一種熔合線位置沖擊韌性良好的大熱輸入焊接接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種焊接結(jié)構(gòu)體、特別是單道次焊接板厚超過40mm的鋼板而構(gòu)成的大 熱輸入焊接接頭;通過各區(qū)域強(qiáng)度匹配設(shè)計(jì)改善了接頭性能，尤其是熱影響區(qū)中烙合線區(qū) 域沖擊初性。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著海工、船舶等結(jié)構(gòu)工程的大型化，采用高效焊接方法來提高大厚度鋼板的施 工效率是十分必要的，如FCB法多絲埋弧焊、單絲/雙絲氣電立焊、單絲/雙絲電渣焊等大熱 輸入焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用。運(yùn)些高效焊接技術(shù)有助于大幅減少焊道數(shù)量，實(shí)現(xiàn)厚板的單道 次焊接成形。焊接熱輸入也隨著板厚的增加而增大，特別是電渣焊的熱輸入可達(dá)400-lOOOkJ/cm，可單道次焊接板厚40-100mm的鋼板。
[0003] 但對于抗拉強(qiáng)度級別SOOMPaW下的低合金鋼而言，熱影響區(qū)經(jīng)過大熱輸入焊接時(shí) 的熱循環(huán)后，粗晶熱影響區(qū)，特別是烙合線附近的粗晶熱影響區(qū)晶粒嚴(yán)重粗化，并出現(xiàn)脆性 組織，造成了該區(qū)域的初性惡化。
[0004] 為了解決運(yùn)一難題，研究者利用高烙點(diǎn)夾雜物粒子在粗晶熱影響區(qū)對奧氏體晶界 的釘扎效果抑制奧氏體晶粒粗大，并促進(jìn)晶內(nèi)強(qiáng)初性良好的針狀鐵素體形核，開發(fā)出粗晶 熱影響區(qū)初性優(yōu)異的鋼板（例如，JP2005036295、JP2008308736、JP2013136813、 〔化031142414、〔化044118494、〔化044043694等）。盡管運(yùn)些專利技術(shù)通過粗晶熱影響區(qū)組 織控制技術(shù)能一定程度改善烙合線區(qū)域的低溫初性，但均未考慮粗晶熱影響區(qū)與焊縫之間 的強(qiáng)度差異造成烙合線位置的應(yīng)力集中，也會(huì)造成烙合線位置低溫初性波動(dòng)。
[0005] 專利申請CN13732776A綜合考慮了焊接接頭熱影響區(qū)強(qiáng)度和初性的匹配關(guān)系，但 公布的技術(shù)僅適用于厚度含4mm的薄板，焊接熱輸入量較小;專利申請CN100537108C提出焊 接接頭強(qiáng)度匹配改善接頭抗脆性斷裂性能的技術(shù)屬于大熱輸入范疇，但其規(guī)定焊縫寬度為 板厚的70%及其W下，且未考慮對接頭低溫初性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭，該接 頭由板厚含40mm的鋼板經(jīng)大熱輸入焊接單道次對接而成，通過控制焊縫、熱影響區(qū)和母材 Ξ者之間的強(qiáng)度匹配關(guān)系，改善焊接接頭的低溫初性，尤其是焊接烙合線位置的低溫初性。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[000引本申請實(shí)施例公開了一種烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭，該接頭 由鋼板經(jīng)大熱輸入焊接單道次對接而成，焊接接頭滿足條件：
[0009] 1)、焊縫的抗拉強(qiáng)度是母材抗拉強(qiáng)度的80%-110%，且粗晶熱影響區(qū)的抗拉強(qiáng)度 是焊縫抗拉強(qiáng)度的90%-110% ;
[0010] 2)、粗晶熱影響區(qū)寬度是母材厚度的20%及其W下，焊縫寬度是母材厚度的120% 及其W下；
[001。 3)、粗晶熱影響區(qū)的原奧氏體晶粒直徑在300皿W下，晶內(nèi)針狀鐵素體含量在50% 社。
[0012] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述條件2) 中，焊縫寬度是母材厚度的0.8~1.2倍。
[0013] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述條件2) 中，粗晶熱影響區(qū)寬度是母材厚度的0.06~0.17倍。
[0014] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述條件3) 中，粗晶熱影響區(qū)的原奧氏體晶粒直徑在268~296mm。
[0015] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述條件3) 中，晶內(nèi)針狀鐵素體含量在52 %~63 %。
