[發(fā)明專利]一種低合金高強鋼焊接工藝方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710049447.8
• 申請日: 2007-07-05
• 公開（公告）號: CN101337298A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 龐季洪;陳建先;王大椿
• 申請（專利權）人: 四川神坤裝備股份有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/095;B23K9/23;B23K33/00;B23K35/38;B23K103/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳彥峰

技術領域

本發(fā)明涉及一種低合金高強鋼焊接工藝方法。

背景技術

作為綜采工作面主要設備之一的液壓支架，隨著架型結構的進一步完善，設計方法更加先進，參數開始向高工作阻力、大中心距方向發(fā)展。隨著支架工作阻力的加大，耐久性試驗次數的增加，如果選用傳統(tǒng)的16Mn和15MnVN，要保證支架的支護強度，只有加大板材厚度，勢必使支架總體重量超重，給礦井提升和井下運輸、工作面搬運都帶來極大的不便。因此在保證支護強度和支架總重不超標的情況下，切實可行的辦法就是選用高強度鋼材。正因為如此，支架結構材料正越來越多地采用高強度鋼材，主要結構件材料以σs為450～900MPa級的不同等級高強度鋼板逐步取代16Mn(σs為320～350MPa)，但由于對高強鋼的焊接性能的研究起步較晚，各煤機廠更多的是從經驗出發(fā)，基本上處于邊摸索、邊生產的局面，由于焊接工藝選擇不當，容易產生焊接裂紋。而且對抗拉強度500-1000MPa低合金高強鋼焊縫金屬組織所做的大量電子衍射分析表明，高強鋼焊縫金屬中存在M-A組織，當合金元素含量低時，M-A組織呈顆粒狀；當合金元素含量高時則呈板條狀，焊縫金屬中M-A組織不論是粒狀還是板條狀分布，當他們連續(xù)存在時則明顯降低焊縫金屬的沖擊韌性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是：提供一種低合金高強鋼的焊接工藝。

本發(fā)明目的是通過實施下述技術方案來實現的：

一種低合金高強鋼焊接工藝方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)角焊接頭處開單邊30°或45°坡口，對接接頭開單邊45°坡口或60°V形坡口。

(2)焊前打磨清除焊縫周邊20mm范圍內的鐵銹、油污；

(3)采用Ar+CO2混合氣體保護焊，焊接電流I＝240～300A，電壓V＝25～30V，混合氣配比Ar∶CO2＝80∶20；保護氣流量20L/min；直流反接；

(4)焊接前預熱溫度：

鋼件的碳當量大于0.4時，預熱溫度為100-150℃；

鋼件的碳當量小于0.4時，不需要預熱；

(5)焊接速度：250～300mm/min；

(6)采用焊接材料的強度和需焊接的鋼材強度相當的實心焊絲進行多層多道焊接；焊接過程中保持層間溫度150℃±20℃，隨時用預熱噴槍進行補溫，焊接線能量為16～18KJ/cm；

(7)焊接后進行整體低溫時效時效處理，溫度為300-400℃；

采用以上焊接工藝焊接低合金高強鋼，焊接過程中通過預熱減少冷卻速度，嚴格限制焊接線能量熱輸入對母材的作用，采用多層多道焊接減少單位焊接線能量，以及焊后重新調制處理的措施，避免了焊接裂紋的產生，解決了大型結構件的焊接殘余應力的消除問題。通過焊接材料的選擇，和焊接工藝的合理確定，增加了焊接接頭的抗拉強度，經過檢測，焊縫抗拉強度達到理論額定值(σb≥750MPa)，焊接接頭的抗拉強度達到了與母材等強的目的。

從金相組織分析，焊縫區(qū)為針狀鐵素體+少量貝氏體，熔合區(qū)為鐵素體+貝氏體，熱影響區(qū)為鐵素體+貝氏體，沿晶界分布著少量的珠光體。焊縫中的針狀鐵素體(AF)可以改善原始焊縫的低溫沖擊韌性，當焊縫中存在高比例的針狀鐵素體時，低溫韌性顯著提高。焊接接頭試樣斷口為塑性斷裂，盡管采用的曲率半徑較小，但試樣無裂紋出現，圓弧處無起皺現象，背彎時內外層伸展自如。焊縫熔合良好，熱影響區(qū)寬度為2mm。斜Y坡口焊接裂紋試驗，試件焊縫表面、斷面裂紋率均為零，說明在較苛刻的拘束條件下采用本發(fā)明方法也可以防止焊接冷裂紋的產生。

具體實施方式

實施例1：

母材：Q690低合金高強鋼，角焊接頭處開單邊30°坡口，對接接頭開60°V形坡口，打磨清除焊縫周邊20mm范圍內的鐵銹、油污；

采用Ar+CO2混合氣體保護焊，焊接電流I＝240A，電壓V＝25V，混合氣配比Ar∶CO2＝80∶20；保護氣流量20L/min；直流反接；

焊接前預熱溫度：鋼件的碳當量大于0.4時，預熱溫度為120℃；

焊接速度：250mm/min；

采用哈焊所HS-80實心焊絲進行多層多道焊接；焊接過程中保持層間溫度150℃，隨時用預熱噴槍進行補溫，焊接線能量為18KJ/cm；

焊接后進行整體低溫時效時效處理，溫度為300℃；

焊后焊接接頭的抗拉強度達到780MPa，焊縫熔合良好，熱影響區(qū)寬度為2mm，彎曲試驗合格，焊接接頭塑性良好，斷口圓弧處無起皺現象，斜Y型坡口焊接拘束裂紋試驗焊縫表面、斷面裂紋率均為零。