一种超高强度钢的焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及焊接技术领域，尤其是设及一种具有高硬度、高屈服强度、高抗拉强度 和优良低溫初性指标的超高强度抗侵彻防护钢的同钢种焊接方法。
【背景技术】
[0002] 超高强度钢由于需要具有高硬度、高强度，成分设计中一般通过提高碳含量及加 入合金来提高强度，运样导致钢板的碳当量提高，焊接性变差，焊接冷裂倾向明显增大，需 要的预热溫度提高，恶化了焊接劳动环境；若焊接工艺控制不当，容易产生硬而脆的第二相 组织，热影响区组织粗化，强度W及硬度提高，但初性大大下降，出现接头硬化、软化和粗晶 区初性变差的现象，焊接接头不再具有与母材一致的优异的力学性能，难W满足抵抗外来 炮弹攻击所需要的材料初性指标，W至结构件自身产生脆断，成为整个结构的薄弱点，从而 影响到焊接结构的整体服役性能。运对于要求防护功能的结构件来说，若因自身失效而失 去防护功能，将会造成无法挽回的损失。因此，对于超高强度钢，获得等初性的焊接接头质 量显然更重要。
[0003] 由国家知识产权局公开的一项山东大学申请的申请号为200610070181. 0，名称 为"SOOMPa高强度钢的不预热焊接工艺"的专利，其焊接工艺适用于抗拉强度SOOMPa级的 钢，属于低强度级别高强度钢范畴，目前国内外SOOMPa级高强钢已经得到广泛应用，焊接 工艺成熟。由国家知识产权局公开的一项郑州煤矿机械集团股份有限公司申请的申请号为 200610128410.X，名为"低合金高强度钢的焊接方法"的专利，该专利提供了一种屈服强度 900MPa级钢的焊接工艺方法，采用了低强匹配获得要求的焊接接头性能，是对运个级别钢 的首次焊接尝试。
[0004] 而目前，对于屈服强度1150MPa及W上的超高强度钢的焊接方法却未见公开的现 有技术。鉴于1150MPa及W上的超高强度钢与上述高强度钢强度级别有明显差异，如果沿 用现有的焊接工艺，其焊接接头的综合力学性能很难达到与规范要求的强初性相匹配，而 且易出现焊接裂纹，影响焊接质量。 阳0化]因此，如何提供一种超高强度钢的焊接方法，提高焊接接头的综合力学性能，避免 出现焊接裂纹，进而提高焊接质量是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种超高强度钢的焊接方法，利用该焊接方法焊 接超高强度钢，能够提高焊接接头的综合力学性能，避免出现焊接裂纹，进而提高焊接质 量。
[0007] 为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
[0008] 一种超高强度钢的焊接方法，包括W下步骤：
[0009] 1)待焊接的超高强度钢：钢板厚度为5mm~40mm，钢板中碳当量的质量百分比 《0. 65%，钢板的屈服强度不低于1150MPa，钢板的布氏硬度为400HBW~550HBW;
[0010] 焊接材料：采用实忍焊丝，焊丝直径为1. 2mm，采用富氣气体保护焊接，保护气体 组成为80%Ar巧0%C〇2; W11]。开坡口：当钢板厚度小于14mm时，采用V型60°坡口，纯边量3mm，组对间隙为 2mm;当钢板厚度不小于14mm时，采用X型60°~70°坡口，采用精加工方式开坡口，纯边 量为2臟，组对间隙为2mm;
[0012]扣焊前预处理：坡口及其两侧30mm~50mm区域去除水分、油脂、油漆W及铁诱， 并打磨光滑；
[001引 4)焊接：焊接过程中工艺参数为：
[0014] 当钢板厚度小于14mm时，焊前无须预热即可焊接；当钢板厚度不小于14mm时，焊 接前作预热处理，预热溫度为l〇〇°C~150°C，预热范围为焊缝周围150mm~200mm;
[0015] 焊丝干伸长为15mm~20mm，气体流量为20L/min~25L/min，焊接层间溫度控制 在 10(TC~17(TC;
[0016] 打底焊采用邸70S-G焊丝，焊接电流为120A~140A，焊接电压为20V~22V，线能 量 9KJ/cm~12KJ/cm;
[0017] 填充焊采用邸120S-G焊丝，焊接电流为240A~260A，焊接电压为27V~30V，线 能量为 9KJ/cm~24KJ/cm;
[0018] 盖面焊采用邸120S-G焊丝，焊接电流为240A~280A，焊接电压为26V~30V，线 能量为 9KJ/cm~24KJ/cm;
[0019] 焊接连续进行不间断；
