一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法技术

本发明专利技术属于钢材热处理技术领域，尤其涉及一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法，具体实施步骤如下：1)焊前预热，将焊剂和被焊实验钢板进行焊前预热；2)焊接，选择埋弧焊式对两块实验钢板进行焊接；3)电脉冲处理，在焊接的同时进行电脉冲处理，夹持电极通过固定连杆与焊枪连接在一起，与焊枪随动，用红外测温枪测量电脉冲区域温度，当被处理区域的温度达到所需温度时，停止电脉冲。本发明专利技术的优点是：显著细化焊缝区及母材区晶粒尺寸，明显提高焊接接头的冲击性能及拉伸性能。显提高焊接接头的冲击性能及拉伸性能。显提高焊接接头的冲击性能及拉伸性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法


[0001]本专利技术属于钢材热处理
，尤其涉及一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法。

技术介绍

[0002]海洋结构用低合金钢是广泛应用于海洋服役环境，由于其结构安全性及昼夜温差大的海洋特殊环境，需具备良好的强度及塑韧性，同时具有良好的焊接性。工业生产的海洋结构用低合金钢，出于成本的考虑，导致其淬透性不高，并具有较高的碳当量，使其在室温下焊接性能较差，尤其是在焊接接头等薄弱区，其较低的冲击韧性使该类产品无法满足使用需求。
[0003]常见的提高焊接接头性能的方法为焊后热处理工艺，该方法存在很多弊端，如处理时间较长、能耗较高、构件适用范围限制大等，受传统热处理工艺和工作现场条件限制等原因，这些因素都制约了海洋结构用低合金钢的发展。
[0004]大电流电脉冲处理是一种快速输入高能电流的极端非平衡过程，通过对金属材料微观组织的改善，如细化晶粒，提高位错密度等，使材料的力学性能得到显著提高。可适用于处理尺寸较大，厚度较厚的工业用金属板材，与传统热处理相比，可避免由于材料厚度问题而造成的表面与芯部受热不均等问题。此外，该方法不受空间限制，可根据试样大小调整电缆线长短，实现对大尺寸试样的快速热处理。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法，克服现有技术的不足，在焊接过程中同步完成大电流电脉冲处理，提高处理效率，通过对海洋结构用低合金钢的焊接接头进行处理，不受现场空间限制，可根据焊合件大小调整电缆线长短，实现对大尺寸和较厚材料的快速热处理，提高焊接接头的低温韧性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法，其特征在于，具体实施步骤如下：1)焊前预热，将焊剂和被焊实验钢板进行焊前预热，温度范围为100
‑
500℃，加热时间0
‑
1h，焊剂采用箱式电阻炉进行加热，被焊实验钢板可采用陶瓷加热片进行加热；
[0008]2)焊接，根据钢板的厚度，选择埋弧焊方式对两块实验钢板进行焊接；
[0009]3)电脉冲处理，在焊接的同时进行电脉冲处理，沿垂直于焊缝方向夹持试样，夹持电极通过固定连杆与焊枪连接在一起，与焊枪随动，夹持电极两端的电流为6
‑
10KA，过程中，用红外测温枪测量电脉冲区域温度，当被处理区域的温度达到热处理所需加热温度时，停止电脉冲。
[0010]所述电脉冲处理采用大电流电脉冲发生装置，其最大工作电流为10KA。
[0011]所述步骤3)中夹持电极的夹持宽度为h
×
w，其中h＝10
‑
1000mm,w＝10
‑
1000mm。
[0012]所述步骤3)当被处理区域的温度达到所需温度200
‑
1000℃时，停止电脉冲。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0014]1)在其焊缝区及母材区发生明显的晶粒细化，与未电脉冲试样相比，晶粒尺寸明显减小。
[0015]2)电脉冲处理可显著提高试样的冲击韧性，拉伸性能与未电脉冲试样相比，电脉冲试样断在母材，拉伸性能与母材区相当，可满足正常工况使用。
[0016]3)与传统热处理工艺相比，可避免由于材料厚度问题而造成的表面与芯部受热不均等问题，使该类海洋结构用低合金钢得到更广泛的应用，该方法应用场景广泛，具有高效性及易操作性。
[0017]4)本专利技术夹持电极通过固定连杆与焊枪连接在一起，与焊枪随动，可根据试样大小调整电缆线长短，实现对大尺寸试样的快速热处理，可适用于处理尺寸较大、厚度较厚的工业用金属板材，在工业生产中具有较大的应用前景。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例热处理实验平台结构示意图；
[0019]图2为图1的俯视图；
[0020]图3为本专利技术实施例1中合金的不同区域
‑
40℃冲击功；
[0021]图4为本专利技术实施例2中合金的室温应力
‑
应变曲线；
[0022]图5为本专利技术实施例2与对比例中合金焊缝区的微观显微组织对比图，(a)为对比例(b)为实施例2。
[0023]图中：1
‑
大电流电脉冲发生装置，2
‑
电缆线，3
‑
夹持电极，4
‑
焊缝，5
‑
实验钢板，6
‑
铜板，7
‑
焊枪，8
‑
固定连杆。
具体实施方式
[0024]下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0025]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的具体实施例作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的具体实施例是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些具体实施例获得其他的具体实施例。
[0026]通常在此处具体实施例中描述和显示出的本专利技术实施例的组件可以以无数种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在具体实施例中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。
[0027]以下实施例中，样件所用海洋结构用低合金钢的化学元素按重量百分比组成为C:0.065％，Si:0.29％，Mn:1.48％，P:0.01％，S:0.0016％，Cr:0.38％，Ni:1.11％，Cu:0.94％，Mo:0.54％，V:0.059％，Ti:0.021％，Nb:0.090％，Als:0.029％，N:0.0043％，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0028]电脉冲处理采用大电流电脉冲发生装置，其最大工作电流为10KA。其夹持电极3通过固定连杆8与焊枪7连接在一起，与焊枪7随动，焊枪7位于焊缝4的上方，夹持电极3可沿实验钢板5边缘滑动。铜板6通过电缆线2与大电流电脉冲发生装置1相连接，完成电脉冲回路
的搭建。
[0029]实施例1
[0030]一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法具体步骤如下：
[0031](1)焊前预热。经过公式计算，本实验钢的碳当量为0.6441，得知实验钢焊接性较差，根据焊接经验将焊剂及被焊实验钢进行焊前预热。
[0032](2)进行焊接实验。根据实验钢的常用焊接情况，选择埋弧焊方法对两块150mm
×
400mm
×
20mm实验钢的25
°
V型坡口进行焊接，焊接电流为580A，电压为30V，焊接速度为120mm/min。取焊后试样作为对比例。
[0033](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高海洋结构用低合金钢焊接接头低温韧性的方法，其特征在于，具体实施步骤如下：1)焊前预热，将焊剂和被焊实验钢板进行焊前预热，温度范围为100
‑
500℃，加热时间0
‑
1h，焊剂采用箱式电阻炉进行加热，被焊实验钢板可采用陶瓷加热片进行加热；2)焊接，根据钢板的厚度，选择埋弧焊方式对两块实验钢板进行焊接；3)电脉冲处理，在焊接的同时进行电脉冲处理，沿垂直于焊缝方向夹持试样，夹持电极通过固定连杆与焊枪连接在一起，与焊枪随动，夹持电极两端的电流为6
‑
10KA，过程中，用红外测温枪测量电脉冲区域温度，当被处理区域的温度达到热处理所需加热温度时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺橦，侯华兴，张弛，代春朵，李江文，潘栋，刘旭明，郭函，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：