一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁材料焊接技术领域，特别是涉及一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法。
【背景技术】
[0002]耐磨钢板广泛应用于高耐磨性能的工程、采矿、建筑、水泥生产、煤炭、电力以及冶金等机械产品上，如超大型自卸卡车、推土机、装载机、挖掘机、堆取料机、刮板输送机及转载机等应用工况恶劣的设备上。同时，耐磨钢通常为焊接结构件，这就要求耐磨钢母材除了具备优异的耐磨性外，焊接接头位置也需要具备优异的综合性能。高强度耐磨钢尤其是HBW450耐磨钢由于含碳量在0.48%以上，成分碳含量较高，同时加入Cr、Mo、B等提高淬透性及淬硬性的合金元素，因而其硬度和脆性较大，增加了高强度耐磨钢冷裂纹的敏感性。
[0003]在焊接过程中，由于受到焊接热循环的作用，焊接接头热影响粗晶区过热，奥氏体晶粒严重粗化，在焊后快速冷却过程中产生粗大淬硬的马氏体组织，导致热影响粗晶区成为该钢焊接接头的冷裂纹主要敏感区之一。为防止冷裂纹产生，往往需要以降低焊接施工效率和恶化施工条件作代价，如采用焊前高温预热、焊后热处理的工艺，这增加了焊接工艺的复杂性和特殊情况下的不可操作性，危害到焊接结构的安全可靠性，对于强度很高的耐磨钢板，焊接问题尤为明显。对于强度级别大于100MPa的HBW450级耐磨钢，要使焊缝金属与母材达到等强匹配存在很大的技术难度，即使焊缝达到了等强，往往焊缝的塑韧性降低到了不可接受的程度，抗裂性能也随之显著下降，为了防止焊接裂纹的产生，施工条件要求极其严格，成本大大提高。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的一个目的在于提供一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，该焊接方法在施焊前免预热，焊接材料按照低强匹配原则，采用合适的焊接材料和较高的热输入，保证了焊接接头不仅具有较高强度，而且使焊缝具有优异的耐低温冲击性能，焊前工序得到简化，生产效率提高，生产成本降低。
[0005]本发明提供的一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，包括:
[0006]碳当量大于0.45%、厚度为6mm?25mm的待焊接HBW450硬度级别耐磨钢板与相同板厚、硬度级别相同的待焊接耐磨钢板组合对接；选用20% C02+80 % Ar的混合气体和GHS70-2焊丝，采用固定点焊接；
[0007]焊前免预热，填充及盖面焊缝焊道间温度控制在100?150°C ;
[0008]打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在150?170A，焊接电压18?22V，焊接速度10?15cm/min ；
[0009]层间及盖面焊时焊接电流控制在200?230A，焊接电压25?28V，焊接速度20?25cm/min ;热输入控制在16?20kJ/cm。
[0010]优选的，焊接前将待焊接HBW450级别的耐磨钢板坡口边缘20mm处的油污、铁锈打磨干净，并清除焊缝周边的铁锈、油污；
[0011]优选的，焊接时坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60° ±2°，坡口间隙为I?4mm，纯边为I?3mm。
[0012]优选的，所述GHS70-2焊丝的化学组分按重量百分比计为:C:彡0.10 %，Mn:1.50 ?L 80%，S1:(λ 40 ?0.80%，P:彡 0.020%，S:彡 0.002%,Mo:0.25 ?0.50%，N1:1.30%?1.50%, Cr:0.20?0.40%, Cu彡0.50%余量为Fe及不可避免的杂质。
[0013]优选的，所述待焊接耐磨钢板为碳当量大于0.48%，硬度级别为HBW450级高强度耐磨钢NM450的钢板。
[0014]本发明采用20% C02+80% Ar混合气体保护焊，焊接材料按照低强匹配原则选用GHS70-2焊丝施焊，焊前无须进行预热，焊后不进行热处理，较高的热输入，实现了焊接接头较高的强度、韧性和塑性，确保综合机械性能满足设计要求，且施焊过程简单，提高了焊接生产效率，降低生产成本。
【附图说明】
[0015]图1为耐磨钢钢板焊接试板组合气体保护焊坡口示意图。
[0016]其中，a:坡口角度=60° ±2° ;b:钝边=I ?3mm ;c:坡口间隙=I ?4mm ;d:钢板试件厚度。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018](I)采用淬火+低温回火处理生产的碳当量大于0.48%，硬度级别为HBW450级的高强度耐磨钢板NM450，厚板组合为16_+16_。试板尺寸为600mm(纵向)X300mm(横向)X 16mm (厚度);
[0019]匹配的焊接材料:GHS70-2焊丝的化学组分及重量百分比为:C:彡0.10%, Mn:1.50 ?L 80%，S1:(λ 40 ?0.80%，P:彡 0.020%，S:彡 0.002%,Mo:0.25 ?0.50%，N1:1.30%?1.50%, Cr:0.20?0.40%, Cu彡0.50%余量为Fe及不可避免的杂质。
[0020]保护气体:80% Ar+20% 0)2混合气体。
[0021](2)参见图1，气体保护焊坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60°，坡口间隙为2mm，钝边为2mm ；
[0022](3)坡口边缘20mm处的油污、铁锈均修磨干净打磨，清除焊缝周边的铁锈、油污；
[0023](4)焊接工艺参数:采用固定点焊接，打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在155A，焊接电压20V，焊接速度13cm/min ;层间及盖面焊时焊接电流210A，电弧电压26V，焊接速度22cm/min、焊接热输入量18KJ/cm ;对厚度为16mm+16mm组合钢板气体保护焊对接接头采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止，焊缝层间温度控制在110?120°C之间。
