800MPa級含Ti鋼專用氣體保護焊接工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種800MPa級含Ti鋼專用氣體保護焊接工藝，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工程及設(shè)備向大型、輕量、高效能方向發(fā)展，含Ti微合金鋼由于強化效果良好且合金化成本較低，受到越來越多的制造企業(yè)的親睞。然而在其焊接過程中容易因焊接材料及焊接工藝選擇不當而使焊接接頭強度和沖擊韌性下降，例如中國發(fā)明專利ZL200610070181.0和ZL201110045723.X分別提出了 800MPa高強鋼的不預熱焊接工藝和SOOMPa高強度鋼的0)2氣保護焊接工藝，但是其焊接接頭組織晶粒粗大且不均勻，導致其強度和沖擊韌性遠不能滿足含Ti鋼的焊接技術(shù)要求，因此及時有效地解決含Ti鋼的焊接性、配套焊接材料及焊接工藝問題，有利于含Ti鋼的應用及快速發(fā)展，發(fā)明一種SOOMPa級含Ti鋼專用氣體保護焊接工藝非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種800MPa級含Ti鋼專用氣體保護焊接工藝，該工藝能顯著細化焊接接頭的晶粒，從而提高焊接接頭的韌性和塑性，特別是低溫沖擊韌性有較大的提高，確保焊接接頭的綜合機械性能，并且具有工藝簡單、可操作性強、焊接能耗低，焊接成本低等特點。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的SOOMPa級含Ti鋼專用氣體保護焊接工藝由以下幾個步驟組成:
[0005](I)對待焊母材的接頭處進行機械加工，形成角度為α的坡口，所述α為45?60。；
[0006](2)施焊前采用機械處理待焊母材的坡口表面，去除鐵銹，使其露出金屬光澤；
[0007](3)采用直徑1.2?2.0mm、抗拉強度為800MPa、化學成分重量百分比為C:0.05?0.10, S1:0.40 ?0.80,Mn:1.50 ?2.00, N1:2.0 ?3.0,Mo:0.15 ?0.20, T1:0.20 ?0.35，N:0.002?0.005，P..( 0.025，S..( 0.035，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)的實芯焊絲；
[0008](4)采用直流電源反接法，以氮氣作為保護氣體進行焊接，焊前不預熱，焊后不進行熱處理，所述氮氣的流量為15?20L/min ;焊接時，將兩個待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部平齊，以使待焊部分形成一個V型坡口；
[0009](5)焊接工藝參數(shù)為:焊接電壓30?34V，焊接電流250?300A，焊接速度30?35cm/min，保護氣體流量15?20L/min，焊接采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在100 ?150。。。
[0010]本發(fā)明采用氮氣作為保護氣體進行焊接，需嚴格控制氣體流量，確保氣體流量為15?20L/min，這樣可以使得在焊接這樣極端的環(huán)境下氮氣中電離的活性N原子與焊接接頭中的Ti結(jié)合，形成彌散且細小的TiN，顯著細化焊接接頭晶粒，從而顯著優(yōu)化焊接接頭的強韌性匹配。當保護氣體流量低于15L/min時，保護氣體流量不足，空氣中大量的氧氣會混進保護氣體中，在焊接時氧化焊絲和母材，明顯惡化焊接接頭性能；當保護氣體流量高于20L/min時，大量的氮氣會電離出大量的活性N原子，大量的活性N原子與焊接接頭的Ti結(jié)合后會形成尺寸粗大的TiN，粗大的TiN粒子既不能細化奧氏體晶粒，又會顯著惡化鋼的沖擊韌性。
[0011]本發(fā)明焊絲化學成分中嚴格控制Ti和Mo的含量，與母材焊合后，Mo既可以在熔池里盡可能多的拖曳Ti，減少Ti的流失，提高有效Ti的含量，又可以促進Ti (C、N)及TixMoa X)C粒子彌散且細小的析出，提高焊接接頭的強韌性。
[0012]本發(fā)明采用氮氣作為保護氣體進行焊接，焊接材料按等強匹配的原則選取特定的含Ti鋼專用焊絲，能提高焊接接頭的韌性和塑性，特別是低溫沖擊韌性、延伸率等有較大的提高，確保綜合機械性能，并且在保證焊接質(zhì)量的前提下明顯降低焊接成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明焊接時待焊母材機械加工出的坡口結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
:
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對發(fā)明做進一步的描述。
[0015]實施例1:
[0016]待焊母材:800MPA級鋼板，化學成分為 C:0.08，S1:0.08，Mn:1.85，P:0.012，S:0.006，Nb:0.06，Ti:0.14，Mo:0.15，Als:0.035，Cr:0.25，N1:0.10，B:0.0005，N:0.005，
其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。待焊母材抗拉強度為810MPa，-40°C夏比沖擊功Akv= 80J，試板尺寸為600mmX300mmX 10mm，對待焊母材的接頭處進行機械加工，形成角度為45°的坡口，施焊前采用機械處理待焊母材的坡口表面，去除鐵銹，使其露出金屬光澤。
