鈍邊6mm，R6mm ;匹配焊絲的抗拉強度≥650MP，直徑Φ4.0mm;焊接:電流700~750A，電壓32V，速度3(T26cm/min，線能量45~55 kj/cm，焊劑烘烤制度為350°C X Ih ；采用多層多道連續(xù)施焊。
[0005]對于大跨度高強度橋梁結(jié)構(gòu)的建造，其解決的關(guān)鍵問題是在保證安全服役的前提下，焊接后結(jié)構(gòu)不變形、無裂紋產(chǎn)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的增加，尤其屈服強度的不斷提高，在焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理的條件下，保證焊接過程中大型鋼結(jié)構(gòu)防裂、防斷成為制造過程的首要關(guān)鍵技術(shù)。而大型鋼結(jié)構(gòu)制造過程進行焊前預(yù)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(shù)要求。本發(fā)明公開了一種Q500qE高強度橋梁鋼厚板的埋弧焊關(guān)鍵焊接工藝制造技術(shù)，其主要解決的問題是提出了一種埋弧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(yù)熱、焊后不進行熱處理的焊接工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于主要解決的問題是提出了一種高強度Q500qE橋梁鋼板厚為50mm及60_埋弧焊關(guān)鍵焊接工藝制造技術(shù)，其核心提出了一種埋弧焊接工藝與匹配材料焊接大跨度高強度橋梁鋼厚板的對接焊縫焊前不預(yù)熱、焊后不進行熱處理的焊接方法。
[0007]實現(xiàn)上述目的的措施:
一種高強度級別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟:
(O適用的基板力學性能為:屈服強度ReL≥500MPa，抗拉強度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2沖擊功≥120J ;適用的厚板組合為50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不預(yù)熱，焊后不進行熱處理；
(2)埋弧焊坡口形式采用雙面U型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm；
(3)匹配的焊接材料:埋弧焊絲的抗拉強度不低于610MPa，焊絲直徑Φ5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配使用；
(4)焊接工藝參數(shù):焊接電流630A,焊接電壓~31V,焊接速度34cm/min,焊接線能量35kJ/cm，焊劑烘烤制度為350°C X Ih ；
(5)采用多層多道連續(xù)施焊，并控制層間溫度不超過210°C。
[0008]與本申請埋弧焊接匹配的焊絲的熔敷金屬抗拉強度RmS 610MPa，焊絲直徑Φ5.0mm0
[0009]其焊絲的化學成分(按重量％)為:C≤0.10、Si ≤ 0.06,Mn ≤ 2.0,Ni ≤ 0.50、Ti ≤ 0.13、B ≤ 0.010、Cr ^ 0.20, Mo ^ 0.50, P ^ 0.010, S ≤ 0.006。該焊絲與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配進行焊接，熔敷金屬的力學性能為Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%,Z=74%, -40 °C KV2 沖擊功=143J。
[0010]本發(fā)明公開的“高強度橋梁鋼Q500qE埋弧厚板焊接方法”具有如下優(yōu)點:
(I)本發(fā)明提出的高強度橋梁鋼Q500qE埋弧對接焊接方法，滿足了我國擬建的滬通長江大跨度公、鐵兩用橋梁厚板結(jié)構(gòu)埋弧焊接工藝關(guān)鍵制造技術(shù)。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，即接頭三區(qū)的_40°CKV2沖擊功遠高于橋梁鋼對接接頭三區(qū)_40°C KV2≥48J焊接性能標準。
[0011](2)采用本發(fā)明焊接工藝技術(shù)，埋弧焊接頭過熱區(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。
[0012](3)采用本發(fā)明焊接工藝技術(shù)實現(xiàn)了高強度橋梁鋼厚板結(jié)構(gòu)制造過程焊前不預(yù)熱、焊后不進行熱處理的焊接工藝，采用多層多道連續(xù)施焊工藝時焊縫仍具有較高的沖擊功，接頭三區(qū)_40°C KV2沖擊功達到108~193J。
[0013]本發(fā)明所述的焊接工藝操作簡便、高效、節(jié)能，尤其適用于大跨度橋梁鋼厚板的焊接。【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖為本發(fā)明采用鋼板厚度為50_或60_埋弧對接接頭坡口示意圖。
【具體實施方式】
[0015]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(chǎn)，并在所限定范圍內(nèi)任意取值。
[0016]一種高強度級別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟:
(O適用的基板力學性能為:屈服強度ReL≥500MPa，抗拉強度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2沖擊功≥120J ;適用的厚板組合為50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不預(yù)熱，焊后不進行熱處理；
(2)埋弧焊坡口形式采用雙面U型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm；
(3)匹配的焊接材料:埋弧焊絲的抗拉強度不低于610MPa，焊絲直徑Φ5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配使用；
