一種高強度橋梁鋼Q500qE厚板氣保對接焊接方法
【專利摘要】一種高強度橋梁鋼Q500qE氣保對接焊接方法，其步驟：基材的力學性能：Rm≥650MPa、ReL≥500MPa，延伸率A≥18%，沖擊功-40oCKV2≥120J；鋼板厚度為50mm及60mm的等厚橋梁鋼對接焊接；匹配的焊絲抗拉強度不低于650MPa，焊絲直徑Ф1.2mm；坡口為雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為1mm；在電流280~290A、電壓27~28V、速度28~27cm/min、線能量16~18kj/cm、采用富氬作保護氣體條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制≤210℃。本發(fā)明所述的焊接工藝具有優(yōu)良的焊接工藝性能，操作簡便、高效、節(jié)能、適用于大跨度橋梁鋼厚板制造推廣應用。
【專利說明】一種高強度橋梁鋼Q500qE厚板氣保對接焊接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Q500qE高強度橋梁鋼厚板氣保對接焊接工藝方法，適用于焊接抗拉強度Rm ^≥650MPa級別高強度橋梁工程厚板結構用鋼，它屬于大跨度橋梁厚板制造焊接【技術領域】。
【背景技術】
[0002]我國擬建的滬通長江大橋是一座6線公路、4線鐵路的大跨度公、鐵兩用橋梁，其主橋采用跨度為1092米的公鐵兩用斜拉橋，建成后的滬通大橋將成為目前世界上跨度最大的公、鐵兩用橋。為適應我國橋梁建設向高強、大跨、重載、高速方面發(fā)展的要求，武鋼開發(fā)研制了新一代高強度、高韌性橋梁用鋼Q500qE，其綜合力學性能達到了國外同類鋼種水平，尤其是在提高強度的同時低溫沖擊韌性也有較大的提高?；男阅艿奶岣邔εc之相匹配的焊接材料及焊接工藝提出了迫切的要求。因此，如不及時有效地解決大跨度橋梁鋼種的焊接性及配套焊接材料和焊接工藝問題，將會直接阻礙我國橋梁鋼及新鋼種的推廣應用。加快開展大跨度橋梁用鋼焊接工藝及配套焊接材料研究，對我國橋梁用鋼在大跨度厚板橋梁結構制造技術的推廣應用有重大經濟效益及社會效益。
[0003]中國專利號為CN201310282937.8的文獻，公開了一種《屈服強度大于500MPa級橋梁鋼富氬氣保焊接方法》，其適用的基板性能:Ri≥500MPa, Rm≥650MPa,A≥18%，-400C KV2≥120J ;板厚組合為32mm等厚；焊接坡口形式為雙面V型對稱，坡口角度為60°，鈍邊Imm ;匹配焊絲的抗拉強度≥700MPa，焊絲直徑Φ1.2mm ;焊接:電流266~280A，電壓26~27V，速度29~26cm/min，線能量14~17kj/cm，富氬作保護氣；采用多層多道連續(xù)施焊。中國專利號為CN20121027003.9額文獻，公開了一種《80毫米厚高強度橋梁鋼氣保對接焊接的方法》，其步驟:采用Rm ^ 570MPa、ReL ^ 420MPa,延伸率:A≥18%，-40°C KV2≥120J、厚度為80mm的等厚橋梁鋼對接；匹配的焊絲抗拉強度≥600MPa,焊絲直徑Φ 1.2mm ;氣保焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60 °，鈍邊為2mm ;在電流262~270A、電壓26~28V、速度28~29cm/min、線能量14~16kj/cm下采用富氬作保護氣體連續(xù)施焊，層間溫度控制在10(Tll0°C。中國專利號為CN200810048390.4公開了《一種高強度橋梁鋼氣保護焊接方法》。其方法是:(I)采用抗拉強度為570~650MPa、厚度為50mm的高強度橋梁鋼；匹配的焊接材料:焊絲抗拉強度570~660MPa，焊絲直徑Φ 1.2mm； (2)氣保護焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm; (3)焊接工藝規(guī)范:焊接電流250~270A，焊接電壓23~27V，焊接速度30~29cm/min，焊接線能量12~15kj/cm，采用20% C02+80 % Ar富氬氣混合熔化極氣保護焊，氣體流量18~20L/min，焊前不預熱、焊后不進行熱處理；(4)氣保護焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在100~150°C。上述公開的三個專利為兩個強度級別不同板厚的應用范圍，其CN201310282937.8主要區(qū)別為Q500qE鋼板厚32mm以下應用范圍，匹配的焊絲強度級別為大于≥700MPa。本專利應用范圍為Q500qE鋼板厚50mm及60mm范圍，匹配的焊絲強度級別為大于> 650MPa。眾所周知，隨著鋼種的強度級別與板厚的增加，大跨度橋梁鋼厚板結構焊接防裂、防斷是橋梁建造的關鍵技術難點。本專利其核心創(chuàng)新點是提出了一種富氬氣體保護焊接工藝與匹配材料焊接大跨度高強度橋梁鋼厚板的對接焊縫焊前不預熱、焊后不進行熱處理的焊接工藝方法。專利號為CN20121027003.9，CN200810048390.4存在的不足是該專利技術焊接的鋼種為Q420qE (抗拉強度級別在57(T650MPa)，焊接材料的強度級別為600 MPa。而本發(fā)明的專利技術焊接的鋼種為Q500qE (抗拉強度級別在65(T700MPa)，焊接材料的強度級別大于650 MPa。對于大跨度高強度橋梁結構的建造，其解決的關鍵問題是在保證安全服役的前提下，焊接后結構不變形、無裂紋產生，接頭具有優(yōu)良力學性能及低溫韌性。隨著建橋基材的強度與板厚的增加，尤其從目前的Q420qE提高到Q500qE，在焊前不預熱，焊后不熱處理的情況下，保證焊接過程中大型鋼結構防裂、防斷成為制造過程的首要關鍵技術。而大型鋼結構制造過程進行焊前預熱，焊后熱處理意味著施工環(huán)境、制造成本及制造周期的困難，無法滿足施工的技術要求。本發(fā)明公開了一種Q500qE高強度橋梁鋼厚板的氣保護焊關鍵焊接工藝制造技術，其主要解決的問題是提出了一種富氬氣保護焊接工藝與匹配材料焊接大跨度高強度橋梁鋼厚板對接接頭焊前不預熱、焊后不進行熱處理的焊接工藝方法。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出了一種應用于大跨度橋梁，且其使用的鋼板為高強度Q500qE的橋梁鋼，其鋼板厚度在50mm及60mm等厚度對接，采用富氬氣保護，對接焊縫焊前不預熱、焊后不進行熱處理的關鍵焊接工藝方法。
