氣體保護(hù)焊的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于C〇2氣體保護(hù)焊技術(shù)領(lǐng)域。具體設(shè)及一種用于大規(guī)格超高強度鋼板的 C〇2氣體保護(hù)焊的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，結(jié)構(gòu)鋼不斷向著大規(guī)格、超高強度的方向發(fā)展，厚度超過50mm及W上，強 度達(dá)到690MPa級W上，W滿足大型化工容器、石油管道、火電、核電用壓力管道、船舶、海洋 平臺和工程機械等大型構(gòu)件的要求。
[0003] 運類高性能鋼鐵材料通常添加較高的合金含量，如C、Mn、Cr、Mo和Μ等，W保證強 度、初性、疲勞和耐腐蝕等性能，而高合金含量也直接提高了材料的碳當(dāng)量(Ceq)和冷裂紋 敏感系數(shù)(Pcm)，同時，厚度超過50mm及W上，顯著增加了結(jié)構(gòu)的拘束度和殘余應(yīng)力，給焊接 加工帶來困難。因此，在焊接運類大規(guī)格超高強度鋼板時，需要焊前預(yù)熱、控制層間溫度和 焊后緩冷，W減少或避免冷裂紋、保證焊接熱影響區(qū)的組織和減小焊接應(yīng)力。焊前預(yù)熱工藝 一般采用氧-乙烘火焰加熱、退火爐加熱或包覆履帶式加熱帶進(jìn)行加熱，控制溫度^ 100~ 150°C，保溫一段時間?？刂茖娱g溫度工藝是在焊接完一道焊縫后，加或不加冷卻設(shè)備，將焊 縫冷卻到100~150°C，再進(jìn)行下一道焊縫。焊后緩冷工藝是在焊接完成后采用保溫材料包覆 焊接接頭使其緩慢冷卻到室溫。運些工序需要加熱或緩慢冷卻的設(shè)備和裝置，需要控制加 熱和冷卻的時間，增加了工藝的復(fù)雜性、提高了焊接勞動強度，同時也增加了人工成本，結(jié) 果是提高了整個工程的建設(shè)周期和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種工藝簡單、勞動強度小、焊接成 本低和焊接效率高的用于大規(guī)格超高強度鋼板的C〇2氣體保護(hù)焊的焊接方法，該焊接方法 所形成的焊接接頭的綜合力學(xué)性能良好。
[000引為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:先對下料后的待焊接的大規(guī)格超高 強度鋼板加工坡口，坡口為帶純邊雙U型，再采用C02氣體保護(hù)焊接方法進(jìn)行焊接，然后對焊 縫采用超聲波進(jìn)行無損檢測和對焊接接頭進(jìn)行力學(xué)性能檢測。
[0006] 所述焊接采用兩種強度級別的焊絲，奇數(shù)層為420MPa~eOOMPa級的C〇2氣體保護(hù)焊 絲，偶數(shù)層為與母材等強度的焊絲，依次逐層完成焊接。
[0007] 所述待焊接的大規(guī)格超高強度鋼板是厚度為50~100mm和屈服強度為690~ 980MPa級的鋼板。
[0008] 所述焊接的技術(shù)參數(shù)是:焊接電流為260~270A，電弧電壓為29~30V，焊接速度為 300~380mm/min，保護(hù)氣體為80vol. %Ar+20vol. %C〇2，氣體流量為 15~20L/min。
[0009] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果： 本發(fā)明采用420~600M化級的焊絲焊接奇數(shù)層，與母材等強的焊絲焊接偶數(shù)層，焊接690 ~960MPa級的大規(guī)格超高強度鋼板，采用15~18kJ/cm的焊接熱輸入，焊前不預(yù)熱、層間溫度 不控制和焊后不需要緩冷，焊接工藝簡單。
[0010] 本發(fā)明的奇數(shù)層焊接是采用420~600M化級的C〇2氣體保護(hù)焊絲，由于焊絲強度遠(yuǎn) 遠(yuǎn)低于母材，其化學(xué)體系中的合金含量亦低于母材，因而碳當(dāng)量及冷裂紋敏感系數(shù)均低于 母材，偶數(shù)層采用與母材等強的焊絲進(jìn)行焊接。低于母材強度的焊縫和與母材等強的焊縫 間隔排列，在不進(jìn)行焊前預(yù)熱、不需要層間溫度控制和不需要緩冷的情況下，不會發(fā)生冷裂 紋，故工藝簡單、勞動強度小、焊接成本低和焊接效率高。
