一种1200MPa高强度钢不预热组合焊接方法技术

本发明专利技术提供一种抗拉强度1200MPa高强度钢不预热组合焊接方法，包括：坡口加工、预处理；采用气体保护焊进行打底焊，焊丝为500MPa焊丝；采用机械自动化填充焊丝的二氧化碳气体保护焊进行填充焊接，焊丝为980MPa高强钢焊丝；碳弧气刨清根；采用机械自动化填丝非熔化极氩弧焊进行盖面层和封底层焊接，焊丝为560MPa高强钢焊丝。这种组合焊接方法可以减小焊接裂纹敏感性，焊缝外形美观且焊接接头力学性能良好。这种机械自动化的组合焊接工艺步骤简单、操作方便，可以降低生产成本，提高生产效率，实用性强，有很好的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高强度钢的焊接方法，特别是抗拉强度1200MPa高强度钢不预热组合焊接方法，属于焊接

技术介绍
抗拉强度1200MPa的高强度钢以其超高的强度、良好的塑韧性等越来越受到重视，能满足工程机械制造领域“高端、高科技、高附加值”的发展要求。焊接技术是影响高强度钢应用的重要因素，焊接方法、焊接材料和工艺的创新对抗拉强度1200MPa高强度钢的工程应用有着至关重要的作用。1200MPa高强度钢淬硬性大，有较强的冷裂纹倾向，焊接中容易出现冷裂纹和脆性断裂等缺陷，对焊接工艺、质量和焊接接头组织与性能要求较高。既要保证焊接接头的强度又要降低焊接接头的冷裂纹敏感性和保持良好的塑韧性。目前国内外焊接1200MPa高强度钢常用的方法为焊条电弧焊、气体保护焊，焊接材料的选用多为低强或等强匹配焊接材料，但是焊前要求预热，而且焊后要求进行焊后热处理。但是焊前预热和焊后热处理的焊接工艺较复杂，生产成本高，特别是对于大型焊接工程结构件，焊前预热与焊后热处理增加了施工难度与生产成本，而且由于受焊接结构影响，有时预热和焊后热处理是难以实现的。中国专利技术专利ZL200910019599.2和CN103862184A分别提出900MPa和1000MPa高强度钢的不预热焊接工艺，可以分别实现900MPa和1000MPa高强度钢的不预热焊接。强度越高，焊接难度越大，若能在不预热、不焊后热处理条件下，实现对抗拉强度1200MPa高强度钢的焊接，对简化焊接工艺，改善焊工劳动条件和降低焊接生产成本将具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对抗拉强度1200MPa高强度钢现有焊接技术的不足，提出一种1200MPa不预热组合焊接方法。高强钢焊接接头的强度匹配对接头的设计、制造工艺、裂纹敏感性以及脆性断裂行为有重要影响。本专利技术针对焊缝和母材抗拉强度的随机性以及它们之间相互组合的随意性，通过对强度匹配系数的特征和分布状态地试验研究，结合抗拉强度1200MPa高强度钢的断裂韧度、材料内部的缺陷尺寸以及焊接接头的强度匹配方式三者之间的相互作用关系，提出了一种用于1200MPa高强度钢的焊接结构的不预热、不进行焊后热处理的组合焊接方法。采用这种方法可以减小焊接裂纹敏感性，焊缝外形美观且焊接接头力学性能良好。这种方法用于机械自动化的组合焊接工艺可以降低生产成本，提高生产效率，实用性强，有很好的推广应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种1200MPa高强度钢不预热组合焊接方法，包括：坡口加工、预处理；采用二氧化碳气体保护焊进行打底焊，焊丝为500MPa焊丝；采用机械自动化填充焊丝的二氧化碳气体保护焊进行填充焊接，焊丝为980MPa高强钢焊丝；碳弧气刨清理焊根；采用机械自动化填丝非熔化极氩弧焊进行盖面层和封底层焊接，焊丝为560MPa高强钢焊丝。本专利技术的技术特点是：打底焊采用填充“低强匹配”500MPa焊丝的二氧化碳气体保护焊；填充层采用机械自动化填充980MPa高强钢焊丝的二氧化碳气体保护焊，多道多层填充焊；盖面层和封底层焊道采用机械自动化填丝非熔化极氩弧焊，填充560MPa高强钢焊丝。焊接过程中严格控制热输入，控制层间温度为100～150℃，以此实现1200MPa高强度钢的不预热组合焊接。优选的，采用多道多层焊接，控制层间温度为100～150℃。优选的，所述填充焊接过程中，焊接工艺参数如下：焊丝直径1.2mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为320～380A，焊接热输入控制在10～22kJ/cm，保护气体流量为15～25L/min。优选的，打底焊焊接过程中，焊接参数为焊丝直径1.2mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为240～320A，焊接热输入控制在15～25kJ/cm，保护气体为100％CO2，保护气体流量为15～20L/min。现有的氩弧焊打底焊接效率低，成本较高。为进一步降低焊接成本，本专利技术采用低强匹配焊丝的二氧化碳气保焊打底焊，设备简单，可以提高焊接生产效率，降低焊接成本。并且二氧化碳气体可以与焊缝中的扩散氢生成难熔物并以熔渣形式排出熔池，所以这种方法可以降低焊接接头的扩散氢含量，是一种超低氢焊接方法，有利于提高抗裂性，适合于高强度钢的焊接。优选的，盖面焊焊接过程中，焊接参数为焊丝直径2.0mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为240～280A，控制焊接速度以焊道表面平整光洁为宜；保护气体为100％Ar，保护气体流量为15～25L/min。优选的，封底焊焊接过程中，焊接参数为焊丝直径2.0mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为240～300A，控制焊接速度以焊道表面平整光洁为宜。保护气体为100％Ar(氩气)，保护气体流量为15～22L/min。优选的，所述500MPa级气保焊焊丝的直径为1.2mm，其熔敷金属化学成分以质量百分比计为：C0.02～0.15％，Si0.55～1.10％，Mn1.40～1.90％，P≤0.030％，S≤0.030％；熔敷金属力学性能为：抗拉强度σb490～670MPa，屈服强度σs≥400MPa，伸长率δ≥18％，0℃V形缺口冲击吸收功AKV≥47J；1200MPa高强度钢焊接性差，易在焊接接头根部和熔合区处出现焊接冷裂纹，采用打底焊接配合500MPa低匹配焊丝可以提高焊缝根部韧性(降低焊缝强度，提高接头塑韧性)，降低焊接接头拘束应力，降低焊接冷裂纹敏感性，提高焊接接头综合力学性能。优选的，所述980MPa高强钢气保焊焊丝的直径为1.2mm，其熔敷金属化学成分以质量百分比计为：C0.1％，Si0.80％，Mn1.80％，Cr0.35％，Ni2.25％，Mo0.60％；熔敷金属力学性能为：抗拉强度σb≥900MPa，屈服强度σs≥840MPa，伸长率δ16～19％，室温下V形缺口冲击吸收功AKV70～85J；优选的，所述560MPa高强钢气保焊焊丝的直径为2.0mm，其熔敷金属化学成分以质量百分比计为：C0.08％，Si0.85％，Mn1.50％；熔敷金属力学性能为：抗拉强度σb≥560MPa，屈服强度σs≥450MPa，伸长率δ25～30％，室温下V形缺口冲击吸收功AKV130～180J。优选的，所述气体保护焊过程中，保护气体为纯度为99.9％的二氧化碳气体。优选的，所述盖面焊焊接过程中，保护气体为纯度99.9％Ar的惰性气体。本专利技术提出的1200MPa高强度钢不预热、不进行焊后热处理的组合焊接工艺的具体步骤如下：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1200MPa高强度钢不预热组合焊接方法，其特征在于，坡口加工、预处理；采用二氧化碳气体保护焊进行打底焊，焊丝为500MPa焊丝；采用机械自动化填充焊丝的二氧化碳气体保护焊进行填充焊接，焊丝为980MPa高强钢焊丝；清根；采用机械自动化填丝非熔化极氩弧焊进行盖面层和封底层焊接，焊丝为560MPa高强钢焊丝。

