一种高强度耐磨钢富氩混合气体保护焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐磨钢富氩混合气体保护焊接方法，方法包括如下步骤：采用相同硬度级别高强度耐磨钢板，并为相同板厚组合对接；选用80%Ar+20%CO2混合气体和BHG-3焊丝；焊前清除焊缝周边铁锈、油污；32mm及以下厚度钢板固定点对焊及打底焊时，施焊前预热75℃，连续焊接，填充及盖面焊缝焊道间温度不低于60℃，焊接时焊接热输入量控制在10～15KJ/cm；40mm厚钢板固定点对焊及打底焊时,施焊前预热100℃，连续焊接，填充及盖面焊缝焊道间温度不低于75℃，焊接时焊接热输入量控制在10～15KJ/cm。本发明专利技术焊接接头不仅具有较高强度，而且使焊缝具有优良的抗裂性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁材料焊接领域，特别是涉及一种高强度耐磨钢富氩混合气体保护 焊接方法。
技术介绍
耐磨钢板广泛应用于工作条件恶劣，要求强度高、耐磨性好的工程、矿山机械、水 泥生产、电力以及冶金等机械产品上，如装载机、挖掘机、刮板输送机等。随着我国国民经济 的迅速发展，对耐磨钢板的需求增长迅猛，耐磨钢的强度和硬度趋向于更高的水平，以适应 严酷的工作环境。高强度耐磨钢由于含碳量高，约为0. 18%-0. 20%,同时加入Cr、Mo、B等提 高淬透性及淬硬性的合金元素，因而其硬度和脆性较大，增加了高强度耐磨钢冷裂纹的敏 感性。在焊接过程中，由于受到焊接热循环的作用，焊接接头热影响粗晶区过热，奥氏体晶 粒严重粗化，在焊后快速冷却过程中产生粗大淬硬的马氏体组织，导致热影响粗晶区成为 该钢焊接接头的冷裂纹主要敏感区之一。为防止冷裂纹产生，往往需要以降低焊接施工效 率和恶化施工条件作代价，通常采用焊前高温预热、焊后热处理的工艺，这增加了焊接工艺 的复杂性和特殊情况下的不可操作性，危害到焊接结构的安全可靠性，对于强度很高的耐 磨钢板，焊接问题尤为明显。在冬季室外温度较低，钢板焊接部位可能产生冷裂纹，导致整 个工件报废。耐磨钢焊接时，不仅要确保结构的可靠安全性，还应使焊接接头综合机械性能 满足设计要求。对于强度级别大于IOOOMPa的钢种，要使焊缝金属与母材达到等强匹配存 在很大的技术难度，即使焊缝达到了等强，往往焊缝的塑韧性降低到了不可接受的程度， 抗裂性能也随之显著下降，为了防止焊接裂纹的产生，施工条件要求极其严格，成本大大提 尚ο
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高强度耐磨钢富氩混 合气体保护焊接方法，该焊接方法在施焊前低温预热，焊后不进行热处理，焊接材料按照低 强匹配原则，采用适度低强的焊接材料，保证焊接接头不仅具有较高强度，而且使焊缝具有 优良的抗裂性能，接头还具有较高的冲击韧性储备及安全裕度，同时焊接施工条件得到改 善，生产成本降低。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的，其特征在于该焊接方法包括以下步骤1)选用硬度级别相同的待焊接高强度耐磨钢板，其厚度为16mm 40mm，并与相同板厚 的高强度耐磨钢板组合对接；2 )选用60% 90%Ar加10% 40%C&的混合气体和BHG-3焊丝；优选用80%Ar加20%C& 的混合气体；3)焊前对待焊接高强度耐磨钢板打磨，清除焊缝周边20mm范围内的铁锈、油污；32mm及以下厚度高强度耐磨钢板，固定点对焊及打底焊时，施焊前预热不低于75°C， 连续焊接，填充及盖面焊缝焊道间温度不低于60°C，焊接时焊接热输入量控制在10 15KJ/cm ；32mm以上厚高强度耐磨钢板，固定点对焊及打底焊时，施焊前预热不低于100°C，连 续焊接，填充及盖面焊缝焊道间温度不低于75°C，焊接时焊接热输入量控制在10 MKJ/ cm0焊接时，坡口可采用非对称双面X型坡口或对称双面X型坡口，坡口角度为60 ， 坡口间隙为O 1mm。本专利技术中，所述BHG-3焊丝的化学组分及重量百分比为C:≤0. 10%,Mn :1. 30 1. 80 %, Si :0. 40 0. 80 %，P ≤ 0. 013 %，S ≤ 0. 005 %, Mo :0. 20 0. 55 %，Ni 0. 7%-0. 9%，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术可用于硬度级别为HB400级高强度耐磨钢NM400的厚板富氩混合气体保护 焊焊接。本专利技术的优点在于采用80%Ar+20%0)2混合气体保护焊，焊接材料按照低强匹配原 则选用BHG-3焊丝施焊，焊前以较低的温度预热，焊后不进行热处理，既可以提高焊接接头 的抗冷裂纹敏感性及焊接接头的韧性和塑性，尤其是冲击韧性有了较大提高，确保综合机 械性能满足设计要求，且施焊过程相对简单，提高了焊接生产效率，改善焊接施工条件，降 低生产成本。