一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，所述焊接工艺方法步骤如下：1、切割下料；2、试件正反两侧非对称型坡口加工，坡口的倾斜度为35°～55°，正反坡口倾斜度相差10°～15°；3、试件对接，对接间隙为0mm～2mm；4、试件点焊位置固定；5、焊接前对试件整体进行预热，预热温度为150℃～200℃，钢板预热时间＞5min/min；总预热时间＞1h；6、采用气体保护焊对试件进行打底焊、填充焊和盖面焊，保护气体为80～90vt％Ar和10～20vt％CO2，层间温度保持在150℃～175℃范围内，第一道打底焊后进行反面清根；7、焊后对试件进行热处理工艺，完成后缓慢冷却。本申请降低或消除高Ti耐磨钢焊接接头开裂风险，保证高Ti耐磨钢焊接接头的综合性能。

Welding Technology of a High Ti Wear Resistant Steel Plate Thicker than 25mm

【技术实现步骤摘要】
一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺
本专利技术涉及一种高Ti耐磨钢板的焊接工艺，属于钢铁焊接

技术介绍
焊接工艺参数涉及到坡口加工、焊材的选择和焊接过程控制等，其中焊接过程控制包括：焊前预热、焊接线能量的选择、焊接速度选择、焊接参数(焊接电流、电压、焊丝直径和焊丝伸长量)、焊接变形的控制、焊接缺陷返修和焊后热处理等，其中任一种工艺参数不当将会对焊接接头质量造成严重影响。耐磨钢焊接问题一直困扰着国内外焊接工作者，其主要特征是耐磨性强，强度和硬度较高，但可焊性差，焊接开裂几率较大。高Ti耐磨钢是在同等耐磨级别成分基础上，有意添加了Ti，以提升耐磨性为目的的新钢种，国内外针对高Ti耐磨钢焊接工艺研究甚少。高Ti耐磨钢中的TiC能起到提升耐磨性的目的，但对焊接造成不利影响，主要体现在TiC颗粒易于在壁厚中心聚集，成为氢陷阱。当坡口底部位于壁厚中心时，第一道焊接苛刻的焊接条件(较大的应力集中)下将会首先在TiC区域萌生微裂纹，后续填充焊过程中无法消除裂纹时，微裂纹将进一步放大，成为裂纹从而导致开裂。高Ti耐磨钢作为国际新钢种，没有现成的焊接工艺参数可以参考，唯一可以借鉴的是与其等级别的其他耐磨钢种的焊接工艺，但等级别的其他钢种焊接工艺不适用于高Ti耐磨钢这种新钢种，按照借鉴的焊接工艺在焊接时出现大量的焊接裂纹和其他缺陷，且无法根部解决。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，降低或消除高Ti耐磨钢焊接接头开裂风险，保证高Ti耐磨钢焊接接头的综合性能。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺方法，所述焊接工艺步骤如下：(1)高Ti耐磨钢板切割下料，切割区域进行严格的切割前预热，得到试件I；并准备与试件1焊接的试件II；(2)对试件I焊接边的正反两侧进行非对称型坡口加工，试件II的焊接边加工为平面；(3)将试件I和试件II的焊接边对接，控制合适的对接间隙D；(4)试件I和试件II进行点焊固定，在点焊前对点焊位置进行预热；(5)焊接前对试件整体进行预热；(6)依次进行打底焊、填充焊和盖面焊；正反坡口交替焊接；第一道打底焊后进行严格的反面清根；(7)焊后对构件进行热处理，完成后采用石棉网覆盖的方式缓慢冷却。所述步骤(1)预热温度为150℃～200℃，切割速度≤300mm/min。所述步骤(2)焊接坡口的倾斜度为35°～55°，正反坡口倾斜度相差10°～15°。所述步骤(3)试件I和试件II的对接间隙D满足：0mm＜D≤2mm。所述步骤(4)的预热方式：分别以点焊位置为中心，半径100mm的范围内进行预热，预热温度为150℃～200℃。所述步骤(5)预热温度为150℃～200℃，钢板预热时间≥5min/mm；总预热时间≥1h。所述步骤(6)采用气体保护焊焊接工艺对试件进行焊接，保护气体为80～90vt％Ar和10～20vt％CO2，层间温度保持在150℃～175℃范围内。所述步骤(6)清根宽度≥14mm，深度≥5mm。所述步骤(7)热处理温度保持在150℃～200℃，钢板加热时间≥5min/mm；总加热时间应≥1h。所述焊接材料选择原则为等强匹配或低强匹配。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，1)改进现有的坡口形式；由传统的对称坡口改为正反两侧非对称坡口，第一道打底焊焊接时避开钢板壁厚中心，使焊接过程中最薄弱部位避开最恶劣的焊接环境条件，避免开裂风险，保证焊接接头质量。2)严格控制焊前预热；有效减弱或消除氢对开裂造成的影响；3)采用合理的焊接工艺参数；降低焊后开裂风险和控制焊后变形。4)采用合理的冷却方式；在不影响生产效率的情况下，尽量放慢冷却速度，避免冷却造成的开裂。最终降低或消除高Ti耐磨钢焊接接头开裂风险，保证高Ti耐磨钢焊接接头的综合性能。附图说明图1为本专利技术实施例一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺的焊接顺序示意图；具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。