P690ql1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種P690QL1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法，該方法包括以下步驟：1）焊條手工焊坡口采用不對稱X型坡口；焊材為超低氫高韌性電焊條；2）將P690QL1鋼板預(yù)熱；3）焊條手工焊采用直流反接，電流為145-170A，電壓為23-28V，焊接速度為8～20cm/min，線能量為16～35kJ/cm，焊劑烘烤溫度為350℃×2h；4）焊接后進(jìn)行消氫熱處理；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℃，保溫2小時。本發(fā)明采用了一種超低氫高韌性電焊條，化學(xué)成分與母材相近，經(jīng)過焊后SR處理，保證了焊縫接頭的強(qiáng)度，還達(dá)到了焊接接頭在-20℃低溫時的高韌性。
【專利說明】P690QL1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法
【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P690QL1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全壓式LPG運(yùn)輸船的主要設(shè)備即大型臥式儲罐，用于儲運(yùn)LPG。
[0003]LPG運(yùn)輸船儲罐的特點(diǎn):體積大，質(zhì)量大，長度長，儲罐由直筒體和封頭組成，屬船載壓力容器。由于水路運(yùn)輸考慮到成本，業(yè)主希望儲罐容積盡可能做到更大，因此更高強(qiáng)度鋼P(yáng)690QL1用于制造LPG船儲罐，在用鋼量一定的條件，可以實(shí)現(xiàn)儲罐容積更大化。由于儲罐焊縫在無損檢測合格后，需經(jīng)整體消應(yīng)力熱處理(SR處理)，而SR處理對焊縫的力學(xué)性能尤其低溫沖擊韌性影因較大(低溫沖擊功通常下降約1/3~2/3)，因此，檢驗(yàn)P690QL1高強(qiáng)鋼焊接接頭的力學(xué)性能指標(biāo)，須對焊接試板進(jìn)行模擬產(chǎn)品SR處理后進(jìn)行試驗(yàn)，才有實(shí)際意義。
[0004]采用P690QL1高強(qiáng)鋼制造LPG運(yùn)輸船儲罐時，縱縫通常采用焊條手工電弧焊的方法。高強(qiáng)鋼的等強(qiáng)匹配，除要保證焊縫強(qiáng)度達(dá)到母材P690QL1的最低強(qiáng)度外，關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)焊縫接頭經(jīng)SR處理后的低溫沖擊韌性。因此，需選擇一種合適的電焊條和相應(yīng)的焊接工藝，使焊接時具有良好的焊接工藝性，即接頭不易出現(xiàn)缺陷，并經(jīng)模擬產(chǎn)品SR處理后，仍具有一定的強(qiáng)度和保持較高的低溫韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種能保證高強(qiáng)度鋼焊接接頭質(zhì)量的P690QL1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:
[0007]P690QL1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法，該方法包括以下步驟:
[0008]I)焊條手工焊坡口采用不對稱X型坡口，一側(cè)坡口 60°，另一側(cè)坡口 70° ;所采用的焊材為超低氫高韌性電焊條CJ807RH，其化學(xué)成分滿足以下要求:C ≤ 0.10%,Mn:1.30~1.80%, Si ≤ 0.50%, N1:1.40 ~2.00%, Mo:0.30 ~0.60%, S ≤ 0.020%, P ≤ 0.020%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
[0009]2)將 P690QL1 鋼板預(yù)熱至 130 ~150°C ；
[0010]3)焊條手工焊采用直流反接，電流為145-170A，電壓為23-28V，焊接速度為8~20cm/min，線能量為16~35kJ/cm，焊劑烘烤溫度為350°C X2h ；
[0011]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 ；
[0012]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。
[0013]上述方案中，所述步驟3)中焊條手工焊針對不同位置的工藝參數(shù)為:平焊或仰焊為:電流為145-170A，電壓為23-28V，焊接速度為10~15cm/min，線能量為16~30kJ/cm ；立焊為:電流為160-170A，電壓為25-27V，焊接速度為8~14cm/min，線能量為20~35kJ/cm ;橫焊為:電流為160-170A，電壓為25-27V，焊接速度為15~20cm/min，線能量為16~20kJ/cm。
[0014]上述方案中，所述步驟I)中的超低氫高韌性電焊條熔敷金屬力學(xué)性能滿足:屈服強(qiáng)度Rel≤690MPa,抗拉強(qiáng)度Rn1:770~940MPa，延伸率A≤15%，_40°C沖擊功Akv≤34J。
