專利名稱：80毫米厚高強(qiáng)度橋梁鋼對(duì)接手工焊接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種80毫米厚高強(qiáng)度橋梁鋼手工焊接的方法，適用于焊接抗拉強(qiáng)度Rm ^ 570MPa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)：
由于橋梁焊接結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)逐步向高強(qiáng)、大跨、重載、高速方面發(fā)展，這就對(duì)焊接結(jié)構(gòu)用鋼的性能提出了越來越高的要求，如我國既將建造的大跨度公、鐵兩用長江大橋，其設(shè)計(jì)要求抗拉強(qiáng)度在60(T700MPa的基礎(chǔ)上，基材的厚度要求在80毫米，在建橋鋼結(jié)構(gòu)方面首次使用的最大厚度，并且對(duì)橋梁制造的安全性能提出了非常嚴(yán)格要求。這不僅對(duì)基材，而且對(duì)鋼種的焊接性、焊接材料及焊接工藝提出更高的匹配性。因此，如不及時(shí)有效地解決大·新鋼種的推廣應(yīng)用。加快開展大跨度橋梁用鋼焊接材料的匹配及焊接工藝的研究，對(duì)我國橋梁用鋼在大跨度橋梁厚板結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用有重大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。中國專利號(hào)為200910062436. 2的《一種用于高強(qiáng)度鋼對(duì)接手工焊接的方法》專利文獻(xiàn)，其公開了一種采用抗拉強(qiáng)度為69(T760MPa、屈服強(qiáng)度L :60(T660MPa，延伸率A18 25%，-40°CKV2沖擊功165 210J的高強(qiáng)鋼，其厚度為26 50 mm,并為相同板厚組合對(duì)接；匹配的焊條抗拉強(qiáng)度大于700 MPa，焊條直徑Φ4. Omm;手工焊坡口采用雙面V型非對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm ;在焊接電流160A、焊接電壓26V、焊接速度15cm/min、焊接線能量17kJ/cm、采用連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在10(Tl5(rC的手工焊接方法。但其存在的不足是該專利技術(shù)焊接的最大厚度為50毫米的鋼板。對(duì)于大型鋼箱梁結(jié)構(gòu)的橋梁，其解決的關(guān)鍵問題是在保證安全服役的前提下，經(jīng)過焊接后結(jié)構(gòu)不變形、無裂紋產(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)度與厚度的增加，尤其從目前的焊接厚度為50毫米增加到80毫米，在焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理的情況下，保證焊接過程中大型鋼結(jié)構(gòu)防裂、防斷成為制造過程的首要關(guān)鍵技術(shù)。而大型鋼結(jié)構(gòu)制造過程進(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，無法滿足施工的技術(shù)要求。本發(fā)明公開了一種80毫米厚高強(qiáng)度橋梁鋼板的手工焊關(guān)鍵焊接工藝制造技術(shù)，其主要解決的問題是提出了一種手工焊護(hù)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
本發(fā)明的目的在于提出了一種80毫米厚高強(qiáng)度橋梁鋼手工焊關(guān)鍵焊接工藝制造技術(shù)，其主要解決的問題是提出了一種手工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)接焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接工藝方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的措施80毫米厚高強(qiáng)度橋梁鋼板的手工焊對(duì)接焊接方法，其步驟
1)采用抗拉強(qiáng)度為Rm彡570MPa、屈服強(qiáng)度ReL彡420MPa,延伸率A彡18%，沖擊功-40°CKV2彡120J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對(duì)接；匹配的焊絲抗拉強(qiáng)度彡600 MPa，焊條直徑Φ 4. Omm ；
2)手工焊坡口采用X型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm；
3)在焊接電流165 170A、焊接電壓24 25V、焊接速度 Γ 5αιι/π η、焊接線能量16^17kJ/cm條件下采用連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在135 145°C。優(yōu)選的所采用焊條化學(xué)成分組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40，Mn I. 20 I. 50，Ni I. 10 1. 50，Mo O. 20 0. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005，余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，焊條熔敷金屬的力學(xué)性能為Rel 540MPa,Rm :650 MPa, A :28%，沖
