專(zhuān)利名稱(chēng)：一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接領(lǐng)域，涉及一種氣體保護(hù)焊焊接工藝，具體的說(shuō)是一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)能源的日益緊張以及綜合實(shí)力的提升，我國(guó)海洋石油及天然氣開(kāi)發(fā)步伐逐步向深海邁進(jìn)，大型海洋采油平臺(tái)將會(huì)得到迅速發(fā)展，對(duì)采油平臺(tái)用鋼的厚度規(guī)格及強(qiáng)韌性的要求也越來(lái)越高。海洋采油平臺(tái)在開(kāi)發(fā)油氣田工程中起著支撐所有設(shè)備及井架的作用，屬于持續(xù)承受重壓的大型構(gòu)件，其重要性不言而喻。同時(shí)，海洋采油平臺(tái)的工作條件也很苛刻，服役時(shí)間跨越四季，工作環(huán)境溫差變化較大，在冬季更要經(jīng)受低溫的考驗(yàn)。隨著鋼材強(qiáng)度的提高，對(duì)鋼材的焊接質(zhì)量要求也隨之提高，焊接是海洋結(jié)構(gòu)用鋼必須經(jīng)歷的一個(gè)重要的工藝過(guò)程，焊接接頭是海洋結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其質(zhì)量直接影響到海洋結(jié)構(gòu)的使用安全性和可靠性。特別是厚規(guī)格的海洋工程用鋼板，其焊接接頭性能更是難以保證，這給海洋平臺(tái)的焊接施工帶來(lái)了困難。為了適應(yīng)我國(guó)當(dāng)前對(duì)能源戰(zhàn)略的迫切需要，開(kāi)發(fā)出力學(xué)綜合性能優(yōu)良的海洋工程用特厚鋼板并解決其焊接關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于完善我國(guó)能源體系、獨(dú)立開(kāi)發(fā)深海油氣資源及保證國(guó)家能源安全具有重要意義。由于海洋平臺(tái)服役環(huán)境十分惡劣，除承受重力載荷外，還受到海浪、潮流、臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)、溫差等海洋環(huán)境的影響，這就需要海洋平臺(tái)用鋼的焊接接頭具有良好的強(qiáng)度和韌性匹配。為確保海洋平臺(tái)用鋼E36的制造和運(yùn)行安全，對(duì)80_厚E36鋼焊接接頭的力學(xué)性能要求嚴(yán)格。為防止E36海洋工程用鋼焊接接頭的脆化問(wèn)題，合理匹配焊接材料、優(yōu)化焊接工藝參數(shù)、控制焊接熱輸入量是技術(shù)關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，焊接接頭具有優(yōu)良的力學(xué)綜合性能，保證焊接接頭強(qiáng)度不低于母材和_40°C沖擊韌性不低于70J。本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是
一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，包括以下步驟㈠所述80mm厚E36海洋工程用鋼母材的屈服強(qiáng)度ReH 355 390MPa，抗拉強(qiáng)度Rm500 540MPa,延伸率 A 25 35%, _40°C沖擊功 Akv>100J ；
㈡保護(hù)氣體為100%的CO2氣體；
㈢坡口型式為對(duì)稱(chēng)K型坡口；
㈣氣保焊焊接工藝參數(shù)焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度60 90°C ;氣體流量15 20L/min ;焊接電流200 360A，焊接電壓24 36V，焊接速度30 Ocm/min，焊接熱輸入量6 25kJ/cm ;對(duì)厚度為80mm+80mm組合鋼板對(duì)接接頭采用多層多道氣保焊焊接，其焊縫層間溫度控制在80 200 0C ο本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是
前述的80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，步驟(-)中，選用匹配的藥芯焊絲，焊絲直徑Φ1. 2mm或Φ1· 6mm,焊絲抗拉強(qiáng)度>540MPa, _40°C沖擊功Akv>100Jo前述的80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，步驟㈠中，藥芯焊絲化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 06 O. 09%, Mn :0. 9 1. 6%, S1:0. 20 O. 35%, S (O. 02%, P :彡 O. 02%, N1:0· 80 1. 00%, Cr O. 01%, Mo :彡 O. 01%, V O. 01%，余量為
Fe及不可避免雜質(zhì)。前述的80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，步驟㈢中，K型坡口的正面坡口和反面坡口斜邊角度均為45° 50°，根部鈍邊O 1mm，坡口裝配間隙為
O 3mm ο經(jīng)過(guò)本發(fā)明焊接工藝的80mm厚E36海洋工程用鋼焊接接頭部位的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度Rm ^ 540MPa,斷裂位置為母材；接頭側(cè)彎d=4a，180°合格；鋼板表層和1/2厚度的焊縫、熔合線及線外2mm、5mm處_40°C沖擊功Akv彡70J。上述80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊詳細(xì)的焊接工藝方案制定及理由如下
