用于p690ql1與q370r鋼相焊的焊條電弧焊方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于P690QL1與Q370R鋼相焊的焊條電弧焊方法，其包括以下步驟：1）焊條電弧焊坡口采用不對稱X型坡口；所采用的焊條型號為E6015-E；2）將P690QL1與Q370R鋼板預(yù)熱；3）焊接工藝參數(shù)為焊接電流150～170A，電弧電壓23～28V，焊接速度8.5cm/min，焊接熱輸入量35KJ/cm，焊條烘焙制度為350℃×2h。采用所述方法焊接P690QL與Q370R鋼板，焊接接頭具有優(yōu)良的接頭綜合性能，焊接接頭各區(qū)域具有較高的沖擊韌性儲備及安全富裕度。
【專利說明】用于P690QL1與Q370R鋼相焊的焊條電弧焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵焊接領(lǐng)域，尤其是涉及一種高度強(qiáng)度壓力容器用調(diào)質(zhì)鋼P(yáng)690QL1與一種較低強(qiáng)度壓力容器用正火鋼Q370R鋼相焊的焊條電弧焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水路運(yùn)輸是目前運(yùn)輸液化石油氣(LPG)的主要方式，其儲存主要依賴船上的大型LPG船罐。
[0003]LPG船罐主要由筒體和封頭組成，目前，國內(nèi)LPG船罐發(fā)展迅速，容積從3700m3到4500m3再到5500m3，更大容積的LPG船罐亦在研發(fā)之中，LPG船罐的大型化離不開高強(qiáng)鋼的應(yīng)用。P690QL鋼為屈服強(qiáng)度不低于690MPa的細(xì)晶粒調(diào)質(zhì)鋼，執(zhí)行EN10028.6-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，主要用于LPG船罐的筒體部分，封頭可采用壓力容器用Q370R鋼。其強(qiáng)度級別較P690QL低3個等級(約335MPa)。
[0004]筒體和封頭的連接屬異種鋼焊接，由于P690QL1與Q370R兩種鋼之間強(qiáng)度相差較大，且P690QL鋼焊后易出現(xiàn)冷裂紋，若按常規(guī)采用低匹配(按Q370R鋼強(qiáng)度選用焊材)的話，焊縫金屬的強(qiáng)度與P690QL鋼的強(qiáng)度相差接近一倍，焊后易在接頭焊縫處形成較大內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致冷裂紋出現(xiàn)。
[0005]因此，必須選用合適的焊材及焊接工藝，充分考慮兩種鋼的性能匹配，才能有效地保證高強(qiáng)度異種鋼焊接接頭的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種能保證高強(qiáng)度異種鋼焊接接頭質(zhì)量的用于P690QL1與Q370R鋼相焊的焊條電弧焊方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:
[0008]用于P690QL1與Q370R鋼相焊的焊條電弧焊方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0009]I)焊條電弧焊坡口采用不對稱X型坡口，正面坡口角度為70°，反面坡口為60°，坡口間隙為2mm ;所采用的焊條型號為E6015-E，其成分如下:C ( 0.10%, Si ( 0.75%，
0.75% < Mn < 1.50%, P < 0.020%, S < 0.010%, 0.60% < Ni < 1.20%, 0.15% < Mo < 0.35%,其他合金元素總量< 1.50%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，擴(kuò)散氫含量(水銀法)小于
2.5ml/100g ；Ni起固溶強(qiáng)化的作用，對提高焊縫韌性起較好的作用；Mn的作用提高韌性、強(qiáng)度，但Mn的含量過高會降低焊接性。
