检测高强度钢角焊缝接头性能的方法

专利名称：检测高强度钢角焊缝接头性能的方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接接头性能的检测方法，尤其涉及一种用于检测抗拉强度600 — 800MPa低合金高强度钢角焊缝接头抗裂性能的方法。
背景技术：
低合金高强度钢既具有较高的强度，又具有良好的塑性和韧性，用于焊接产品和结构不 但经济，而且可以提高使用性能。因此高强度钢在焊接工程结构中的应用日益广泛。
近年来冶金生产技术的进步，尤其是计算机自动控制技术在冶炼、轧制及热处理中的应 用，为焊接工程结构用高强度钢的发展提供了重要的^^术保证。尤其是抗拉强度600—800MPa 低合金高强度钢，由于生产技术的逐渐完善和大批量生产规模的形成，目前已经广泛应用在 工程机械、煤矿液压支架、桥梁等重要的焊接结构中。同时，高强度钢的开发应用对焊接材 料、焊接工艺及焊接质量检测提出了更高的要求。
为了消除焊接裂纹和提高抗拉强度600—800MPa高强度钢的焊接生产效率，国内外同类 钢焊接大多采用C02气体保护焊或混合气体保护焊(MAG)等机械化或半机械化焊接方法。 焊接接头的强度匹配对裂纹敏感性、接头性能有重要影响，是焊接结构设计和保证焊接接头 性能的重要问题。但是如何确定高强度钢焊接接头的强度匹配与裂纹敏感性的关系目前仍存 在很大的争议。特别是针对高强度钢中、厚板材的角焊缝，阐明坡口角度、焊丝匹配和焊道 数的关系，也格外受到人们的关注。因为减小角焊缝的坡口角度，可以大幅度减少焊道数和 填充金属量，直接关系到降低焊接成本和提高焊接生产效率。但是，目前对于坡口角度、焊 丝匹配和焊道数的关系，仍没有一个很好的检测方法。
因此，若能在现有焊接工艺条件下，实现对抗拉强度600—800MPa高强度钢角焊缝接头 抗裂性的检测，明确坡口角度、焊丝匹配和焊道数的关系，对简化焊接工艺、提高焊接区性 能和降低生产成本具有重要的意义。

发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种操作简便、适用性强、降低成本 的检测高强度钢角焊缝接头性能的方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案 一种检测高强度钢角焊缝接头性能的方法， 包括以下步骤
1) T形角焊缝的试板对接形式为在三块试板上分别焊接一块立板，形成T形结构，两 侧焊角焊缝，立板不得偏斜；角焊缝接头处开单V形坡口，三个坡口角度分别为25。、 35°、45°;
2) 施焊前采用机械处理清理坡口表面，去除油污和铁锈；
3) 采用ArfC02混合气体保护焊或C02气体保护焊；焊接工艺参数为焊接电压26V 30V,焊接电流160A 310A,焊接速度0.4cm/s 0.6cm/s，焊接热输入控制在10kJ/cm 20kJ/cm，保护气体流量10L/min 20L/min;
4) 针对抗拉强度600MPa、 700MPa和800MPa的高强度钢，分别采用名义强度600MPa 或700MPa实芯焊丝进行多层多道焊，连续施焊，中途不停歇；
5) 沿焊缝垂直方向切取至少3个弯曲试样，将试样侧面机械加工平整，并进行120°弯曲；
6) 对试样弯曲结果进行宏观或微观检测宏观检测是利用5 — 10倍放大镜通过肉眼直接 观察角焊缝区；微观检测是借助金相显微镜对弯曲试样的角焊缝区进行检测。
所述步骤2)中的机械处理是用钢丝刷将坡口表面的铁锈清除干净，使其露出金属光泽。 所述步骤3)中的Ar+C02混合气体保护焊采用的Ar与C02的体积百分比为80% : 20%。 所述步骤4)中的600MPa、 700MPS实芯焊丝的直径为1.2mm。
所述步骤4)中的600MPa实芯焊丝中包含以下重量百分比的化学成分C<0.11%， Si 0.5% 0.80%， Mnl.5°/。 1.9%， Mo0.3% 0.5%; 600MPa实芯焊丝的熔敷金属力学性能为 抗拉强度cjb〉670MPa，屈服强度ds〉545MPa,伸长率S>25%, -40°(:冲击吸收功^KV>85J。
所述步骤4)中的700MPa实芯焊丝中包含以下重量百分比的化学成分C<0.10%， Si 0.4% 0.8%， Mn 1.25% 1.80%， Mo 0.3%~0.6%, Ni 0.5% 1.0%; 700MPa实芯焊丝熔敷 金属力学性能为抗拉强度A >750MPa，屈服强度as >700MPa，伸长率3>21%， -4(TC冲击
吸收功^KV〉100J。
所述步骤4)中的多层多道焊，除了打底层焊道外，其余各层焊道施焊时层间温度控制 在60 150。C。