擊功-400C KV2 150J ;焊條烘烤制度為3500C X Ih0本發(fā)明雖然其厚度高達(dá)80毫米，且對(duì)接接頭采用焊前不預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理工藝，經(jīng)采用大量試驗(yàn)選擇的焊接工藝參數(shù)，并進(jìn)行探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)有裂紋產(chǎn)生，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(dá)到155 243J，遠(yuǎn)高于橋梁厚板對(duì)接接頭三區(qū)_40°C KV2 ^ 48J焊接性能標(biāo)準(zhǔn)，接頭三區(qū)具有較高的沖擊韌性儲(chǔ)備及安全裕度，完全能滿足大跨度橋梁橋結(jié)構(gòu)制造的關(guān)鍵技術(shù)要求。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)本發(fā)明滿足了我國大跨、重載橋梁鋼厚板關(guān)鍵手工焊接制造工藝，手工焊接頭抗拉強(qiáng)度、接頭沖擊功達(dá)到較高水平，接頭具有較高的沖擊韌性儲(chǔ)備及安全富裕度。(2)采用本發(fā)明焊接工藝技術(shù)，手工焊接頭過熱區(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)良的低溫沖擊韌性及抗裂性能。(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)制造過程焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的手工焊接工藝，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，工序簡單、節(jié)能，適用于工廠大跨度橋梁鋼制造推廣應(yīng)用。


附圖為本發(fā)明對(duì)接接頭坡口圖。
具體實(shí)施例方式下面對(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。其步驟
(1)采用抗拉強(qiáng)度為Rm彡570MPa、屈服強(qiáng)度ReL彡420MPa,延伸率A彡18%，沖擊功-40°CKV2彡120J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對(duì)接；匹配的焊絲抗拉強(qiáng)度彡600 MPa，焊絲直徑Φ4. Omm ;
(2)手工焊焊坡口采用雙面X型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為2mm；
(3)在焊接電流165 170A、焊接電壓24 25V、焊接速度 Γ 5αιι/π η、焊接線能量16 17kJ/cm條件下、采用連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在135 145°C。實(shí)施例I :基材采用抗拉強(qiáng)度為Rm為600MPa、屈服強(qiáng)度L為500MPa，延伸率A為25%，沖擊功-40°CKV2S 223J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對(duì)接焊接；匹配的焊絲抗拉強(qiáng)度為大于600MPa，焊條直徑Φ4. Omm ;試板尺寸為600mmX400mmX80mm，手工焊護(hù)焊坡口采用X型雙面對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所采用焊條在化學(xué)組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40, Mn I. 20 I. 50, Ni I. 2 I. 50，Mo O. 2(Γθ. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005 ；其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)的范圍內(nèi)取值制備的；焊條的熔敷金屬的力學(xué)性能為Rel :540MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :28%，沖擊功-40°C KV2 150J ；
焊接工藝焊接電流165A,焊接電壓24V,焊接速度15cm/min,焊接線能量16kJ/cm,手工焊對(duì)接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在135 138°C，焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理。采用上述焊接工藝焊接高強(qiáng)度橋梁鋼厚板對(duì)接接頭力學(xué)性能，經(jīng)檢測，接頭抗拉強(qiáng)度Rm 615MPa,斷裂位置基材，全焊縫拉伸屈服強(qiáng)度Rel 585MPa,抗拉強(qiáng)度Rm 640MPa,·延伸率A:22%，焊縫沖擊功-40°C KV2 155 J，熔合線沖擊功_40°C KV2 :168 J，熱影響區(qū)(Imm) -400C KV2 :243 J0實(shí)施例2:
基材采用抗拉強(qiáng)度為Rm為605MPa、屈服強(qiáng)度L為505MPa，延伸率A為23%，沖擊功-40°CKV2S 233J、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對(duì)接焊接；匹配的焊絲抗拉強(qiáng)度為大于600MPa，焊條直徑Φ4. Omm ;試板尺寸為600mmX400mmX80mm，手工焊護(hù)焊坡口采用X型雙面對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所采用焊條在化學(xué)組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40, Mn I. 20 I. 50, Ni I. 2 I. 50，Mo O. 2(Γθ. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005 ；其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)的范圍內(nèi)取值制備的；焊條的熔敷金屬的力學(xué)性能為Rel :540MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :28%，沖擊功-40°C KV2 150J ；
