抗拉強(qiáng)度1000MPa級(jí)高錳無磁鋼的焊條電弧焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無磁鋼焊條電弧焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種抗拉強(qiáng)度lOOOMI^a級(jí)高 儘無磁鋼的焊條電弧焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化-Mn-Al-C系列高儘無磁鋼屬奧氏體材料，與1化18Ni9Ti不誘鋼相比，不僅成本 低，而且強(qiáng)度高、組織穩(wěn)定、磁導(dǎo)率低、電阻率高，因此，近年來，F(xiàn)e-Mn-Al-C系列高儘無磁鋼 在強(qiáng)磁場產(chǎn)品制造領(lǐng)域中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，被業(yè)界定義為切換不誘鋼的首選用材。
[0003] 目前，高儘奧氏體無磁鋼主要應(yīng)用于變壓器、電爐、掃雷艇等無磁部件制造領(lǐng)域。 在變壓器行業(yè)，主要用于大中型變壓器油箱內(nèi)磁屏蔽、鐵忍拉板、線圈夾件、螺栓、法蘭等要 求無磁的部件。高儘奧氏體無磁鋼的應(yīng)用不僅可W解決部件的過熱問題，還可W大幅減少 部件的滿流損耗。
[0004]由于高儘無磁鋼為單相奧氏體，熱膨脹系數(shù)大，在焊接過程中易產(chǎn)生較大的熱應(yīng) 力，焊縫金屬容易產(chǎn)生熱裂紋，一般控制焊縫組織為奧氏體巧％左右的5鐵素體來預(yù)防熱 裂紋，5鐵素體含量過高則會(huì)對磁導(dǎo)率產(chǎn)生影響，此外薄板焊接容易產(chǎn)生變形。
[000引針對上述問題，申請?zhí)枮?01210097357. 7的中國發(fā)明專利公開了一種47Mnl7A13 低磁鋼的焊條電弧焊方法，坡口形式為單邊V形坡口，坡口角度為60~65 °，采用的焊接 材料為03.2的A302焊條，采用的焊接電流為65~80A，焊接電壓為22~25V，焊接速度為 10~15cm/min，焊縫通過=層手工焊接完成，每層焊完在焊縫上噴冷水，后鍵擊焊縫，解決 了 47Mnl7A13低磁鋼接頭組織脆化和焊接裂紋的問題，但該專利中45Mnl7A13鋼強(qiáng)度較低， 所使用的焊條為奧氏體焊條A302，抗拉強(qiáng)度僅在550MI^a左右。國內(nèi)有許多關(guān)于無磁鋼焊接 的研究，但大部分都是強(qiáng)度較低的無磁鋼。
[0006] 而抗拉強(qiáng)度達(dá)到lOOOMPaW上的高儘無磁鋼焊條電弧焊技術(shù)研究還未見報(bào)道，該 鋼種焊接目前存在的主要問題如下：（1)若采用低合金鋼焊條，接頭不能滿足磁導(dǎo)率y> 1 的要求，而采用傳統(tǒng)的奧氏體焊條雖然能保證焊縫磁導(dǎo)率達(dá)到要求，但強(qiáng)度方面往往很難 滿足要求，采用儀基焊材則成本較高；（2)焊接材料和焊接工藝不合適易造成熱裂紋、冷裂 紋等缺陷，另外，奧氏體鋼接頭組織易粗化，進(jìn)而造成接頭組織的脆化和軟化。綜上所述，該 鋼種焊接具有較大難度，并且，目前其焊接材料的選用和焊接工藝的制定也沒有可W借鑒 的資料。
[0007] 因此，提供一種能獲得經(jīng)濟(jì)成本低、成形良好、力學(xué)性能優(yōu)良的焊接接頭的抗拉強(qiáng) 度lOOOMI^a級(jí)高儘無磁鋼的焊條電弧焊方法顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有【背景技術(shù)】的不足之處，而提供一種能獲得經(jīng)濟(jì)成 本低、成形良好、力學(xué)性能優(yōu)良的焊接接頭的抗拉強(qiáng)度lOOOMI^a級(jí)高儘無磁鋼的焊條電弧 焊方法。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的：
[0010] 一種抗拉強(qiáng)度lOOOMI^a級(jí)高儘無磁鋼的焊條電弧焊方法，包括如下步驟：
[0011] 1)焊接鋼板制備：焊接坡口型式采用雙面對稱V形坡口，坡口角度為55~60。， 焊接坡口純邊為1~2mm，對焊接鋼板進(jìn)行裝配，預(yù)留2~3mm的裝配間隙；
[0012] 2)焊接鋼板預(yù)處理：去除坡口上的鐵誘和油污，焊接鋼板焊接前不預(yù)熱；
[0013] 3)焊條預(yù)處理：焊條使用前烘干；
[0014] 4)焊接：將焊件接縫劃分成多段，分段焊接，每焊完一段對焊完的接縫區(qū)域進(jìn)行 噴水冷卻，焊完的接縫區(qū)域冷卻后再進(jìn)行下一段焊接；焊后不進(jìn)行熱處理。