⑴焊接材料針對(duì)80mm厚E36海洋工程用鋼，為了解決保證焊接接頭強(qiáng)度不低于母材和_40°C沖擊韌性不低于70J的技術(shù)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)申請(qǐng)人的多次試驗(yàn)及配比，最終制定藥芯氣保焊絲抗拉強(qiáng)度Rm>540MPa，_40°C沖擊功Akv>100J，所用焊絲化學(xué)成分及重量百分比為C :0. 06 O. 09%, Mn :0. 9 1. 6%, S1:0. 20 O. 35%, S :彡 O. 02%, P :彡 O. 02%, N1:0. 80 1. 00%, Cr :彡O. 01%, Mo :彡O. 01%, V :彡O. 01%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，以上焊絲可以達(dá)到焊縫金屬的強(qiáng)度和-40°C沖擊韌性與母材盡可能匹配。⑵焊接預(yù)熱溫度本發(fā)明按EN10225-2009附錄G標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行可控?zé)峋惺?CTS)試驗(yàn)，用于評(píng)價(jià)鋼材焊接熱影響區(qū)氫致裂紋敏感性；按API RP 2Z-2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)(又稱(chēng)小鐵研試驗(yàn))，用于評(píng)價(jià)對(duì)接接頭焊接熱影響區(qū)根部裂紋敏感性；按EN10225-2009附錄F標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行表面堆焊硬度試驗(yàn)，用于評(píng)價(jià)鋼材焊接冷裂紋傾向。通過(guò)不預(yù)熱及不同焊前預(yù)熱溫度的上述試驗(yàn)，確定所用焊接接頭力學(xué)綜合性能優(yōu)良的80_厚E36海洋工程用鋼低拘束條件下不預(yù)熱焊接可防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生；高拘束條件下應(yīng)進(jìn)行不低于60°C的低溫預(yù)熱。⑶焊接熱輸入量于焊接熱輸入量變化影響焊接熱循環(huán)過(guò)程，從而對(duì)焊接接頭的焊縫金屬和熱影響區(qū)的組織和力學(xué)性能帶來(lái)影響。本發(fā)明研究了不同焊接熱輸入量對(duì)80mm厚E36氣保焊對(duì)接接頭力學(xué)性能的影響，分別對(duì)焊接接頭焊縫金屬的拉伸性能、焊接接頭各部位-40°C夏比V型缺口沖擊功進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，焊接熱輸入量在6 25kJ/cm條件下，80mm厚力學(xué)綜合性能優(yōu)良的E36海洋工程用鋼氣保焊焊接接頭力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度Rm彡540MPa, _40°C沖擊功Akv彡70J，接頭側(cè)彎d=4a, 180。合格。本發(fā)明的有益效果是⑴本發(fā)明滿(mǎn)足低溫條件下焊接接頭力學(xué)綜合性能優(yōu)良的80mm特厚E36海洋工程用鋼的焊接關(guān)鍵技術(shù)，采用合適的焊接材料和焊接工藝能夠保證焊接接頭強(qiáng)度不低于母材和-40°C沖擊韌性不低于70J的高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求，焊接接頭具有優(yōu)良的力學(xué)綜合性能。⑵本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大型海洋工程用80mm特厚E36鋼板對(duì)接接頭氣保焊制造過(guò)程焊前低溫預(yù)熱，焊后免除熱處理的焊接工藝，在實(shí)施過(guò)程中，焊接接頭力學(xué)性能優(yōu)良，實(shí)用性強(qiáng)，適用于大型海洋工程推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明采用的K型坡口型式。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例是一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，包括以下步驟
采用正火熱處理生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度彡355MPa的強(qiáng)韌性?xún)?yōu)良的80mm厚E36海洋工程用鋼，焊接試板組合為80mm+80mm，試板尺寸為800mm (長(zhǎng))X200mm (寬)X80mm (厚)。焊絲化學(xué)成分及重量百分比為C:0. 06%, Mn :0. 9%，S1:0. 20%, S :0. 02%, P O. 02%, N1:0. 80%, Cr :0. 01%, Mo :0. 01%, V :0. 01%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)；焊絲直徑為Φ1. 2mm ;氣體流量15L/min ;保護(hù)氣體為100%C02氣體；氣保焊坡口采用對(duì)稱(chēng)K型坡口，如圖1所示，正面坡口和反面坡口角度均為45°，根部O. 51mm鈍邊，坡口裝配間隙為1mm。焊接工藝參數(shù)焊前預(yù)熱溫度60°C，焊接電流238A，焊接電壓30V，焊接速度50cm/min,焊接熱輸入量6kJ/cm ;對(duì)厚度為80mm+80mm組合鋼板對(duì)接接頭采用多層多道氣保焊焊接，焊縫層間溫度控制在60°C。實(shí)施例2
本實(shí)施例是一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，包括以下步驟
采用正火熱處理生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度彡355MPa的強(qiáng)韌性?xún)?yōu)良的80mm厚E36海洋工程用鋼，焊接試板組合為80mm+80mm，試板尺寸為800mm (長(zhǎng))X 200mm (寬)X 80mm (厚)；
