一種1100MPa級熱軋超高強高韌鋼不預熱焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接技術領域，特別涉及一種IlOOMPa級熱乳超高強高韌鋼不預熱焊接方法。
【背景技術】
[0002]低合金超高強度結構鋼廣泛應用于工程機械、電力、建筑、橋梁、汽車起重機等重載領域；目前，新型超高強高韌鋼不斷涌現，但是相關焊接工藝難以同步更新，因此阻礙了高附加值鋼種的實際應用。
[0003]隨著TMCP工藝技術的發展，熱乳高強鋼的強度和韌性得到顯著提升，目前主要出現以回火馬氏體和無碳化物貝氏體組織為主的超高強鋼；為了抑制焊接接頭冷裂紋形成，鋼種開發中已經嚴格控制碳含量及微合金元素的添加量；但是抗拉強度達到IlOOMPa以上的超高強鋼由于母材強度高，如何在保證焊接接頭的強度的同時，具有良好的沖擊韌性，仍然是一大難點。
[0004]目前為了消除焊接冷裂紋，不僅需要對焊接材料進行焊前預熱，而且需要進行焊后熱處理；這就降低了高強鋼的焊接生產效率，增加了焊接工藝復雜性；因此，開發不預熱的焊接工藝對實際生產具有重要意義。
[0005]申請號為ZL200610070181和ZL200910019599的中國專利申請公開了 “800MPa高強鋼的不預熱焊接工藝”和“900MPa高強鋼不預熱組合焊接方法”，此發明解決了抗拉強度為800和900MPa的高強鋼不預熱焊接問題；但是在IlOOMPa級超高強鋼的焊接方面，如何通過焊絲的選取及焊接工藝的優化，實現不預熱焊接避免焊接冷裂紋，目前還沒有公開的有效的方法。
【發明內容】
[0006]針對現有IlOOMPa級熱乳超尚強尚初鋼在不預熱焊接方面存在的冋題，本發明提供一種IlOOMPa級熱乳超高強高韌鋼不預熱焊接方法，通過合理的焊絲選取，采用優化的焊接工藝，控制焊接線能量，避免焊接冷裂紋的形成。
[0007]本發明的IlOOMPa級熱乳超高強高韌鋼不預熱焊接方法按以下步驟進行:
1、在待焊接板材的接頭處開V形坡口，坡口角度為30°-45°，鈍邊為l~2mm，組對間隙為1.2~2mm;所述的待焊接板材為IlOOMPa級熱乳超高強高韌鋼，其屈服強度為900~980MPa，抗拉強度為 1140~1300MPa，延伸率為 13~18% ；
2、對坡口兩側的待焊接板材表面進行打磨，去除氧化鐵皮和鐵肩；
3、將待焊接板材四周用螺栓固定，然后進行Ar+C(V混合氣體保護固定焊，固定焊的焊接電壓為20~22V，焊接電流為190~200A，焊接速度為330~420mm/min ；
4、固定焊結束后直接進行Ar+C(V混合氣體保護打底焊，打底焊的焊接電壓為22~24V，焊接電流為220~240A，焊接速度為390~480mm/min ；
5、打底焊結束后直接進行Ar+C(V混合氣體保護填充焊，填充焊的焊接電壓為22~30V，焊接電流為220~290A，焊絲延伸出焊槍的長度為15~18mm，焊接速度為330~390mm/min ；
6、將填充焊結束后的板材在200±5°C條件下保溫50~70min，消除焊接應力，并使焊接引入氫原子能夠充分擴散，避免產生氫致裂紋。
[0008]上述方法中，步驟3、4和5采用的焊絲是牌號為ER120S-G的實心焊絲。
[0009]上述的IlOOMPa級熱乳超尚強尚初鋼是指低碳熱乳超尚強尚初鋼。
[0010]上述的步驟3、4和5中，Ar+C(V混合氣體中氬氣的體積百分比為80% ;焊接時氬氣/ 二氧化碳混合氣體的流量為18~22L/min。