[0015]上述方案中，焊接過程中第一道采用焊條手工焊打底將坡口封底，然后一側(cè)大坡口手工電弧焊焊完后，背面采用氣刨清根，清根深度5~8cm，并打磨干凈后經(jīng)磁粉無損檢測合格后，再進(jìn)行背面的焊條電弧焊焊接。
[0016]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)。
[0017]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≥14%，冷彎b=3a，d=3a, 180°合格，_20°C橫向沖擊功Akv ^ 40J。
[0018]上述方案中，所述焊條手工焊焊接方法采用多層多道焊接，層間溫度控制在不超過 250。。。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得的有益效果是:
[0020]而本發(fā)明中提到的P690QL1是按照歐標(biāo)(EN10028:6)生產(chǎn)的高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，最小屈服強(qiáng)度為690MPa，抗拉強(qiáng)度為770MPa~940MPa。本發(fā)明采用了一種超低氫高韌性電焊條，化學(xué)成分與母材相近，經(jīng)過565±20°C，保溫2小時的焊后SR處理，保證了焊縫接頭的強(qiáng)度，還達(dá)到了焊接接頭的在_20°C低溫時的高韌性，解決了低溫韌性不易實(shí)現(xiàn)Akv ^ 41J的難題，同時保證了焊縫接頭與母材強(qiáng)度匹配的要求，有效地實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度鋼焊接接頭的質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]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】
[0022]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。
[0023]實(shí)施例1
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供一種P690QL1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法，該方法包括以下步驟:
[0025]I)焊條手工焊坡口采用不對稱X型坡口，一側(cè)坡口 60°，另一側(cè)坡口 70° ;所采用的焊材為超低氫高韌性電焊條CJ807RH，其化學(xué)成分滿足以下要求:C ≤0.10%,Mn:1.30~
1.80%, Si ≤0.50%, N1: 1.40 ~2.00%, Mo: 0.30 ~0.60%, S ≤ 0.020%, P ≤ 0.020%,余量為
Fe及不可避免的雜質(zhì)；[0026]2)將 P690QL1 鋼板預(yù)熱至 130 ~150°C ；
[0027]3)焊條手工焊采用直流反接，電流為145-170A，電壓為23-28V，焊接速度為8~20cm/min，線能量為16~35kJ/cm，焊劑烘烤溫度為350°C X2h ；
[0028]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 ；
[0029]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。
[0030]下面對該焊條手工焊焊接方法中的工藝參數(shù)進(jìn)行具體說明:
[0031]I)預(yù)熱溫度:
[0032]本實(shí)施例中采用42mm厚的P690QL1板進(jìn)行焊接，其試驗(yàn)用的P690QLK爐批號2)的化學(xué)成份為:C:0.14%, Si:0.33%, Mn:1.24%, P:0.009%, S:0.001%，N:0.0057%，B:0.0016%,Cr:0.37%, Mo:0.26%, Cu:0.080%, Nb:0.020%, N1:0.48%, T1:0.018%, V:0.046%, Al:
0.047%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0033]焊材擴(kuò)散氫含量為按1.5ml/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。
[0034]2)焊接材料:
[0035]本發(fā)明中的P690QL1鋼焊接接頭采用了一種超低氫高韌性電焊條為:CJ807RH，其化學(xué)成分滿足以下要求:C:0.078%, Mn:1.54%, S1:0.35%, N1: 1.80%, Mo:0.34%, S:0.007%,P:0.012%，余量為Fe及不 可避免的雜質(zhì)。
[0036]3)坡口采用不對稱X型坡口(如圖1所示)，一側(cè)坡口 60°，另一側(cè)坡口 70° ;坡口打磨至焊縫周圍20_范圍,清除油污水銹,露出金屬光澤。
[0037]4)先焊大坡口側(cè)焊縫，由于儲罐直徑較大，現(xiàn)場實(shí)際坡口的大小和間隙會出現(xiàn)不規(guī)則的情況，第一道采用焊條手工焊打底將坡口封底，便于后續(xù)焊接方便進(jìn)行焊接。一側(cè)大坡口手工電弧焊焊完后，背面采用氣刨清根，清根深度5~8cm，并打磨干凈后經(jīng)磁粉(MT)無損檢測合格后，再進(jìn)行背面的焊條電弧焊焊接。
[0038]5)焊條電弧焊采用直流反接，電焊條直徑:4.0mm，烘烤溫度:350°C X2h。。