本发明中宏观检测和微观检测均是现有技术，在此不再赘述。
本发明采用ArKX)2混合气体保护焊，不同强度级别的焊丝配合适当的坡口角度，用本 发明提出的方法进行检测，可以确定合适的角焊缝坡口角度，使焊缝金属具有较高的塑韧性 储备，焊缝根部韧性好，可防止熔合区和焊缝根部微裂纹的产生和扩展，具有很好抗裂性； 即使在不预热、不焊后热处理的条件下，也能有效地避免焊接裂纹。
与常规的焊接接头检测方法相比，采用本发明所述的针对抗拉强度600—800MPa高强度 钢角焊缝接头性能的检测方法，可以可靠的检测合适的坡口角度、焊丝匹配和焊接接头抗裂 性，避免不必要的多层多道施焊，还可以大幅度的降低焊接成本，提高生产效率。因此，本 发明所述的角焊缝接头性能的检测方法具有操作简便、适用性强的特点，便于推广应用和降 低生产成本。


图l是本发明的角焊缝结构示意图2是本发明的脚焊缝完成结构示意图3是本发明的角焊缝试样切取位置示意其中l.试板，2.立板，3.坡口。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 实施例1:
母材如图1所示,厚度为20mm的Q550低合金调质高强度钢，在三块在300mmX 300mm 的试板1上分别焊接一块高度45mm的立板2，形成T形结构。立板2与试板1角接处开单 V形坡口 3，三个坡口 3角度分别为25。、 35°、 45°。
焊接材料600MPa气体保护焊实芯焊丝，直径为1.2皿。
焊接方法Ar+C02混合气体保护焊，其中Ar和CO2的体积百分比为80。/Q : 20%。
焊接工艺参数焊接电压28V 29V，焊接电流240V 270A，焊接速度0.4cm/s 0.5cm/s， 焊接热输入13.4kJ/cm 19.6kJ/cm，保护气体流量15 20L/min;焊接层数3层，采用多层 多道焊；焊道数坡口角度25。时8道，35。时16道，45。时28道。
焊接技术要点在室温为24'C的不预热条件下施焊，施焊前采用机械处理清理坡口表面， 去除油污和铁锈；除了打底层焊道外，第二层焊道施焊时应保持60 120'C的层间温度，使 第一道焊道起预热作用(也有利于氢的扩散逸出)。连续施焊，中途不得停歇。焊后采取硅酸 铝板覆盖焊接接头区的缓冷措施。焊后接头^好，无焊缝表面裂纹和根部裂纹。如图2所示。
按图3所示沿焊缝垂直方向切取3个弯曲试样，将试样侧面机械加工平整，进行120°弯 曲。对试样弯曲结果进行检测宏观检测是利用5—IO倍放大镜通过肉眼直接观察；微观检 测是借助金相显微镜对弯曲试样进行检测。
试验结果表明，获得的角焊缝接头的抗裂性能，以坡口角度35。时为最佳，比坡口角度 45°时减少焊接道数12道。.
实施例2:
母材如图l所示，厚度30mm的HQ80低合金高强度钢，三块T形接头的立板2分别 开25°、 35°、 45°单V形坡口 3，试板1尺寸为300mmx300mm，立板2尺寸为300mmx60mm。 焊接材料800MPa气体保护焊实芯焊丝，直径为1.2mm。
焊接方法ArfC02混合气体保护焊，其中Ar和C02的体积百分比为80。/。
20%。 焊接工艺参数焊接电压27V 28V,焊接电流230A 260A，焊接速度0.5cm/s，焊接 热输入12.4kJ/cm 14.6kJ/cm,保护气体流量16 18L/min,焊接层数3层，采用多层多
5道焊。焊道数坡口角度25。时10道，35。时21道，45。时35道。
焊接技术要点在室温为24'C的不预热条件下施焊，施焊前采用机械处理清理坡口表面, 去除油污和铁锈；除了打底层焊道外，其余各层焊道施焊时应保持80 150'C的层间温度， 使前一道焊道起预热作用(也有利于氢的扩散逸出)。连续施焊，中途不得停歇。
焊后接头完好，无焊缝表面裂纹，如图2所示。
按图3所示，沿焊缝垂直方向切取3个弯曲试样，将试样侧面机械加工平整，进行120° 弯曲。对试样弯曲结果进行检测宏观检测是利用5 —IO倍放大镜通过肉眼直接观察；微观 检测是借助金相显微镜对弯曲试样进行检测。
试验结果表明，获得的角焊缝接头的抗裂性能，以坡口角度35°时为最佳，比坡口角度 45。时减少焊接道数14道。
在上述的实施例中所述的机械处理是用钢丝刷或手动砂轮打磨将坡口表面的铁锈清除 干净，使其露出金属光泽。
600MPa实芯焊丝中包含以下化学成分C 0.07%, Si 0.60%, Mn 1.45°/。， Mo 0.38%;力学 性能为熔敷金属抗拉强度cTb〉670MPa，屈服强度a^545MPa^伸长率5>25%， -40°<:冲击吸 收功JKV>85J。
