一种q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超高强度钢的焊接工艺技术领域，特别涉及一种Q960超高强度 钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺。
【背景技术】
[0002] 随着钢结构行业的日新月异，减轻结构自重，提高承载能力将成为行业发展的必 然趋势，因此越来越多的超高强度钢将得到应用；焊接在钢结构制作中发挥着极为重要的 作用，焊缝质量的好坏将直接关系到钢结构的使用寿命，为了满足钢结构质量要求及使用 性能，保证工程项目的顺利完成，对超高强度钢的焊接工艺技术提出了巨大的挑战。气体保 护焊作为目前钢结构制作中的主要焊接方法之一，具有生产效率高，焊接质量好，操作灵活 多变，价格低廉等优点而被广泛采用；由于Q960超高强度合金系统复杂，淬硬倾向较大，焊 接时极易产生冷裂纹，此外超高强钢强度级别高，焊接过程中容易导致包括热影响区在内 的焊接接头脆化，因此防止焊接冷裂纹产生，确保焊接接头具有优良的力学性能是该钢材 的焊接技术关键。常规用钢Q345B焊接性良好，焊接过程中一般无冷裂纹产生；针对超高 强钢的焊接工艺，尚缺乏经验；如果采用常规焊接工艺，焊后接头性能将无法得到保证；据 悉，目前Q960超高强度钢的焊接在钢结构制作中尚无应用。
【发明内容】
[0003] 为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种有效防止Q960超高强度钢焊 接冷裂纹产生，提高焊接接头力学性能的焊接工艺。
[0004] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种Q960超高强度钢结构用钢的 气体保护焊焊接工艺，其特征在于：工艺包括以下步骤：
[0005] (1)采用焊丝直径为I. 2mm，其焊丝化学成分重量百分比为：C :0.08~0· 15%， Si :0· 65 ~0· 75%，Mn :0· 75 ~0· 80%，P :彡 0· 01%，S:彡 0· 008%，Cr :0· 20 ~0· 22%， Ni :1. 25~1. 30%，Cu :0. 12~0. 18%，Mo :0. 25~0. 28%，其余为铁，该焊丝熔敷金属的 含氢量不超过5ml/100g(水银法）；
[0006] (2)保护气体采用80% Ar+20% C02混合气体；
[0007] (3)预热温度与钢板厚度呈正比例关系，且预热范围坡口及坡口两侧50mm范围 内；
[0008] (4)对接及角接焊缝焊接参数与钢板厚关系见下表：
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[0010] (5)焊接过程中焊层间温度应控制在230°C以内，且不低于最低预热温度；
[0011] (6)焊后覆盖保温棉缓冷至室温。
[0012] 优选地，焊丝化学成分重量百分比为C :0. 10%，Si :0. 69%，Mn :1. 78, P :0. 01%， S:0. 008%，Cr :0· 21%，Ni :1· 27%，Cu :0· 15%，Mo :0· 26%，其余为铁。
[0013] 进一步地，焊接过程中采用低组配的焊接接头。
[0014] 进一步地，当层间温度低于预热温度时，应进行重新加热。
[0015] 进一步地，当采用火焰预热时，应在停止火焰加热后，在焊缝背面进行测量。
[0016] 综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0017] 通过采用该焊丝配合对应钢板厚度设定的焊接温度，使得钢板坡口处形成大量的 奥氏体组织，因奥氏体组织具有良好的塑性，所以形成的奥氏体焊缝具有良好的塑性变形 能力，有效的防止裂纹的产生。超高强钢焊接时应选用超低氢型焊接材料，熔敷金属的含氢 量不应超过5ml/100g(水银法），以尽量减少焊接过程中由焊接材料带入焊接接头的氢含 量，有效的降低裂纹的敏感性，降低焊缝的淬透性。在进行焊接时，通过对应钢板设定不同 的热输入量，有效的控制热量的输入，焊缝融合适中，钢板对焊缝成分的影响很小，焊接过 程中产生的马氏体较少，也避免了裂纹的产生，同时热输入量的适当控制使得在焊缝层间 形成贝氏体，从而避免了焊接裂纹的产生。
【附图说明】
[0018] 图1为预热温度与钢板厚度的关系图。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发 明，并非以此限定本发明的保护范围。
[0020] 该种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：工艺包括以 下步骤：
[0021] 在焊接前对钢板进行前处理，确保待焊坡口及坡口两侧50mm范围内无油污、水 分、锈蚀等，直至露出金属光泽，并保证清理范围内无裂纹、分层等缺陷。
