一种高强度级别Q500qE桥梁钢厚板埋弧焊接方法
【专利摘要】一种高强度级别Q500qE桥梁钢厚板埋弧焊接方法，其步骤：适用的基板力学性能：ReL≥500MPa，Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40oCKV2冲击功≥120J；厚板组合为50mm及60mm等厚焊接，且焊前不预热，焊后不进行热处理；埋弧焊坡口为双面U型对称坡口，坡口角度为60°，钝边7mm，R7mm；埋弧焊丝的抗拉强度不低于610MPa，直径Ф5.0mm，并与烧结焊剂SJ101Q匹配使用；焊接工艺参数：电流630A，电压~31V，速度34cm/min，线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为350℃×1h；采用多层多道连续施焊，层间温度不超过210℃。本发明操作简便、高效、节能，尤其适用于大跨度桥梁钢厚板的焊接。
【专利说明】一种高强度级别Q500qE桥梁钢厚板埋弧焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Q500qE高强度桥梁钢厚板埋弧焊对接焊接工艺方法，适用于焊接抗拉强度Rm ^ 650MPa级别高强度桥梁工程厚板结构用钢，它属于大跨度桥梁厚板制造焊接【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国拟建的沪通长江大桥是一座6线公路、4线铁路的大跨度公、铁两用桥梁，其主桥采用跨度为1092米的公铁两用斜拉桥，建成后的沪通大桥将成为目前世界上跨度最大的公、铁两用桥。为适应我国桥梁建设向高强、大跨、重载、高速方面发展的要求，武钢(集团)公司为该桥开发研制了我国新一代高强度、高韧性桥梁用钢Q500qE，其综合力学性能达到了国外同类钢种水平，尤其是在提高强度的同时低温冲击韧性也有较大的提高。基材性能的提高对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了迫切的要求。因此，如不及时有效地解决大跨度桥梁钢种的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国桥梁钢及新钢种的推广应用。加快开展大跨度桥梁用钢焊接工艺及配套焊接材料研究，对我国桥梁用钢在大跨度厚板桥梁结构制造技术的推广应用有重大经济效益及社会效益。
[0003]经检索:中国专利申请号:CN201310210442.4的文献，其公开了《一种桥梁用Q500qE超低碳贝氏钢焊接方法》。其在于:当板厚B>32~44mm时，焊前预热温度80°C ;板厚B>44~60mm时需要预热100°C。所述对接采用的埋弧焊坡口形式包括:板厚B>32~90mm的钢板对接时，采用坡口角度为45°的双边U型坡口，坡口角度为45°，根部圆弧半径为6mm，钝边尺寸为4mm。其对接埋弧焊的工艺参数包括:板厚B>32~90mm的钢板对接时，在根部焊道，焊接电流400~440A、电弧电压26~28V、焊速16~20m/h、热输入18.7~27.7kj/cm ;在填充和盖面焊道，焊接电流560~600A、电弧电压28~32V、焊速20~24m/h、热输入为23.5~28.8 kj/cm ;道间温度均控制在80~200°C;反面焊接前要进行清根处理。该专利不足主要在同强度板厚在32~44mm范围，焊前要求预热温度80°C，板厚在44~60mm时需要预热100°C，而且板厚B>32~90mm的钢板对接时焊接热输入均小于29kj/cm，焊接工艺规范较窄。
[0004]中国专利申请号CN201310282936.的专利文献，其公开了《屈服强度≥500MPa级桥梁钢大线能量埋弧焊接方法》。其仅适用的基板厚度组合为32mm等厚对接焊，且坡口角度为60°，钝边6mm，R6mm ;匹配焊丝的抗拉强度≥650MP，直径Φ4.0mm;焊接:电流700~750A，电压32V，速度3(T26cm/min，线能量45~55 kj/cm，焊剂烘烤制度为350°C X Ih ；采用多层多道连续施焊。
[0005]对于大跨度高强度桥梁结构的建造，其解决的关键问题是在保证安全服役的前提下，焊接后结构不变形、无裂纹产生，接头具有优良力学性能及低温韧性。然而众所周知，随着建桥基材的强度的增加，尤其屈服强度的不断提高，在焊前不预热，焊后不热处理的条件下，保证焊接过程中大型钢结构防裂、防断成为制造过程的首要关键技术。而大型钢结构制造过程进行焊前预热，焊后热处理意味着施工环境、制造成本及制造周期的困难，无法满足施工的技术要求。本发明公开了一种Q500qE高强度桥梁钢厚板的埋弧焊关键焊接工艺制造技术，其主要解决的问题是提出了一种埋弧焊接工艺与匹配材料焊接大跨度高强度桥梁钢厚板对接接头焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于主要解决的问题是提出了一种高强度Q500qE桥梁钢板厚为50mm及60_埋弧焊关键焊接工艺制造技术，其核心提出了一种埋弧焊接工艺与匹配材料焊接大跨度高强度桥梁钢厚板的对接焊缝焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接方法。