700MPa实芯焊丝中包含以下化学成分C 0.07%, Si 0.45%, Mn 1.24%， Mo 0.42%, Ni 1.51%;熔敷金属力学性能为抗拉强度cjb"50MPa,屈服强度cjs"OOMPa^伸长率5>21%， -40"冲击吸收功JKV>100J。
权利要求
1. 一种检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，其特征在于，包括以下步骤1)T形角焊缝的试板对接形式为在三块试板上分别焊接一块立板，形成T形结构，两侧焊角焊缝，立板不得偏斜；角焊缝接头处开单V形坡口，三个坡口角度分别为25°、35°、45°；2)施焊前采用机械处理清理坡口表面，去除油污和铁锈；3)采用Ar+CO2混合气体保护焊或CO2气体保护焊；焊接工艺参数为焊接电压26V～30V，焊接电流160A～310A，焊接速度0.4cm/s～0.6cm/s，焊接热量输入控制在10kJ/cm～20kJ/cm，保护气体流量10L/min～20L/min；4)针对抗拉强度600MPa、700MPa和800MPa的高强度钢，分别采用名义强度600MPa或700MPa实芯焊丝进行多层多道焊，连续施焊，中途不停歇；5)沿焊缝垂直方向切取至少3个弯曲试样，将试样侧面机械加工平整，并进行120°弯曲；6)对试样弯曲结果进行宏观或微观检测宏观检测是利用5—10倍放大镜通过肉眼直接观察；微观检测是借助金相显微镜对弯曲试样进行检测。
2. 根据权利要求1所述的检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，其特征在于所述步骤2) 中的机械处理是用钢丝刷将坡口表面的铁锈清除干净，使其露出金属光泽。
3. 根据权利要求1所述的检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，其特征在于所述步骤3) 中的Ar+C02混合气体保护焊采用的Ar与C02的体积百分比为80% : 20%。
4. 根据权利要求1所述的检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，其特征在于所述步骤4) 中的600MPa、 700MPa实芯焊丝的直径为1.2mm。
5. 根据权利要求1所述的检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，其特征在于所述步骤 4)中的600MPa实芯焊丝中包含以下重量百分比的化学成分C<0.11%， Si 0.5% 0.80%， Mn 1.5% 1.9%， Mo 0.3% 0.5%; 600MPa实芯焊丝的熔敷金属力学性能为抗拉强度ab >670MPa，屈服强度cJs〉545MPa,伸长率3>25%， 4(TC冲击吸收功^KV>85J。
6. 根据权利要求1所述的检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，其特征在于所述步骤 4)中的700MPa实芯焊丝中包含以下重量百分比的化学成分C<0.10%， Si 0.4% 0.8%, Mn 1.25% 1.80%， Mo 0.3% 0.6%， Ni 0.5% 1.0%; 700MPa实芯焊丝熔敷金属力学性能 为抗拉强度ob>750MPa，屈服强度cjs>700MPa,伸长率S>21%， 4(TC冲击吸收功XKV>100J。
7. 根据权利要求1所述的检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，其特征在于所述步骤 4)中的多层多道焊，除了打底层焊道外，其余各层焊道施焊时层间温度控制在60 15(TC。
全文摘要
本发明涉及一种检测高强度钢角焊缝接头性能的方法，包括以下步骤1)T形角焊缝的试板对接，角焊缝接头处开单V形坡口；2)施焊前采用机械处理清理坡口表面；3)采用Ar+CO₂混合气体保护焊或CO₂气体保护焊；4)采用实芯焊丝进行多层多道焊，连续施焊，中途不停歇；5)切取弯曲试样，将试样侧面机械加工平整，并进行120°弯曲；6)对试样弯曲后的角焊缝区进行宏观或微观检测。与常规的焊接接头检测方法相比，本发明可以可靠的检测抗拉强度600-800MPa高强度钢角焊缝合适的坡口角度、焊丝匹配和焊接接头抗裂性，避免不必要的多层多道施焊，大幅度的降低焊接成本。本发明具有操作简便、适用性强的特点，便于推广应用和提高生产效率。
文档编号G01N19/04GK101464248SQ200810238559
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者张永兰, 李亚江 申请人:山东大学