[发明专利]一种高强钢焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强钢焊接工艺。

背景技术

目前，海上重工产品结构、种类向着大型化、多元化发展，迫切希望采用高强钢来减轻产品重量、减小钢结构尺寸。由于低碳调质钢一般具有较高的屈服强度(490-980MPa)、良好的塑性、韧性、及耐磨和耐腐蚀性能，因而能够满足海上重工产品近期发展需求。然而，低碳调质钢在焊接时，热影响区(HAZ)特别是HAZ的粗晶区有产生冷裂纹和韧性下降的倾向，严重影响工程结构的可靠性。因此，在大规模应用前，需要对钢种进行焊接性研究，制定合理的焊接工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强钢焊接工艺。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种高强钢焊接工艺，包括：将高强钢预热到150℃，并且以1.7kJ/mm至2.0kJ/mm的线能量，对高强钢进行焊接。

在本发明的一实施例中，在焊接过程中保持道间温度在150℃至230℃之间。

在本发明的一实施例中，在焊接过程中将焊接熔池的温度从800℃降到500℃的时间控制在30秒以内。

在本发明的一实施例中，焊接使用的焊材是超低氢型焊接材料。

在本发明的一实施例中，高强钢是36mm厚的80Kg级高强钢。

本发明由于采用以上技术方案，设计预热温度、线能量和道间温度的这些参数的组合，从而获得热影响区韧性高、裂纹缺陷少且力学性能佳的高强钢。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出80Kg级高强钢的连续冷却试验数据绘制成的CCT曲线。

图2示出80Kg级高强钢的各峰值温度对应的冲击吸收功与冷却时间及保温时间的关系曲线。

图3示出本发明一实施例的焊接工艺。

具体实施方式

为对钢材进行焊接性研究，首先，采用DIL805A热膨胀相变仪测定高强钢(型号为WQ690E)的相变临界温度。并且在不同的冷却条件下，采用DIL805A热膨胀相变仪测定80Kg级钢的连续冷却曲线。将各冷速下的开始温度、结束温度和相转变量等数据综合绘制在“温度-时间对数”的坐标中，得到如图1所示的钢的连续冷却曲线图，即CCT图。

参照图1所示，AC1和AC3都是钢加热时的实际转变温度。AC1为珠光体向奥氏体转变的开始温度，AC3为加热时游离的铁素体全部转变成奥氏体的终了温度。图中A代表奥氏体，Ms代表马氏体开始转变温度，Mf代表全部转化成马氏体的终了温度，Bs代表贝氏体开始转变温度，Bf代表全部转化成贝氏体的终了温度，F为铁素体，P为珠光体，HV代表维氏硬度。

申请人发现，80Kg级钢的马氏体相变温度大约为420℃，形成100％马氏体的临界冷却速度为8℃/s，其显微硬度达到400(HV)以上。在t_8/5＜100s时，相变组织中均有马氏体形成。因此，80Kg级钢具有很强的淬硬性。合理的设计焊接工艺，改善焊接热影响区的韧性，对获得良好的焊接接头具有参考价值。

其中，t_8/5是焊接熔池的温度从800℃降到500℃的时间。通过控制t_8/5可以改变熔池的冷却速度，从而达到防止冷裂纹、控制焊缝金相组织以达到满意的性能。

在本发明的下述实施例中，将通过试验来确定和焊接工艺有关的参数。

为了获得热影响区的韧性，首先对80Kg级钢进行了焊接热模拟试验，采用Gleeble3500热模拟试验机对80Kg级钢进行不同参数条件下的热模拟，并对试样进行-40℃条件下的冲击性能测试，试验的结果显示于图2中。参照图2所示，各曲线的标注中，前面的温度为加热温度(℃)，后面的时间为保温时间(s)。例如，1300℃为加热温度，2s为1300℃的保温时间是2秒。从图2中发现，针对不同加热温度、保温时间，冷却时间的组合将对钢板的冲击韧性值有很大的影响。