800MPa级含Ti钢专用气体保护焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种800MPa级含Ti钢专用气体保护焊接工艺，属于焊接技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工程及设备向大型、轻量、高效能方向发展，含Ti微合金钢由于强化效果良好且合金化成本较低，受到越来越多的制造企业的亲睐。然而在其焊接过程中容易因焊接材料及焊接工艺选择不当而使焊接接头强度和冲击韧性下降，例如中国发明专利ZL200610070181.0和ZL201110045723.X分别提出了 800MPa高强钢的不预热焊接工艺和SOOMPa高强度钢的0)2气保护焊接工艺，但是其焊接接头组织晶粒粗大且不均匀，导致其强度和冲击韧性远不能满足含Ti钢的焊接技术要求，因此及时有效地解决含Ti钢的焊接性、配套焊接材料及焊接工艺问题，有利于含Ti钢的应用及快速发展，发明一种SOOMPa级含Ti钢专用气体保护焊接工艺非常必要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种800MPa级含Ti钢专用气体保护焊接工艺，该工艺能显著细化焊接接头的晶粒，从而提高焊接接头的韧性和塑性，特别是低温冲击韧性有较大的提高，确保焊接接头的综合机械性能，并且具有工艺简单、可操作性强、焊接能耗低，焊接成本低等特点。
[0004]为实现上述目的，本发明提供的SOOMPa级含Ti钢专用气体保护焊接工艺由以下几个步骤组成:
[0005](I)对待焊母材的接头处进行机械加工，形成角度为α的坡口，所述α为45?60。；
[0006](2)施焊前采用机械处理待焊母材的坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽；
[0007](3)采用直径1.2?2.0mm、抗拉强度为800MPa、化学成分重量百分比为C:0.05?0.10, S1:0.40 ?0.80,Mn:1.50 ?2.00, N1:2.0 ?3.0,Mo:0.15 ?0.20, T1:0.20 ?0.35，N:0.002?0.005，P..( 0.025，S..( 0.035，余量为Fe及不可避免的杂质的实芯焊丝；
[0008](4)采用直流电源反接法，以氮气作为保护气体进行焊接，焊前不预热，焊后不进行热处理，所述氮气的流量为15?20L/min ;焊接时，将两个待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部平齐，以使待焊部分形成一个V型坡口；
[0009](5)焊接工艺参数为:焊接电压30?34V，焊接电流250?300A，焊接速度30?35cm/min，保护气体流量15?20L/min，焊接采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100 ?150。。。
[0010]本发明采用氮气作为保护气体进行焊接，需严格控制气体流量，确保气体流量为15?20L/min，这样可以使得在焊接这样极端的环境下氮气中电离的活性N原子与焊接接头中的Ti结合，形成弥散且细小的TiN，显著细化焊接接头晶粒，从而显著优化焊接接头的强韧性匹配。当保护气体流量低于15L/min时，保护气体流量不足，空气中大量的氧气会混进保护气体中，在焊接时氧化焊丝和母材，明显恶化焊接接头性能；当保护气体流量高于20L/min时，大量的氮气会电离出大量的活性N原子，大量的活性N原子与焊接接头的Ti结合后会形成尺寸粗大的TiN，粗大的TiN粒子既不能细化奥氏体晶粒，又会显著恶化钢的冲击韧性。
[0011]本发明焊丝化学成分中严格控制Ti和Mo的含量，与母材焊合后，Mo既可以在熔池里尽可能多的拖曳Ti，减少Ti的流失，提高有效Ti的含量，又可以促进Ti (C、N)及TixMoa X)C粒子弥散且细小的析出，提高焊接接头的强韧性。
[0012]本发明采用氮气作为保护气体进行焊接，焊接材料按等强匹配的原则选取特定的含Ti钢专用焊丝，能提高焊接接头的韧性和塑性，特别是低温冲击韧性、延伸率等有较大的提高，确保综合机械性能，并且在保证焊接质量的前提下明显降低焊接成本，取得了良好的经济效益。
【附图说明】
[0013]图1为本发明焊接时待焊母材机械加工出的坡口结构示意图。
【具体实施方式】
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[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对发明做进一步的描述。
[0015]实施例1:
[0016]待焊母材:800MPA级钢板，化学成分为 C:0.08，S1:0.08，Mn:1.85，P:0.012，S:0.006，Nb:0.06，Ti:0.14，Mo:0.15，Als:0.035，Cr:0.25，N1:0.10，B:0.0005，N:0.005，
