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。具体设及一种用于超高强度厚钢板的C〇2气 体保护焊的焊接方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，结构钢不断向着超高强度、大结构的方向发展，强度达到890M化级W上和 厚度在25mm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Ni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),给随后的焊接加工带来困难。因此，在焊接运类超高强度大厚板时，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，控制溫度含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100~15(TC，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超高强度厚钢板的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好。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案:先对下料后的待焊接的超高强度厚钢 板加工坡口，坡口为不对称X型，再采用C〇2气体保护焊接方法依次进行打底层焊接和填充 层焊接，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] 所述打底层焊接采用500~600Mh级的焊丝焊接，打底层的厚度为2~8mm;所述填充 层焊接采用与母材等强度的焊丝焊接。
[0007] 所述待焊接的超高强度厚钢板是强度为890M化级W上和厚度为25~30mm的钢板。 [000引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 300~380臟/111111，保护气体为80￥01.%4叶20￥01.%0)2，气体流量为15~2化/111111。
[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： 本发明所采用500~600M化级的焊丝进行打底层焊接，打底层厚度为2~8mm，焊接890MPa 级W上的超高强度厚板，采用15~18kJ/cm的焊接热输入，焊前不预热，层间溫度不控制，焊 后不需要缓冷，焊接工艺简单。
[0010] 本发明的打底层焊接是采用500~600M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，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] 本发明打底层的厚度为2~8mm，很好地控制了结构件的角变形，防止了填充焊道的 烧穿现象。
[0012] 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941~982MPa，所形成的焊接接头具有与母材相当的 抗拉强度，焊缝金属-20°C冲击初性平均值为89J~104J，即具有良好的冲击初性，适用于 890M化级W上的大型结构件的焊接。
[0013] 因此，本发明具有工艺简单、不需要额外的加热或冷却设备或装置、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890MPa 及W上的超高强度大厚板结构钢。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的一种不对称X型坡口的示意图。
【具体实施方式】
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017]实施例1 一种用于超高强度厚钢板的C〇2气体保护焊的焊接方法。先对下料后的待焊接的超高 强度厚钢板加工坡口，如图1所示，坡口为不对称X型，坡口的角度为60°，上坡口的厚度为该 钢板厚度的2/3。再采用C〇2气体保护焊接方法依次进行打底层焊接和填充层焊接，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。
[0018] 本实施例所述打底层焊接采用500M化级的焊丝邸50-6,焊丝直径为1.2mm，打底层 厚度为5~8mm;所述填充层焊接采用900M化级的焊丝B服-5,焊丝直径为1.2mm。
[0019] 本实施例所述待焊接的超高强度厚钢板为Q890,其化学组分如表1所示，其屈服强 度为890MPa，抗拉强度为940~llOOMPa，一20°C冲击初性值为^ 34J。钢板厚度为30mm。
[0020] 表1 Q890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 如下:无损探伤100%合格;焊接接头抗拉强度为941~955MPa，焊缝金属-20°C冲击初性平均 值为104J，测试结果表明：采用本实施例所述的打底层焊接采用500M化焊丝，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890MPa级的大型构件的 高强度技术要求，且具有良好的冲击初性。
[0021] 实施例2 一种用于超高强度厚钢板的C〇2气体保护焊的焊接方法。先对下料后的待焊接的超高 强度厚钢板加工坡口，如图1所示，坡口为不对称X型，坡口的角度为60°，上坡口的厚度为该 钢板厚度的2/3。再采用C〇2气体保护焊接方法依次进行打底层焊接和填充层焊接，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。
[0022] 本实施例所述打底层焊接采用600M化级的焊丝邸60-6,焊丝直径为1.2mm，打底层 厚度为2~5mm;所述填充层焊接采用1000 M化级的焊丝FK1000,焊丝直径为1.2 mm。
[0023] 本实施例所述待焊接的超高强度厚钢板为Q960,其化学组分如表2所示，其屈服强 度为960MPa，抗拉强度为980~1150MPa，-2(TC冲击初性值为^ 34J。钢板厚度为25mm。
[0024] 表2 Q960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 如下:无损探伤100%合格;焊接接头抗拉强度为980~982MPa，焊缝金属-20°C冲击初性平均 值为89J。测试结果表明：采用本实施例所述的打底层焊接采用600M化焊丝，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960MPa级的大型构件的 高强度技术要求，且具有良好的冲击初性。
[0025] 本【具体实施方式】与现有技术相比，具有如下积极效果： 本【具体实施方式】所采用500~600M化级的焊丝进行打底层焊接，打底层厚度为2~8mm，焊 接890M化级W上的超高强度厚板，采用15~18kJ/cm的焊接热输入，焊前不预热，层间溫度不 控制，焊后不需要缓冷，焊接工艺简单。
[0026] 本【具体实施方式】的打底层焊接是采用500~600M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，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。
[0027] 本【具体实施方式】打底层的厚度为2~8mm，很好地控制了结构件的角变形，防止了填 充焊道的烧穿现象。
[0028] 对本【具体实施方式】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941~982MPa，所形成的焊接接头具有与母 材相当的抗拉强度，焊缝金属-20°C冲击初性平均值为89J~104J，即具有良好的冲击初性， 适用于890M化级W上的大型结构件的焊接。
[0029] 因此，本【具体实施方式】具有工艺简单、不需要额外的加热或冷却设备或装置、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890M化及W上的超高强度大厚板结构钢。
【主权项】
1. 一种用于超高强度厚钢板的c〇2气体保护焊的焊接方法，其特征在于所述焊接方法 是，先对下料后的待焊接的超高强度厚钢板加工坡口，坡口为不对称X型，再采用c〇 2气体保 护焊接方法依次进行打底层焊接和填充层焊接，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； 所述打底层焊接采用500~600MPa级的焊丝焊接，打底层的厚度为2~8mm;所述填充层 焊接采用与母材等强度的焊丝焊接。2. 根据权利要求1所述用于超高强度厚钢板的C02气体保护焊的焊接方法，其特征在于 所述待焊接的超高强度厚钢板是强度为890MPa级以上和厚度为25~30mm的钢板。3. 根据权利要求1所述用于超高强度厚钢板的C02气体保护焊的焊接方法，其特征在于 所述焊接的参数是: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。
【专利摘要】本发明涉及一种用于超高强度厚钢板的CO2气体保护焊的焊接方法。其技术方案是：先对下料后的待焊接的超高强度厚钢板加工坡口，坡口为不对称X型，再采用CO2气体保护焊接方法依次进行打底层焊接和填充层焊接，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。所述打底层焊接采用500~600MPa级的焊丝焊接，打底层的厚度为2~8mm；所述填充层焊接采用与母材等强度的焊丝焊接。所述待焊接的超高强度厚钢板是强度为890MPa级以上和厚度为25~30mm的钢板。本发明具有工艺简单、人工强度小、焊接成本低和焊接效率高的特点，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，适合于890MPa及以上的超高强度大厚板结构钢。
【IPC分类】B23K9/16, B23K101/18
【公开号】CN105643061
【申请号】
【发明人】王红鸿, 吴开明, 李军辉, 魏然, 黄刚
【申请人】武汉科技大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月7日