[0010]2)將 P690QL1 與 Q370R 鋼板預(yù)熱至 130 ~150°C ；
[0011]3)焊接工藝參數(shù)為焊接電流150~170A，電弧電壓23~28V，焊接速度8.5cm/min，焊接熱輸入量35KJ/cm，焊條烘焙制度為350°C X2h ；
[0012]4)焊接后進(jìn)行消氫熱處理，保溫1-2小時，保溫溫度為250°C~300°C ；
[0013]5)焊縫無損檢測合格后，進(jìn)行焊后消應(yīng)力熱處理，恒溫溫度為:565±20°C，保溫2小時。
[0014]上述方案中，所采用的焊條的熔敷金屬的力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度Rel >490MPa ;抗拉強(qiáng)度Rm610~730MPa ;延伸率A≥20% ;-50°C沖擊功:Akv≥54J。
[0015]上述方案中，所述P690QL1鋼板的化學(xué)組份及質(zhì)量百分比滿足以下條件:C ≤ 0.20%, Si ≤ 0.80%, Mn ( 1.70%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.010%, N ≤ 0.015%, B ≤ 0.005%,Cr ≤ 1.50%, Mo ≤ 0.70%, Cu ≤ 0.30%, Nb ≤ 0.06%, Ni ≤ 2.50%, Ti ≤ 0.05%, V≤ 0.12%,Zr或Al，其中選用Zr時使Zr ( 0.15%，選用Al時使Al ^ 0.018%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0016]上述方案中，所述P690QL1鋼板的力學(xué)性能滿足:屈服強(qiáng)度Rel≥690MPa，抗拉強(qiáng)度匕:770~94010^，延伸率A≥14%，冷彎b=3a，d=3a, 180°合格，_20°C橫向沖擊功Akv ^ 40J。
[0017]上述方案中，所述Q370R鋼板的化學(xué)組份及質(zhì)量百分比滿足以下條件:C<0.18%，Mn:1.20 ~1.60%, S1:≤ 0.55%, S ≤ 0.010%, P ≤ 0.020%, Nb:0.015 ~0.050%。
[0018]上述方案中，所述Q370R鋼力學(xué)性能滿足:屈服強(qiáng)度Rel≥340MPa，抗拉強(qiáng)度Rm:520~630MPa,延伸率A≥20%,冷彎b=2a，d=3a，180。合格，_20°C橫向沖擊功Akv≥47J。
[0019]上述方案中，所述焊條電弧焊方法采用多層多道焊接，層間溫度控制在不超過250。。。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得的技術(shù)效果是:
[0021]I)本發(fā)明方法通過多次試驗(yàn)，選用的焊材的強(qiáng)度介于兩種鋼之間，使Q370R鋼、焊縫金屬和P690QL鋼三者的強(qiáng)度成梯度布置，可避免內(nèi)應(yīng)力過于集中的問題，降低了冷裂紋出現(xiàn)的幾率。
[0022]2)采用所述方法焊接P690QL與Q370R鋼板，焊接接頭具有優(yōu)良的接頭綜合性能，焊接接頭各區(qū)域具有較高的沖擊韌性儲備及安全富裕度。
[0023]3)該方法適用范圍廣，可用于高強(qiáng)鋼和低合金鋼相焊的全位置焊接，角接接頭的焊接。
[0024]4)本發(fā)明的焊條電弧焊方法充分兼顧了兩種鋼的性能，有效地保證高強(qiáng)度異種鋼焊接接頭的質(zhì)量，尤其進(jìn)行經(jīng)恒溫溫度為:565±20°C，保溫2小時的焊后消應(yīng)力熱處理(SR),仍能保證-20V時焊接接頭的高韌性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的坡口的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，當(dāng)然下述實(shí)施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]實(shí)施例1
