[发明专利]一种高强度钢材气保护焊接工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材的焊接方法，具体地说是一种高强度钢材气保护焊接工艺方法，它适用于焊接抗拉强度R_m≥690MPa级别低合金高强度海洋工程结构用钢材。

背景技术

随着我国冶金工业和科学技术迅猛发展，新钢种、新材料的性能也不断提高。特别是现代控轧控冷技术的发展与应用以及微合金化促使低合金钢的强度及韧性获得大幅度提高。尤其是现代工程设计与海洋工程机械制造日益向大型化、高参数、重量轻方向发展。如：大跨度桥梁结构制造，高参数压力容器及大型工程机械制造等。除了要求钢材具优良性能指标外，同时还要求与之相匹配的焊接材料具有优良的接头性能和焊接工艺性能。如何获得高强度高韧性的焊接接头是焊接材料与焊接工艺研究的重要课题之一。

我国开发研制的高强度海洋工程结构用钢WNQ690是采用多元微合金化成分设计，解决了传统高强度结构钢在提高强度的同时低温韧性下降、焊接性能恶化等问题。集高强度、高韧性、优异的焊接性能、耐海洋性气候于一体，适用于制作沿海及海洋环境下的新一代高强度工程结构钢，填补了国内此类装备制造用钢的空白。随着现代社会的发展，大型海洋工程大量需要抗拉强度级别为700MPa的高强度结构钢，对于这种高强度结构钢除了要求高强度外，低温韧性、焊接性能以及耐海洋性气候腐蚀的指标也要求极为严格，国内外无成熟产品。“华天龙”号是我国乃至亚洲目前为止最大的起重工程船，起重机臂架长达109米，最大起重能力达4000吨，能吊起重物进行360度回转，使装载“南海一号”的沉箱在起吊过程中能够保持稳定。所以起重机悬臂梁用钢对相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了苛刻的要求。目前国内采用现有抗拉强度R_m≥690MPa级气保护焊接材料与焊接工艺匹配，熔敷金属强度、冲击功与实际接头韧性远不能满足高强度海洋工程结构用钢制造的焊接技术要求，尤其是与高强度、高韧性的基材相比，其强度与韧性指标相差太远。在多层焊的情况下，接头强度与低温冲击功无法达到焊接制造技术指标要求。因此发明一种高强度钢材焊接工艺方法非常有益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有焊接技术的缺陷，提供一种高强度钢材气保护焊接工艺方法，采用本发明方法焊接的接头具有优良的低温韧性，接头三区具有较高的低温冲击韧性储备及安全裕度。

本发明的技术方案是这样实现的：它包括以下工艺步骤：

(1)、气保护焊接头开双V型非对称坡口，坡口角度为60°，钝边2mm；

(2)、采用名义强度700Mpa焊丝焊接，焊丝的熔敷金属抗拉强度R_m≥700Mpa，焊丝直径为1.2mm；

(3)、采用20％CO₂+80％Ar富氩气混合熔化极气保护焊，焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺；

(4)、所用焊丝的化学成分按重量百分比为：C：0.04～0.12、Si：0.40～0.80、Mn：1.40～2.0、P≤0.020、S≤0.015、Ni：0.40～1.0、Cr：0.20～0.50、Ti：0.06～0.20、Cu：0.30～0.50、B：0.002～0.0079、Als≤0.02。

其中焊接电流为255～265A，焊接电压26～27V，焊接速度28～29cm/min，焊接线能量13～15kJ/cm，气体流量18～20L/min，气保护焊采用多层多道连续施焊，层间温度控制在100～150℃。

其中采用机械加工成双面V型非对称坡口，每单边坡口加工角度为30°，双面V型坡口角度为60°，钝边2mm。

本发明的富氩气体保护焊接工艺与匹配的材料焊接高强度海洋工程结构用钢WNQ690焊前不预热、焊后不进行热处理的焊接工艺方法，具有优良的接头综合性能。接头三区具有较高的冲击韧性储备、抗裂性能及安全裕度。接头三区实际指标远高于德劳认证2Y40标准0℃冲击功A_KV≥47J、3Y40标准-20℃冲击功A_KV≥47J、4Y40标准-40℃冲击功A_KV≥47J焊接性能指标。本发明的焊接工艺方法具有优良的焊接工艺性能，操作简便、适用方便、高效节能，它非常适合高强度海洋工程结构用钢的焊接。

附图说明

图1是本发明焊接坡口的结构示意图

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步描述：

实施例1：