一種屈服強度700MPa級超快冷鋼的埋弧焊接方法與流程

本發明屬于埋弧自動焊接技術領域，具體涉及一種屈服強度700MPa級超快冷鋼的埋弧焊接方法。

背景技術：
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隨著鋼鐵軋制工藝的不斷改進，處于降低成本，提高性能的考慮，近來開發了超快冷軋制工藝進行高強鋼的生產。通過在降低合金元素含量的情況下，增加軋制冷卻速度，使鋼種達到與傳統鋼等強和更高韌性的目的。

新鋼種，新工藝的不斷研究及應用拓展，其焊接工藝則必須進行適應性、匹配性研究。當前生產的超快冷工藝冷卻鋼，如果采用現有的埋弧焊接工藝，則會出現焊縫區域合金含量降低，接頭強度不足。另外，在埋弧焊條件下，容易產生由于大線能量導致的焊接熱影響區韌性下降，硬度明顯軟化，焊接性能不能滿足需要。

技術實現要素：
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本發明針對現有技術存在的不足，提供一種屈服強度700MPa級超快冷鋼的埋弧焊接方法，本發明方法的焊接熱影響區不會產生軟化，焊接接頭強度≥800MPa，沖擊韌性-20℃KV₂≥60J。

本發明所提供的一種屈服強度700MPa級超快冷鋼的埋弧焊接方法，該方法具體步驟如下：

(1)選擇焊接母材，所述焊接母材為屈服強度700MPa級超快冷鋼；

(2)設置焊接坡口，所述焊接坡口為雙V型，單側坡口角度25～30°，鈍邊4-6mm；

(3)采用埋弧焊打底；

(4)無需清根，在焊接坡口內進行正反面埋弧焊填充和蓋面焊接。

所述屈服強度700MPa級超快冷鋼為經過冷卻速度不低于60℃/s冷卻的鋼種，所述屈服強度700MPa級超快冷鋼的成分及重量百分比含量為：C：0.06～0.1，Si：0.15～0.3，Mn：1.6～1.95，Mo：0.15～0.25，Nb：0.055～0.085，Ti：0.07～0.09，S≤0.01，P≤0.015，其余為Fe及不可避免的雜質；所述屈服強度700MPa級超快冷鋼的屈服強度Rel≥700MPa，抗拉強度Rm在820～840MPa，厚度為20-40mm。

步驟(3)所述埋弧焊打底時所用焊絲的組分及重量百分比為：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.25～0.4，Ni：0.4～0.6，Ti：0.05～0.15，其余為Fe及不可避免的雜質，所述打底時所用焊絲的抗拉強度級別為640MPa級。

步驟(4)所述埋弧焊填充和蓋面焊接所用焊絲的組分及重量百分比為：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.4～0.6，Mo：0.4～0.5，Ni：2～3，Ti：0.05～0.15，其余為Fe及不可避免的雜質；所述埋弧焊填充和蓋面焊接所用焊絲的抗拉強度級別為780MPa級，所述埋弧焊填充和蓋面焊接的焊接電流500～540A，焊接電壓31～35V，焊接速度為40～45cm/min；焊接過程中層間溫度控制在≤250℃范圍內。

步驟(3)所述埋弧焊打底在無需預熱條件下進行，所述埋弧焊打底的焊接電流500～540A，焊接電壓31～35V，焊接速度為40～45cm/min。

步驟(3)所述埋弧焊打底及步驟(4)所述埋弧焊填充和蓋面焊接均采用弱堿性低氫燒結焊劑，所述焊劑的堿度范圍為1.0-1.5。

本發明具有如下優點：

(1)本發明在底層焊接和填充焊接采用不同的焊絲，在底層采用強度級別稍低的焊絲從而為焊接接頭提供較好的塑性，同時使得焊接工藝可以采用較小線能量焊接，減少熱影響區的軟化。

