建筑用高性能结构钢q460gjc埋弧自动焊焊接工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种建筑用高性能结构钢Q460GJC埋弧自动焊焊接工艺，该焊接工艺①焊接材料：焊丝选用H08MnMoA，焊剂选用SJ101；②根据板厚选择X形坡口或V形坡口；③焊接前预热温度不低于100℃；④采用多层多道焊接，道间温度为100～170℃。本发明焊接工艺解决了建筑高性能结构钢Q460GJC在埋弧自动焊高热输入作用下，焊缝热影响区冲击韧性大幅下降的问题，焊接接头的综合性能优良，达到了与母材等强等韧的目的，可以保证Q460GJC高性能钢在钢结构领域的成功应用，提高了我国钢结构焊接的科技水平，对于推动我国钢结构建设的发展具有重要的意义。
【专利说明】建筑用高性能结构钢Q460GJC埋弧自动焊焊接工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑钢结构焊接【技术领域】，尤其是建筑用高性能结构钢Q460GJC的埋弧自动焊焊接工艺。
【背景技术】
[0002]在钢结构工程中采用高性能结构钢能大幅度减少钢材的用量，相应的大大减少冶炼钢材消耗的能源，最终降低单位建筑面积消耗的能源。我国每年建筑用结构钢超过3000万吨，若其中10%采用高性能结构钢，即高性能结构钢用量约300万吨，采用高性能结构钢后，用钢量可减少15%，每吨钢结构造价按10000元计算，则可节省投资成本近50亿元。
[0003]目前我国钢结构主要是使用Q235和Q345等普通钢材，而高性能结构钢在钢结构中的使用还比较少，随着国家的发展，高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆、机场、会展中心以及钢结构厂房等大型建筑工程的建设力度日益加大，高层建筑用钢板的市场应用需求越来越大。高层建筑用钢板具有抗震、抗低温冲击等性能，与普通碳钢或低合金钢板相t匕，屈服强度设定了上限，抗拉强度有提高，对碳当量、屈强比指标有要求。我国钢结构对强度超过420MPa的高强钢没有配套的设计规范。
[0004]对于钢结构的工厂制作焊缝，埋弧自动焊焊接方法以其自动化焊接方式、较高的生产效率、良好的焊接质量和劳动条件而具有更为突出的优势，特别适用于大型焊接结构的制造，因此实现Q460GJC钢的埋弧自动焊具有重要的现实意义。
[0005]Q460GJC钢含碳量低(小于0.18%)，S、P含量低，在低碳的基础上，通过加入提高淬透性的合金元素和通过正火热处理来得到强度高韧性好的组织，从而保证钢板良好的综合机械性性能。同时，Q460GJC钢与普通Q460钢相比，增加了屈强比的要求，且对Z向性能提出了满足的要求，厚度效应对屈服强度的影响很小。
[0006]埋弧自动焊也大大增加了焊接线能量的输入，因此，以上提出的Q460GJC钢的焊接难点问题将更为突出。
[0007]由于Q460GJC钢具备以上特性，而埋弧自动焊属于热输入较大的焊接方法，其大电流、高熔敷速度的特点在提高生产效率的同时，也会加剧焊缝和热影响区晶粒的粗大和脆化，导致热影响区冲击韧性及强度下降的现象极易出现，并且极易产生焊接冷裂纹。加之工程实际焊接中对中厚钢板使用量的增加，以及实际焊接接头复杂性和拘束度的影响，使得Q460GJC的焊接成为一个难点问题，迫切需要通过研究试验来制定适用于Q460GJC钢的焊接工艺。
【发明内容】
[0008]针对上述问题，本发明的目的在于开拓性地提供一种针对板厚12mm以上的建筑高性能结构钢Q460GJC焊接工艺，以实现高性能结构钢Q460GJC在建筑上的推广应用。
[0009]为实现上述目的，本发明建筑用高性能结构钢Q460GJC埋弧自动焊焊接工艺，该焊接工艺包括焊接全过程中材料及参数的控制，具体如下:[0010](I)焊接材料:选用H08MnMoA焊丝，焊丝直径4.0mm，焊剂选用SJlOl ；
[0011](2)焊剂使用前严格烘干，烘干温度350?400°C，烘干1.5?2h ;
[0012](3)根据板厚选择X形坡口或V形坡口，其中，X形坡口，正面60°，反面45°，钝边2?3mm,根部间隙O?3mm ；V形坡口角度为45 °?60 ° ,钝边O?3mm,根部间隙O?3mm ；
[0013](4)焊接前预热温度为100°C ;
[0014](5)采用多层多道焊接工艺，层间温度不低于所述预热温度。