[0005]實現上述目的的措施
一種高強度橋梁鋼Q500qE氣保對接焊接方法，其步驟:
O焊接基材的力學性能:抗拉強度為Rm≥650MPa、屈服強度L≥500MPa，延伸率:A≥18%，沖擊功-40°CKV2≥120J ;鋼板厚度為50 mm、60 mm的等厚橋梁鋼，對接焊接；匹配的焊絲抗拉強度不低于650 MPa,焊絲直徑Φ1.2mm ；
2)坡口形式，采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為1mm;
3)在焊接電流280-290Α、焊接電壓27~28V、焊接速度28~27cm/min、焊接線能量16~18kj/cm、采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護氣體，且其流量控制在18^20L/min的條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制≤210°C。
[0006]其特征在于:所采用焊絲的化學組分及重量百分比為:C≤0.11%,Si ≤0.80%、Mn≤2.0%、Ni≤1.30%,Ti ≤0.14%,Cr ≤0.60%、Cu ≤0.30%,P ≤ 0.012%、S ≤ 0.008%,其余為鐵及不可避免的雜質。
[0007]本發(fā)明公開的“高強度橋梁鋼Q500qE厚板氣保對接焊接方法”具有如下優(yōu)點:
(I)本發(fā)明提出的高強度橋梁鋼Q500qE氣保對接焊接方法，滿足了我國擬建的滬
通長江大跨度公、鐵兩用橋梁厚板結構氣保護焊接工藝關鍵制造技術。接頭具有優(yōu)良的低溫韌性，接頭三區(qū)具有較高的沖擊韌性儲備及安全裕度，即焊接接頭具有優(yōu)良低溫性能及抗裂性能，接頭三區(qū)的_40°CKV2沖擊功達到107~245J，遠高于橋梁鋼對接接頭三區(qū)-40°C KV2≥ 48J焊接性能標準，完全能滿足大跨度橋梁橋結構制造的關鍵技術要求。
[0008](2)采用本發(fā)明焊接工藝技術，氣保護焊接頭過熱區(qū)主要為貝氏體組織，焊縫金屬主要為細小的針狀鐵素體組織，從而使焊縫具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性，接頭具有優(yōu)良的抗裂性能及優(yōu)良的斷裂韌性。
[0009](3)采用本發(fā)明焊接工藝技術實現了高強度橋梁鋼厚板結構制造過程焊前不預熱、焊后不進行熱處理的焊接工藝，采用多層多道連續(xù)施焊接工藝時焊縫仍具有較高的沖擊功。
[0010]本發(fā)明所述的焊接工藝具有優(yōu)良的焊接工藝性能，操作簡便、高效、節(jié)能、適用于大跨度橋梁鋼厚板制造推廣應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖為本發(fā)明對接接頭坡口圖。
【具體實施方式】
[0012]下面對本發(fā)明予以詳細描述:
本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產，并在所限定范圍內任意取值；實施例中所用焊絲均為在化學成分及重量％為:C≤0.11%、Si≤0.80%、Mn≤2.0%、Ni≤1.30%、Ti≤0.14%, Cr ≤0.60%, Cu≤0.30%,P ≤0.012%, S ≤ 0.008%，其余為鐵及不可避免的雜質中任意取值后所制備的焊絲。
[0013]其步驟:
O焊接基材的力學性能:抗拉強度為Rm≥650MPa、屈服強度L≥500MPa，延伸率:A≥18%，沖擊功-40°CKV2≥120J ;鋼板厚度為50 mm、60 mm的等厚橋梁鋼，對接焊接；匹配的焊絲抗拉強度不低于650 MPa,焊絲直徑Φ1.2mm ；
2)坡口形式，采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為1mm;
3)在焊接電流280-290Α、焊接電壓27~28V、焊接速度28~27cm/min、焊接線能量16~18kj/cm、采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護氣體，且其流量控制在18^20L/min的條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制μ210°C。
[0014]實施例1:
基材:Q500qE，厚板組合50mm+50mm。試板尺寸為600mmX 400mmX 50mm，氣保護焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊1mm。焊接材料匹配:WER60Q焊絲，熔敷金屬的力學性能為 Rel=595MPa，Rm=670 MPa, A=23%, Z=75%, -40°C KV2 沖擊功=150J。與 Q500qE鋼(50mm+50mm)厚板對接接頭焊接，焊接材料為WER60Q焊絲，焊絲直徑Φ1.2mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流280 (A),焊接電壓27 (V),焊接速度~28(cm/min),焊接線能量"16 Ckj/cm)，保護氣體為80%Ar +20%C02，氣保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在15(T170(°C)，焊前不預熱、焊后不進行熱處理。
