一種高強(qiáng)度級(jí)別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)度級(jí)別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟：適用的基板力學(xué)性能：ReL≥500MPa，Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40oCKV2沖擊功≥120J；厚板組合為50mm及60mm等厚焊接，且焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理；埋弧焊坡口為雙面U型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm；埋弧焊絲的抗拉強(qiáng)度不低于610MPa，直徑Ф5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJ101Q匹配使用；焊接工藝參數(shù)：電流630A，電壓~31V，速度34cm/min，線能量35kJ/cm，焊劑烘烤制度為350℃×1h；采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度不超過(guò)210℃。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、高效、節(jié)能，尤其適用于大跨度橋梁鋼厚板的焊接。
【專利說(shuō)明】一種高強(qiáng)度級(jí)別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Q500qE高強(qiáng)度橋梁鋼厚板埋弧焊對(duì)接焊接工藝方法，適用于焊接抗拉強(qiáng)度Rm ^ 650MPa級(jí)別高強(qiáng)度橋梁工程厚板結(jié)構(gòu)用鋼，它屬于大跨度橋梁厚板制造焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)擬建的滬通長(zhǎng)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?qū)⒊蔀槟壳笆澜缟峡缍茸畲蟮墓?、鐵兩用橋。為適應(yīng)我國(guó)橋梁建設(shè)向高強(qiáng)、大跨、重載、高速方面發(fā)展的要求，武鋼(集團(tuán))公司為該橋開(kāi)發(fā)研制了我國(guó)新一代高強(qiáng)度、高韌性橋梁用鋼Q500qE，其綜合力學(xué)性能達(dá)到了國(guó)外同類鋼種水平，尤其是在提高強(qiáng)度的同時(shí)低溫沖擊韌性也有較大的提高。基材性能的提高對(duì)與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(shí)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(wèn)題，將會(huì)直接阻礙我國(guó)橋梁鋼及新鋼種的推廣應(yīng)用。加快開(kāi)展大跨度橋梁用鋼焊接工藝及配套焊接材料研究，對(duì)我國(guó)橋梁用鋼在大跨度厚板橋梁結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用有重大經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
[0003]經(jīng)檢索:中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?CN201310210442.4的文獻(xiàn)，其公開(kāi)了《一種橋梁用Q500qE超低碳貝氏鋼焊接方法》。其在于:當(dāng)板厚B>32~44mm時(shí)，焊前預(yù)熱溫度80°C ;板厚B>44~60mm時(shí)需要預(yù)熱100°C。所述對(duì)接采用的埋弧焊坡口形式包括:板厚B>32~90mm的鋼板對(duì)接時(shí)，采用坡口角度為45°的雙邊U型坡口，坡口角度為45°，根部圓弧半徑為6mm，鈍邊尺寸為4mm。其對(duì)接埋弧焊的工藝參數(shù)包括:板厚B>32~90mm的鋼板對(duì)接時(shí)，在根部焊道，焊接電流400~440A、電弧電壓26~28V、焊速16~20m/h、熱輸入18.7~27.7kj/cm ;在填充和蓋面焊道，焊接電流560~600A、電弧電壓28~32V、焊速20~24m/h、熱輸入為23.5~28.8 kj/cm ;道間溫度均控制在80~200°C;反面焊接前要進(jìn)行清根處理。該專利不足主要在同強(qiáng)度板厚在32~44mm范圍，焊前要求預(yù)熱溫度80°C，板厚在44~60mm時(shí)需要預(yù)熱100°C，而且板厚B>32~90mm的鋼板對(duì)接時(shí)焊接熱輸入均小于29kj/cm，焊接工藝規(guī)范較窄。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201310282936.的專利文獻(xiàn)，其公開(kāi)了《屈服強(qiáng)度≥500MPa級(jí)橋梁鋼大線能量埋弧焊接方法》。其僅適用的基板厚度組合為32mm等厚對(duì)接焊，且坡口角度為60°，鈍邊6mm，R6mm ;匹配焊絲的抗拉強(qiáng)度≥650MP，直徑Φ4.0mm;焊接:電流700~750A，電壓32V，速度3(T26cm/min，線能量45~55 kj/cm，焊劑烘烤制度為350°C X Ih ；采用多層多道連續(xù)施焊。
[0005]對(duì)于大跨度高強(qiáng)度橋梁結(jié)構(gòu)的建造，其解決的關(guān)鍵問(wèn)題是在保證安全服役的前提下，焊接后結(jié)構(gòu)不變形、無(wú)裂紋產(chǎn)生，接頭具有優(yōu)良力學(xué)性能及低溫韌性。然而眾所周知，隨著建橋基材的強(qiáng)度的增加，尤其屈服強(qiáng)度的不斷提高，在焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理的條件下，保證焊接過(guò)程中大型鋼結(jié)構(gòu)防裂、防斷成為制造過(guò)程的首要關(guān)鍵技術(shù)。而大型鋼結(jié)構(gòu)制造過(guò)程進(jìn)行焊前預(yù)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(wú)法滿足施工的技術(shù)要求。本發(fā)明公開(kāi)了一種Q500qE高強(qiáng)度橋梁鋼厚板的埋弧焊關(guān)鍵焊接工藝制造技術(shù)，其主要解決的問(wèn)題是提出了一種埋弧焊接工藝與匹配材料焊接大跨度高強(qiáng)度橋梁鋼厚板對(duì)接接頭焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于主要解決的問(wèn)題是提出了一種高強(qiáng)度Q500qE橋梁鋼板厚為50mm及60_埋弧焊關(guān)鍵焊接工藝制造技術(shù)，其核心提出了一種埋弧焊接工藝與匹配材料焊接大跨度高強(qiáng)度橋梁鋼厚板的對(duì)接焊縫焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接方法。