【技术特征摘要】
1.一种1200MPa高强度钢不预热组合焊接方法，其特征在于，
坡口加工、预处理；
采用二氧化碳气体保护焊进行打底焊，焊丝为500MPa焊丝；
采用机械自动化填充焊丝的二氧化碳气体保护焊进行填充焊接，焊丝为980MPa高强钢焊
丝；
清根；
采用机械自动化填丝非熔化极氩弧焊进行盖面层和封底层焊接，焊丝为560MPa高强钢焊
丝。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，填充焊接过程中，采用多道多层焊接，控制
层间温度为100～150℃。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充焊接过程中，焊接工艺参数如下：
焊丝直径1.2mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为320～380A，焊接热输入控制在10～
22kJ/cm，保护气体流量为15～25L/min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，打底焊焊接过程中，焊接参数为焊丝直径
1.2mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为240～320A，焊接热输入控制在15～25kJ/cm，保护
气体为100％CO2，保护气体流量为15～20L/min。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，盖面焊焊接过程中，焊接参数为焊丝直径
2.0mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为240～300A，控制焊接速度以焊道表面平整光洁为
宜；保护气体为100％Ar，保护气体流量为15～25L/min。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，封底焊焊接过程中，焊接参数为焊丝直径
2.0mm，电弧电压为26～30V，焊接电流为240～280A，控制焊接速度以焊道表面平整光洁为
宜。保护气体为100％Ar，保护气体流量为15～22L\...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚江，管彦鹏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37