【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢材制造，特别涉及到一种大厚度大线能量焊接用钢板及其制备方法和焊接方法。
技术介绍
1、近年来，伴随着经济和科技的发展，船舶、海洋工程、油气储罐、桥梁等行业中的结构建造也越来越朝着大型化的方向发展，同时建造这些结构所采用的钢材也正朝着高强度、高韧性、大厚度的方向发展。
2、焊接是钢结构建造中的关键环节。焊接工时可占结构建造的总工时的40％，焊接成本则可占建造成本的17％，因此随着大厚度钢板在各个领域来越多的应用，焊接效率对于结构建造的制约也越来越突出。采用大线能量焊接钢板，可显著减少焊接道次、提高效率。比如在造船行业，对于40mm厚的普通船板，采用40kj/cm的线能量焊接需要约18道次，而采用线能量为300kj/cm的大线能量焊接方法可实现一道成型，焊接效率成数十倍提高。然而通常来说，普通钢板通常只能承受50kj/cm以下的线能量。这是因为当采用较大的线能量进行焊接时，焊接接头将在高温段停留更长的时间，且冷却速度缓慢，从而使焊接热影响区域内的晶粒严重粗化，造成该区域的韧性严重下降。为此，适用于大线能量焊接的钢板的研发及应用已经在多个领域引起了广泛的关注。
3、公开号为cn106756541a的专利技术专利公开了一种390mpa级大线能量焊接海洋平台用钢，但其仅适用于100kj/cm的线能量。
4、公开号为cn107164696a的专利技术专利公开了一种可大线能量焊接高强船板eh40及其生产方法，成分设计上采用nb、ti复合合金化，开发出的eh40船板的厚度规格为8-50mm，可
5、公开号为cn104404369a的专利技术专利公开了一种大线能量焊接厚钢板及其制造方法，可抗200-400kj/cm大线能量焊接。但其采用的添加mg、ca及其合金以产生小尺寸夹杂物，从而提高钢板的大线能量焊接性的技术路线在工业中很难实施，可操作性差。
6、此外，公开号为cn 102839320a的专利技术专利公开了一种采用tmcp工艺生产的大线能量焊接用钢板，其可抗100-200kj/cm的大线能量焊接；公开号为cn109161671a的专利技术专利公开了一种大线能量焊接用高强度eh36钢板及其制造方法，该钢板允许最大焊接线能量为300kj/cm；公开号为cn108677088a的专利技术专利公开了一种大线能量焊接用低碳贝氏体钢板及其制造方法，其可适用于热输入100-300kj/cm的大线能量焊接，其钢板中加入了多种合金元素增加了钢板的生产成本。由此可见，现有的可用于大线能量焊接的钢板中，大多数可承受的线能量在200～400kj/cm之间，而这个指标对于采用采用更高效的一次焊接成型的焊接方法来说，其性能还是远远不够的。
7、本专利技术提供了一种最大厚度为85mm的大线能量焊接用钢板制备工艺，该钢板可采用高效的焊接方法一次焊接成型，最大可承受线能量为700kj/cm，且焊后接头性能优良。同时，本专利技术还提供了一种可适用于该钢板的双丝气电立焊焊接方法。可实现钢板的一次焊接成型，且可保证额焊道成型美观，无咬边、夹渣等缺陷，大大提高了焊接生产效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种大厚度大线能量焊接用钢板及其制备方法和焊接方法，可用于大线能量焊接的390mpa级钢板，该钢板厚度规格可达40-85mm，可承受300-700kj/cm线能量的焊接，且焊接接头区域具有良好的韧性。同时提供一种双丝气电立焊焊接方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
3、一种大厚度大线能量焊接用钢板，钢板中化学成分按重量百分比计为：c 0.04％～0.10％、si 0.1％～0.5％、mn 1.4％～2.0％、p≤0.010％、s≤0.006％、cu 0.2％～0.5％、ni0.10％～0.4％、cr 0.10％～0.3％、nb 0.01％～0.04％、als 0.010％～0.05％、ti 0.01％～0.02％、n≤0.008％，且ti/n为2～4，ceq≤0.42；其余为fe和不可避免的杂质。
4、作为优选，钢板中化学成分按重量百分比计为：c 0.05％～0.75％、si 0.1％～0.3％、mn 1.45％～1.6％、p≤0.008％、s≤0.004％、cu 0.3％～0.35％、ni 0.25％～0.35％、cr 0.15％～0.25％、nb 0.015％～0.025％、als 0.010％～0.03％、ti 0.013％～0.018％、n 0.004％～0.006％，且ti/n为2.4～3.6，ceq≤0.42；其余为fe和不可避免的杂质。
5、所述钢板的厚度规格为40～85mm，屈服强度为390～450mpa，抗拉强度为510～600mpa，断后伸长率28％～35％，可承受最大线能量为700kj/cm。
6、本专利技术一种大厚度可用于大线能量焊接的390mpa级钢板的成分设计原理如下：
7、c是决定钢材强度的主要元素，也是决定钢材焊接性的主要元素。当c低于0.04％时，钢板的强度难以保证；当c高于0.10％时，焊接热影响区淬硬组织较多，容易导致韧性迅速下降。本专利技术c控制在0.04％～0.10％，优选为0.05％～0.75％。
8、si作为脱氧元素而添加，促进钢水脱氧并能够提高钢板强度，但是si的固溶强化会损害钢板的低温冲击韧性及焊接性，同时促进m-a形成并长大，si低于0.10％时，脱氧效果差；但当si大于0.50％时，钢中组织容易脆化，且增加焊接冷、热裂纹敏感性。本专利技术si控制在0.10％～0.50％，优选为0.1％～0.3％。
9、mn是钢中重要的合金元素，不仅可以提高钢板强度，还可以扩大奥氏体相区，降低ar3点温度，细化铁素体晶粒，改善钢板低温韧性，但是mn在钢水凝固过程中容易发生偏析，高含量的mn容易与p、s等杂质发生偏析，对连铸造成困难，并在后续轧制焊接生产过程中容易产生m/a岛等影响焊接低温韧性的不良组织，钢中mns第二相夹杂对母材性能及haz区均有严重不良影响：此外，mn量过高，对于大厚度钢板易出现中心偏析。本专利技术mn控制在1.4％～2.0％，优选mn含量为1.45％～1.6％。
