一种调质高强度钢板材的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种调质高强度钢板材的焊接方法，针对目前抗拉强度大于1100MPa的调质高强度板材焊接困难、焊接工序复杂和焊接接头性能不佳等事实。本发明专利技术采用小线能量打底焊和大线能量中间层及盖面焊相结合的多层多道焊接方法，焊前母材不需预热，焊后焊接接头不需消氢处理，确保了焊接接头的综合机械性能满足要求的同时，焊接步骤简单，工序较少，节约了操作时间和人工成本，为调质高强度钢的焊接方法提供了重要参考，具有较大意义。本发明专利技术方法得到的焊接接头有良好的综合机械性能，在确保强度的前提下兼顾焊接接头的塑韧性，具有很好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种调质高强度钢板材的焊接方法
本专利技术涉及一种调质高强度钢板材的焊接方法。
技术介绍
目前，热轧及正火状态的钢通过增添合金元素提高强度的同时，会导致钢材塑、韧性下降。因此，抗拉强度≥600MPa的焊接结构用高强度钢几乎都采用调质处理工艺，这类钢合金系统复杂，淬硬性大，在焊接过程中主要会出现热影响区的软化、热影响区的脆化和焊接冷裂纹三类问题。焊接高强度钢在工程机械、桥梁、锅炉及压力容器、造船、海洋工程、车辆制造、建筑、油气输送管线等领域广泛应用。调质高强度钢的含碳量较低，一般不超过0.22%，其高强度及良好的综合机械性能是通过在低碳基础上加入多种提高淬透性的合金元素和调质热处理获得强度高、韧性号的低碳（板条）马氏体和部分下贝氏体组织而得到的。综上所述，在提高调质高强度钢的抗拉强度和综合机械性能的同时，给其焊接工艺造成较大难度，所以一种合理的调质高强度钢板材的焊接方法在实际应用中显得尤为重要。本专利技术给出了一种抗拉强度大于1100MPa的调质高强度板材的焊接方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前抗拉强度大于1100MPa的调质高强度板材焊接困难、焊接工序复杂和焊接接头性能不佳等事实，给出一种调质高强度板材的焊接方法，采用小线能量打底焊和大线能量中间层及盖面焊相结合的多层多道焊接方法，焊前母材不需预热，焊后焊接接头不需消氢处理，确保了焊接接头的综合机械性能满足要求的同时，焊接步骤简单，工序较少，节约了操作时间和人工成本，为调质高强度钢的焊接方法提供了重要参考，具有较大意义。>本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种调质高强度钢板材的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）调质高强钢抗拉强度大于1100MPa，断后延伸率大于10%，冲击吸收功大于40J，其化学成分重量百分比为：C0.17~0.24，Si0.17~0.37，Mn1.3~1.6，Ti0.04~0.10，B0.0005~0.0035，S≤0.035，P≤0.035；（2）焊丝的直径为1~1.2mm，抗拉强度大于820MPa，断后延伸率大于19%，断冲击吸收功大于90J，其化学成分重量百分比为：C0.005~0.015，Si0.5~0.7，Mn1.5~1.8，Ni1.2~1.6，Cr0.1~0.5，Mo0.1~0.4，余量为Fe；（3）焊丝和母材的匹配方式为低强匹配，其目的是为了得到强度和塑韧性综合性能均好的焊接接头；（4）调质高强度钢板材厚度为10mm~20mm，按要求打磨好坡口，钝边为2mm，坡口角为50°，根部间隙b为1~3mm；需将坡口附近的清理干净，不需要预热，焊接用保护气体选用80%Ar+20%CO2，流量控制在18~26L/min；（5）焊接采取自动熔化极活性气体保护焊，不进行摆弧，采用多层多道焊接，其中打底焊采用小线能量，中间层和盖面焊接采用大线能量；打底焊焊接工艺为：焊接电流215~220A，焊接电压21.3~21.6V，焊接速度30cm/min，热输入8.9~9.2KJ/cm；中间层和盖面焊焊接工艺为：焊接电流230~245A，焊接电压23.4~23.9V，焊接速度30cm/min，热输入9.6~12.0KJ/cm。进一步的，焊接前对两侧的板材先进行定位焊，以相对固定焊接板材之间的间隙，方便焊接。进一步的，考虑焊接后板材的变形，在定位焊时预留一定的反变形，反变形的角度约为1~2°。进一步的，焊前母材不需预热，焊后焊接接头不需消氢处理，焊道的层间温度控制在220~250℃之间，通过对比试验研究得出焊前母材预热和焊后消氢处理对焊接接头的影响不明显。进一步的，得到良好的焊接接头性能，焊接接头的平均抗拉强度大于810MPa，焊接接头的低温（-20℃）冲击功大于55J，其弯曲性能合格。进一步的，焊接接头热影响区存在明显的硬化区和软化区，硬化区的最大硬度值为330HV，软化区的硬度值最低可到220HV；粗晶区的显微组织主要是粒状贝氏体，细晶区的组织为多边形铁素体以及准多边形铁素体。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：焊接母材的抗拉强度高，调质高强度钢的抗拉强度大于1100MPa；焊前采取定位焊和预留反变形，定位焊可以固定焊接母材板之前的间隙，进而提高焊接的质量，预留反变形主要是提高焊接接头的机械性能，降低焊接接头残余应力；本专利技术焊接方法焊前母材不需预热，焊后焊接接头不需消氢处理，减少了焊接工序，大大节约了焊接时间和人工成本；本专利技术方法得到的焊接接头有良好的综合机械性能，在确保强度的前提下兼顾焊接接头的塑韧性，具有很好的应用价值。