[0028]本實(shí)施例提供一種用于P690QL1與Q370R鋼相焊的焊條電弧焊方法，該方法包括以下步驟:
[0029]I)焊條電弧焊坡口采用不對稱X型坡口，正面坡口角度為70°，反面坡口為60°，坡口間隙為2mm;所采用的焊條型號為E6015-E，其成分如下:C:0.067%, S1:0.28%，Mn:1.45%, P:0.011%, S:0.008%, N1:0.982%, Mo:0.23%，其他合金元素總量≥ 1.50%，余量為 Fe及不可避免的雜質(zhì)，擴(kuò)散氫含量(水銀法):2.35ml/100g ；
[0030]2)將 P690QL1 與 Q370R 鋼板預(yù)熱至 130 ~150°C ；
[0031]3)焊接工藝參數(shù)為焊接電流150~170A，電弧電壓23~28V，焊接速度8.5cm/min，焊接熱輸入量35KJ/cm，焊條烘焙制度為350°C X2h ；
[0032]4)焊接后進(jìn)行消氫熱處理，保溫1-2小時，保溫溫度為250°C~300°C ；
[0033]5)焊縫無損檢測合格后，進(jìn)行焊后消應(yīng)力熱處理，恒溫溫度為:565±20°C，保溫2小時。
[0034]下面對該焊條電弧焊方法中的工藝參數(shù)進(jìn)行具體說明:
[0035]I)預(yù)熱溫度:
[0036]本實(shí)施例中采用32mm等厚的P690QL1與Q370R進(jìn)行焊接，其試驗(yàn)用的P690QL1的化學(xué)成分 C:0.15%, Si:0.24%, Mn:1.06%, P:0.009%, S:0.003%，N:0.0071%, B:0.0019%, Cr:
0.32%, Mo:0.26%, Cu:0.070%, Nb:0.023%, Ni:0.41%, Ti:0.016%, V:0.039，Al:0.047%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，碳當(dāng)量CE=0.48。Q370R鋼板的成分C:0.16%，S1:0.36%，Mn:
1.54%，P:0.013%，S:0.002%, Nb:0.032%。焊材擴(kuò)散氫含量(水銀法)為按 2.5ml/100g 來計算，防止冷裂紋出現(xiàn)的最 低預(yù)熱溫度為130~150°C。焊前實(shí)際預(yù)熱到140°C，焊接過程中嚴(yán)格控制層間溫度不超過250°C。
[0037]2)焊接材料:
[0038]本發(fā)明選用焊接材料為E6015-E的焊條，其成分滿足C:0.067%, S1:0.28%，Mn:
1.45%, P:0.011%, S:0.008%, N1:0.982%, Mo:0.23%，其他合金元素總量≥ 1.50%。焊條的熔敷金屬力學(xué)性能要滿足:屈服強(qiáng)度Rel≥490MPa ;抗拉強(qiáng)度Rm610~730MPa ;延伸率A ≥ 20% ;-5(TC沖擊功:Akv ≥ 54J。
[0039]3)焊條電弧焊坡口采用不對稱X型(如圖1所示)，正面坡口角度為70°，反面坡口為60°，坡口間隙為2mm，所述材料的厚度32mm。
[0040]4)焊接工藝參數(shù):選擇焊接工藝參數(shù)，焊縫中心、熔合線以及線外lmm、3mm、5mm處-20°C沖擊功AKv ^ 31J的焊接熱輸入量的控制范圍是:≥35KJ/cm ;施焊時預(yù)熱溫度最小為130°C，層間溫度控制在≥250°C。焊接電流150~170A，電弧電壓23~28V，焊接速度8.5cm/min、焊接熱輸入量35KJ/cm、焊條烘焙制度為350°C X2h。對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為止。
[0041]試驗(yàn)結(jié)果:經(jīng)對采用上述方法焊接的P690QL與Q370R鋼板對接接頭進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果:抗拉強(qiáng)度Rm:580MPa,冷彎d=4a，180°合格。-30°C沖擊功:焊縫Akv:70J，P690QL1 側(cè)熔合線、熔合線外 1mm、3mm、5m，Akv:86、93、114、178，Q370R 側(cè)熔合線、熔合線外 1mm、3mm、5m, Akv:112、162、101、173。
