一种建筑结构用钢Q460GJC的焊接方法与流程

本发明涉及建筑结构用钢焊接技术领域，尤其是一种建筑结构用钢Q460GJC的焊接方法。

背景技术：

建筑结构用钢具有抗震、抗低温冲击等性能，提高其制造可靠性。建筑结构用钢的使用，可以使建筑结构向高层化和大跨度的方向发展。如高层建筑、大跨度体育场馆、机场等大型建筑工程。

Q460GJC与通用的碳素钢、低合金钢的主要差异是规定了屈强比、屈服强度波动范围，规定了碳当量和焊接裂纹敏感性指数，降低了P、S含量。但Ni含量高，Ni易与许多元素形成低熔共晶，故易于产生裂纹，焊接难度增加，到目前为止没有成型的焊接方法及工艺。

综上所述，需要对Q460GJC进行焊接试验，来确定合理的焊接方法及工艺，使得焊接接头获得与母材同等的力学性能，满足工程使用要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种建筑结构用钢Q460GJC的焊接方法，使得焊接接头获得与母材同等的力学性能，满足工程使用要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种建筑结构用钢Q460GJC的焊接方法，在-10～0℃的室温下，对板坯厚度为3～40mm的板坯进行焊接，具体操作如下：

1.采用CO₂+Ar气体保护焊焊接

1)实芯焊丝：WH60-GJ，焊丝直径

2)焊前对板坯预热150℃；

3)采用多层多道焊焊接，层间温度150～200℃；

4)对接横焊形式：3mm≤板厚≤20mm选择选择单边V形坡口，单边V形坡口45°，钝边2mm，根部间隙2mm；20mm＜板厚≤40mm，选择K形坡口，K形坡口，正面50°，反面50°，钝边2mm，间隙2mm，反面清焊根焊接；焊接电流260～300A，电压26～30V,焊接速度24～38cmm/min,线能量8.5～14.7KJ/cm；

5)角对接平焊形式：选择V形坡口46°，钝边2mm，根部间隙10mm,背面衬钢衬垫；焊接电流280～320A，电压28～30V,焊接速度30～38cmm/min,线能量9.9～14.4KJ/cm；

2.采用埋弧焊自动焊焊接

1)焊丝：MCJ60GJ,焊丝直径焊剂采用SJ101；焊剂焊前经300～350℃烘焙，时间2小时；

2)焊前对板坯预热150℃；

3)采用多层多道焊焊接，层间温度150～200℃；

4)角对接平焊形式：选择V形坡口46°，钝边2mm，根部间隙10mm,背面衬钢衬垫；焊接电流530～555A，电压31～34V,焊接速度32～37cmm/min,线能量22.7～28.8KJ/cm。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明针对Q460GJC的成分范围及技术条件，解决了该种钢的焊接方法及工艺问题，具体包括：1)焊前预热温度，以避免接头部位产生冷裂纹；2)按接头形式、板厚，提出合理的坡口形式及焊接方法；3)针对接头形式、坡口形式和焊接方法选用合适的焊接材料；4)提出相应合适的焊接工艺参数。

2.本发明技术方案的制定依据是建立在焊接工艺评定试验的基础上，具有较充分的客观性和合理性，用上述技术方案进行Q460GJC钢焊接，焊接接头获得了与母材同等的力学性能，满足工程的焊接质量要求。

附图说明

图1是第一实施例的接头和坡口形式示意图；

图2是第一实施例的焊道布置示意图；

图3是第二、三实施例的接头和坡口形式示意图；

图4是第二实施例的焊道布置示意图；

图5是第三实施例的焊道布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。

Q460GJC的化学成分见表1；力学性能见表2。

表1：Q460GJC建筑结构用钢化学成分(％)