[0015]优选地，所述层间温度为100?170°C。
[0016]优选地，进行埋弧焊平焊或平角焊时，所述焊接工艺还包括:
[0017](I)打底焊缝:焊接电流520?530A，焊接电压28?30V，焊接速度38.3?41.6cm/min,热输入 21.0 ?24.9KJ/cm ；
[0018](2)填充焊缝:焊接电流530?550A，焊接电压30?32V，焊接速度41.6?45.0cm/min,热输入 21.2 ?25.4KJ/cm ；
[0019](3)盖面焊缝:焊接电流520?530A，焊接电压28?30V，焊接速度38.3?41.6cm/min,热输入 21.0 ?24.9KJ/cm。
[0020]随着结构钢性能的提高，其焊接难度也相应提高。而焊缝的焊接质量是焊缝的坡口型式，预热温度，多道焊接时的道间温度，打底焊缝、填充焊缝、盖面焊缝的焊接参数及其相应的热输入量，焊接接头的拘束度，等等众多因素相互协同、综合作用的结果，为了得到合格的焊缝，在参照已有焊接规范和实践经验基础上，还需要做大量的试验和研究工作，以使各个因素良好匹配。正因为试验摸索的工作量巨大，因而阻碍了建筑用高性能结构钢Q460GJC的推广应用。
[0021]本发明作为一种开拓性的研究，在研发时，简单套用常规技术参数无法实现发明目的，即焊接后的后的接头无法达到建筑用高性能结构钢Q460GJC国家标准所规定的性能要求。
[0022]本发明焊接工艺，解决了建筑用高性能结构钢Q460GJC的埋弧自动焊的焊接难题，按照该工艺进行焊接，获得的焊接接头综合力学性能优良，使接头的抗拉强度达到了与母材等强。
[0023]本发明提出的建筑用高性能结构钢Q460GJC焊接工艺，具有指导规范作用，填补了我国钢结构工程中Q460GJC钢利用埋弧自动焊进行焊接的空白，对于推动该钢种的应用
具有重要意义。
[0024]本发明中焊接材料的选用采取等强等韧的原则，通过焊材熔敷金属力学性能数值和钢材的力学性能数值比较进行选择。
[0025]坡口和根部间隙的选择试验确定，在保证接头综合性能的前提下，将焊接量控制在合理的范围内，实现了焊接质量和效率的最优化。
[0026]钢板预热温度采用V型坡口焊接裂纹试验进行确定，见表I。考虑到实际工程结构的复杂性和拘束度大小，应严格按照本发明推荐的温度对钢板进行预热，低于本发明推荐的预热温度会增大焊缝开裂的可能。
[0027]表IV型坡口 Q460GJC焊接裂纹试验焊接参数及结果
[0028]
【权利要求】
1.建筑用高性能结构钢Q460GJC埋弧焊自动焊接工艺，结构钢Q460GJC的板厚不小于12mm,其工艺具体如下: (1)焊接材料:选用H08MnMoA焊丝，焊丝直径4.0mm，焊剂选用SJlOl ； (2)焊剂使用前严格烘焙，烘焙温度350?400°C，烘焙时间1.5?2h ; (3)根据板厚选择X形坡口或V形坡口，其中，X形坡口，正面60°，反面45°，钝边2?3mm,根部间隙O?3_ ;V形坡口角度为45°?60° ,钝边O?3mm,根部间隙O?3_ ； (4)焊接前预热温度为100°C； (5)采用多层多道焊接工艺，道间温度不低于所述预热温度。
2.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，所述道间温度为100?170°C。
3.根据权利要求1所述的焊接工艺，其特征在于，进行平焊或平角焊位置焊接时，所述焊接工艺还包括: (1)打底焊缝:焊接电流520?530A，焊接电压28?30V，焊接速度38.3?41.6cm/min，热输入 21.0 ?24.9KJ/cm ； (2)填充焊缝:焊接电流530?550A，焊接电压30?32V，焊接速度41.6?45.0cm/min，热输入 21.2 ?25.4KJ/cm ； (3)盖面焊缝:焊接电流520?530A，焊接电压28?30V，焊接速度38.3?41.6cm/min，热输入 21.0 ?24.9KJ/cm。
【文档编号】B23K9/02GK103920975SQ201410154158
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】段斌, 李业绩, 侯兆新, 龚超, 刘菲, 符定梅, 马德志, 宋晓峰 申请人:中冶建筑研究总院有限公司, 中国京冶工程技术有限公司