[0042]對比例I
[0043]對比例I與實(shí)施例1大致相同，不同之處在于選用的焊條的成分不同。對比例I選用的焊條的成分如表1所示。
[0044]表1
[0045]
【權(quán)利要求】
1.用于P690QL1與Q370R鋼相焊的焊條電弧焊方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:1)焊條電弧焊坡口采用不對稱X型坡口，正面坡口角度為70°，反面坡口為60°，坡口間隙為2mm;所采用的焊條型號為E6015-E，其成分如下:C≤0.10%, Si ≤ 0.75%，0.75%≤ Mn≤ 1.50%, P ≤0.020%, S ≤0.010%, 0.60% ≤ Ni ≤ 1.20%, 0.15% ≤ Mo ≤0.35%,其他合金元素總量< 1.50%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì),擴(kuò)散氫含量小于2.5ml/100g ； 2)將P690QL1與Q370R鋼板預(yù)熱至130~150°C； 3)焊接工藝參數(shù)為焊接電流150~170A，電弧電壓23~28V，焊接速度8.5cm/min，焊接熱輸入量35KJ/cm，焊條烘焙制度為350°C X2h ； 4)焊接后進(jìn)行消氫熱處理，保溫1-2小時，保溫溫度為250°C~300°C； 5)焊縫無損檢測合格后，進(jìn)行焊后消應(yīng)力熱處理，恒溫溫度為:565±20°C，保溫2小時。
2.如權(quán)利要求1所述的焊條電弧焊方法，其特征在于，所采用的焊條的熔敷金屬的力學(xué)性能:屈服強(qiáng)度Rel≤490MPa ;抗拉強(qiáng)度Rm610~730MPa ;延伸率A≤20% ;-50°C沖擊功:Akv ≤ 54J。
3.如權(quán)利要求1所述的焊條電弧焊方法，其特征在于，所述P690QL1鋼板的化學(xué)組份及質(zhì)量百分比滿足以下條件:c ≤ 0.20%, Si ≤0.80%, Mn ≤ 1.70%, P ≤0.020%, S ≤ 0.010%,N ≤ 0.015%, B ≤ 0.005%, Cr ≤ 1.50%, Mo ≤0.70%, Cu ≤ 0.30%, Nb ≤0.06%, Ni ≤2.50%,Ti ≤0.05%, V≤0.12%，Zr 或 Al，其中選用 Zr 時使 Zr ≤0.15%，選用 Al 時使 Al ≤ 0.018%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的焊條電弧焊方法，其特征在于，所述P690QL1鋼板的力學(xué)性能滿足:屈服強(qiáng)度Rel≤690MPa,抗拉強(qiáng)度Rm:770~940MPa,延伸率A≤14%，冷彎b=3a, d=3a，180。合格，_20°C橫向沖擊功Akv≤40J。
5.如權(quán)利要求1所述的焊條電弧焊方法，其特征在于，所述Q370R鋼板的化學(xué)組份及質(zhì)量百分比滿足以下條件:c ≤0.18%, Mn:1.20~1.60%, S1:≤0.55%, S≤0.010%,P≤ 0.020%, Nb:0.015 ~0.050%。
6.如權(quán)利要求1所述的焊條電弧焊方法，其特征在于，所述Q370R鋼力學(xué)性能滿足:屈服強(qiáng)度Rel≤340MPa,抗拉強(qiáng)度Rm:520~630MPa,延伸率A≤20%,冷彎b=2a, d=3a, 180。合格，_20°C橫向沖擊功Akv≤47J。
7.如權(quán)利要求1所述的焊條電弧焊方法，其特征在于，所述焊條電弧焊方法采用多層多道焊接，層間溫度控制在不超過250°C。
【文檔編號】B23K35/24GK103464877SQ201310313448
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】潘伍覃, 黃金祥, 宋朝文, 肖濤濤, 韓東波 申請人:武漢一冶鋼結(jié)構(gòu)有限責(zé)任公司