[0024]对采用上述焊接方法焊接的高强度耐磨钢板NM450对接接头力学性能检测，其接头力学性能为:抗拉强度Rm:990MPa,断裂位置:焊缝，接头冷弯d = 3a，180°合格，焊缝金属-20°C冲击功AKv:92J，热影响区熔合线外Imm处_20°C冲击功AKv:98J。
[0025]实施例2
[0026](I)采用淬火+低温回火处理生产的碳当量大于0.48%，硬度级别为HBW450级的高强度耐磨钢板NM450，厚板组合为25_+25_。试板尺寸为600mm(纵向)X300mm(横向)X 25mm (厚度);
[0027]匹配的焊接材料:GHS70_2焊丝的化学组分及重量百分比为:C:彡0.10%，Mn:1.50 ?L 80%，S1:(λ 40 ?0.80%，P:彡 0.020%，S:彡 0.002%,Mo:0.25 ?0.50%，N1:1.30%?1.50%, Cr:0.20?0.40%, Cu彡0.50%余量为Fe及不可避免的杂质。
[0028]保护气体:80% Ar+20% 0)2混合气体。
[0029](2)气体保护焊坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为61°，坡口间隙为3mm，钝边为Imm ；
[0030](3)坡口边缘20mm处的油污、铁锈均修磨干净打磨，清除焊缝周边的铁锈、油污；
[0031](4)焊接工艺参数:采用固定点焊接，打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在165A，焊接电压21V，焊接速度15cm/min ;层间及盖面焊时焊接电流225A，电弧电压28V，焊接速度24cm/min、焊接热输入量20KJ/cm ;对厚度为25mm+25mm组合钢板气体保护焊对接接头采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止，焊缝层间温度控制在135?150°C之间。
[0032]对采用上述焊接方法焊接的高强度耐磨钢板NM450对接接头力学性能检测，其接头力学性能为:抗拉强度Rm:985MPa，断裂位置:焊缝，接头冷弯d = 3a，180°合格，焊缝金属-20°C冲击功AKv:90J，热影响区熔合线外Imm处_20°C冲击功AKv:95J。
[0033]本发明采用免预热及80% Ar+20% C02混合气体保护焊，焊接材料按照低强匹配原则选用GHS70-2焊丝施焊，焊前无须预热，焊后不进行热处理，保证焊接接头不仅具有较高强度，而且焊接接头还具有较高的冲击韧性和冷弯性能，施焊过程简单，焊接生产效率尚O
[0034]本发明的工艺参数(如电流、电压、热输入等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例，上述实施例仅用做对于本申请的解释而并非限制。
【主权项】
1.一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，其特征在于该焊接方法包括以下步骤: 碳当量大于0.45%、厚度为6mm?25mm的待焊接HBW450硬度级别耐磨钢板与相同板厚、硬度级别相同的待焊接耐磨钢板组合对接；选用20% C02+80 % Ar的混合气体和GHS70-2焊丝，采用固定点焊接； 焊前免预热，填充及盖面焊缝焊道间温度控制在100?150°C ; 打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在150?170A，焊接电压18?22V，焊接速度10?15cm/min ； 层间及盖面焊时焊接电流控制在200?230A，焊接电压25?28V，焊接速度20?25cm/min ;热输入控制在16?20kJ/cm。2.根据权利要求1所述的耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，其特征在于:所述GHS70-2焊丝的化学组分按重量百分比计为:C:彡0.10%，Mn:1.50?1.80%，S1:0.40?0.80%,P 0.020%,S 0.002%,Mo:0.25 ?0.50%，N1:1.30%?1.50%,Cr:0.20 ?0.40%, Cu ^ 0.50%，余量为Fe及不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，其特征在于:焊接时，坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60° ±2°，坡口间隙为I?4mm，钝边为I?3_。
【专利摘要】本发明公开了一种耐磨钢板免预热气体保护焊接方法，包括了如下步骤：采用碳当量大于0.48％、HBW450硬度级别的高强度耐磨钢板；选用20％CO2+80％Ar混合气体和GHS70-2焊丝；并采用固定点焊接，焊前免预热，填充及盖面焊缝焊道间温度控制在100～150℃；打底焊采用连弧左焊法焊接，打底焊接电流控制在150～170A，焊接电压18～22V，焊接速度10～15cm/min保证背面成型良好；层间、盖面焊时焊接电流控制在200～230A，焊接电压25～28V，焊接速度20～25cm/min；热输入控制在16～20kJ/cm。本发明焊接接头不仅具有较高强度，而且使焊缝具有优良的耐低温韧性。
【IPC分类】B23K101/16, B23K103/04, B23K35/30, B23K9/173
【公开号】CN105149746
【申请号】CN201510640609
【发明人】麻衡, 周平, 马光亭, 邓文磊, 王纲一, 黄少文, 霍孝新
【申请人】山东钢铁股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月30日