一种1100MPa级热轧超高强高韧钢不预热焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种IlOOMPa级热乳超高强高韧钢不预热焊接方法。
【背景技术】
[0002]低合金超高强度结构钢广泛应用于工程机械、电力、建筑、桥梁、汽车起重机等重载领域；目前，新型超高强高韧钢不断涌现，但是相关焊接工艺难以同步更新，因此阻碍了高附加值钢种的实际应用。
[0003]随着TMCP工艺技术的发展，热乳高强钢的强度和韧性得到显著提升，目前主要出现以回火马氏体和无碳化物贝氏体组织为主的超高强钢；为了抑制焊接接头冷裂纹形成，钢种开发中已经严格控制碳含量及微合金元素的添加量；但是抗拉强度达到IlOOMPa以上的超高强钢由于母材强度高，如何在保证焊接接头的强度的同时，具有良好的冲击韧性，仍然是一大难点。
[0004]目前为了消除焊接冷裂纹，不仅需要对焊接材料进行焊前预热，而且需要进行焊后热处理；这就降低了高强钢的焊接生产效率，增加了焊接工艺复杂性；因此，开发不预热的焊接工艺对实际生产具有重要意义。
[0005]申请号为ZL200610070181和ZL200910019599的中国专利申请公开了 “800MPa高强钢的不预热焊接工艺”和“900MPa高强钢不预热组合焊接方法”，此发明解决了抗拉强度为800和900MPa的高强钢不预热焊接问题；但是在IlOOMPa级超高强钢的焊接方面，如何通过焊丝的选取及焊接工艺的优化，实现不预热焊接避免焊接冷裂纹，目前还没有公开的有效的方法。
【发明内容】
[0006]针对现有IlOOMPa级热乳超尚强尚初钢在不预热焊接方面存在的冋题，本发明提供一种IlOOMPa级热乳超高强高韧钢不预热焊接方法，通过合理的焊丝选取，采用优化的焊接工艺，控制焊接线能量，避免焊接冷裂纹的形成。
[0007]本发明的IlOOMPa级热乳超高强高韧钢不预热焊接方法按以下步骤进行:
1、在待焊接板材的接头处开V形坡口，坡口角度为30°-45°，钝边为l~2mm，组对间隙为1.2~2mm;所述的待焊接板材为IlOOMPa级热乳超高强高韧钢，其屈服强度为900~980MPa，抗拉强度为 1140~1300MPa，延伸率为 13~18% ；
2、对坡口两侧的待焊接板材表面进行打磨，去除氧化铁皮和铁肩；
3、将待焊接板材四周用螺栓固定，然后进行Ar+C(V混合气体保护固定焊，固定焊的焊接电压为20~22V，焊接电流为190~200A，焊接速度为330~420mm/min ；
4、固定焊结束后直接进行Ar+C(V混合气体保护打底焊，打底焊的焊接电压为22~24V，焊接电流为220~240A，焊接速度为390~480mm/min ；
5、打底焊结束后直接进行Ar+C(V混合气体保护填充焊，填充焊的焊接电压为22~30V，焊接电流为220~290A，焊丝延伸出焊枪的长度为15~18mm，焊接速度为330~390mm/min ；
6、将填充焊结束后的板材在200±5°C条件下保温50~70min，消除焊接应力，并使焊接引入氢原子能够充分扩散，避免产生氢致裂纹。
[0008]上述方法中，步骤3、4和5采用的焊丝是牌号为ER120S-G的实心焊丝。
[0009]上述的IlOOMPa级热乳超尚强尚初钢是指低碳热乳超尚强尚初钢。
[0010]上述的步骤3、4和5中，Ar+C(V混合气体中氩气的体积百分比为80% ;焊接时氩气/ 二氧化碳混合气体的流量为18~22L/min。
[0011]上述方法获得的板材的焊接接头抗拉强度多1085MPa，焊缝O °C冲击功彡90J，-20°C冲击功彡60J。
[0012]本发明的技术原理是:通过采用较低的线能量进行固定焊、打底焊和填充焊；线能量是指焊接电压与电流的乘积除以焊接速度；较低的线能量即指，焊接的电流电压较小；由于固定焊和打底焊时采用较低的线能量(6~8KJ/cm)，钢板焊接过程中热影响区的峰值温度低，组织粗化效果减弱，粗晶区内原奥氏体晶粒尺寸减小；此外焊接母材具有一定抗焊接冷裂纹能力，焊接后粗晶区的相变产物为无碳化物贝氏体组织，具有良好的冲击韧性。
[0013]本发明的方法焊前及焊接道次间不需要进行预热，因此能耗低，焊接生产效率高，并且能够解决IlOOMPa级高强钢焊接问题；焊接IlOOMPa级高强钢时，焊接过程需要连续不间断，并且严格控制线能量，当焊接板材较厚时采用多层多道次焊接。
[0014]本发明的方法可有效避免了焊接裂纹的产生；从焊接接头的金相组织观察分析，焊缝区主要为针状铁素体组织，粗晶区和细晶区为无碳化物贝氏体组织，混晶区为粒状贝氏体组织，回火区为回火马氏体组织；焊接接头平整光滑，强度和韧性均能达到使用要求；与常规焊接工艺相比，减少了焊前预热工序，具有工艺简单易行，生产效率高，尤其针对解决IlOOMPa级超尚强尚初钢焊接冋题，具有重要的实际生广意义。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例1的焊接接头金相组织显微图。
【具体实施方式】
[0016]本发明实施例中观测金相组织的设备为徕卡DMIRM 2500M金相显微镜。
[0017]本发明实施例中IlOOMPa级热乳超高强高韧钢的厚度范围为10~15mm。
[0018]本发明的IlOOMPa级热乳超高强高韧钢选用申请号为201410684407.0专利申请完公开的“一种低碳热乳超高强高韧钢及其制备方法”所记载方法制备的低碳热乳超高强尚韦刃钢。
[0019]本发明实施例中测试拉伸性能参照GB/T 228-2002标准，采用的设备为CMT5105-SANS电子万能拉伸试验机。
[0020]本发明实施例中测试冲击性能参照ASTM E23-2007标准，采用的设备为InstronDynatup 9200系列落锤冲击试验机。
[0021]本发明实施例中采用的焊丝为法国沙福公司产品。
[0022]本发明实施例中采用的焊丝成分按重量百分比含C 0.08-0.15%, Si 0.5-1.0%，Μη
1.35-1.80%，Ni 2.0-2.5%，Cr 0.25-0.5%, Mo 0.35-0.6%，余量为 Fe 和不可避免杂质，熔敷金属力学性能为:屈服强度σ s> 965MPa，抗拉强度σ lOlOMPa，延伸率δ彡13%，_20°C冲击功Akv彡47J。
[0023]本发明实施例中采用的焊丝直径1.2mm。
[0024]本发明实施例中，步骤3、4和5的Ar+C(V混合气体中氩气的体积百分比为80%
本发明实施例中，步骤2、3和4的氩气/ 二氧化碳混合气体的流量为18~22L/min。
[0025]本发明实施例中固定焊的线能量在6~7KJ/cm之间，打底焊的线能量在7~8KJ/cm之间，填充焊时的线能量为8~18 KJ/cmo
[0026]本发明实施例中，对坡口两侧的待焊接板材表面进行打磨是指对坡口两侧20~25mm范围内钢板表面进行打磨。
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