一種船體結構鋼與鍛鋼仰對接焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高強度鋼材料之間的焊接方法，具體涉及一種船體結構鋼與鍛鋼仰對接焊接方法。
【背景技術】
[0002]焊接技術是現代船舶建造工程的關鍵工藝技術之一，在船體建造中船舶焊接質量是評價造船質量的重要指標。在涉及特殊使用要求和惡劣工況條件(如輻照條件)下的鋼結構制造領域，高強度鋼占有越來越重要的位置，已廣泛應用船舶、橋梁、石油化工、高層建筑建設、核電站建設等領域。國際上，高強度鋼焊接技術在焊材成分和工藝設計方面發展較快，應用領域也在不斷擴大。國內高強度鋼的應用范圍也在逐漸擴大，但總體上還不成熟、僅占鋼用量的10%左右，比例較小。目前，國家標準GB1499.2-2007中高強度鋼的強度為400MPa，現有高強度結構用鋼和高強度鍛鋼仰對接焊接方法主要采用手工電弧焊，為保證焊接質量，一般采用強度較低的奧氏體不銹鋼焊材，單面開坡口，反面清根；但是，采用強度較低的奧氏體不銹鋼焊材，焊縫強度低于母材，焊縫強度不符合設計要求，需要在母材的兩面都需要焊接，焊接的工作量較大。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，解決現有高強度結構用鋼和高強度鍛鋼仰對接焊接方法所存在的焊縫強度低、焊接工作量較大的問題，針對母材專用902鋼與SA508-3鍛鋼仰對接焊，以節省焊接材料、電能和工時，且易于加工，有效減小焊接變形。
[0004]本發明所提供的一種船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于，包括下述步驟:
[0005](I)形成坡口步驟:分別在專用902鋼和SA508-3鍛鋼對接部位形成坡口，不留根，兩側坡口傾斜角度對稱，對接時共同構成單V形對接坡口，對接坡口角度為50°?60°，專用902鋼一側厚于SA508-3鍛鋼的部分削斜，使得對接坡口兩側等高；
[0006](2):將SA508-3鍛鋼坡口區域預熱至80°C?120°C，再采用手工電弧焊和Φ4ι?πι的CHE58-1HR焊條在SA508-3鍛鋼坡口上進行堆焊，堆焊層外形與坡口一致，厚度為30mm±2mm ;所述CHE58-1HR焊條與專用902鋼屈服強度同等級；
[0007](3)預熱步驟:將專用902鋼和SA508-3鍛鋼對接部位兩側坡口對接共同構成單V形對接坡口，對接坡口坡口間隙6mm± 2臟，對接坡口角度為50°?60°，坡口背面設置有厚度4mm?6mm的Q345R鋼襯墊；然后對焊縫及焊縫兩側150mm范圍內進行預熱，預熱溫度達到80?120 °C開始施焊；
[0008](4)焊接步驟:采用多層多道手工電弧焊，以填滿對接面內的坡口，焊接材料采用CHE58-1HR焊條；施焊時道間溫度控制在80°C?120°C。
[0009]所述的船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于:
[0010]所述單側堆焊步驟中，焊接電流120A?130A，電弧電壓21V?23V，焊接速度10cm/min ?18cm/min。
[0011]所述的船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于:
[0012]所述焊接步驟中，第I層、第2層打底焊采用Φ3.2mmCHE58-lHR焊條，焊接電流10A?120A，電弧電壓20V?22V，焊接速度10cm/min?18cm/min ；
[0013]其它層打底焊和蓋面層焊采用Φ4.0mmCHE58-lHR焊條，焊接電流120A?130A，電弧電壓2IV?23V，焊接速度10cm/min?18cm/min。
[0014]所述的船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于:
