[发明专利]一种Q420高强度钢厚板的焊剂铜衬垫法埋弧焊工艺

说明书

本发明提出了一种Q420高强度钢厚板的焊剂铜衬垫法埋弧焊工艺，其特征在于，包括以下步骤：在待焊钢板为Q420高强度钢厚板的焊接处加工Y型焊接坡口；进行定位焊缝的焊接；在Y型焊接坡口的两端分别焊接引弧板和熄弧板；在焊接坡口两端焊接阶梯式拘束焊缝；对铜衬垫表面的熔渣及杂物进行清理，然后将背面焊剂铺撒在铜衬垫上，再将铜衬垫对中坡口中心后紧贴焊接坡口背面；选择合适的焊接材料、合适的电极焊接参数进行焊接；焊接结束后，对起弧端、收弧端的拘束焊缝位置未焊透缺陷进行气刨清理，并对气刨坡口进行补焊。本发明能有效地解决Q420高强度钢厚板在大热输入焊接工艺下焊接接头力学性能严重弱化的问题，能够实现焊剂铜衬垫法埋弧焊高效焊接工艺在Q420高强钢厚板上的应用。

技术领域

本发明涉及高强度钢厚板焊接工艺，具体涉及一种Q420高强度钢厚板的焊剂铜衬垫法埋弧焊工艺。

背景技术

随着桥梁、隧道等建筑的技术指标、寿命要求的提高，其承力的钢筋混凝土结构已经逐渐被高强度结构钢的设计结构所替代，设计采用的钢材也在朝着高强度大厚度方向发展。Q420是一种屈服强度级别大于等于420MPa的低合金高强度结构钢，已经被应用于桥梁建筑的钢箱梁结构、桁架结构，隧道建筑的钢壳结构等。

在Q420高强度钢厚板的焊接中，传统上采用手工焊条电弧焊、半自动二氧化碳气体保护焊、单丝埋弧焊的焊接方式，焊接热输入较低，而且单道焊缝焊接填充量有限，无法实现一次成形焊接工艺，对于40mm厚的Q420高强度钢厚板而言，通常需要进行多层多道焊，道间还要进行严格的清渣工作，以避免焊缝内部出现夹渣，严重阻碍了焊接效率的提高。

焊剂铜衬垫法埋弧焊，简称FCB埋弧焊，为单面焊双面成形埋弧焊技术，焊接过程采用双丝或三丝进行焊接，待焊钢板坡口背面设置铜衬垫和背面焊剂，能够对背面焊缝强制成形并且保护焊缝背面，待焊钢板坡口表面铺撒表面焊剂，保护焊接电弧和表面焊缝。该焊接工艺具有较高的焊接热输入和焊接速度，通常配置于平面分段流水线的拼板工位，可提高拼板焊接效率。

然而，FCB埋弧焊为大热输入的焊接技术，通常应用于厚度10-35mm强度和韧性低于DH36的船用钢板焊接，若应用于40mm厚的Q420高强度钢厚板焊接，其热输入高达300kJ/cm(这是由于FCB埋弧焊为一次成形焊接工艺，焊接板厚越大，焊接过程金属填充量更大，要求的焊接热输入更高)，一方面接头热影响区金属受热严重而形成脆化现象，另一方面焊缝金属受热严重而引发合金元素烧损现象，都会降低焊接接头力学性能；而且，相比船用钢板DH36材质，Q420高强钢的碳当量更大，焊接裂纹敏感系数更大，焊接过程形成裂纹的概率更高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种Q420高强度钢厚板的焊剂铜衬垫法埋弧焊工艺，有效地解决大热输入焊接和高速焊接条件下容易引发焊接裂纹缺陷、弱化焊接接头力学性能的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种Q420高强度钢厚板的焊剂铜衬垫法埋弧焊工艺，包括以下步骤：

步骤1，在待焊钢板为Q420高强度钢厚板的焊接处加工Y型焊接坡口，其中Y型焊接坡口的相应参数分别为：坡口的角度为43°-47°，钝边为5-7mm，根部间隙0-1mm；加工好后，对Y型焊接坡口面及Y型焊接坡口周围20-30mm范围内的氧化层及杂质进行清理；

步骤2，采用半自动式CO2气体保护焊方式进行定位焊缝的焊接，其中定位焊缝的厚度为4-5mm，定位焊缝的长度为50-60mm，焊缝间距为400-500mm；

步骤3，采用半自动式CO2气体保护焊的方式在Y型焊接坡口的两端分别焊接引弧板和熄弧板；其中，引弧板、熄弧板与焊接板材的材质、厚度、坡口尺寸、钝边及根部间隙相同；

步骤4，在焊接坡口两端焊接阶梯式拘束焊缝，其中