[0011] 對本發(fā)明所形成的焊縫用超聲波進(jìn)行無損檢測和對焊接接頭的力學(xué)性能測試:無 損探傷100%合格;焊接接頭抗拉強度為770~988MPa，所形成的焊接接頭具有與母材相當(dāng)?shù)?抗拉強度，相比于與母材等強的焊絲所形成的焊縫金屬，沖擊初性有所提高，-2(TC沖擊初 性達(dá)到65~100J，適用于屈服強度為690M化級W上的大型結(jié)構(gòu)件的焊接。
[0012] 因此，本發(fā)明具有工藝簡單、不需要額外的加熱設(shè)備或冷卻設(shè)備或裝置、可減小人 工強度、降低焊接成本和提高焊接效率的特點，該焊接方法所形成的焊接接頭獲得了良好 的綜合力學(xué)性能，保持抗拉強度沒有降低，反而提高了焊縫金屬的沖擊初性，特別適合于厚 度為50mmW上和屈服強度為690M化級W上的超高強度大厚板結(jié)構(gòu)鋼。
【附圖說明】
[001引圖1是本發(fā)明的一種帶純邊雙U型坡口的示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，并非對本其保護(hù)范圍的限 制。
[0015] 為避免重復(fù)，先將本【具體實施方式】焊接的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下:焊接電流為260 ~270A，電弧電壓為29~30V，焊接速度為300~380mm/min，保護(hù)氣體為80vol.%A^20vol.〇/〇 C〇2，氣體流量為15~2化/min。實施例中不再寶述。
[0016] 實施例1 一種用于大規(guī)格超高強度鋼板的C〇2氣體保護(hù)焊的焊接方法。先對下料后的待焊接的 大規(guī)格超高強度鋼板加工坡口，如圖1所示，坡口為帶純邊雙U型，純邊為4mm，上下U型對稱 設(shè)置，U型底部半徑為5mm，兩側(cè)斜邊分別與垂直線的夾角均為10°。再采用C〇2氣體保護(hù)焊接 方法進(jìn)行焊接，然后對焊縫采用超聲波進(jìn)行無損檢測和對焊接接頭進(jìn)行力學(xué)性能檢測。本 實施例焊接前不需要預(yù)熱、焊中不需要控制層間溫度和焊后不需要緩冷。
[0017] 本實施例采用兩種強度級別的焊絲，奇數(shù)層為420M化級的C〇2氣體保護(hù)焊絲BHG- 2，焊絲直徑為1.2mm，偶數(shù)層為與母材等強度的焊絲邸80-G，焊絲直徑為1.2mm，依次逐層完 成焊接。
[0018] 所述待焊接的大規(guī)格超高強度鋼板為Q690,其屈服強度為690MPa，抗拉強度為770 ~940MPa，-20°C沖擊初性值為^ 69J。該鋼板的厚度為100mm，其化學(xué)組分如表1所示。
[0019] 表1 Q690鋼板的化學(xué)成分
' 對本實施例所形成的焊縫用超聲波進(jìn)行無損檢測和對焊接接頭的力學(xué)性能測試，結(jié)果I 如下：無損探傷100%合格;焊接接頭抗拉強度為770~775MPa，焊縫金屬-20°c沖擊初性平均 值為110J。測試結(jié)果表明：采用本實施例所述的奇數(shù)層用420M化焊絲BHG-2,偶數(shù)層用與母 材等強的焊絲邸80-G，經(jīng)12~1化J/cm熱輸入的C〇2氣體保護(hù)焊后，其焊接接頭及焊縫金屬性 能完全滿足大規(guī)格和690MPa級結(jié)構(gòu)件的高強度技術(shù)要求，且具有良好的沖擊初性。
[0020] 實施例2 一種用于大規(guī)格超高強度鋼板的C〇2氣體保護(hù)焊的焊接方法。先對下料后的待焊接的 大規(guī)格超高強度鋼板加工坡口，如圖1所示，坡口為帶純邊雙U型，純邊為4mm，上下U型對稱 設(shè)置，U型底部半徑為5mm，兩側(cè)斜邊分別與垂直線的夾角為10°。