[0020] 5)焊后将焊接部位加热至180°C~200°C，保溫化~地，然后随炉缓慢冷却，冷却 速度为50°CA;冷至100°C时出炉加保溫棉包裹减缓冷却速度，直至降至室溫。
[0021] 优选的，所述步骤2)中，X型坡口为不对称坡口，上坡口 70°，下坡口 60°，上坡 口与下坡口深度按3:2控制。
[0022] 优选的，所述步骤4)中，打底焊时，在预热溫度下保溫20min~30min后再开始焊 接。
[0023] 优选的，所述步骤4)中，焊接时加装引弧板和焰弧板，且引弧板、焰弧板与焊缝坡 口同尺寸。
[0024] 本发明的有益技术效果：
[00巧](1)本发明采用低氨焊材、较低的焊缝金属屈服强度，对焊接冷裂纹可有效预防， 降低了焊缝合金化程度，从而降低了接头泽硬性，减少了焊缝贝氏体和马氏体组织的数量， 降低了焊接开裂的可能性。
[0026] (2)针对不同规格超高强度钢钢板，选用不同的坡口形式，兼顾烙透焊的同时避免 了传统的直边坡口形状带来的应力集中程度大等不利因素。
[0027] (3)坡口较宽区域的预热制度减少了焊件的溫度梯度，减少了焊缝及热影响区的 泽硬程度，提高了抗裂性。
[00測 （4)打底焊中，采用较小的线能量，保证了烙透，避免了根部气孔等缺陷的产生。
[0029] 妨本发明在保证一定的焊接效率前提下，采用适宜的层间溫度控制，避免了溫度 过高造成冲击初性下降现象的出现。
[0030] (6)本发明采用适宜的焊接热输入量配合工艺，减小了焊接热循环过程对焊接接 头的焊缝金属和热影响区的组织和力学性能带来的消极影响，避免了合金元素较多的超 高强度钢大线能量焊接时出现过多马氏体和连续存在的M-A组织，进而影响焊缝金属的冲 击初性的问题。
[0031] (7)为保证薄规格钢板焊接接头烙透，采用V型坡口，而且薄规格采用运种V型坡 口与X型坡口比较起来，可更有效地避免根焊道开裂现象的发生。 阳〇巧 做本发明采用焊后缓冷工艺，一方面避免了盖面焊后表面开裂，另一方面降低了 焊接残余应力，保证了整个焊接构件的安全可靠。
[003引 （9)钢板可W在9KJ/cm~24KJ/cm的适当焊接热输入范围内焊接，焊材通用、方便 获得；应用本技术可防止高合金钢焊接冷裂前提下，获得等初性的焊接接头，避免了构件失 效问题；薄规格钢板无须预热即可焊接，焊接工序控制明显简化；创造了超高强度钢焊后 的溫降控制实用技术。
[0034] (10)通过坡口加工、预热、焊接道次参数、焊后热处理不同要求等等具体细节的规 定，降低对人工操作经验的依赖程度，减少焊接工艺参数波动的影响，工艺可操作性提高， 具有经济易行、施工效率高、工艺适应性强、焊后性能稳定、利于现场推广的优点，有效提高 了构件的安全可靠性。
[0035] 综上，本发明针对上述屈服强度1150MPa及W上超高强度抗侵彻防护钢焊接工艺 方面存在空白的现状，提供了一种超高强度钢的焊接方法，通过采用低预热、低层溫、小线 能量的实忍焊丝富氣气体保护焊接工艺，在防止冷裂的前提下，减少焊接热输入对焊接接 头强度和初性的影响，解决了超高硬度、超高强度钢板焊接接头失强和低溫初性下降问题， 获得无缺陷焊接接头并降低残余应力，提高了焊接接头的综合力学性能，避免了出现焊接 裂纹，进而提高了焊接质量。
【附图说明】
[0036]图1为实施例1得到的焊接接头沿其长度方向的各部位硬度的分布曲线；
[0037] 图2为实施例2得到的焊接接头沿其长度方向的各部位硬度的分布曲线。
【具体实施方式】
[0038] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，运些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限 制。
[0039] 本发明提供了一种超高强度钢的焊接方法，包括W下步骤：
[0040] 1)待焊接的超高强度钢：钢板厚度为5mm~40mm，钢板中碳当量的质量百分比 《0. 65%，钢板的屈服强度不低于1150MPa，钢板的布氏硬度为400HBW~550HBW;
[0041] 焊接材料：采用实忍焊丝，焊丝直径为1. 2mm，采用富氣气体保护焊接，保护气体 组成为80%Ar巧0%C〇2; 阳0创。开坡口：当钢板厚度小于14mm时，采用V型60。坡口，纯边量3mm，组对间隙为 2mm;当钢板厚度不小于14mm时，采用X型60°~70°坡口，采用精加工方式开坡口，纯边 量为2mm，组对间隙为2mm;
[0043]扣焊前预处理：坡口及其两侧30mm~50mm区域去除水分、油脂、油漆W及铁诱， 并打磨光滑； W44] 4)焊接：焊接过程中工艺参数为：
[0045]