[0039]根據(jù)不同位置的焊接參數(shù)如下:
[0040]
焊接位置~I電流(a)I電壓(V) I焊接速度 (Stil
[0041]


(cm/min)kj/cm
平焊 / 仰焊 145— 170A23—28 10—1516—30
立焊160—170A25—27 8—1420—35
橫焊160—170A25—27 15—2016—20
[0042]6)本發(fā)明對42mm厚的P690QL1鋼采用焊條手工電弧焊焊接，進(jìn)行多層多道施焊，直至填滿焊縫為止。根據(jù)焊接工藝評定試驗(yàn)原則，多層多道焊接過程中，采用了最低線能量12kJ/cm和最高線能量35kJ/cm進(jìn)行焊接。[0043]7)焊后進(jìn)行消氫熱處理，保溫I~2小時。保溫溫度為250°C~300°C。
[0044]試驗(yàn)結(jié)果:焊縫金屬屈服強(qiáng)度:Rel:730MPa,抗拉強(qiáng)度Rm:825MPa,冷彎d=6a，180°合格。-20°C沖擊功:焊縫Akv > 85J，側(cè)熔合線> 100J、熔合線外lmm、3mm、5m，Akv > 120J。
[0045]本發(fā)明的焊條手工電弧焊方法，有效解決了 P690QL1高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼之間的焊接，實(shí)現(xiàn)了 P690QL1鋼高強(qiáng)度鋼焊條手工電弧焊焊接接頭經(jīng)565±20°C、保溫時間2小時的SR處理后，-20°C時焊接接頭低溫沖擊Akv ^ 80J，保證了焊縫接頭與母材強(qiáng)度匹配的要求。
[0046]對比例I
[0047]對比例I與實(shí)施例1大致相同，不同之處在于選用的焊接工藝參數(shù)不同以及未進(jìn)行焊后消應(yīng)力熱處理處理，具體為:焊接工藝參數(shù):電流180A，電壓28V，焊接速度:8cm/min，線能量37.8J/cm。對比例I得到的接頭抗拉強(qiáng)度的測試結(jié)果如表1所示。
[0048]對比例2
[0049]對比例2與實(shí)施例1大致相同，不同之處在于選用的焊接工藝參數(shù)不同，具體為:焊接工藝參數(shù):電流180A，電壓28V，焊接速度:8cm/min，線能量37.8J/cm。對比例2得到的接頭抗拉強(qiáng)度的測試結(jié)果如表1所示。
[0050]表
【權(quán)利要求】
1.P690QL1高強(qiáng)度鋼的等強(qiáng)匹配焊條手工焊焊接方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:1)焊條手工焊坡口采用不對稱X型坡口，一側(cè)坡口 60°，另一側(cè)坡口 70° ;所采用的焊材為電焊條CJ807RH，其化學(xué)成分滿足以下要求:C≤0.10%, Mn: 1.30~1.80%，Si≤0.50%，N1: 1.40 ~2.00%, Mo:0.30 ~0.60%, S ≤ 0.020%, P ≤ 0.020%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)； 2)將P690QL1鋼板預(yù)熱至130~150。。； 3)焊條手工焊采用直流反接，電流為145-170A，電壓為23-28V，焊接速度為8~20cm/min，線能量為16~35kJ/cm，焊劑烘烤溫度為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所述的焊條手工焊焊接方法，其特征在于，所述步驟3)中焊條手工焊針對不同位置的工藝參數(shù)為:平焊或仰焊為:電流為145-170A，電壓為23-28V，焊接速度為10~15cm/min，線能量為16~30kJ/cm ;立焊為:電流為160-170A，電壓為25-27V，焊接速度為8~14cm/min，線能量為20~35kJ/cm ;橫焊為:電流為160-170A，電壓為25-27V，焊接速度為15~20cm/min，線能量為16~20kJ/cm。
3.如權(quán)利要求1所述的焊條手工焊焊接方法，其特征在于，所述步驟I)中的電焊條熔敷金屬力學(xué)性能滿足:屈服強(qiáng)度Rel≤690MPa,抗拉強(qiáng)度Rm:770~940MPa，延伸率A ≤ 15%, -40°C 沖擊功 Akv ≤ 34J。
4.如權(quán)利要求1所述的焊條手工焊焊接方法，其特征在于，焊接過程中第一道采用焊條手工焊打底將坡口封底，然后一側(cè)大坡口手工電弧焊焊完后，背面采用氣刨清根，清根深度5~8cm，并打磨干凈后經(jīng)磁粉無損檢測合格后，再進(jìn)行背面的焊條電弧焊焊接。
5.如權(quán)利要求1所述的焊條手工焊焊接方法，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)。
6.如權(quán)利要求1所述的焊條手工焊焊接方法，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。
7.如權(quán)利要求1所述的焊條手工焊焊接方法，其特征在于，所述焊條手工焊焊接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】C22C38/58GK103464865SQ201310313437
【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】黃金祥, 易昶, 潘伍覃 申請人:武漢一冶鋼結(jié)構(gòu)有限責(zé)任公司