一種高強(qiáng)度橋梁鋼k型接頭復(fù)合焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大跨度橋梁鋼厚板的焊接方法，具體屬于高強(qiáng)度橋梁鋼K型接頭復(fù)合焊接工藝，其適用于焊接抗拉強(qiáng)度Rn^ 630MPa級(jí)別高強(qiáng)度橋梁結(jié)構(gòu)用鋼不同厚板K型接頭的焊接。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)在建的滬通長(zhǎng)江大橋是一座6線(xiàn)公路、4線(xiàn)鐵路的大跨度公、鐵兩用橋梁，其主橋采用跨度為1092米的公鐵兩用斜拉橋，建成后的滬通大橋?qū)⒊蔀槟壳笆澜缟峡缍茸畲蟮墓?、鐵兩用橋。為適應(yīng)我國(guó)橋梁建設(shè)向高強(qiáng)、大跨、重載、高速方面發(fā)展的要求，武鋼(集團(tuán))公司為該橋開(kāi)發(fā)研制了我國(guó)新一代高強(qiáng)度、高韌性橋梁用鋼Q500qE，其綜合力學(xué)性能，尤其是低溫沖擊韌性有較大的提高。其基材性能的提高對(duì)與之相匹配的焊接材料及焊接工藝提出了迫切的要求。因此，如不及時(shí)有效地解決大跨度橋梁鋼種的焊接性及配套焊接材料和焊接工藝問(wèn)題，將會(huì)直接阻礙我國(guó)橋梁鋼及新鋼種的推廣應(yīng)用。加快開(kāi)展大跨度橋梁用鋼焊接工藝及配套焊接材料研究，對(duì)我國(guó)橋梁用鋼在大跨度厚板橋梁結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用有重大經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
[0003]目前，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為ZL201210287003.9的《一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比橋梁鋼的復(fù)合焊接方法》專(zhuān)利文獻(xiàn)，其采用厚度為40mm+40mm的等厚橋梁鋼對(duì)接焊接。對(duì)接復(fù)合焊坡口采用雙面非對(duì)稱(chēng)X坡口，坡口角度為60°，鈍邊為Imm;匹配的焊絲抗拉強(qiáng)度彡700MPa ;其適用的基板(LYR690鋼性能:抗拉強(qiáng)度ReL彡500 MPa, Rn^ 690 MPa, A彡18%、-40°C KV2沖擊功多120J，對(duì)40+40 (mm)厚板組合進(jìn)行復(fù)合焊，先進(jìn)行富氬氣保焊焊后連續(xù)施，然后采用埋弧焊連續(xù)施焊。其由于焊接材料問(wèn)題，致存在韌性?xún)?chǔ)備還不能滿(mǎn)足要求的不足。而本發(fā)明焊接的鋼種為Q5OOqE (即抗拉強(qiáng)度級(jí)別大于630MPa)，匹配的焊接材料組合為WH70Q+H65Q+SJ105Q，板厚32mm+40mm不同板厚K型接頭應(yīng)用范圍。對(duì)于大跨度高強(qiáng)度橋梁K型結(jié)構(gòu)的建造，其解決的關(guān)鍵問(wèn)題是在保證安全服役的前提下，焊接后結(jié)構(gòu)不變形、無(wú)裂紋產(chǎn)生，接頭具有優(yōu)良力學(xué)性能及低溫韌性。該文獻(xiàn)主要解決厚度為40mm+40mm的等厚橋梁鋼對(duì)接焊接，其核心問(wèn)題是解決厚度為40mm+40mm的等厚橋梁鋼對(duì)接焊接。而本發(fā)明其核心問(wèn)題是主要解決32mm+40mm不同板厚K型接頭應(yīng)用范圍在保證安全服役的前提下，焊接后結(jié)構(gòu)不變形、無(wú)裂紋產(chǎn)生，接頭具有優(yōu)良力學(xué)性能及低溫韌性的要求。
[0004]眾所周知，隨著建橋基材的強(qiáng)度的增加，尤其從目前的Q370qE、Q420qE提高到Q500qE，在焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理的情況下，保證焊接過(guò)程中大型鋼結(jié)構(gòu)防裂、防斷成為制造過(guò)程的首要關(guān)鍵技術(shù)。而大型鋼結(jié)構(gòu)制造過(guò)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(wú)法滿(mǎn)足施工的技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種高強(qiáng)度橋梁鋼采用不同厚板的K型接頭復(fù)合焊接方法，以解決大跨度高強(qiáng)度橋梁鋼不同厚板的K型接頭在焊縫焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的問(wèn)題。
[0006]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施
一種高強(qiáng)度橋梁鋼K型接頭復(fù)合焊接方法，其步驟:
I)基材力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度為662 ~688MPa、屈服強(qiáng)度1560~611，延伸率A:23~24%，-40 0C KV2沖擊功:281~296 J ;厚度為32mm+40 mm的不等厚橋梁鋼；