焊接工藝焊接電流170A，焊接電壓25V，焊接速度15cm/min，焊接線能量17kJ/cm，手工焊對(duì)接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在139 142°C，焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理。采用上述焊接工藝焊接高強(qiáng)度橋梁鋼厚板對(duì)接接頭力學(xué)性能，經(jīng)檢測，接頭抗拉強(qiáng)度Rm 615MPa,斷裂位置基材，全焊縫拉伸屈服強(qiáng)度Rel 600MPa,抗拉強(qiáng)度Rm 670MPa,延伸率A:22%，焊縫沖擊功-40°C KV2 171 J，熔合線沖擊功_40°C KV2 :213 J，熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2 :168 J。實(shí)施例3:
基材采用抗拉強(qiáng)度為Rm為595MPa、屈服強(qiáng)度L為490MPa，延伸率A為24%，沖擊功-40°0^2為21訂、厚度為80 mm的等厚橋梁鋼對(duì)接焊接；匹配的焊絲抗拉強(qiáng)度為大于600MPa，焊條直徑Φ4. Omm ;試板尺寸為600mmX400mmX80mm，手工焊護(hù)焊坡口采用X型雙面對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊2mm;
焊接材料匹配所采用焊條在化學(xué)組分及重量百分比為C O. 04(Γ0. 060，Si O. 25 O. 40, Mn I. 20 I. 50, Ni I. 2 I. 50，Mo O. 2(Γθ. 30 P O. 008 O. 012、S O. 003 O. 005 ；其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)的范圍內(nèi)取值制備的；焊條的熔敷金屬的力學(xué)性能為Rel :540MPa, Rm :650 MPa，延伸率 A :28%，沖擊功-40°C KV2 150J ；
焊接工藝焊接電流165A,焊接電壓24V,焊接速度14cm/min,焊接線能量17kJ/cm,手工焊對(duì)接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，層間溫度控制在142 145°C，焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理。采用上述焊接工藝焊接高強(qiáng)度橋梁鋼厚板對(duì)接接頭力學(xué)性能，經(jīng)檢測，接頭抗拉強(qiáng)度Rm 605MPa,斷裂位置基材，全焊縫拉伸屈服強(qiáng)度Rel 590MPa,抗拉強(qiáng)度Rm 655MPa,
延伸率A :24%，焊縫沖擊功-40 0C KV2 :160 J，熔合線沖擊功-40 °C KV2 :220 J，熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV2 :210 J。
權(quán)利要求
1.80mm厚高強(qiáng)度橋梁鋼對(duì)接手工焊接的方法，其焊接步驟 1)采用抗拉強(qiáng)度為彡570MPa、屈服強(qiáng)度ReL彡420MPa，延伸率A彡18%,-40°CKV2沖擊功> 120J的高強(qiáng)度橋梁鋼，其厚度為80 mm，并為相同板厚組合對(duì)接手工焊接；匹配的焊條抗拉強(qiáng)度大于600 MPa,焊條直徑￠4. Omm ； 2)手工焊坡口采用X型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，鈍邊為Imm; 3)在焊接電流165 170A、焊接電壓24 25V、焊接速度iri5cm/min、焊接線能量16^17kJ/cm條件下采用連續(xù)施焊，以使焊縫填滿為止，層間溫度控制在135 145°C。
2.如權(quán)利要求I所述的80mm厚高強(qiáng)度橋梁鋼對(duì)接手工焊接的方法，其特征為所采用焊條化學(xué)成分組分及重量百分比為C 0. 04(H). 060，Si 0. 25 0. 40，Mn I. 20 I. 50，Ni I. Tl. 50 , Mo 0.20 0.30 P 0. 008、. 012、S 0. 003 0. 005，余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；焊條熔敷金屬的力學(xué)性能為Rel 540MPa, Rm :650 MPa, A :28%，沖擊功-40°C KV2 150J ；焊條烘烤制度為350°C Xlh。
全文摘要
80毫米厚高強(qiáng)度橋梁鋼板的手工焊對(duì)接焊接方法，其步驟采用Rm≥570MPa、ReL≥420MPa，延伸率A≥18%，-40oCKV2≥120J、厚度為80mm的等厚橋梁鋼對(duì)接；匹配的焊絲抗拉強(qiáng)度≥600MPa，焊條直徑Ф4.0mm；焊坡口為X型對(duì)稱坡口，坡口角度為60°，在電流165~170A、電壓24~25V、速度14~15cm/min、線能量16~17kJ/cm條件下連續(xù)施焊，層間溫度控制在135~145℃。本發(fā)明雖然其厚度高達(dá)80毫米，且對(duì)接接頭采用焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理下，經(jīng)探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)有裂紋產(chǎn)生，且接頭三區(qū)的-40oCKV2沖擊功達(dá)到155~243J，完全滿足大跨度橋梁橋結(jié)構(gòu)制造的技術(shù)要求。
文檔編號(hào)B23K35/30GK102784998SQ20121027912
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者劉文艷, 李立軍, 牟文廣, 王靚, 繆凱, 胡因洪, 胡家國, 鐘如濤, 陳浮, 黃治軍 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司