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用于超高强度厚钢板的CO2气体保护焊的焊接方法

发布时间:2022-06-24

基本信息

  • 合作方式: 技术转让
  • 成果类型:
价格 双方协商

行业领域

科学研究和技术服务业

成果描述

技术领域

本发明属于CO2气体保护焊技术领域。具体涉及一种用于超高强度厚钢板的CO2气 体保护焊的焊接方法。

背景技术

近年来,结构钢不断向着超高强度、大结构的方向发展,强度达到890MPa级以上和 厚度在25mm级以上,以满足大型化工容器、石油管道、火电、核电用压力管道、船舶、海洋平 台和工程机械等大型构件的要求。

这类高性能钢铁材料通常添加较高的合金含量,如C、Mn、Cr、Mo和Ni等,以保证强 度、韧性、疲劳和耐腐蚀等性能,而高合金含量也直接提高了材料的碳当量(Ceq)和冷裂纹 敏感系数(Pcm),给随后的焊接加工带来困难。因此,在焊接这类超高强度大厚板时,需要焊 前预热、控制层间温度和焊后缓冷,以减少或避免冷裂纹、保证焊接热影响区的组织和减小 焊接应力。焊前预热工艺一般采用氧-乙炔火焰加热、退火炉加热或包覆履带式加热带进行 加热,控制温度≥100~150℃,保温一段时间。控制层间温度工艺是在焊接完一道焊缝后,加 或不加冷却设备,将焊缝冷却到100~150℃,再进行下一道焊缝。焊后缓冷工艺是在焊接完 成后采用保温材料包覆焊接接头使其缓慢冷却到室温。这些工序需要加热或缓慢冷却的设 备和装置,需要控制加热和冷却的时间,增加了工艺的复杂性、提高了焊接劳动强度,同时 也增加了人工成本,结果是提高了整个工程的建设周期和成本。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足,目的是提供一种工艺简单、劳动强度小、焊接成 本低和焊接效率高的用于超高强度厚钢板的CO2气体保护焊的焊接方法,该焊接方法所形 成的焊接接头的综合力学性能好。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案:先对下料后的待焊接的超高强度厚钢 板加工坡口,坡口为不对称X型,再采用CO2气体保护焊接方法依次进行打底层焊接和填充 层焊接,然后对焊缝采用超声波进行无损检测和对焊接接头进行力学性能检测。

所述打底层焊接采用500~600MPa级的焊丝焊接,打底层的厚度为2~8mm;所述填充 层焊接采用与母材等强度的焊丝焊接。

所述待焊接的超高强度厚钢板是强度为890MPa级以上和厚度为25~30mm的钢板。

所述焊接的技术参数是:焊接电流为260~270A,电弧电压为29~30V,焊接速度为 300~380mm/min,保护气体为80vol.%Ar+20vol.%CO2,气体流量为15~20L/min。

由于采用了上述技术方案,本发明与现有技术相比,具有如下积极效果:

本发明所采用500~600MPa级的焊丝进行打底层焊接,打底层厚度为2~8mm,焊接 890MPa级以上的超高强度厚板,采用15~18kJ/cm的焊接热输入,焊前不预热,层间温度不控 制,焊后不需要缓冷,焊接工艺简单。

本发明的打底层焊接是采用500~600MPa级的CO2气体保护焊丝,由于焊丝强度远 远低于母材,其化学体系中的合金含量亦低于母材,因而碳当量及冷裂纹敏感系数均低于 母材,在不进行焊前预热、不需要层间温度控制和不需要缓冷的情况下,不会发生冷裂纹, 故工艺简单、劳动强度小、焊接成本低和焊接效率高。

本发明打底层的厚度为2~8mm,很好地控制了结构件的角变形,防止了填充焊道的 烧穿现象。

对本发明所形成的焊缝用超声波进行无损检测和对焊接接头的力学性能测试:无 损探伤100%合格;焊接接头抗拉强度为941~982MPa,所形成的焊接接头具有与母材相当的 抗拉强度,焊缝金属-20℃冲击韧性平均值为89J~104J,即具有良好的冲击韧性,适用于 890MPa级以上的大型结构件的焊接。

因此,本发明具有工艺简单、不需要额外的加热或冷却设备或装置、可减小人工强 度、降低焊接成本和提高焊接效率的特点,该焊接方法所形成的焊接接头获得了良好的综 合力学性能,保持抗拉强度没有降低,反而提高了焊缝金属的冲击韧性,特别适合于890MPa 及以上的超高强度大厚板结构钢。

成果资料