[0015]所述單側堆焊步驟和焊接步驟中，所涉及的焊條焊前需經380?400°C烘焙I?2小時，放入保溫桶內隨用隨取，4小時后未使用完的焊條應取出重新烘焙，重新烘焙的次數不超過2次。
[0016]由于SA508-3鍛鋼的強度高于專用902鋼，兩種鋼直接焊接后SA508-3鍛鋼一側容易產生冷裂紋，所以本發明在單側堆焊步驟中采用與專用902鋼等強的CHE58-1HR焊條在SA508-3鍛鋼坡口堆焊形成過渡段，從而保證SA508-3鍛鋼與專用902鋼的焊接，避免了冷裂紋的產生，又保證了焊縫的強度不低于母材；預熱步驟中，進行焊前預熱以消除氫致裂紋，同時，采用了在坡口底部加鋼襯墊的方法，以達到手工電弧焊單面焊雙面成型的效果，從而減少了焊接工作量；焊接步驟中，由于單道焊縫無法填滿截面內的坡口，故采用多層多道焊以填滿截面內的坡口，以防止焊縫開裂和延遲裂紋的發生，同時，前一道焊縫是后一道焊縫的“預熱”過程，后一道焊縫是前一道焊縫的“退火”過程，能有效地消除焊接應力，利于保證焊接質量，焊接坡口和焊接工藝參數對焊接質量有很大的影響。
[0017]本發明易于加工，有效減小焊接變形，順利實現了專用902鋼與SA508-3鍛鋼仰對接焊接，通過了焊接性試驗、焊接工藝評定，可以提高勞動效率、節省焊接材料、電能和工時，降低生產成本、減少船舶建造周期，填補了國內船舶結構用鋼與高強度鍛鋼焊接的空白。
【附圖說明】
[0018]圖1為焊接坡口尺度示意圖；
[0019]圖2為焊接步驟中焊接順序示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0021 ] 實施例1，包括下述步驟:
[0022](I)形成坡口步驟:如圖1所示，分別在厚度40mm的專用902鋼和厚度30mm的SA508-3鍛鋼對接部位形成坡口，不留根，兩側坡口傾斜角度對稱，對接時共同構成單V形對接坡口，對接坡口角度為51°，專用902鋼一側厚于SA508-3鍛鋼的部分削斜，削斜長度50mm，使得對接坡口兩側等高；坡口內及坡口兩側各50mm內的端面應除去水漬、油污、鐵銹、掛渣等對焊接質量有影響的雜物；
[0023](2)單側堆焊步驟:將SA508-3鍛鋼坡口區域預熱至120 °C，再采用手工電弧焊和Φ4πιπι的CHE58-1HR焊條在SA508-3鍛鋼坡口上進行堆焊，堆焊層外形與坡口一致，厚度為30mm±2mm ;所述CHE58-1HR焊條與專用902鋼屈服強度同等級；
[0024]焊接電流120A?130A，電弧電壓21V?23V，焊接速度10cm/min?18cm/min ；
[0025](3)預熱步驟:如圖1所示，將專用902鋼和SA508-3鍛鋼對接部位兩側坡口對接共同構成單V形對接坡口，對接坡口坡口間隙8_，對接坡口角度為51°，坡口背面設置有厚度6mm的Q345R鋼襯墊；然后對焊縫及焊縫兩側150mm范圍內進行預熱，預熱溫度達到120 °C開始施焊；
[0026](4)焊接步驟:采用多層多道手工電弧焊，以填滿對接面內的坡口，焊接材料采用CHE58-1HR焊條；施焊時道間溫度控制在120°C，施焊過程中，隨時采用紅外線點溫計進行溫度監控；
[0027]如圖2所示，第I層、第2層打底焊采用Φ3.2mmCHE58-lHR焊條，焊接電流10A?120A，電弧電壓20V?22V，焊接速度10cm/min?18cm/min ；
[0028]第3?10層打底焊和第11、12層蓋面層焊采用Φ 4.0mmCHE58-lHR焊條，焊接電流120A?130A，電弧電壓21V?23V，焊接速度10cm/min?18cm/min。
[0029]實施例2，與實施例1的步驟完全相同，區別僅在于各步驟中的工藝參數:
[0030]形成坡口步驟中，對接坡口角度為60°，削斜長度45_;
[0031]單側堆焊步驟中，預熱至80°C ;
[0032]預熱步驟對接坡口坡口間隙4mm，對接坡口角度為60°，設置有厚度4mm的Q345R鋼襯墊；預熱溫度達到80°C開始施焊；
