[發(fā)明專利]一種低溫合金鋼板的手工電弧焊焊接工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310031470.X
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103056484A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設計）人: 張?zhí)K強;李麗;邢春增;何平;劉文明;汪晶潔
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K103/04
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接領域，特別是涉及一種38mm厚13MnNi6-3的低溫合金鋼的手工電弧焊焊接工藝。

背景技術

隨著國民經濟的快速發(fā)展和低溫技術的普及,?液氮、液氧、液氬、液氫、液氦、液化天然氣等低溫液體的應用日趨廣泛,?各行各業(yè)對貯存和輸送低溫液體的低溫容器的需求不斷增長。尤其是近幾十年,國外主要跨國氣體公司競相在我國建立合資企業(yè),?帶來了先進的空分設備、技術和管理,?使我國低溫液體的產量大幅度提高,?供應的地區(qū)和范圍不斷擴大,?價格大幅度降低,?促進了低溫液體的應用,?帶動了我國低溫容器的發(fā)展,?使低溫容器成為一個快速發(fā)展的行業(yè)。

低溫容器具有體積小、儲存運輸方便等特點，但低溫液體一般都具有易燃易爆、低溫特性和易膨脹擴散性,?其使用過程中的安全性問題不容忽視。同時，低溫容器使用溫度一般較低，對低溫合金鋼的強度、韌性和厚度規(guī)格的要求也越來越高。隨著對鋼材要求的提高，對鋼材的焊接質量要求也隨之提高，焊接是低溫容器制造過程中必須經歷的一個重要工藝過程，焊接接頭是低溫容器的重要組成部分，其質量直接影響到低溫容器的使用安全性和可靠性。特別是厚規(guī)格的低溫合金鋼，其焊接接頭性能更是難以保證，這給低溫容器的焊接制造過程帶來了困難。

為了適應當前對低溫容器行業(yè)的迫切需要，開發(fā)出力學綜合性能優(yōu)良的低溫合金鋼并解決其焊接關鍵技術，對于加快我國低溫容器行業(yè)的發(fā)展及保證國家能源安全具有重要意義。為此，南京鋼鐵聯合有限公司研發(fā)出力學綜合性能優(yōu)良的13MnNi6-3低溫合金鋼鋼板，實物水平為板厚1/2處屈服強度ReH360~400MPa，抗拉強度Rm?510~560MPa，延伸率A?34~37%，-60℃沖擊功Akv＞190J，使鋼材達到極佳的強韌性匹配。

由于低溫容器服役環(huán)境十分惡劣，在運輸低溫液體的時候還會受到各種外力影響，這就需要低溫容器所用的低溫和金鋼的焊接接頭具有良好的強度和韌性匹配。為確保低溫合金鋼13MnNi6-3的制造和運行安全，對38mm厚13MnNi6-3鋼焊接接頭的力學性能要求嚴格。焊接接頭的拉伸性能要求不低于母材，對接接頭各部位的低溫韌性Akv-60℃≥50J。

為防止13MnNi6-3低溫合金鋼焊接接頭的脆化問題，合理匹配焊接材料、優(yōu)化焊接工藝參數、控制焊接熱輸入量是技術關鍵之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種低溫合金鋼的手工電弧焊焊接工藝，采用該焊接工藝后，焊接接頭力學綜合性能優(yōu)良，實用性強，適用于重要低溫容器制造推廣應用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種低溫合金鋼板的手工電弧焊焊接工藝，其特征在于：該手工電弧焊焊接工藝采用與低溫合金鋼板相匹配的焊接材料，鋼板的屈服強度ReH?≧345MPa，抗拉強度Rm?490~610MPa，延伸率A?≧22%，-60℃沖擊功Akv>27J；具體包括以下步驟：

1）坡口型式采用X型坡口；

2）手工電弧焊焊接工藝：焊接電流140~180A，焊接電壓22~30V，焊接速度18~24cm/min，焊接熱輸入量15~20kJ/cm；對鋼板對接接頭采用多層多道手工電弧焊焊接，焊縫層間溫度為60~200℃。

本發(fā)明中，選用匹配的手工焊焊條，焊條直徑Φ3.2mm或Φ4.0mm，焊條熔敷金屬的抗拉強度>540MPa，-60℃沖擊功Akv>100J。步驟1）中，X型坡口的正面坡口和反面坡口斜邊角度均為55°~65°，根部鈍邊0~1mm，坡口裝配間隙為0~3mm。

本發(fā)明所采用焊條熔敷金屬的化學成分及重量百分比為C：0.06~0.08%，Mn：1.2~1.5%，Si：0.35~0.50%，S：≤0.01%，P：≤0.01%，Ni：0.5~0.7%，Ti：0.02~0.03%，B：0.002~0.003%，Mo：≤0.01%，V：≤0.01%，余量為Fe及不可避免雜質。

本發(fā)明所述低溫合金鋼板焊接接頭部位的力學性能為：抗拉強度Rm：≥500MPa，斷裂位置為鋼板母材；接頭側彎d=4a，180°合格；鋼板表層和1/2厚度的焊縫、熔合線及線外2mm、5mm處-60℃沖擊功Akv≥50J。

上述焊接工藝方案制定及理由如下：

（1）焊接材料