其余为Fe及不可避免的杂质。待焊母材抗拉强度为810MPa，-40°C夏比冲击功Akv= 80J，试板尺寸为600mmX300mmX 10mm，对待焊母材的接头处进行机械加工，形成角度为45°的坡口，施焊前采用机械处理待焊母材的坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽。
[0017]焊接方式:采用直流电源反接法，以氮气作为保护气体进行焊接；焊接时，将两个待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部平齐，以使待焊部分为一个V型坡口(图1所示的V型坡口已经填满焊材)。
[0018]焊接工艺:所用焊丝的化学成分重量百分比为C:0.05，S1:0.50，Mn:1.50，Ni:2.0, Mo:0.15，Ti:0.20，N:0.002，P:彡 0.020，S..( 0.030，余量为 Fe 及不可避免的杂质，焊丝直径为1.2mm，焊接电流250A，焊接电压30V，焊接速度30cm/min，气体流量为15L/min ；气体保护焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100?150°C，焊后试板经100%超声波探伤均为I级。
[0019]采用上述焊接工艺焊接800MPa级含Ti钢焊接接头力学性能，焊接接头抗拉强度达到830MPa，焊缝-40°C夏比冲击功Akv= 86J，熔合线-40°C夏比冲击功A KV= 93J，离熔合线Imm处热影响区-40°C夏比冲击功Akv= 96J，离恪合线3mm处热影响区-40°C夏比冲击功Akv= 100J，离恪合线5mm处热影响区-40°C夏比冲击功Akv= 103J，离恪合线7mm处热影响区-40°C夏比冲击功Akv= 98J，离熔合线20mm处热影响区-40°C夏比冲击功A KV= 92J。
[0020]实施例2:
[0021]待焊母材:800ΜΡΑ级钢板，化学成分为 C:0.08，Si:0.08，Mn:1.85，P:0.012，S:0.006, Nb:0.06, Ti:0.14, Mo:0.15, Als:0.035, Cr:0.25，N1:0.10,B:0.0005, N:0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。待焊母材抗拉强度为810MPa，AKV(-40°C ) = 80J，试板尺寸为600mmX300mmX 10mm，对待焊母材的接头处进行机械加工，形成角度为60°的坡口，施焊前采用机械处理待焊母材的坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽。
[0022]焊接方式:采用直流电源反接法，以氮气作为保护气体进行焊接；焊接时，将两个待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部平齐，以使待焊部分为一个V型坡口。
[0023]焊接工艺:所用焊丝的化学成分重量百分比为C:0.07，S1:0.40，Mn:1.70，Ni:2.3，Mo:0.17，Ti:0.22，N:0.003，P..( 0.020，S:彡 0.030，余量为 Fe 及不可避免的杂质，焊丝直径为1.2mm，焊接电流270A，焊接电压32V，焊接速度33cm/min，气体流量为18L/min ；气体保护焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100?150°C，焊后试板经100%超声波探伤均为I级。
[0024]采用上述焊接工艺焊接800MPa级含Ti钢焊接接头力学性能，焊接接头抗拉强度达到825MPa，焊缝区-40°C夏比冲击功Akv= 87J，熔合线-40°C夏比冲击功A KV= 91J，离熔合线Imm处热影响区-40°C夏比冲击功Akv= 94J，离熔合线3mm处热影响区-40°C夏比冲击功Akv= 98J，离恪合线5mm处热影响区-40°C夏比冲击功A κν= 102J，离恪合线7mm处热影响区-40°C夏比冲击功Akv= 100J，离熔合线20mm处热影响区_40°C夏比冲击功A KV= 93J。
[0025]实施例3:
[0026]待焊母材:800ΜΡΑ级钢板，化学成分为 C:0.08，Si:0.08，Mn:1.85，P:0.012，S:0.006, Nb:0.06, Ti:0.14, Mo:0.15, Als:0.035, Cr:0.25，N1:0.10,B:0.0005, N:0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。待焊母材抗拉强度为810MPa，AKV(-40°C ) = 80J，试板尺寸为600mmX300mmX 10mm，对待焊母材的接头处进行机械加工，形成角度为50°的坡口，施焊前采用机械处理待焊母材的坡口表面，去除铁锈，使其露出金属光泽。
[0027]焊接方式:采用直流电源反接法，以氮气作为保护气体进行焊接；焊接时，将两个待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部