[0007]实现上述目的的措施:
一种高强度级别Q500qE桥梁钢厚板埋弧焊接方法，其步骤:
(O适用的基板力学性能为:屈服强度ReL≥500MPa，抗拉强度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2冲击功≥120J ;适用的厚板组合为50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不预热，焊后不进行热处理；
(2)埋弧焊坡口形式采用双面U型对称坡口，坡口角度为60°，钝边7mm，R7mm；
(3)匹配的焊接材料:埋弧焊丝的抗拉强度不低于610MPa，焊丝直径Φ5.0mm，并与烧结焊剂SJlOlQ匹配使用；
(4)焊接工艺参数:焊接电流630A,焊接电压~31V,焊接速度34cm/min,焊接线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为350°C X Ih ；
(5)采用多层多道连续施焊，并控制层间温度不超过210°C。
[0008]与本申请埋弧焊接匹配的焊丝的熔敷金属抗拉强度RmS 610MPa，焊丝直径Φ5.0mm0
[0009]其焊丝的化学成分(按重量％)为:C≤0.10、Si ≤ 0.06,Mn ≤ 2.0,Ni ≤ 0.50、Ti ≤ 0.13、B ≤ 0.010、Cr ^ 0.20, Mo ^ 0.50, P ^ 0.010, S ≤ 0.006。该焊丝与烧结焊剂SJlOlQ匹配进行焊接，熔敷金属的力学性能为Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%,Z=74%, -40 °C KV2 冲击功=143J。
[0010]本发明公开的“高强度桥梁钢Q500qE埋弧厚板焊接方法”具有如下优点:
(I)本发明提出的高强度桥梁钢Q500qE埋弧对接焊接方法，满足了我国拟建的沪通长江大跨度公、铁两用桥梁厚板结构埋弧焊接工艺关键制造技术。接头具有优良的低温韧性，接头三区具有较高的冲击韧性储备及安全裕度，即接头三区的_40°CKV2冲击功远高于桥梁钢对接接头三区_40°C KV2≥48J焊接性能标准。
[0011](2)采用本发明焊接工艺技术，埋弧焊接头过热区主要为贝氏体组织，焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织，从而使焊缝具有优良的低温冲击韧性，接头具有优良的抗裂性能及优良的断裂韧性。
[0012](3)采用本发明焊接工艺技术实现了高强度桥梁钢厚板结构制造过程焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺，采用多层多道连续施焊工艺时焊缝仍具有较高的冲击功，接头三区_40°C KV2冲击功达到108~193J。
[0013]本发明所述的焊接工艺操作简便、高效、节能，尤其适用于大跨度桥梁钢厚板的焊接。【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图为本发明采用钢板厚度为50_或60_埋弧对接接头坡口示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面对本发明予以详细描述:
本发明各实施例按照以下步骤生产，并在所限定范围内任意取值。
[0016]一种高强度级别Q500qE桥梁钢厚板埋弧焊接方法，其步骤:
(O适用的基板力学性能为:屈服强度ReL≥500MPa，抗拉强度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2冲击功≥120J ;适用的厚板组合为50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不预热，焊后不进行热处理；
(2)埋弧焊坡口形式采用双面U型对称坡口，坡口角度为60°，钝边7mm，R7mm；
(3)匹配的焊接材料:埋弧焊丝的抗拉强度不低于610MPa，焊丝直径Φ5.0mm，并与烧结焊剂SJlOlQ匹配使用；
(4)焊接工艺参数:焊接电流630A,焊接电压~31V,焊接速度34cm/min,焊接线能量35kj/cm，焊剂烘烤制度为350°C Xlh ；
(5)采用多层多道连续施焊，并控制层间温度不超过210°C。
[0017]实施例1:
基材:Q500qE,厚板组合50mm+50mm。试板尺寸为600mmX 400mmX 50mm,埋弧焊坡口米用双面U对称坡口，坡口角度为60°，钝边7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊丝，焊剂为SJ101Q，熔敷金属的力学性能为 Rel=542MPa，Rm=630 MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 冲击功=143J。与Q500qE钢(50mm+50mm)厚板对接焊接，焊接材料为WQ-6焊丝，焊丝直径Φ5.0mm ;焊接工艺规范:焊接电流630 (A)，焊接电压31 (V)，焊接速度~34(cm/min)，焊接线能量35(kj/cm);埋弧焊对接采用多层多道连续施焊，层间温度控制在17(T180(°C )，焊前不预热、焊后不进行热处理。
[0018]采用上述焊接工艺焊接的对接接头，经对其力学性能进行检测，其焊缝抗拉强度Rm =655MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功_40°C KV2=156J，熔合线冲击功-40。。KV2=129 J，热影响区(Imm) _40°C KV2= 183J。
[0019]实施例2:
基材:Q500qE,厚板组合60mm+60mm。试板尺寸为600_X400_X60mm,埋弧焊坡口采用双面U对称坡口，坡口角度为60°，钝边7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊丝，焊剂为 SJ101Q，，熔敷金属的力学性能为 Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 冲击功=143J。与Q500qE钢(60mm+60mm)厚板对接接头焊接，焊接材料为WQ-6焊丝，焊丝直径Φ5.0mm ;焊接工艺规范:焊接电流630 (A),焊接电压31 (V),焊接速度~34 (cm/min),焊接线能量35 (kj/cm);埋弧焊对接采用多层多道连续施焊，层间温度控制在19(T210(°C )，焊前不预热、焊后不进行热处理。
[0020]采用上述焊接工艺焊接的对接接头，经对其力学性能进行检测，其焊缝抗拉强度Rm =681MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功_40°C KV2=130J，熔合线冲击功-400C KV2=108J,热影响区(Imm) -40°C KV2= 193J。
[0021]实施例3: 基材:Q500qE,厚板组合60mm+60mm。试板尺寸为600_X400_X60mm,埋弧焊坡口采用双面U对称坡口，坡口角度为60°，钝边7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊丝，焊剂为 SJ101Q，，熔敷金属的力学性能为 Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 冲击功=143J。与Q500qE钢(60mm+60mm)厚板对接接头焊接，焊接材料为WQ-6焊丝，焊丝直径Φ5.0mm ;焊接工艺规范:焊接电流630 (A),焊接电压31 (V),焊接速度?34 (cm/min),焊接线能量35 (kj/cm);埋弧焊对接采用多层多道连续施焊，层间温度控制在19(T210(°C )，焊前不预热、焊后不进行热处理。
[0022]采用上述焊接工艺焊接的对接接头，经对其力学性能进行检测，其焊缝抗拉强度Rm =680MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，焊缝冲击功_40°C KV2=118J，熔合线冲击功-400C KV2=107J,热影响区(Imm) -40°C KV2= 175J。
[0023]本【具体实施方式】仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
【权利要求】
1.一种高强度级别Q500qE桥梁钢厚板埋弧焊接方法，其步骤: (O适用的基板力学性能为:屈服强度ReL≥500MPa，抗拉强度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2冲击功≥120J ;适用的厚板组合为50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不预热，焊后不进行热处理； (2)埋弧焊坡口形式采用双面U型对称坡口，坡口角度为60°，钝边7mm，R7mm； (3)匹配的焊接材料:埋弧焊丝的抗拉强度不低于610MP，焊丝直径Φ5.0mm，并与烧结焊剂SJlOlQ匹配使用； (4)焊接工艺参数:焊接电流630A,焊接电压~31V,焊接速度34cm/min,焊接线能量35kJ/cm，焊剂烘烤制度为350°C Xlh ； (5)采用多层多道连续施焊，并控制层间温度不超过210°C。
【文档编号】B23K9/18GK103894710SQ201410137615
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】缪凯, 牟文广, 陈浮, 李立军, 黄治军, 胡因洪, 许颖, 胡家国, 王靓 申请人:武汉钢铁(集团)公司