[0011]上述方法獲得的板材的焊接接頭抗拉強度多1085MPa，焊縫O °C沖擊功彡90J，-20°C沖擊功彡60J。
[0012]本發明的技術原理是:通過采用較低的線能量進行固定焊、打底焊和填充焊；線能量是指焊接電壓與電流的乘積除以焊接速度；較低的線能量即指，焊接的電流電壓較小；由于固定焊和打底焊時采用較低的線能量(6~8KJ/cm)，鋼板焊接過程中熱影響區的峰值溫度低，組織粗化效果減弱，粗晶區內原奧氏體晶粒尺寸減小；此外焊接母材具有一定抗焊接冷裂紋能力，焊接后粗晶區的相變產物為無碳化物貝氏體組織，具有良好的沖擊韌性。
[0013]本發明的方法焊前及焊接道次間不需要進行預熱，因此能耗低，焊接生產效率高，并且能夠解決IlOOMPa級高強鋼焊接問題；焊接IlOOMPa級高強鋼時，焊接過程需要連續不間斷，并且嚴格控制線能量，當焊接板材較厚時采用多層多道次焊接。
[0014]本發明的方法可有效避免了焊接裂紋的產生；從焊接接頭的金相組織觀察分析，焊縫區主要為針狀鐵素體組織，粗晶區和細晶區為無碳化物貝氏體組織，混晶區為粒狀貝氏體組織，回火區為回火馬氏體組織；焊接接頭平整光滑，強度和韌性均能達到使用要求；與常規焊接工藝相比，減少了焊前預熱工序，具有工藝簡單易行，生產效率高，尤其針對解決IlOOMPa級超尚強尚初鋼焊接冋題，具有重要的實際生廣意義。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例1的焊接接頭金相組織顯微圖。
【具體實施方式】
[0016]本發明實施例中觀測金相組織的設備為徠卡DMIRM 2500M金相顯微鏡。
[0017]本發明實施例中IlOOMPa級熱乳超高強高韌鋼的厚度范圍為10~15mm。
[0018]本發明的IlOOMPa級熱乳超高強高韌鋼選用申請號為201410684407.0專利申請完公開的“一種低碳熱乳超高強高韌鋼及其制備方法”所記載方法制備的低碳熱乳超高強尚韋刃鋼。
[0019]本發明實施例中測試拉伸性能參照GB/T 228-2002標準，采用的設備為CMT5105-SANS電子萬能拉伸試驗機。
[0020]本發明實施例中測試沖擊性能參照ASTM E23-2007標準，采用的設備為InstronDynatup 9200系列落錘沖擊試驗機。
[0021]本發明實施例中采用的焊絲為法國沙福公司產品。
[0022]本發明實施例中采用的焊絲成分按重量百分比含C 0.08-0.15%, Si 0.5-1.0%，Μη
1.35-1.80%，Ni 2.0-2.5%，Cr 0.25-0.5%, Mo 0.35-0.6%，余量為 Fe 和不可避免雜質，熔敷金屬力學性能為:屈服強度σ s> 965MPa，抗拉強度σ lOlOMPa，延伸率δ彡13%，_20°C沖擊功Akv彡47J。
[0023]本發明實施例中采用的焊絲直徑1.2mm。
[0024]本發明實施例中，步驟3、4和5的Ar+C(V混合氣體中氬氣的體積百分比為80%
本發明實施例中，步驟2、3和4的氬氣/ 二氧化碳混合氣體的流量為18~22L/min。
[0025]本發明實施例中固定焊的線能量在6~7KJ/cm之間，打底焊的線能量在7~8KJ/cm之間，填充焊時的線能量為8~18 KJ/cmo
[0026]本發明實施例中，對坡口兩側的待焊接板材表面進行打磨是指對坡口兩側20~25mm范圍內鋼板表面進行打磨。
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