[0015]采用上述焊接工藝焊接高強度橋梁鋼厚板對接接頭力學性能，焊縫抗拉強度^ =673MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=159J，熔合線沖擊功-40°C KV2=205 J，熱影響區(qū)(Imm) _40°C KV2= 245J。
[0016]實施例2:
基材:Q500qE,厚板組合60mm+60mm。試板尺寸為600mmX 400mmX 60mm,氣保護焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊1mm。焊接材料匹配:WER60Q焊絲，熔敷金屬的力學性能為 Rel=595MPa，Rm=670 MPa, A=23%, Z=75%, -40°C KV2 沖擊功=150J。與 Q500qE鋼(60mm+60mm)厚板對接接頭焊接，焊接材料為WER60Q焊絲，焊絲直徑Φ1.2mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流290 (A),焊接電壓28 (V),焊接速度~27(cm/min),焊接線能量"18 Ckj/cm)，保護氣體為80%Ar +20%C02，氣保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在18(T200(°C)，焊前不預熱、焊后不進行熱處理。
[0017]采用上述焊接工藝焊接高強度橋梁鋼厚板對接接頭力學性能，焊縫抗拉強度^ =668MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=166J，熔合線沖擊功-400C KV2=234 J，熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2= 236J。
[0018]實施例3:
基材:Q500qE，厚板組合50mm+50mm。試板尺寸為600mmX 400mmX 50mm，氣保護焊坡口采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊1mm。焊接材料匹配:WER60Q焊絲，熔敷金屬的力學性能為 Rel=595MPa，Rm=670 MPa,A=23%, Z=75%, -40°C KV2 沖擊功=150J。與 Q500qE 鋼(50mm+50mm)厚板對接接頭焊接，焊接材料為WER60Q焊絲，焊絲直徑Φ1.2mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流285 (A)，焊接電壓27.5 (V)，焊接速度~27.5 (cm/min)，焊接線能量~17 Ckj/cm)，保護氣體為80%Ar +20%C02，氣保護焊對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在17(T180(°C)，焊前不預熱、焊后不進行熱處理。
[0019]采用上述焊接工藝焊接高強度橋梁鋼厚板對接接頭力學性能，焊縫抗拉強度^ =696MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=109J，熔合線沖擊功-40°C KV2=107 J，熱影響區(qū)(Imm)-40°C KV2= 150J。
[0020]其【具體實施方式】僅為例舉，并非對本發(fā)明技術方案的限制性實施。
【權利要求】
1.一種高強度橋梁鋼Q500qE氣保對接焊接方法，其步驟: O焊接基材的力學性能:抗拉強度為Rm≤650MPa、屈服強度L≤500MPa，延伸率:A≤18%，沖擊功-40°CKV2≤120J ;鋼板厚度為50 mm、60 mm的等厚橋梁鋼，對接焊接；匹配的焊絲抗拉強度不低于650 MPa,焊絲直徑Φ1.2mm ； 2)坡口形式，采用雙面V型對稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為1mm; 3)在焊接電流280-290Α、焊接電壓27~28V、焊接速度28~27cm/min、焊接線能量16~18kj/cm、采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護氣體，且其流量控制在18^20L/min的條件下連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制≤210°C。
2.如權利要求1所述的一種高強度橋梁鋼Q500qE氣保對接焊接方法，其特征在于:所采用焊絲的化學組分及重量百分比為:C ( 0.11%、Si ( 0.80%、Mn ( 2.0%、Ni ( 1.30%、Ti ≤ 0.14%、Cr ^ 0.60%, Cu ^ 0.30%, P ^ 0.012%, S ≤ 0.008%，其余為鐵及不可避免的雜質。
【文檔編號】B23K9/16GK103894704SQ201410137614
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權日:2014年4月8日
【發(fā)明者】繆凱, 牟文廣, 陳浮, 李立軍, 黃治軍, 胡因洪, 胡家國, 許穎, 王靚 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司