[0015] 優(yōu)選地，所采用的焊條直徑為4. 0mm，焊條烙敷金屬化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：C: 0. 10 ~0. 18%，Mn:16 ~20%，Cr:3 ~5%，V:1. 0 ~2. 0%，Si:0. 4~0. 8%，S《0. 013%， P《0. 015%，其它為化和不可避免的雜質(zhì)；焊條烙敷金屬力學(xué)性能滿足：屈服強(qiáng)度Rei: 550~700MPa，抗拉強(qiáng)度Rm:950~1200MPa，延伸率A> 30 %，磁導(dǎo)率U:0. 98~1. 02高/ 奧。
[0016] 進(jìn)一步地，焊條烙敷金屬化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：C:0. 18%，Mn:18%，化：4%， V:1.5%，Si:0. 6%，S《0. 013%，P《0. 015%，其它為Fe和不可避免的雜質(zhì)；焊條烙敷 金屬力學(xué)性能滿足：屈服強(qiáng)度Rei:650MPa，抗拉強(qiáng)度Rm:ll〇〇MPa，延伸率A:33%，磁導(dǎo)率U: 1. 0局/奧。
[0017] 更進(jìn)一步地，焊接基材厚度為8~20mm，力學(xué)性能滿足：屈服強(qiáng)度Rei> 600MPa，抗 拉強(qiáng)度Rm>lOOOMPa，延伸率28%，磁導(dǎo)率u《1.02高/奧。
[0018] 更進(jìn)一步地，步驟2)中，用砂輪打磨焊接鋼板坡口兩側(cè)來去除坡口上的鐵誘和油 污，坡口兩側(cè)的打磨量均為30~40mm。
[0019] 更進(jìn)一步地，步驟3)中，焊條使用前經(jīng)300~350°C烘干1. 5~化。
[0020] 再進(jìn)一步地，步驟4)中，焊件接縫每100~150mm分為一段，分段焊接，每焊完一 段對焊完的接縫區(qū)域進(jìn)行噴水冷卻；噴水的水流量控制為10~13L/min，焊完的接縫區(qū)域 冷卻至40~50°C再進(jìn)行下一段焊接。
[0021] 再進(jìn)一步地，步驟4)中，采用多層多道焊和分段退焊的方法進(jìn)行焊接，焊接工藝 參數(shù)設(shè)置為：焊接電流為90~120A，優(yōu)選為100~110A，焊接電壓為16~20V，優(yōu)選為16~ 18V，焊接速度為12~16cm/min，優(yōu)選為14~15cm/min，焊接熱輸入為6. 6~9.OkJ/cm，優(yōu) 選為7. 1~8.化J/cm;焊接過程中焊條不擺動(dòng)。運(yùn)樣，可W防止接頭組織粗化，同時(shí)也可W 保證焊縫良好地成型和充分烙透。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0023] 其一，本發(fā)明中采用的焊接材料為高強(qiáng)度無磁鋼焊條，其烙敷金屬力學(xué)性能接近 基材，解決了普通奧氏體焊條強(qiáng)度偏低和儀基焊材成本較高的問題；
[0024] 其二，焊接后，焊縫金屬主要為奧氏體和碳化物，W及少量的鐵素體組織，能在保 證較低磁導(dǎo)率的同時(shí)避免熱裂紋的形成；
[0025] 其=，焊接過程中采用了較小的熱輸入、采用多層多道焊和分段退焊相配合的方 法進(jìn)行焊接，并在焊接后立即對接頭區(qū)域采用水冷工藝，克服了接頭因組織粗化而產(chǎn)生的 熱影響區(qū)脆化和軟化問題，減少了焊接變形。
[0026] 其四，通過焊條材料和焊接工藝的配合控制，能獲得成形良好、力學(xué)性能優(yōu)良的焊 接接頭，同時(shí)焊縫磁導(dǎo)率得到了有效的控制，對于高強(qiáng)度無磁鋼在電力變壓器、艦船等領(lǐng)域 的應(yīng)用起到了促進(jìn)作用。
【附圖說明】
[0027] 圖1為實(shí)施例4焊接鋼板對接坡口結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定， 僅作舉例而已。同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。
[0029] 抗拉強(qiáng)度lOOOMI^a級(jí)高儘無磁鋼的焊條電弧焊方法，包括如下步驟：
[0030] 1)焊接鋼板制備：焊接坡口型式采用雙面對稱V形坡口，坡口角度為55~60。， 焊接坡口純邊為1~2mm，對焊接鋼板進(jìn)行裝配，預(yù)留2~3mm的裝配間隙；
[0031] 2)焊接鋼板預(yù)處理：用砂輪打磨焊接鋼板坡口兩側(cè)來去除坡口上的鐵誘和油污， 坡口