(4)焊接工藝參數(shù):焊接電流630A,焊接電壓~31V,焊接速度34cm/min,焊接線能量35kj/cm，焊劑烘烤制度為350°C Xlh ；
(5)采用多層多道連續(xù)施焊，并控制層間溫度不超過210°C。
[0017]實施例1:
基材:Q500qE,厚板組合50mm+50mm。試板尺寸為600mmX 400mmX 50mm,埋弧焊坡口米用雙面U對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊絲，焊劑為SJ101Q，熔敷金屬的力學性能為 Rel=542MPa，Rm=630 MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 沖擊功=143J。與Q500qE鋼(50mm+50mm)厚板對接焊接，焊接材料為WQ-6焊絲，焊絲直徑Φ5.0mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流630 (A)，焊接電壓31 (V)，焊接速度~34(cm/min)，焊接線能量35(kj/cm);埋弧焊對接采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在17(T180(°C )，焊前不預(yù)熱、焊后不進行熱處理。
[0018]采用上述焊接工藝焊接的對接接頭，經(jīng)對其力學性能進行檢測，其焊縫抗拉強度Rm =655MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=156J，熔合線沖擊功-40。。KV2=129 J，熱影響區(qū)(Imm) _40°C KV2= 183J。
[0019]實施例2:
基材:Q500qE,厚板組合60mm+60mm。試板尺寸為600_X400_X60mm,埋弧焊坡口采用雙面U對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊絲，焊劑為 SJ101Q，，熔敷金屬的力學性能為 Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 沖擊功=143J。與Q500qE鋼(60mm+60mm)厚板對接接頭焊接，焊接材料為WQ-6焊絲，焊絲直徑Φ5.0mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流630 (A),焊接電壓31 (V),焊接速度~34 (cm/min),焊接線能量35 (kj/cm);埋弧焊對接采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在19(T210(°C )，焊前不預(yù)熱、焊后不進行熱處理。
[0020]采用上述焊接工藝焊接的對接接頭，經(jīng)對其力學性能進行檢測，其焊縫抗拉強度Rm =681MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=130J，熔合線沖擊功-400C KV2=108J,熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2= 193J。
[0021]實施例3: 基材:Q500qE,厚板組合60mm+60mm。試板尺寸為600_X400_X60mm,埋弧焊坡口采用雙面U對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊絲，焊劑為 SJ101Q，，熔敷金屬的力學性能為 Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 沖擊功=143J。與Q500qE鋼(60mm+60mm)厚板對接接頭焊接，焊接材料為WQ-6焊絲，焊絲直徑Φ5.0mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流630 (A),焊接電壓31 (V),焊接速度?34 (cm/min),焊接線能量35 (kj/cm);埋弧焊對接采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在19(T210(°C )，焊前不預(yù)熱、焊后不進行熱處理。
[0022]采用上述焊接工藝焊接的對接接頭，經(jīng)對其力學性能進行檢測，其焊縫抗拉強度Rm =680MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=118J，熔合線沖擊功-400C KV2=107J,熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2= 175J。
[0023]本【具體實施方式】僅為最佳例舉，并非對本發(fā)明技術(shù)方案的限制性實施。
【權(quán)利要求】
1.一種高強度級別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟: (O適用的基板力學性能為:屈服強度ReL≥500MPa，抗拉強度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2沖擊功≥120J ;適用的厚板組合為50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不預(yù)熱，焊后不進行熱處理； (2)埋弧焊坡口形式采用雙面U型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm； (3)匹配的焊接材料:埋弧焊絲的抗拉強度不低于610MP，焊絲直徑Φ5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配使用； (4)焊接工藝參數(shù):焊接電流630A,焊接電壓~31V,焊接速度34cm/min,焊接線能量35kJ/cm，焊劑烘烤制度為350°C Xlh ； (5)采用多層多道連續(xù)施焊，并控制層間溫度不超過210°C。
【文檔編號】B23K9/18GK103894710SQ201410137615
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】繆凱, 牟文廣, 陳浮, 李立軍, 黃治軍, 胡因洪, 許穎, 胡家國, 王靚 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司