[發明專利]一種耐濱海地區大氣腐蝕用鋼的焊條電弧焊焊接工藝

有效

• 申請號: 201410211269.4
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN104002014A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 劉文明;李麗;汪晶潔;張蘇強;王軍
• 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;B23K35/30;B23K33/00;C22C38/40
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料焊接領域，涉及一種電弧焊焊接工藝，具體的說是一種耐濱海地區大氣腐蝕用鋼的焊條電弧焊焊接工藝。

背景技術

大氣腐蝕是鋼鐵材料的主要破壞形式之一。據統計，全世界每年因腐蝕而損耗的鋼鐵材料占鋼材產量的1/6。我國2008年因腐蝕造成的直接和間接損失高達1.2-2萬億元，而因防蝕措施所產生的費用在工程投資中也占了相當的比例。如能應用近代腐蝕科學技術知識和防腐蝕技術，腐蝕的經濟損失可以降低25％-30％。采用不銹鋼雖然能有效防止腐蝕，但其成本一般難以承受，其焊接、加工以及綜合性能也無法滿足各種工程的需要。

沿海大氣中，由于海風的吹拂，霧氣中會夾雜著氯化鈉顆粒，使大氣中含有氯離子。濱海環境高溫、高濕的特點，有助于氯離子在鋼板表面的沉積，通過干濕交替作用氯離子滲透到鋼板的內部，導致了鋼結構的過早失效，由于涂裝、維修成本很高，氯離子的作用引起了國內外研究者的重視。因此，免涂裝耐大氣腐蝕鋼應運而生。采用耐候鋼無初期涂裝和維護涂裝，生命周期成本低；無有機揮發物的釋放，健康環保；其銹層顏色隨時間變化，最后變成深褐色，與周圍自然環境相協調。耐蝕性可延長鋼結構的使用壽命，高強度可使鋼材厚度減薄，重量減輕，廣泛應用于鐵路車輛、橋梁、建筑、集裝箱、輸電塔、電視塔、工程機械、管線、汽車、農機、船舶、鍋爐、容器、道路護欄、環衛設施等等。

為了適應我國當前對耐濱海地區大氣腐蝕鋼材的迫切需要，開發出力學綜合性能優良的耐濱海地區大氣腐蝕鋼板并解決其焊接關鍵技術，對于豐富我國沿海地區建設用鋼的品種具有重要意義。由于濱海地區服役環境十分惡劣，除承受結構應力外，還受到高溫高濕等濱海地區環境的影響，這就需要耐濱海地區大氣腐蝕用鋼的焊接接頭具有良好的強度和韌性匹配。因此，為防止耐濱海地區大氣腐蝕用鋼焊接接頭的脆化問題，合理匹配焊接材料、優化焊接工藝參數是技術關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：如何保證焊接接頭屈服強度≥415MPa，抗拉強度Rm520-680MPa，延伸率A≥22％，-40℃沖擊韌性不低于27J的高標準設計要求，焊接接頭具有優良的力學綜合性能。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：

一種耐濱海地區大氣腐蝕用鋼的焊條電弧焊焊接工藝，采用16-50mm厚的焊接母材，焊接母材的成分及重量百分比為：C：0.06-0.12％，Mn：0.95-1.10％，Si：0.45-0.65％，S：≤0.030％，P：≤0.025％，Ni：2.50-3.50％，Cr：0.20-0.55％，余量為Fe及不可避免雜質；所述焊接母材的屈服強度≥415MPa，抗拉強度Rm520-680MPa，延伸率A≥22％，-40℃沖擊功Akv≥27J；

焊條化學成分及重量百分比為：C：0.06％，Mn：0.46％，Si：0.46％，S：≤0.003％，P：≤0.008％，Ni：3.05％，Cr：≤0.36％，余量為Fe及不可避免雜質；

焊條電弧焊坡口采用非對稱X型坡口，非對稱X型坡口的正面坡口和反面坡口角度均為50°-65°，鈍邊為0-2mm，坡口裝配間隙為1-2mm；

焊接工藝參數：焊接電流140-150A，焊接電壓24-26V，焊接速度24-26cm/min，焊接熱輸入量8-10kJ/cm；對同等厚度組合鋼板對接接頭采用多層多道焊條電弧焊焊接，其焊縫層間溫度控制在20-200℃。

本發明采用合適的焊接母材、焊接材料和焊接工藝，能夠保證焊接接頭屈服強度≥415MPa，抗拉強度Rm520-680MPa，延伸率A≥22％，-40℃沖擊韌性不低于27J的高標準設計要求，焊接接頭具有優良的力學綜合性能。

本發明對焊接母材及焊條的化學成分進行選擇，配合合理的焊接工藝參數，從而阻止了焊縫金屬產生粗大的先共析鐵素體，阻止粗晶區產生粗大的粒狀貝氏體甚至產生魏氏組織，提高了焊接接頭低溫沖擊韌性；同時，可以進一步防止熔池(焊縫)附近發生過熱現象，從而阻止該區域晶粒長大粗化嚴重，在焊縫一次結晶組織中阻止了粗柱狀晶及樹權晶的產生，從而降低了熱裂縫的敏感性；在焊縫二次結晶組織中形成更多的低碳馬氏體組織，從而使焊接接頭具有較高的強度和一定的塑性和韌性，獲得了意想不到的技術效果。