[0033]焊接步驟中，施焊時道間溫度控制在80°C。
[0034]上述各實施例的單側堆焊步驟和焊接步驟中，所涉及的焊條焊前需經380?400°C烘焙I?2小時，放入保溫桶內隨用隨取，4小時后未使用完的焊條應取出重新烘焙，重新烘焙的次數不超過2次。
[0035]以上具體實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明的技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)形成坡口步驟:分別在專用902鋼和SA508-3鍛鋼對接部位形成坡口，不留根，兩側坡口傾斜角度對稱，對接時共同構成單V形對接坡口，對接坡口角度為50°?60°，專用902鋼一側厚于SA508-3鍛鋼的部分削斜，使得對接坡口兩側等高； (2)單側堆焊步驟:將SA508-3鍛鋼坡口區域預熱至80°C?120°C，再采用手工電弧焊和Φ4πιπι的CHE58-1HR焊條在SA508-3鍛鋼坡口上進行堆焊，堆焊層外形與坡口一致，厚度為30mm±2mm ;所述CHE58-1HR焊條與專用902鋼屈服強度同等級； (3)預熱步驟:將專用902鋼和SA508-3鍛鋼對接部位兩側坡口對接共同構成單V形對接坡口，對接坡口坡口間隙6mm±2mm，對接坡口角度為50°?60°，坡口背面設置有厚度4mm?6mm的Q345R鋼襯墊；然后對焊縫及焊縫兩側150mm范圍內進行預熱，預熱溫度達到80?120 °C開始施焊； (4)焊接步驟:采用多層多道手工電弧焊，以填滿對接面內的坡口，焊接材料采用CHE58-1HR焊條；施焊時道間溫度控制在80°C?120°C。2.如權利要求1所述的船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于: 所述單側堆焊步驟中，焊接電流120A?130A，電弧電壓21V?23V，焊接速度1cm/min ?18cm/min。3.如權利要求1所述的船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于: 所述焊接步驟中，第I層、第2層打底焊采用Φ 3.2mmCHE58-lHR焊條，焊接電流100A?120A，電弧電壓20V?22V，焊接速度10cm/min?18cm/min ； 其它層打底焊和蓋面層焊采用Φ4.0mmCHE58-lHR焊條，焊接電流120A?130A，電弧電壓 21V ?23V，焊接速度 10cm/min ?18cm/min。4.如權利要求1、2或3所述的船體結構用鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，其特征在于: 所述單側堆焊步驟和焊接步驟中，所涉及的焊條焊前需經380°C?400°C烘焙I?2小時，放入保溫桶內隨用隨取，4小時后未使用完的焊條應取出重新烘焙，重新烘焙的次數不超過2次。
【專利摘要】一種船體結構鋼與鍛鋼仰對接焊接方法，屬于高強度鋼材料之間的焊接方法，解決現有高強度結構用鋼和高強度鍛鋼仰對接焊接方法所存在的焊縫強度低、焊接工作量較大的問題。本發明包括形成坡口步驟、單側堆焊步驟、預熱步驟和焊接步驟。本發明易于加工，有效減小焊接變形，順利實現了專用902鋼與SA508-3鍛鋼仰對接焊接，通過了焊接性試驗、焊接工藝評定，可以提高勞動效率、節省焊接材料、電能和工時，降低生產成本、減少船舶建造周期，填補了國內船舶結構用鋼與高強度鍛鋼焊接的空白。
【IPC分類】B23K9/04, B23K9/035, B23K9/02, B23K103/04
【公開號】CN105195861
【申請號】CN201510708085
【發明人】王波
【申請人】武昌船舶重工集團有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月27日