[0016] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述條件1) 中，粗晶熱影響區(qū)的抗拉強(qiáng)度是焊縫抗拉強(qiáng)度，0.93~1.05倍。
[0017] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述條件1) 中，焊縫的抗拉強(qiáng)度是母材抗拉強(qiáng)度的0.83~1.05倍。
[0018] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述母材鋼 種為AH40或邸36。
[0019] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，所述鋼板的 厚度大于40mm。
[0020] 優(yōu)選的，在上述的烙合線位置沖擊初性良好的大熱輸入焊接接頭中，焊接接頭滿 足條件：
[0021] 1)、鋼種為邸36;
[0022] 2)、板厚 40mm;
[0023] 3)、焊接方法:電渣焊；
[0024] 4)、熱輸入：485kJ/cm;
[0025] 5)、焊縫的抗拉強(qiáng)度是母材抗拉強(qiáng)度的0.89,且粗晶熱影響區(qū)的抗拉強(qiáng)度是焊縫 抗拉強(qiáng)度的0.99;
[0026] 6)、粗晶熱影響區(qū)寬度是母材厚度的0.17,焊縫寬度是母材厚度的1.2;
[0027] 7)、粗晶熱影響區(qū)的原奧氏體晶粒直徑為26祉m，晶內(nèi)針狀鐵素體含量為63%。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明可W形成板厚大于40mm的高強(qiáng)度鋼 板大熱輸入單道次焊接接頭，特別是烙合線位置具有足夠高的低溫初性。具有本發(fā)明特征 的焊接接頭在烙合線位置的-20°C低溫沖擊值大于90J。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下， 還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0030] 圖1所示為本發(fā)明具體實(shí)施例3中電渣焊接EH36鋼板接頭及烙合線附近粗晶熱影 響區(qū)的典型組織照片。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 工程實(shí)踐中，盡管采用如CN104404369A等技術(shù)方案中的大熱輸入鋼板，焊接接頭 的低溫初性，尤其是烙合線位置的沖擊初性還是存在波動(dòng)大、不穩(wěn)定現(xiàn)象?？梢?，僅僅通過 控制母材組織或強(qiáng)度并不能確保焊接接頭所有位置的低溫初性。
[0032] 發(fā)明人對多個(gè)不同厚度規(guī)格、不同熱輸入量條件下的焊接接頭進(jìn)行綜合分析，詳 細(xì)調(diào)查焊縫區(qū)、粗晶熱影響區(qū)和母材的微觀組織、強(qiáng)度、低溫沖擊初性等指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果顯 示:烙合線位置的低溫初性與其相鄰區(qū)域的強(qiáng)度差值有關(guān)，差值較大時(shí)烙合線位置的沖擊 初性較差。
[0033] 考慮到目前工程焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因焊縫區(qū)的缺陷比例（如夾雜物、微細(xì)裂紋等） 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于母材鋼板，為了確保焊接接頭的強(qiáng)度，常采用高強(qiáng)匹配原則（即選定焊縫金屬時(shí)與 母材強(qiáng)度相比形成高強(qiáng)匹配）。而采用低C低合金的TMCP鋼板經(jīng)大熱輸入焊接后，粗晶熱影 響區(qū)強(qiáng)度與高強(qiáng)設(shè)計(jì)的焊縫相差較大，因此造成烙合線附近的局部應(yīng)力過大，從而造成初 性的惡化。
[0034] 因此，通過焊接粗晶熱影響區(qū)與焊縫的強(qiáng)度匹配設(shè)計(jì)，降低大熱輸入焊接接頭烙 合線處的局部應(yīng)力對該區(qū)域的初性改善是至關(guān)重要的。對于大熱輸入焊接接頭來說，局部 應(yīng)力主要來源于由焊接過程中不均勻溫度場W及由它引起的局部塑形變形，因此限制烙合 線附近粗晶熱影響區(qū)和焊縫寬度與母材厚度的比例，有助于抑制該區(qū)域產(chǎn)生塑形變形而降 低局部應(yīng)力，從而改善烙合線處的低溫初性。