焊絲化學(xué)成分及重量百分比為C 0. 08%, Mn 1. 2%, S1:0. 25%, S :0. 01%, P :0. 01%,Ni 0. 90%, Cr :0. 008%, Mo :0. 007%, V :0. 008%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)；焊絲直徑為Φ1. 6mm ;氣體流量19L/min ;保護(hù)氣體為100%C02氣體；氣保焊坡口采用對(duì)稱(chēng)K型坡口，如圖1所示，正面坡口和反面坡口角度均為48°，根部鈍邊為1mm，坡口裝配間隙為2mm。焊接工藝參數(shù)焊前預(yù)熱溫度70°C，焊接電流350A，焊接電壓35V，焊接速度20. 5cm/min，焊接熱輸入量25kJ/cm ;對(duì)厚度為80mm+80mm組合鋼板對(duì)接接頭采用多層多道氣保焊焊接，焊縫層間溫度控制在80°C
實(shí)施例3
本實(shí)施例是一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，包括以下步驟
采用正火熱處理生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度彡355MPa的強(qiáng)韌性?xún)?yōu)良的80mm厚E36海洋工程用鋼，焊接試板組合為80mm+80mm，試板尺寸為800mm (長(zhǎng))X200mm (寬)X80mm (厚)。
焊絲化學(xué)成分及重量百分比為C:0. 09%，Mn :1. 6%，S1:0. 35%，S :0. 015%，P :
O.015%, Ni 1. 00%, Cr :0. 007%, Mo :0. 007%, V O. 009%，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)；焊絲
直徑為Φ1. 6mm ;氣體流量19L/min ;保護(hù)氣體為100%0)2氣體；氣保焊坡口采用對(duì)稱(chēng)K型坡口，如圖1所示，正面坡口和反面坡口角度均為50°，根部鈍邊1mm，坡口裝配間隙為3mm。焊接工藝參數(shù)焊前預(yù)熱溫度90°C，焊接電流260A，焊接電壓32V，焊接速度33cm/min，焊接熱輸入量15kJ/cm ;對(duì)厚度為80mm+80mm組合鋼板對(duì)接接頭采用多層多道氣保焊焊接，焊縫層間溫度控制在120°C。經(jīng)過(guò)上述實(shí)施例1-3的焊接方法對(duì)80mm厚E36海洋工程用鋼進(jìn)行埋弧焊焊接后，對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，焊接接頭的拉伸和側(cè)彎性能如表I所示，沖擊性能如下表2所示。表I焊接接頭的拉伸及側(cè)彎性能
權(quán)利要求
1.一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，其特征在于包括以下步驟㈠所述80mm厚E36海洋工程用鋼母材的屈服強(qiáng)度ReH 355 390MPa，抗拉強(qiáng)度Rm 500 540MPa,延伸率 A 25 35%, _40°C沖擊功 Akv>100J ；㈡保護(hù)氣體為100%的CO2氣體；㈢坡口型式為對(duì)稱(chēng)K型坡口；㈣氣保焊焊接工藝參數(shù)焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度60 90°C ;氣體流量15 20L/min ;焊接電流200 360A，焊接電壓24 36V，焊接速度30 Ocm/min，焊接熱輸入量6 25kJ/ cm ;對(duì)厚度為80mm+80mm組合鋼板對(duì)接接頭采用多層多道氣保焊焊接，其焊縫層間溫度控制在80 200 0C ο
2.如權(quán)利要求1所述的80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝， 其特征在于步驟(-)中，選用匹配的藥芯焊絲，焊絲直徑Φ1. 2mm或Φ1. 6mm,焊絲抗拉強(qiáng)度 >540MPa, -40°C沖擊功 Akv>100J。
3.如權(quán)利要求1或2所述的80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，其特征在于步驟㈠中，藥芯焊絲化學(xué)成分及重量百分比為C :0. 06 O. 09%, Mn:O.9 1. 6%, Si 0. 20 O. 35%, S :≤ O. 02%, P :≤ O. 02%, Ni 0. 80 1. 00%, Cr :≤ O. 01%, Mo :≤O. 01%, V :≤O. 01%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，其特征在于步驟㈢中，K型坡口的正面坡口和反面坡口斜邊角度均為45° 50°，根部鈍邊O 1mm，坡口裝配間隙為O 3mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接領(lǐng)域，是一種80mm厚E36海洋工程用鋼的藥芯焊絲氣體保護(hù)焊焊接工藝，氣保焊坡口采用對(duì)稱(chēng)K型坡口；保護(hù)氣體為100%CO2氣體；焊接工藝參數(shù)焊前預(yù)熱溫度為60-90℃，氣體流量15-20L/min，焊接電流200-360A，焊接電壓24-36V，焊接速度30-50cm/min，焊接熱輸入量6-25kJ/cm；對(duì)厚度為80mm+80mm組合鋼板對(duì)接接頭采用多層多道氣保焊焊接，焊縫層間溫度為60-100℃。本發(fā)明焊接接頭具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能焊接接頭抗拉強(qiáng)度Rm≥540MPa，-40℃沖擊功單值A(chǔ)kv≥70J，接頭側(cè)彎d=4a，180°合格。
文檔編號(hào)B23K9/23GK102990203SQ20121053173
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者車(chē)馬俊, 崔強(qiáng), 李麗, 鄧偉, 吳年春, 尹雨群, 劉朝霞, 李恒坤 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司