表2 Q460GJC建筑结构用钢力学性能

根据钢结构常用的接头形式，进行焊接，作为实施例，具体如下：

第一实施例：

板厚20mm+20mm的对接横焊，采用CO₂+Ar气体保护焊焊接，两板尺寸均为20*300*610mm，选择单边V形坡口45°，钝边2mm，根部间隙2mm；9层18道焊接，具体接头和坡口形式示意图、焊道布置示意图分别如图1和图2所示。

第二实施例：

板厚20mm+20mm的角对接平焊，采用埋弧自动焊焊接，两板尺寸均为20*200*400mm，选择V形坡口46°，钝边2mm，根部间隙10mm,背面衬钢衬垫；7层11道焊接，具体接头和坡口形式示意图、焊道布置示意图分别如图3和图4所示。

第三实施例：

板厚20mm+20mm的角对接平焊，采用CO₂+Ar气体保护焊焊接，两板尺寸均为20*200*400，选择V形坡口46°，钝边2mm，根部间隙10mm,背面衬钢衬垫；7层14道焊接，具体接头和坡口形式示意图、焊道布置示意图分别如图3和图5所示。

涉及的焊接材料包括：

埋弧焊自动焊焊丝：MCJ60 GJ,焊剂SJ101。

CO₂+Ar气体保护焊采用实芯焊丝：WH60-GJ，

涉及的焊接设备：

埋弧自动焊焊接设备型号ZD5-1600，

CO₂+Ar气体保护焊设备型号YD-500KR，极性为直流反接。

施焊条件为焊剂使用前经300～350℃烘焙，时间2小时。

施焊环境温度为-7～-8℃，环境湿度62％。对接横焊焊缝反面清焊根。

针对上述接头形式和焊接方法，按本发明的焊接技术方案进行施焊。其中接头形式、坡口形式、焊道布置和顺序分别见图1～图5。采用的焊接方法、焊接工艺参数，包括预热温度、线能量、道间温度、焊接电流、电弧电压和焊接速度见表3。

表3：

实施效果如下：

焊缝外观检验:1)用不小于5倍放大镜检查试件表面，没有裂纹、未焊满、未熔合、焊瘤、气孔夹渣等超标缺陷。2)焊缝无咬边。符合GB50611的要求。

焊缝无损检测：在外观检验合格后进行，采用超声波探伤，焊缝质量符合标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345规定的BⅡ级。

试样加工：1)拉伸试样按《焊接接头拉伸试验方法》GB/T2651规定进行加工。2)弯曲试样按《焊接接头弯曲试验方法》GB/T2653规定进行加工。3)冲击试样按《焊接接头冲击试验方法》GB/T2650规定进行加工。4)宏观酸蚀试样加工，每块试样应取一个面进行检验。

试样检验：1)拉伸试验按《焊接接头拉伸试验方法》GB/T2651规定进行。

2)弯曲试验按《焊接接头弯曲试验方法》GB/T2653规定进行，弯心直径为4δ(δ为弯曲试样厚度)，弯曲角度为180°，试样厚度10mm，宽度为25mm。3)冲击试验按《焊接接头冲击试验方法》GB/T2650规定进行。4)宏观酸蚀试验应符合现行国家标准《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》GB226的有关规定。

试验数据分析:表3中，1)由拉伸试验结果看出，断口位置都在母材上，说明焊缝强度均高于母材标准值，焊缝强度合格，屈强比≤0.85。2)侧弯试验结果均完好，无裂纹，焊缝接头的塑性良好。3)接头的冲击值远高于该钢技术条件规定的≥34 A_KV/J要求，具有优良的强韧性能。采用本发明技术方案施焊的焊接接头力学性能完全满足《建筑结构用钢板》(GB/T19879-2005)的力学性能要求，焊接方法及工艺参数可以作为编制Q460GJC焊接工艺规程的依据。

本发明的焊接方法较全面地覆盖了Q460GJC的接头形式和厚度规格，且实施效果均符合现行相关标准的技术条件，可以实际运用于Q460GJC建筑结构用钢的工程焊接。