在具体施焊时，由于采用常规的焊接方法，焊接热影响区不可避免的要产生马氏 体，而工程、矿山机械等结构件所用的钢板以中厚板为主，焊接接头采用多层多道焊，焊接接头的拘束应力较大，对NM400高强度耐磨钢的焊接冷裂纹敏感性研究结果表明， 在拘束条件苛刻条件下，对于板厚< 32mm厚的NM400耐磨钢，预热温度不低于75 °C，厚板为 40mm厚的NM400耐磨钢，预热温度不低于100°C，即可防止焊接冷裂纹的产生；从焊接接头 拉伸及低温冲击结果看出，当焊接热输入量在lO-MKJ/cm时，焊接接头强度保持在840MPa 以上，焊接接头0°C冲击功不低于130J，保持在较高水平上。附图说明图1为焊接厚板组合32mm+32mm的气体保护焊坡口示意图；具体实施方式 实施例1(1) 采用调质处理生产的硬度级别为HB400级的高强度耐磨钢板NM400，厚板组合 为 16mm+16mm。试板尺寸为 450mmX400mmX 16mm ； 匹配的焊接材料焊丝，其化学组分及重量百分比为C ≤0. 10%, Mn 1. 30 1.80%，Si :0. 40 0. 80%,P ≤ 0. 013%,S ≤ 0. 005%, Mo :0. 20 0. 55%,Ni :0. 7%-0. 9%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。保护气体80%Ar+20%0)2混合气体(2)气体保护焊坡口采用非对称双面X型坡口，坡口角度为60 ，坡口间隙为0 1mm，钝边为Omm ；(3)将待焊接的NM400耐磨钢预热到75°C，预热范围不少于焊接坡口两侧各75mm 范围内；(4)焊接工艺参数焊接电流230A，电弧电压25V，焊接速度33cm/min、焊接热输入 量lOKJ/cm ；对厚度为16mm+16mm组合钢板气体保护焊对接接头采用多层多道连续施焊，直 至焊缝填满为止，其焊缝层间温度不低于60°C。经对采用上述焊接方法焊接的高强度耐磨钢板NM400对接接头力学性能检测，其 接头力学性能为抗拉强度Rm:850MPa，断裂位置焊缝，接头冷弯d=3a，90 合格，焊缝金 属0°C冲击功AKv 153J，热影响区熔合线外Imm处0°C冲击功AKv :192J。实施例2(1)采用调质处理生产的硬度级别为HB400级的高强度耐磨钢板NM400，厚板组合 为 40mm+40mm。试板尺寸为 450mm X 400mm X 40mm ；匹配的焊接材料焊丝，其化学组分及重量百分比为C ≤0. 10%, Mn 1. 30 1.80%，Si :0. 40 0. 80%,P ≤ 0. 013%,S ≤0. 005%, Mo :0. 20 0. 55%,Ni :0. 7%-0. 9%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。保护气体80%Ar+20%0)2混合气体(2)气体保护焊坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60 ，坡口间隙为0 Imm,钝边为Imm ；(3)将待焊接的NM400耐磨钢预热到100°C，预热范围不少于焊接坡口两侧各 120mm范围内；(4)焊接工艺参数焊接电流270A，电弧电压^V，焊接速度30cm/min、焊接热输入 量15KJ/cm ；对厚度为40mm+40mm组合钢板气体保护焊对接接头采用多层多道连续施焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度耐磨钢富氩混合气体保护焊接方法，其特征在于该焊接方法包括以下步骤：１）选用硬度级别相同的待焊接高强度耐磨钢板，其厚度为１６ｍｍ～４０ｍｍ，并与相同板厚的高强度耐磨钢板组合对接；２）选用６０％～９０％Ａｒ加１０％～４０％ＣＯ↓［２］的混合气体和ＢＨＧ－３焊丝；３）焊前对待焊接高强度耐磨钢板打磨，清除焊缝周边的铁锈、油污；３２ｍｍ及以下厚度高强度耐磨钢板，固定点对焊及打底焊时，施焊前预热不低于７５℃，连续焊接，填充及盖面焊缝焊道间温度不低于６０℃，焊接时焊接热输入量控制在１０～１５ＫＪ／ｃｍ；３２ｍｍ　以上厚高强度耐磨钢板，固定点对焊及打底焊时，施焊前预热不低于１００℃，连续焊接，填充及盖面焊缝焊道间温度不低于７５℃，焊接时焊接热输入量控制在１０～１５ＫＪ／ｃｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：楚觉非，邱红雷，李丽，王端军，王徐，李定金，刘朝霞，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84