2 )坡口采用雙面K型不對(duì)稱(chēng)坡口，坡口角度為50 °，鈍邊為2mm ；
3)匹配的兩種焊絲:埋弧焊采用WH65Q焊絲+SJ105Q焊劑，其焊絲直徑為Φ4.0mm ;氣保護(hù)焊絲采用WH70Q，焊絲直徑為Φ1.2mm ;
4)焊接工藝:
a)先采用氣保焊接打底正面與反面各I道次，其焊接電流為250~270A、焊接電壓在27~26V、焊接速度18~15m/h、焊接線(xiàn)能量14~17kj/cm，并采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護(hù)氣體，在其流量為18~20L/min的條件下進(jìn)行施焊，層間溫度控制在100~120°C ；
b)進(jìn)行埋弧焊接直至焊縫填滿(mǎn)，其焊接電流為660A，焊接電壓30V，焊接速度21m/h，焊接線(xiàn)能量34kj/cm，層間溫度控制在< 130°C。
[0007]本發(fā)明鋼種從目前的Q370qE、Q420qE提高到Q500qE，且不同板厚K型接頭采用焊前不預(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(cè)，未發(fā)現(xiàn)有裂紋產(chǎn)生的現(xiàn)象，焊接接頭具有優(yōu)良低溫性能及抗裂性能，接頭的-40°CKV2W擊功達(dá)到135~223J，遠(yuǎn)高于橋梁鋼K型接頭-40 °C KV2^ 41J焊接性能標(biāo)準(zhǔn)，接頭具有較高的沖擊韌性?xún)?chǔ)備及安全裕度，完全能滿(mǎn)足大跨度橋梁橋結(jié)構(gòu)制造的關(guān)鍵技術(shù)要求。
[0008]本發(fā)明公開(kāi)的“一種高強(qiáng)度橋梁鋼K型接頭復(fù)合焊接工藝方法”具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)能滿(mǎn)足我國(guó)大跨、重載、高速公鐵兩用橋梁鋼不同厚板復(fù)合焊接工藝關(guān)鍵制造技術(shù)。復(fù)合焊接頭抗拉強(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?xún)?chǔ)備及安全裕度。
[0009](2)由于復(fù)合焊接頭過(guò)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。
[0010](3)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度橋梁鋼不同厚板K型接頭結(jié)構(gòu)制造過(guò)程焊前不預(yù)熱、焊后不進(jìn)行熱處理的焊接工藝，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。
[0011]并操作簡(jiǎn)便、適用方便、高效、節(jié)能，適用工廠大跨度橋梁鋼制造推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]附圖為本發(fā)明K型接頭坡口圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
本發(fā)明以下各實(shí)施例的基材，均采用:
O基材鋼種為Q500qE，其抗拉強(qiáng)度在662 ~688MPa、屈服強(qiáng)度1560~611，延伸率A:23-24 %，-400C KV2沖擊功:281~296 J ;厚度為32mm+40 mm的不等厚橋梁鋼；
試板尺寸為 800mm X 400mm X 32 (40) mm ； 2 )坡口采用雙面K型不對(duì)稱(chēng)坡口，坡口角度為50 °，鈍邊為2mm ；
3)匹配的兩種焊絲:埋弧焊采用WH65Q焊絲+SJ105Q，其焊絲直徑為Φ4.0mm ；
氣保護(hù)焊絲采用WH70Q，焊絲直徑為Φ1.2mm ;氣保護(hù)WH70Q焊絲熔敷金屬的力學(xué)性能為 ReL=640MPa，Rn=740 MPa, A=21%，-40°C KV2沖擊功=180J ；
埋弧焊WH65Q焊絲熔敷金屬的力學(xué)性能為ReL=540MPa，Rn=650 MPa，A=28%，-40°C KV2沖擊功=150J ;
實(shí)施例1 其焊接工藝:
a)先采用氣保焊接打底正面與反面各I道次，其焊接電流251~258A，焊接電壓26V，焊接速度18m/h，焊接線(xiàn)能量15kj/cm ;采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護(hù)氣體，在其流量為20L/min的條件下進(jìn)行施焊，層間溫度控制在103°C ;
b)進(jìn)行埋弧焊接直至焊縫填滿(mǎn)，其焊接電流為660A，焊接電壓30V，焊接速度21m/h，焊接線(xiàn)能量34kj/cm，層間溫度控制在120°C。
[0014]經(jīng)對(duì)其焊接的復(fù)合接頭進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，焊縫抗拉強(qiáng)度Rni為586MPa，焊縫沖擊功-400C KV2^ 174J，熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV 2為 198 J0
