[发明专利]一种熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接结构体、特别是单道次焊接板厚超过40mm的钢板而构成的大热输入焊接接头；通过各区域强度匹配设计改善了接头性能，尤其是热影响区中熔合线区域冲击韧性。

背景技术

随着海工、船舶等结构工程的大型化，采用高效焊接方法来提高大厚度钢板的施工效率是十分必要的，如FCB法多丝埋弧焊、单丝/双丝气电立焊、单丝/双丝电渣焊等大热输入焊接技术被广泛应用。这些高效焊接技术有助于大幅减少焊道数量，实现厚板的单道次焊接成形。焊接热输入也随着板厚的增加而增大，特别是电渣焊的热输入可达400-1000kJ/cm，可单道次焊接板厚40-100mm的钢板。

但对于抗拉强度级别800MPa以下的低合金钢而言，热影响区经过大热输入焊接时的热循环后，粗晶热影响区，特别是熔合线附近的粗晶热影响区晶粒严重粗化，并出现脆性组织，造成了该区域的韧性恶化。

为了解决这一难题，研究者利用高熔点夹杂物粒子在粗晶热影响区对奥氏体晶界的钉扎效果抑制奥氏体晶粒粗大，并促进晶内强韧性良好的针状铁素体形核，开发出粗晶热影响区韧性优异的钢板(例如，JP2005036295、JP2008308736、JP2013136813、CN103114241A、CN104411849A、CN104404369A等)。尽管这些专利技术通过粗晶热影响区组织控制技术能一定程度改善熔合线区域的低温韧性，但均未考虑粗晶热影响区与焊缝之间的强度差异造成熔合线位置的应力集中，也会造成熔合线位置低温韧性波动。

专利申请CN13732776A综合考虑了焊接接头热影响区强度和韧性的匹配关系，但公布的技术仅适用于厚度≤4mm的薄板，焊接热输入量较小；专利申请CN100537108C提出焊接接头强度匹配改善接头抗脆性断裂性能的技术属于大热输入范畴，但其规定焊缝宽度为板厚的70％及其以下，且未考虑对接头低温韧性的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头，该接头由板厚≥40mm的钢板经大热输入焊接单道次对接而成，通过控制焊缝、热影响区和母材三者之间的强度匹配关系，改善焊接接头的低温韧性，尤其是焊接熔合线位置的低温韧性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头，该接头由钢板经大热输入焊接单道次对接而成，焊接接头满足条件：

1)、焊缝的抗拉强度是母材抗拉强度的80％-110％，且粗晶热影响区的抗拉强度是焊缝抗拉强度的90％-110％；

2)、粗晶热影响区宽度是母材厚度的20％及其以下，焊缝宽度是母材厚度的120％及其以下；

3)、粗晶热影响区的原奥氏体晶粒直径在300μm以下，晶内针状铁素体含量在50％以上。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述条件2)中，焊缝宽度是母材厚度的0.8～1.2倍。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述条件2)中，粗晶热影响区宽度是母材厚度的0.06～0.17倍。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述条件3)中，粗晶热影响区的原奥氏体晶粒直径在268～296mm。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述条件3)中，晶内针状铁素体含量在52％～63％。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述条件1)中，粗晶热影响区的抗拉强度是焊缝抗拉强度,0.93～1.05倍。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述条件1)中，焊缝的抗拉强度是母材抗拉强度的0.83～1.05倍。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述母材钢种为AH40或EH36。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，所述钢板的厚度大于40mm。

优选的，在上述的熔合线位置冲击韧性良好的大热输入焊接接头中，焊接接头满足条件：

1)、钢种为EH36；

2)、板厚40mm；

3)、焊接方法：电渣焊；

4)、热输入：485kJ/cm；

5)、焊缝的抗拉强度是母材抗拉强度的0.89，且粗晶热影响区的抗拉强度是焊缝抗拉强度的0.99；