气体保护焊的焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于C〇2气体保护焊技术领域。具体设及一种用于大规格超高强度钢板的 C〇2气体保护焊的焊接方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，结构钢不断向着大规格、超高强度的方向发展，厚度超过50mm及W上，强 度达到690MPa级W上，W满足大型化工容器、石油管道、火电、核电用压力管道、船舶、海洋 平台和工程机械等大型构件的要求。
[0003] 运类高性能钢铁材料通常添加较高的合金含量，如C、Mn、Cr、Mo和Μ等，W保证强 度、初性、疲劳和耐腐蚀等性能，而高合金含量也直接提高了材料的碳当量(Ceq)和冷裂纹 敏感系数(Pcm)，同时，厚度超过50mm及W上，显著增加了结构的拘束度和残余应力，给焊接 加工带来困难。因此，在焊接运类大规格超高强度钢板时，需要焊前预热、控制层间溫度和 焊后缓冷，W减少或避免冷裂纹、保证焊接热影响区的组织和减小焊接应力。焊前预热工艺 一般采用氧-乙烘火焰加热、退火炉加热或包覆履带式加热带进行加热，控制溫度^ 100~ 150°C，保溫一段时间。控制层间溫度工艺是在焊接完一道焊缝后，加或不加冷却设备，将焊 缝冷却到100~150°C，再进行下一道焊缝。焊后缓冷工艺是在焊接完成后采用保溫材料包覆 焊接接头使其缓慢冷却到室溫。运些工序需要加热或缓慢冷却的设备和装置，需要控制加 热和冷却的时间，增加了工艺的复杂性、提高了焊接劳动强度，同时也增加了人工成本，结 果是提高了整个工程的建设周期和成本。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种工艺简单、劳动强度小、焊接成 本低和焊接效率高的用于大规格超高强度钢板的C〇2气体保护焊的焊接方法，该焊接方法 所形成的焊接接头的综合力学性能良好。
[000引为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:先对下料后的待焊接的大规格超高 强度钢板加工坡口，坡口为带纯边双U型，再采用C02气体保护焊接方法进行焊接，然后对焊 缝采用超声波进行无损检测和对焊接接头进行力学性能检测。
[0006] 所述焊接采用两种强度级别的焊丝，奇数层为420MPa~eOOMPa级的C〇2气体保护焊 丝，偶数层为与母材等强度的焊丝，依次逐层完成焊接。
[0007] 所述待焊接的大规格超高强度钢板是厚度为50~100mm和屈服强度为690~ 980MPa级的钢板。
[0008] 所述焊接的技术参数是:焊接电流为260~270A，电弧电压为29~30V，焊接速度为 300~380mm/min，保护气体为80vol. %Ar+20vol. %C〇2，气体流量为 15~20L/min。
[0009] 由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果： 本发明采用420~600M化级的焊丝焊接奇数层，与母材等强的焊丝焊接偶数层，焊接690 ~960MPa级的大规格超高强度钢板，采用15~18kJ/cm的焊接热输入，焊前不预热、层间溫度 不控制和焊后不需要缓冷，焊接工艺简单。
[0010] 本发明的奇数层焊接是采用420~600M化级的C〇2气体保护焊丝，由于焊丝强度远 远低于母材，其化学体系中的合金含量亦低于母材，因而碳当量及冷裂纹敏感系数均低于 母材，偶数层采用与母材等强的焊丝进行焊接。低于母材强度的焊缝和与母材等强的焊缝 间隔排列，在不进行焊前预热、不需要层间溫度控制和不需要缓冷的情况下，不会发生冷裂 纹，故工艺简单、劳动强度小、焊接成本低和焊接效率高。
[0011] 对本发明所形成的焊缝用超声波进行无损检测和对焊接接头的力学性能测试:无 损探伤100%合格;焊接接头抗拉强度为770~988MPa，所形成的焊接接头具有与母材相当的 抗拉强度，相比于与母材等强的焊丝所形成的焊缝金属，冲击初性有所提高，-2(TC冲击初 性达到65~100J，适用于屈服强度为690M化级W上的大型结构件的焊接。
[0012] 因此，本发明具有工艺简单、不需要额外的加热设备或冷却设备或装置、可减小人 工强度、降低焊接成本和提高焊接效率的特点，该焊接方法所形成的焊接接头获得了良好 的综合力学性能，保持抗拉强度没有降低，反而提高了焊缝金属的冲击初性，特别适合于厚 度为50mmW上和屈服强度为690M化级W上的超高强度大厚板结构钢。
【附图说明】
[001引图1是本发明的一种带纯边双U型坡口的示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步描述，并非对本其保护范围的限 制。
[0015] 为避免重复，先将本【具体实施方式】焊接的技术参数统一描述如下:焊接电流为260 ~270A，电弧电压为29~30V，焊接速度为300~380mm/min，保护气体为80vol.%A^20vol.〇/〇 C〇2，气体流量为15~2化/min。实施例中不再寶述。
[0016] 实施例1 一种用于大规格超高强度钢板的C〇2气体保护焊的焊接方法。先对下料后的待焊接的 大规格超高强度钢板加工坡口，如图1所示，坡口为带纯边双U型，纯边为4mm，上下U型对称 设置，U型底部半径为5mm，两侧斜边分别与垂直线的夹角均为10°。再采用C〇2气体保护焊接 方法进行焊接，然后对焊缝采用超声波进行无损检测和对焊接接头进行力学性能检测。本 实施例焊接前不需要预热、焊中不需要控制层间溫度和焊后不需要缓冷。
[0017] 本实施例采用两种强度级别的焊丝，奇数层为420M化级的C〇2气体保护焊丝BHG- 2，焊丝直径为1.2mm，偶数层为与母材等强度的焊丝邸80-G，焊丝直径为1.2mm，依次逐层完 成焊接。
[0018] 所述待焊接的大规格超高强度钢板为Q690,其屈服强度为690MPa，抗拉强度为770 ~940MPa，-20°C冲击初性值为^ 69J。该钢板的厚度为100mm，其化学组分如表1所示。
[0019] 表1 Q690钢板的化学成分
' 对本实施例所形成的焊缝用超声波进行无损检测和对焊接接头的力学性能测试，结果I 如下：无损探伤100%合格;焊接接头抗拉强度为770~775MPa，焊缝金属-20°c冲击初性平均 值为110J。测试结果表明：采用本实施例所述的奇数层用420M化焊丝BHG-2,偶数层用与母 材等强的焊丝邸80-G，经12~1化J/cm热输入的C〇2气体保护焊后，其焊接接头及焊缝金属性 能完全满足大规格和690MPa级结构件的高强度技术要求，且具有良好的冲击初性。
[0020] 实施例2 一种用于大规格超高强度钢板的C〇2气体保护焊的焊接方法。先对下料后的待焊接的 大规格超高强度钢板加工坡口，如图1所示，坡口为带纯边双U型，纯边为4mm，上下U型对称 设置，U型底部半径为5mm，两侧斜边分别与垂直线的夹角为10°。