附图说明图1是本专利技术实施例中母材坡口示意图。图2是本专利技术实施例中定位焊和反变形示意图。图3是本专利技术实施例中焊接接头热影响区的硬化区和软化区的显微组织图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。实施例。本实施例中，一种调质高强度钢板材的焊接方法，包括如下步骤：待焊接调质高强度钢抗拉强度为1130MPa，将板材加工为480mm×200mm×12mm，按要求打磨好坡口，钝边为2mm，坡口角为50°，根部间隙b为2mm，将坡口附近清理干净，不预热；调质高强钢断后延伸率大于10%，冲击吸收功大于40J，其化学成分重量百分比为：C0.17~0.24，Si0.17~0.37，Mn1.3~1.6，Ti0.04~0.10，B0.0005~0.0035，S≤0.035，P≤0.035；焊丝为瑞士的OKAristoRod13.29型号，直径为1.2mm，抗拉强度为820MPa，熔点为880℃，断后延伸率为19%，断冲击吸收功为95J，其化学成分重量百分比为：C0.01，Si0.6，Mn1.6，Ni1.4，Cr0.3，Mo0.25，余量为Fe；焊丝和母材的匹配方式为低强匹配；焊接用保护气体选用80%Ar+20%CO2，流量控制在18~26L/min，氩气和二氧化碳的纯度分别在99.99%wt%以上，总水分含量在20ppm以下；焊接工艺：自动熔化极活性气体保护焊，不进行摆弧，采用多层多道焊接，其中打底焊采用小线能量，中间层和盖面焊接采用大线能量；打底焊焊接工艺为：焊接电流215~220A，焊接电压21.3~21.6V，焊接速度30cm/min，热输入8.9~9.2KJ/cm；中间层和盖面焊焊接工艺为：焊接电流230~245A，焊接电压23.4~23.9V，焊接速度30cm/min，热输入9.6~12.0KJ/cm，焊道的层间温度控制在220~250℃之间，焊后焊接接头不消氢处理。采用上述工艺施焊后的焊接接头熔合良好，无宏观焊接缺陷，经无损检测未发现焊缝表面裂纹和根部裂纹，所得焊接接头的抗拉强度为820MPa，焊接接头的低温（-20℃）冲击功为57J，其弯曲性能合格；焊接接头热影响区存在明显的硬化区和软化区，硬化区的最大硬度值为337HV，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调质高强度钢板材的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）调质高强钢抗拉强度大于1100MPa，断后延伸率大于10%，冲击吸收功大于40J，其化学成分重量百分比为：C 0.17~0.24，Si 0.17~0.37，Mn 1.3~1.6，Ti 0.04~0.10，B 0.0005~0.0035，S ≤0.035，P≤0.035；/n（2）焊丝的直径为1~1.2mm，抗拉强度大于820MPa，断后延伸率大于19%，断冲击吸收功大于90J，其化学成分重量百分比为：C 0.005~0.015，Si 0.5~0.7，Mn 1.5~1.8，Ni 1.2~1.6，Cr 0.1~0.5，Mo 0.1~0.4，余量为Fe；/n（3）焊丝和母材的匹配方式为低强匹配，其目的是为了得到强度和塑韧性综合性能均好的焊接接头；/n（4）调质高强度钢板材厚度为10mm~20mm，按要求打磨好坡口，钝边为2mm，坡口角为50°，根部间隙b为1~3mm；需将坡口附近的清理干净，不需要预热，焊接用保护气体选用80%Ar+20%CO

【技术特征摘要】
1.一种调质高强度钢板材的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）调质高强钢抗拉强度大于1100MPa，断后延伸率大于10%，冲击吸收功大于40J，其化学成分重量百分比为：C0.17~0.24，Si0.17~0.37，Mn1.3~1.6，Ti0.04~0.10，B0.0005~0.0035，S≤0.035，P≤0.035；
（2）焊丝的直径为1~1.2mm，抗拉强度大于820MPa，断后延伸率大于19%，断冲击吸收功大于90J，其化学成分重量百分比为：C0.005~0.015，Si0.5~0.7，Mn1.5~1.8，Ni1.2~1.6，Cr0.1~0.5，Mo0.1~0.4，余量为Fe；
（3）焊丝和母材的匹配方式为低强匹配，其目的是为了得到强度和塑韧性综合性能均好的焊接接头；
（4）调质高强度钢板材厚度为10mm~20mm，按要求打磨好坡口，钝边为2mm，坡口角为50°，根部间隙b为1~3mm；需将坡口附近的清理干净，不需要预热，焊接用保护气体选用80%Ar+20%CO2，流量控制在18~26L/min；
（5）焊接采取自动熔化极活性气体保护焊，不进行摆弧，采用多层多道焊接，其中打底焊采用小线能量，中间层和盖面焊接采用大线能量；打底焊焊接工艺为：焊接电流215~220A，焊接电压21.3~21.6V，焊接速度30cm/min，热输入8.9~9...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振梁，柯浩，王甲安，王曦，王海帅，钟蛟，张鹏，柯亚唯，沈阳，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33