10、p是杂质元素，增加钢的脆性，损害焊接性能，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此一般要求钢中p含量尽可能低。本专利技术p含量要求控制在≤0.010％，优选p≤0.008％。
11、s也是一种有害元素，高的硫含量会提高钢板的脆性转变温度，降低钢的可焊接性能，更重要的是s在钢中与mn结合形成mns夹杂物，在轧制过程中易形成长条状夹杂区，同时s还是热轧过程中产生热脆性的主要元素，因此一般要求其含量较低。本专利技术s含量要求控制在≤0.006％，优选s≤0.004％。
12、cu少量cu的加入，可提高焊接热影响区软化区的强度，但过多的铜的加入会促进m-a组元的形成，降低焊接热影响区的韧性。本专利技术cu含量要求控制在0.2～0.5％，优选0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大厚度大线能量焊接用钢板，其特征在于，钢板中化学成分按重量百分比计为：C 0.04％～0.10％、Si 0.1％～0.5％、Mn 1.4％～2.0％、P≤0.010％、S≤0.006％、Cu0.2％～0.5％、Ni 0.10％～0.4％、Cr 0.10％～0.3％、Nb 0.01％～0.04％、Als 0.010％～0.05％、Ti0.01％～0.02％、N≤0.008％，且Ti/N为2～4，Ceq≤0.42；其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板，其特征在于，钢板中化学成分按重量百分比计为：C 0.05％～0.75％、Si 0.1％～0.3％、Mn 1.45％～1.6％、P≤0.008％、S≤0.004％、Cu 0.3％～0.35％、Ni 0.25％～0.35％、Cr 0.15％～0.25％、Nb0.015％～0.025％、Als 0.010％～0.03％、Ti 0.013％～0.018％、N 0.004％～0.006％，且Ti/N为2.4～3.6，Ceq≤0.42；其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根
4.一种如权利要求1-3其中任意一项所述的大厚度大线能量焊接用钢板的制备方法，其特征在于，具体包括如下方法：
5.一种如权利要求1-3其中任意一项所述的大厚度大线能量焊接用钢板的焊接方法，其特征在于，具体包括如下方法步骤：
6.根据权利要求5所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板的焊接方法，其特征在于，所述V型坡口的角度为单面8°～15°，根部间隙为6～12mm；所述把铁的间距为200～300mm。
7.根据权利要求5所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板的焊接方法，其特征在于，所述冷却水流量为15～30L/min。
8.根据权利要求5所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板的焊接方法，其特征在于，上述步骤3)中的两把焊枪同时摆动，板厚方向上以1/2板厚位置为原点，则焊枪的摆动幅度为0～±32mm，在板宽方向上以坡口中心为原点焊枪的摆动幅度为0～±10mm，保护气体为100％二氧化碳气体。
9.根据权利要求5所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板的焊接方法，其特征在于，所采用的焊丝的直径为1.6mm～2.0mm，焊接速度为2～5cm/min，气体流量均为30～35L/min。
10.根据权利要求5所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板的焊接方法，其特征在于，焊后钢板接头的抗拉强度为520～580MPa，热影响区-40℃冲击功值≥70J。
...【技术特征摘要】
1.一种大厚度大线能量焊接用钢板，其特征在于，钢板中化学成分按重量百分比计为：c 0.04％～0.10％、si 0.1％～0.5％、mn 1.4％～2.0％、p≤0.010％、s≤0.006％、cu0.2％～0.5％、ni 0.10％～0.4％、cr 0.10％～0.3％、nb 0.01％～0.04％、als 0.010％～0.05％、ti0.01％～0.02％、n≤0.008％，且ti/n为2～4，ceq≤0.42；其余为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板，其特征在于，钢板中化学成分按重量百分比计为：c 0.05％～0.75％、si 0.1％～0.3％、mn 1.45％～1.6％、p≤0.008％、s≤0.004％、cu 0.3％～0.35％、ni 0.25％～0.35％、cr 0.15％～0.25％、nb0.015％～0.025％、als 0.010％～0.03％、ti 0.013％～0.018％、n 0.004％～0.006％，且ti/n为2.4～3.6，ceq≤0.42；其余为fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种大厚度大线能量焊接用钢板，其特征在于，所述钢板的厚度规格为40～85mm，屈服强度为390～450mpa，抗拉强度为510～600mpa，断后伸长率28％～35％，可承受最大线能量为700kj/cm。...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳芳，王佳骥，韩严法，韩鹏，肖青松，付魁军，傅博，蒋健博，胡奉雅，魏勇，厉文墨，
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：
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