(2)本發明滿足了超快冷高強鋼的關鍵埋弧焊接制造工藝，埋弧焊接接頭抗拉強度，接頭具有較高的沖擊韌性儲備及安全富裕度。

(3)采用本發明焊接工藝技術在多層多道連續施焊時焊接接頭仍具有較高的沖擊功，且工序簡單，焊接速度快，效率高，適合用于該種高強鋼結構制造的推廣應用。

附圖說明：

圖1為焊縫金屬組織光學顯微圖；

圖2為焊縫熔合線組織光學顯微圖；

圖3為HAZ粗晶區組織光學顯微圖；

圖4為HAZ細晶區組織光學顯微圖。

具體實施方式：

本發明所提供的一種屈服強度700MPa級超快冷鋼的埋弧焊接方法，該方法具體步驟如下：

(1)選擇焊接母材，焊接母材的技術條件：經過冷卻速度不低于60℃/s冷卻的鋼種，母材屈服強度700MPa級超快冷鋼的成分及重量百分比含量為：C：0.06～0.1，Si：0.15～0.3，Mn：1.6～1.95，Mo：0.15～0.25，Nb：0.055～0.085，Ti：0.07～0.09，S≤0.01，P≤0.015，其余為Fe及不可避免的雜質。Rel≥700MPa，Rm在820～840MPa，厚度為20mm-40mm。

(2)設置焊接坡口，埋弧焊坡口采用雙V型坡口，單側坡口角度為25～30°，鈍邊為4-6mm。

(3)無預熱條件下進行埋弧焊打底，正反面各一道次，焊劑采用弱堿性低氫燒結焊劑，焊劑堿度1.0-1.5。

焊絲采用組分及重量百分比為：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.25～0.4，Ni：0.4～0.6，Ti：0.05～0.15，其余為Fe及不可避免的雜質。焊絲的抗拉強度級別為640MPa級，焊接電流500～540A，焊接電壓31～35V，焊接速度為40～45cm/min。

(4)無需清根，在焊接坡口內進行正反面埋弧焊填充和蓋面焊接，直至填滿，焊劑采用弱堿性低氫燒結焊劑，焊劑堿度1.2-1.5。

焊絲采用組分及重量百分比為：C：0.06～0.11，Si：0.1～0.2，Mn：1.5～1.9，Cr：0.4～0.6，Mo：0.4～0.5，Ni：2～3，Ti：0.05～0.15，其余為Fe及不可避免的雜質。焊絲的抗拉強度級別為780MPa級，焊接電流500～540A，焊接電壓31～35V，焊接速度為40～45cm/min。

實施例1：焊接母材：屈服強度700MPa級超快冷鋼，厚度組合為25mm+25mm；鋼板的力學性能為：屈服強度Rel：745MPa，抗拉強度R_m：843MPa，延伸率A：21％，-20℃A_KV沖擊功：152J。試板尺寸為600mm×400mm×20mm；埋弧焊坡口采用雙V型對稱坡口，單側坡口角度為30°，鈍邊4mm。

焊接工藝參數為：埋弧焊打底的焊接電流500～520A，焊接電壓31～33V，焊接速度為45cm/min；填充焊縫焊接電流520～540A，焊接電壓33～35V，焊接速度為40cm/min。

焊后焊縫經100％超聲波探傷為Ⅰ級。

采用上述焊接工藝焊接接頭性能，接頭抗拉強度R_m＝759MPa，斷裂位置：母材，焊縫沖擊功A_KV(-20℃)＝86J，熔合線沖擊功A_KV(-20℃)＝67J，熱影響區(0.5mm)A_KV(-20℃)＝64J，焊縫180°側彎合格，無裂紋。

焊接接頭各部位的金相組織如圖1-圖4所示。焊縫金屬的組織為針狀鐵素體+粒狀貝氏體組織。HAZ粗晶區的晶粒和組織表現為典型的板條貝氏體特征；HAZ細晶區均為鐵素體+粒狀貝氏體混合組織，晶粒細小，呈等軸狀。