[0017]焊接方式:采用直流電源反接法，以氮氣作為保護氣體進行焊接；焊接時，將兩個待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部平齊，以使待焊部分為一個V型坡口(圖1所示的V型坡口已經(jīng)填滿焊材)。
[0018]焊接工藝:所用焊絲的化學成分重量百分比為C:0.05，S1:0.50，Mn:1.50，Ni:2.0, Mo:0.15，Ti:0.20，N:0.002，P:彡 0.020，S..( 0.030，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，焊絲直徑為1.2mm，焊接電流250A，焊接電壓30V，焊接速度30cm/min，氣體流量為15L/min ；氣體保護焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在100?150°C，焊后試板經(jīng)100%超聲波探傷均為I級。
[0019]采用上述焊接工藝焊接800MPa級含Ti鋼焊接接頭力學性能，焊接接頭抗拉強度達到830MPa，焊縫-40°C夏比沖擊功Akv= 86J，熔合線-40°C夏比沖擊功A KV= 93J，離熔合線Imm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 96J，離恪合線3mm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 100J，離恪合線5mm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 103J，離恪合線7mm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 98J，離熔合線20mm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功A KV= 92J。
[0020]實施例2:
[0021]待焊母材:800ΜΡΑ級鋼板，化學成分為 C:0.08，Si:0.08，Mn:1.85，P:0.012，S:0.006, Nb:0.06, Ti:0.14, Mo:0.15, Als:0.035, Cr:0.25，N1:0.10,B:0.0005, N:0.005，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。待焊母材抗拉強度為810MPa，AKV(-40°C ) = 80J，試板尺寸為600mmX300mmX 10mm，對待焊母材的接頭處進行機械加工，形成角度為60°的坡口，施焊前采用機械處理待焊母材的坡口表面，去除鐵銹，使其露出金屬光澤。
[0022]焊接方式:采用直流電源反接法，以氮氣作為保護氣體進行焊接；焊接時，將兩個待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部平齊，以使待焊部分為一個V型坡口。
[0023]焊接工藝:所用焊絲的化學成分重量百分比為C:0.07，S1:0.40，Mn:1.70，Ni:2.3，Mo:0.17，Ti:0.22，N:0.003，P..( 0.020，S:彡 0.030，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，焊絲直徑為1.2mm，焊接電流270A，焊接電壓32V，焊接速度33cm/min，氣體流量為18L/min ；氣體保護焊采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在100?150°C，焊后試板經(jīng)100%超聲波探傷均為I級。
[0024]采用上述焊接工藝焊接800MPa級含Ti鋼焊接接頭力學性能，焊接接頭抗拉強度達到825MPa，焊縫區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 87J，熔合線-40°C夏比沖擊功A KV= 91J，離熔合線Imm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 94J，離熔合線3mm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 98J，離恪合線5mm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功A κν= 102J，離恪合線7mm處熱影響區(qū)-40°C夏比沖擊功Akv= 100J，離熔合線20mm處熱影響區(qū)_40°C夏比沖擊功A KV= 93J。
[0025]實施例3:
[0026]待焊母材:800ΜΡΑ級鋼板，化學成分為 C:0.08，Si:0.08，Mn:1.85，P:0.012，S:0.006, Nb:0.06, Ti:0.14, Mo:0.15, Als:0.035, Cr:0.25，N1:0.10,B:0.0005, N:0.005，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。待焊母材抗拉強度為810MPa，AKV(-40°C ) = 80J，試板尺寸為600mmX300mmX 10mm，對待焊母材的接頭處進行機械加工，形成角度為50°的坡口，施焊前采用機械處理待焊母材的坡口表面，去除鐵銹，使其露出金屬光澤。
[0027]焊接方式:采用直流電源反接法，以氮氣作為保護氣體進行焊接；焊接時，將兩個待焊母材的坡口下端相接近，并保持下部