本实施例中的一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，其中，高Ti耐磨钢板化学成分百分含量：C：0.25～0.35、Ti：0.45～0.67、Si：0.26～0.31、Mn：0.55～0.62、P≤0.010、S≤0.005、Cr：0.85～1.10、Ni：0.59～0.70、Cu:0.19～0.30、Mo：0.29～0.40；其余为Fe，高Ti耐磨钢板厚度为40mm。试板尺寸为：1200mm*2000mm*40mm(厚度)，试板与铸态件焊接在该焊接工艺步骤如下：一起，组成大型焊接构件。1、切割下料：高Ti耐磨钢板采用火焰切割或等离子切割下料，切割前需要对切割区域进行预热，预热温度为180℃；切割速度为250mm/min，形成1200mm*2000mm*40mm的试件I，并准备与试件I焊接的铸态件，即试件II。2、正反两侧非对称坡口加工：采用铣床对试件进行正反两侧坡口加工，一侧坡口倾斜角为40°、另一侧坡口倾斜角为50°；使焊接过程中最薄弱部位避开最恶劣的焊接环境条件，避免开裂风险，保证焊接接头质量。3、试件对接；将加工好的试件I和试件II放于光滑平整焊接平台上，并对接在一起。需要控制合适的对接间隙D满足：0mm＜D≤2mm，以保证后续的点焊和预热顺利进行，间隙过大，容易焊穿，两者之间的间隙设为0.05mm。4、试件I和试件II点焊位置固定；在点焊位置100mm半径范围内采用火焰加热的方式进行预热，火焰枪对准待点焊位置进行摆动加热，预热温度为：180℃；当检测到距点焊位置约100mm处温度达到150℃时停止加热，采用气保焊实心焊丝进行点焊，点焊速度不易过快。如果试件较大的话，在试板两侧垂直于焊缝方向焊接两个附件，起到整体固定作用，便于后续整体吊装入炉进行热处理。5、焊前试件整体预热；采用大型箱式炉对整个试件进行预热处理，预热温度为200℃，总预热时间为240min；可有效减弱或消除氢对开裂造成的影响。6、采用气体保护焊对试件依次进行打底焊、填充焊和盖面焊，具体的焊接工艺参数见表1，降低焊后开裂风险和控制焊后变形；焊材应具有较高的抗裂能力，焊材选择原则为尽可能等强或低强匹配，提升焊接接头部位的容氢能力和降低接头应力。本申请中焊接材料采用伯乐气保焊焊材，焊材型号为：TUnionGM90；焊丝直径φ1.2mm，保护气体为80vt％Ar+20vt％CO2，流量20L/min；焊接电流：100±10A；焊接电压：18±2V，焊接速度：8cm/min。如图1所示，为了控制变形，打底焊先焊50°坡口，第一道打底焊焊接完成后，反面打底焊前需要对反面进行清根，清根宽度15mm，深度7mm。第3和第4道填充焊焊接时，焊接部位尽可能靠近高Ti耐磨钢板，线能量加大到27KJ/cm，使钢板壁厚中心析出的TiC颗粒充分搅拌均匀，同时增宽打底焊区域的焊缝尺寸，减少该区域的应力集中。表1焊接参数道次层间温度(℃)电流(A)电压(V)焊速(cm/min)线能量(KJ/cm)1～2180～200100±1018±28.0±1133～4180～200300±1030±220±127本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺方法步骤如下：(1)高Ti耐磨钢板切割下料，切割区域进行严格的切割前预热，得到试件I；并准备与试件1焊接的试件II；(2)对试件I焊接边的正反两侧进行非对称型坡口加工，试件II的焊接边加工为平面；(3)将试件I和试件II的焊接边对接，控制合适的对接间隙D；(4)试件I和试件II进行点焊固定，在点焊前对点焊位置进行预热；(5)焊接前对试件整体进行预热；(6)依次进行打底焊、填充焊和盖面焊；正反坡口交替焊接；第一道打底焊后进行严格的反面清根；(7)焊后对构件进行热处理，完成后采用石棉网覆盖的方式缓慢冷却。

【技术特征摘要】
1.一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺方法步骤如下：(1)高Ti耐磨钢板切割下料，切割区域进行严格的切割前预热，得到试件I；并准备与试件1焊接的试件II；(2)对试件I焊接边的正反两侧进行非对称型坡口加工，试件II的焊接边加工为平面；(3)将试件I和试件II的焊接边对接，控制合适的对接间隙D；(4)试件I和试件II进行点焊固定，在点焊前对点焊位置进行预热；(5)焊接前对试件整体进行预热；(6)依次进行打底焊、填充焊和盖面焊；正反坡口交替焊接；第一道打底焊后进行严格的反面清根；(7)焊后对构件进行热处理，完成后采用石棉网覆盖的方式缓慢冷却。2.根据权利要求1所述的一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(1)预热温度为150℃～200℃，切割速度≤300mm/min。3.根据权利要求1所述的一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(2)焊接坡口的倾斜度为35°～55°，正反坡口倾斜度相差10°～15°。4.根据权利要求1所述的一种厚度大于25mm的高Ti耐磨钢板的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(3)试件I和试件II的对接间隙D满足：0mm＜D≤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振伟，鲍雪君，杨烽，李宏励，李曜，吴韶光，余道军，陈若进，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32