[发明专利]基于药芯焊丝的低碳微合金钢高热输入焊接性评估方法

说明书

本发明涉及一种基于药芯焊丝的低碳微合金钢高热输入焊接性评估方法，其步骤依次包括：选用试验板为低碳微合金钢板；选用直径为1.2mm的气体保护药芯焊丝；所述一对试验板进行平焊位置对接焊，其坡口形式为正面为一侧带直边的V型坡口，正面坡口的直边侧底部带圆弧倒角，背面为V型坡口并设置陶瓷衬垫，当钢板厚度t＞25mm时，正面的坡口面向外偏折构成双V型坡口；采用熔化极气体保护焊接的方式对试验板进行焊接，热输入为3.0～4.0kJ/mm；完成焊接后，观察和检测焊接接头裂纹倾向以评估材料工艺焊接性，并通过焊接接头力学性能检测以评估材料使用焊接性。本发明兼顾工艺焊接性和使用焊接性评估需求，对不同领域使用的低碳微合金钢焊接性评估具有普适性。

技术领域

本发明涉及微合金钢焊接技术，特别涉及一种基于气体保护药芯焊丝的低碳微合金钢高热输入焊接性评估方法。

背景技术

对于使用低碳微合金钢的重要工程结构，焊接是现场安装与施工的关键工序，焊接质量与效率也决定着工程项目的质量与效率，而低碳微合金钢材料的现场焊接性优劣将直接影响到焊接接头质量与安全服役。一般的，材料的焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性，前者主要是指焊接过程中避免焊接缺陷问题(包括各种类型的焊接裂纹敏感性)、得到连续完整焊接接头的能力，后者主要是指焊接接头的使用性能(包括强度、塑性、韧性等力学性能)。

近期，国外高等级管线管用户提出了一定焊接热输入条件下管线钢管现场焊接性评估要求，包括工艺焊接性和使用焊接性，特别是焊后接头低温冲击与断裂韧性试验位置要精确的位于理论上最薄弱的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)，从而系统评估材料在一定焊接热输入条件下的脆化倾向。这里，对于一定规格的低碳微合金管线钢，焊接热输入对焊接接头固态相变与微观组织演化具有重要影响，进而影响到接头整体脆化与服役安全。所以，不同的焊接热输入条件下，低碳微合金管线钢往往表现出不同的焊接性。

目前，针对钢铁材料工艺焊接性即焊接裂纹敏感性的评估方法很多，如：ISO17642-2标准提出了用于板材冷裂纹敏感性评估的TEKKEN试验，与GB 4675.1所述斜Y型坡口焊接裂纹试验方法类似，在高拘束条件下进行小尺度试验焊缝的焊接，以此评估材料在一定焊接条件下的冷裂纹敏感性，然而该种试验方法拘束条件过于苛刻，加之试验焊缝为不规则形状的单道焊缝，存在较高的焊接残余应力，更加有利于诱发冷裂纹，所以，这种方法较为保守，以此指导低碳微合金钢现场施工焊接将增加不必要的施工成本，不符合“合于使用”原则。GB/T 13817提供了一种刚性拘束焊接裂纹试验方法，其将试验钢板完全固定在一块厚度非常大的底板上，焊接过程中残余应力得不到释放，容易在接头区域诱发冷裂纹，这种方法同样偏保守，且焊接接头形式与低碳微合金钢结构常用接头型式也存在很大差异，不具有直接的现场施工焊接指导作用。中国专利201611208203.5公开的一种改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件及其制造方法、中国专利201510012348.7公开的一种斜Y型坡口焊接裂纹试验拘束焊缝制造方法，均仅能解决一定条件下焊接性间接评估的问题。上述公开的专利与非专利文献均侧重于工艺焊接性的间接评估，对低碳微合金钢结构现场焊接施工具有一定的参考意义，但没有直接的指导作用，主要是其均无法顾及使用焊接性，而且接头设计形式与焊接工艺方法实施细节与低碳微合金钢结构主流的施工焊接条件相比，也存在较大差别。

中国专利201410516996.1公开了一种海洋平台用钢板焊接方法，采用了一般的K型坡口形式，如果焊接工艺实施过程控制得当，焊后能够得到单侧具有一定直度的熔合线，并满足CGHAZ位置冲击与断裂韧性取样要求，但其针对的是具体的特厚板(例如50～150mm)产品结构，对各个工业领域不具有普遍性，而且没有涉及单侧直边熔合线直度的保证措施，钢板较厚时焊后熔合线直度容易得到保证，而钢板较薄时焊接熔池很容易破坏熔合线直度。中国专利201510385434.2公开了一种大厚板焊接返修接头的CTOD试验方法、中国专利201510605044.1公开了一种焊接返修CTOD试验方法，两者虽然在板厚较厚时也具有一定的单侧直边熔合线特征，但均属于在成品焊接件中发现缺陷后的返修加工措施，不能满足具有普遍性的一定焊接热输入范围内低碳微合金钢同时评估工艺焊接性与使用焊接性的需求。

发明内容