[0015]實(shí)施例2 其焊接工藝:
a)先采用氣保焊接打底正面與反面各I道次，其焊接電流259~266A，焊接電壓27V，焊接速度16m/h，焊接線(xiàn)能量17kj/cm ;采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護(hù)氣體，在其流量為18L/min的條件下進(jìn)行施焊，層間溫度控制在118°C ;
b)進(jìn)行埋弧焊接直至焊縫填滿(mǎn)，其焊接電流為660A，焊接電壓30V，焊接速度21m/h，焊接線(xiàn)能量34kj/cm，層間溫度控制在120°C。
[0016]經(jīng)對(duì)其焊接的復(fù)合接頭進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，焊縫抗拉強(qiáng)度Rni為580MPa，焊縫沖擊功-400C KV2^ 171J 熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV 2為 210J。
[0017]實(shí)施例3 其焊接工藝:
a)先采用氣保焊接打底正面與反面各I道次，其焊接電流264~269A，焊接電壓27V，焊接速度17m/h，焊接線(xiàn)能量14kj/cm ;采用體積百分比為20%C02加上80%Ar的富氬作保護(hù)氣體，在其流量為19L/min的條件下進(jìn)行施焊，層間溫度控制在109°C ;
b)進(jìn)行埋弧焊接直至焊縫填滿(mǎn)，其焊接電流為660A，焊接電壓30V，焊接速度21m/h，焊接線(xiàn)能量34kj/cm，層間溫度控制在125°C。
[0018]經(jīng)對(duì)其焊接的復(fù)合接頭進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，焊縫抗拉強(qiáng)度Rni為582MPa，焊縫沖擊功-400C KV2^ 173J 熱影響區(qū)(Imm) -40°C KV 2為 192J。
[0019]本【具體實(shí)施方式】?jī)H為最佳例舉，并非對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制性實(shí)施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度橋梁鋼K型接頭復(fù)合焊接方法，其步驟: .1)基材力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度為662 ~688MPa、屈服強(qiáng)度1560~611，延伸率A:23~24%，-40 0C KV2沖擊功:281~296 J ;厚度為32mm+40 mm的不等厚橋梁鋼； .2 )坡口采用雙面K型不對(duì)稱(chēng)坡口，坡口角度為50 °，鈍邊為2mm ； .3)匹配的兩種焊絲:埋弧焊采用WH65Q焊絲+SJ105Q焊劑，其焊絲直徑為Φ4.0mm ;氣保護(hù)焊絲采用WH70Q，焊絲直徑為Φ1.2mm ; .4)焊接工藝: a)先采用氣保焊接打底正面與反面各I道次，其焊接電流為250~270A、焊接電壓在.27~26V、焊接速度18~15m/h、焊接線(xiàn)能量14~17kj/cm，并采用體積百分比為20%C02加上.80%Ar的富氬作保護(hù)氣體，在其流量為18~20L/min的條件下進(jìn)行施焊，層間溫度控制在.100~120°C ； b)進(jìn)行埋弧焊接直至焊縫填滿(mǎn)，其焊接電流為660A，焊接電壓30V，焊接速度21m/h，焊接線(xiàn)能量34kj/cm，層間溫度控制在< 130°C。
【專(zhuān)利摘要】一種高強(qiáng)度橋梁鋼K型接頭復(fù)合焊接方法：其基材力學(xué)性能：Rm為662~688MPa、RelReL560~611，延伸率：23~24%，-40℃KV2沖擊功：281~296J；厚度為32mm+40mm的不等厚橋梁鋼；采用雙面K型不對(duì)稱(chēng)坡口，坡口角度為50°，鈍邊為2mm；埋弧焊采用WH65Q焊絲+SJ105Q焊劑，焊絲直徑為Ф4.0mm；氣保護(hù)焊絲采用WH70Q，焊絲直徑為Ф1.2mm；焊接：先采用氣保焊接打底；后埋弧焊接直至焊縫填滿(mǎn)。本發(fā)明采用不同厚板的K型接頭復(fù)合焊接方法，以解決大跨度高強(qiáng)度橋梁鋼不同厚板的K型接頭在焊縫焊前不預(yù)熱、焊后不熱處理；接頭的-40oCKV2沖擊功達(dá)到135~223J。
【IPC分類(lèi)】B23K9/16, B23K33/00, B23K9/18, B23K103/04, B23K35/38, B23K101/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105127558
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510605059
【發(fā)明人】繆凱, 李方敏, 魏振鑫, 牟文廣, 王輝, 鄭江鵬, 郭紅艷, 周運(yùn)武
【申請(qǐng)人】武漢鋼鐵(集團(tuán))公司, 中國(guó)鐵路總公司, 中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 中鐵九橋工程有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日