[发明专利]一种提高焊接接头低温冲击韧性的正火钢埋弧焊焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术，具体涉及一种提高焊接接头低温冲击韧性的正火钢埋弧焊焊接方法。

背景技术

随着钢结构的大型化和安全等级的提高，能够满足-40℃冲击性能要求(E 级)的钢板逐渐在大型国家工程中得到了广泛采用。考虑到中厚板力学性能的均匀性，正火钢在一些大型项目得到应用，然而正火钢合金元素含量较高，焊接热影响区的淬硬倾向有所增加。对强度级别及碳当量较低的正火钢，冷裂倾向不大，但焊接接头低温冲击韧性常常不易得到满足，而大多钢结构厂在进行正火钢焊接时，仍然完全移植TMCP钢板的焊接工艺，进而出现焊接接头焊缝和热影响区低温冲击韧性不能满足要求。

对于整个焊缝和热影响区冲击韧性最薄弱部位为盖面道次，因为其余道次都经过了后面道次的热处理过程，其低温冲击韧性都得到了显著提高，而盖面道次没有经过这个过程，焊缝和热影响区晶粒非常粗大，且没有经过后一道对前一道的缓冷处理，冷速相对较快，或多或少出现一些硬相组织。所以盖面道次的焊缝和热影响区冲击韧性最差。钢结构厂一般在焊接接头表面去掉2毫米位置进行-40℃冲击试验，检测整个焊缝和焊接接头的最薄弱环节，因此通过调整焊接工艺来提高盖面道次的低温冲击韧性尤为重要。而传统盖面工艺只是通过调整实时合适工艺保证焊缝填满，盖面时机械性从左向右或者从右向左，焊缝成型满足要求即可，很少考虑焊缝和热影响区的力学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种提高焊接接头低温冲击韧性的正火钢埋弧焊焊接方法，本发明通过规范盖面道数、调整盖面焊道的焊接方向、焊丝距两侧壁距离及控制盖面热输入而有效提高整个焊缝和热影响区最薄弱环节的低温冲击韧性。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种提高焊接接头低温冲击韧性的正火钢埋弧焊焊接方法，包括如下步骤：

(1)正火钢板厚>30mm，焊接坡口为X形坡口，坡口角度为50-60°，钝边为5mm，大坡口比小坡口厚5mm，装配间隙为0；

(2)打底焊道焊接和中间焊道焊接；

(3)盖面焊道焊接：从两边向中间焊接，盖面焊道焊接电流为550～600A，电压为25～27V，焊接速度为50～55cm/min；盖面道数n＝(h+m-50)/20，其中，h 为板厚，m为坡口角度；焊接两边时，焊丝距两侧壁距离d＝4-(m-50)/30。

进一步，所述的提高焊接接头低温冲击韧性的正火钢埋弧焊焊接方法中打底焊道焊接电流为550～600A，电压为25～27V，焊接速度为50～55cm/min。

进一步，所述的提高焊接接头低温冲击韧性的正火钢埋弧焊焊接方法中中间焊道焊接电流为650～750A，电压为30～32V，焊接速度为40～42cm/min。

对上述工艺步骤具体说明如下：

1)在一定范围内减小焊接热输入，可以有效提高焊缝和热影响区低温冲击韧性，因为盖面道次没有经过后一道对前一道的热处理过程，是整个焊接接头的最薄弱环节，所以盖面道次的热输入要相对减小。

2)对于焊缝区域，左右两道交叉处是薄弱区域，当经过后一道的热处理后，冲击韧性会相对提高，盖面焊道从两边向中间焊接，使得最后一道焊缝盖在焊缝中心，可以有效保证倒数第二层的焊缝交叉处经过后一道的热处理过程。

3)盖面道数过多，余高过大，盖面道数过少，填充不满，而盖面道数随着板厚和坡口角度增大都要相应调整。

4)对于热影响区，粗晶区是最薄弱部位，盖面时，焊接两边时，焊丝距两侧壁距离尤为重要，这个距离可以使得前一道的粗晶区正好经过盖面道的热处理过程，如果这个距离过大，不能保证粗晶区全部被热处理，如果距离过小，盖棉帽子过大，会出现焊趾裂纹。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

1.本发明根据盖面道数和盖面时焊丝距离两侧距离等因素对焊缝和热影响区低温冲击韧性的影响，分别拟合出盖面道数和盖面时焊丝距离两侧距离与坡口角度、板厚的关系式，使得埋弧焊工艺有规律可循。

2.本发明通过规范盖面道数、调整盖面焊道的焊接方向、焊丝距两侧壁距离及控制盖面热输入，有效提高整个焊缝和热影响区最薄弱环节的低温冲击韧性。

附图说明

图1为50mm厚海工钢EH47的X形坡口加工及组装图；

图2为实施例1中50mm板厚盖面示意图；

图3为对比实施例1中50mm板厚盖面示意图；

图4为100mm厚桥梁钢Q420qE的X形坡口加工及组装图；