[0022] 采用实丝焊丝直径为I. 2mm，其焊丝化学成分重量百分比为：C :0. 08~0. 15%， Si :0· 65 ~0· 75%，Mn :0· 75 ~0· 80%，P :彡 0· 01%，S:彡 0· 008%，Cr :0· 20 ~0· 22%， Ni :1. 25~1. 30%，Cu :0. 12~0. 18%，Mo :0. 25~0. 28%，其余为铁，该焊丝熔敷金属的 含氢量不超过5ml/100g(水银法）。保护气体采用80% Ar+20% C02混合气体。熔敷金属 力学性能，屈服强度809Mpa，抗拉强度895Mpa，延伸率14%。通过采用该焊丝配合对应钢板 厚度设定的焊接温度，使得钢板坡口处形成大量的奥氏体组织，因奥氏体组织具有良好的 塑性，所以形成的奥氏体焊缝具有良好的塑性变形能力，有效的防止裂纹的产生。
[0023] 如图1所示，预热温度与钢板厚度呈正比例关系，且预热范围坡口及坡口两侧 50mm范围内。当环境温度低于5°C时，预热温度应相应的提高25°C。
[0024] 焊接热输入量的变化将改变焊接冷却速度，从而影响焊缝及热影响区的组织形 成，并最终影响焊接接头的力学性能及抗裂性。为了避免超高强钢焊接时产生焊接冷裂纹 和焊缝热影响区韧性降低，必须严格控制焊接热输入，控制焊缝冷却速度，得到理想的焊缝 及热影响区的金相组织。
[0025] 通过试验，得知热输入量的变化对于接头拉伸性能影响不大，而对于焊接接头的 低温冲击韧性有一定影响；随着热输入量的增加，焊缝金属的冲击吸收功下降明显，所得出 Q960超高强钢焊接过程中焊层间温度应控制在230°C以内，但不得低于最低预热温度，当 层间温度低于预热温度时，应重新加热；因此要选用合适的热输入量。
[0026] 对接及角接焊缝焊接参数与钢板厚关系见下表：
[0028] 在进行焊接时，通过对应钢板设定不同的热输入量，有效的控制热量的输入，焊缝 融合适中，钢板对焊缝成分的影响很小，焊接过程中产生的马氏体较少，也避免了裂纹的产 生，同时热输入量的适当控制使得在焊缝层间形成贝氏体，从而避免了焊接裂纹的产生。
[0029] 焊后覆盖保温棉缓冷至室温。
[0030] 优选地，焊丝化学成分重量百分比为C :0. 10%，Si :0. 69%，Mn :1. 78, P :0. 01%， S:0. 008%，Cr :0· 21%，Ni :1· 27%，Cu :0· 15%，Mo :0· 26%，其余为铁。
[0031] 进一步地，焊接过程中采用低组配的焊接接头。
[0032] 进一步地，当采用火焰预热时，应在停止火焰加热后，在焊缝背面进行测量。
[0033] 上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进 行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和 改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特征在于：工艺包括以下 步骤： (1) 采用焊丝直径为I. 2mm，其焊丝化学成分重量百分比为：C :0. 08~0. 15%，Si : 0· 65 ~0· 75%，Mn :0· 75 ~0· 80%，P :彡 0· 01%，S:彡 0· 008%，Cr :0· 20 ~0· 22%，Ni : 1. 25~1. 30%，Cu :0. 12~0. 18%，Mo :0. 25~0. 28%，其余为铁，该焊丝熔敷金属的含氢 量不超过5ml/100g(水银法）； (2) 保护气体采用80% Ar+20% C02混合气体； (3) 预热温度与钢板厚度呈正比例关系，且预热范围坡口及坡口两侧50mm范围内； (4) 对接及角接焊缝焊接参数与钢板厚关系见下表：(5) 焊接过程中焊层间温度应控制在230°C以内，且不低于最低预热温度； (6) 焊后覆盖保温棉缓冷至室温。2. 根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺， 其特征在于：焊丝化学成分重量百分比为C :0. 10%，Si :0. 69%，Mn :1. 78, P :0. 01 %， S:0. 008%，Cr :0· 21%，Ni :1· 27%，Cu :0· 15%，Mo :0· 26%，其余为铁。3. 根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特 征在于：焊接过程中采用低组配的焊接接头。4. 根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特 征在于：当层间温度低于预热温度时，应进行重新加热。5. 根据权利要求1所述的一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，其特 征在于：当采用火焰预热时，应在停止火焰加热后，在焊缝背面进行测量。
【专利摘要】一种Q960超高强度钢结构用钢的气体保护焊焊接工艺，主要包括通过采用一定重量比例的合金元素的焊丝，对应不同钢板的厚度设定与之配合的预热温度、电压、电流、焊接速度等输入量。降低钢板焊缝的淬透性，提高焊缝的塑性变形能力，减少裂纹的产生。
【IPC分类】B23K35/38, B23K9/235, B23K9/095, B23K9/16, B23K35/30, B23K33/00
【公开号】CN105149741
【申请号】CN201510733237
【发明人】陈蒙, 葛英献, 冯树国, 寻知磊, 胡树青
【申请人】山东中通钢构建筑股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月30日