[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種高強(qiáng)度級(jí)別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟:
(O適用的基板力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度ReL≥500MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2沖擊功≥120J ;適用的厚板組合為50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理；
(2)埋弧焊坡口形式采用雙面U型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm；
(3)匹配的焊接材料:埋弧焊絲的抗拉強(qiáng)度不低于610MPa，焊絲直徑Φ5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配使用；
(4)焊接工藝參數(shù):焊接電流630A,焊接電壓~31V,焊接速度34cm/min,焊接線能量35kJ/cm，焊劑烘烤制度為350°C X Ih ；
(5)采用多層多道連續(xù)施焊，并控制層間溫度不超過(guò)210°C。
[0008]與本申請(qǐng)埋弧焊接匹配的焊絲的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度RmS 610MPa，焊絲直徑Φ5.0mm0
[0009]其焊絲的化學(xué)成分(按重量％)為: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。該焊絲與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配進(jìn)行焊接，熔敷金屬的力學(xué)性能為Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%,Z=74%, -40 °C KV2 沖擊功=143J。
[0010]本發(fā)明公開(kāi)的“高強(qiáng)度橋梁鋼Q500qE埋弧厚板焊接方法”具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明提出的高強(qiáng)度橋梁鋼Q500qE埋弧對(duì)接焊接方法，滿足了我國(guó)擬建的滬通長(zhǎng)江大跨度公、鐵兩用橋梁厚板結(jié)構(gòu)埋弧焊接工藝關(guān)鍵制造技術(shù)。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(chǔ)備及安全裕度，即接頭三區(qū)的_40°CKV2沖擊功遠(yuǎn)高于橋梁鋼對(duì)接接頭三區(qū)_40°C KV2≥48J焊接性能標(biāo)準(zhǔn)。
[0011](2)采用本發(fā)明焊接工藝技術(shù)，埋弧焊接頭過(guò)熱區(qū)主要為貝氏體組織，焊縫金屬主要為細(xì)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。
[0012](3)采用本發(fā)明焊接工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度橋梁鋼厚板結(jié)構(gòu)制造過(guò)程焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接工藝，采用多層多道連續(xù)施焊工藝時(shí)焊縫仍具有較高的沖擊功，接頭三區(qū)_40°C KV2沖擊功達(dá)到108~193J。
[0013]本發(fā)明所述的焊接工藝操作簡(jiǎn)便、高效、節(jié)能，尤其適用于大跨度橋梁鋼厚板的焊接?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖為本發(fā)明采用鋼板厚度為50_或60_埋弧對(duì)接接頭坡口示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn)，并在所限定范圍內(nèi)任意取值。
[0016]一種高強(qiáng)度級(jí)別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟:
(O適用的基板力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度ReL≥500MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2沖擊功≥120J ;適用的厚板組合為50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理；
(2)埋弧焊坡口形式采用雙面U型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm；
(3)匹配的焊接材料:埋弧焊絲的抗拉強(qiáng)度不低于610MPa，焊絲直徑Φ5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配使用；
(4)焊接工藝參數(shù):焊接電流630A,焊接電壓~31V,焊接速度34cm/min,焊接線能量35kj/cm，焊劑烘烤制度為350°C Xlh ；
(5)采用多層多道連續(xù)施焊，并控制層間溫度不超過(guò)210°C。
[0017]實(shí)施例1:
基材:Q500qE,厚板組合50mm+50mm。試板尺寸為600mmX 400mmX 50mm,埋弧焊坡口米用雙面U對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊絲，焊劑為SJ101Q，熔敷金屬的力學(xué)性能為 Rel=542MPa，Rm=630 MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 沖擊功=143J。與Q500qE鋼(50mm+50mm)厚板對(duì)接焊接，焊接材料為WQ-6焊絲，焊絲直徑Φ5.0mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流630 (A)，焊接電壓31 (V)，焊接速度~34(cm/min)，焊接線能量35(kj/cm);埋弧焊對(duì)接采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在17(T180(°C )，焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理。
[0018]采用上述焊接工藝焊接的對(duì)接接頭，經(jīng)對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，其焊縫抗拉強(qiáng)度Rm =655MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=156J，熔合線沖擊功-40。。KV2=129 J，熱影響區(qū)(Imm) _40°C KV2= 183J。
[0019]實(shí)施例2:
基材:Q500qE,厚板組合60mm+60mm。試板尺寸為600_X400_X60mm,埋弧焊坡口采用雙面U對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊絲，焊劑為 SJ101Q，，熔敷金屬的力學(xué)性能為 Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 沖擊功=143J。與Q500qE鋼(60mm+60mm)厚板對(duì)接接頭焊接，焊接材料為WQ-6焊絲，焊絲直徑Φ5.0mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流630 (A),焊接電壓31 (V),焊接速度~34 (cm/min),焊接線能量35 (kj/cm);埋弧焊對(duì)接采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在19(T210(°C )，焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理。
[0020]采用上述焊接工藝焊接的對(duì)接接頭，經(jīng)對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，其焊縫抗拉強(qiáng)度Rm =681MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=130J，熔合線沖擊功-400C KV2=108J,熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2= 193J。
[0021]實(shí)施例3: 基材:Q500qE,厚板組合60mm+60mm。試板尺寸為600_X400_X60mm,埋弧焊坡口采用雙面U對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm、R7mm。焊接材料匹配:WQ_6焊絲，焊劑為 SJ101Q，，熔敷金屬的力學(xué)性能為 Rel=542MPa，Rm=630MPa, A=25%, Z=74%, -40°C KV2 沖擊功=143J。與Q500qE鋼(60mm+60mm)厚板對(duì)接接頭焊接，焊接材料為WQ-6焊絲，焊絲直徑Φ5.0mm ;焊接工藝規(guī)范:焊接電流630 (A),焊接電壓31 (V),焊接速度?34 (cm/min),焊接線能量35 (kj/cm);埋弧焊對(duì)接采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在19(T210(°C )，焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理。
[0022]采用上述焊接工藝焊接的對(duì)接接頭，經(jīng)對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，其焊縫抗拉強(qiáng)度Rm =680MPa，接頭冷彎d=3a，180°合格，焊縫沖擊功_40°C KV2=118J，熔合線沖擊功-400C KV2=107J,熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2= 175J。
[0023]本【具體實(shí)施方式】?jī)H為最佳例舉，并非對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制性實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度級(jí)別Q500qE橋梁鋼厚板埋弧焊接方法，其步驟: (O適用的基板力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度ReL≥500MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥650MPa，延伸率A≥18%，-40°CKV2沖擊功≥120J ;適用的厚板組合為50mm+50mm，及60mm+60mm焊接方式，且焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理； (2)埋弧焊坡口形式采用雙面U型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊7mm，R7mm； (3)匹配的焊接材料:埋弧焊絲的抗拉強(qiáng)度不低于610MP，焊絲直徑Φ5.0mm，并與燒結(jié)焊劑SJlOlQ匹配使用； (4)焊接工藝參數(shù):焊接電流630A,焊接電壓~31V,焊接速度34cm/min,焊接線能量35kJ/cm，焊劑烘烤制度為350°C Xlh ； (5)采用多層多道連續(xù)施焊，并控制層間溫度不超過(guò)210°C。
【文檔編號(hào)】B23K9/18GK103894710SQ201410137615
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)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, 許穎, 胡家國(guó), 王靚 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司