一種超高強度鋼的焊接方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及焊接技術領域，尤其是設及一種具有高硬度、高屈服強度、高抗拉強度 和優(yōu)良低溫初性指標的超高強度抗侵徹防護鋼的同鋼種焊接方法。
【背景技術】
[0002] 超高強度鋼由于需要具有高硬度、高強度，成分設計中一般通過提高碳含量及加 入合金來提高強度，運樣導致鋼板的碳當量提高，焊接性變差，焊接冷裂傾向明顯增大，需 要的預熱溫度提高，惡化了焊接勞動環(huán)境；若焊接工藝控制不當，容易產生硬而脆的第二相 組織，熱影響區(qū)組織粗化，強度W及硬度提高，但初性大大下降，出現接頭硬化、軟化和粗晶 區(qū)初性變差的現象，焊接接頭不再具有與母材一致的優(yōu)異的力學性能，難W滿足抵抗外來 炮彈攻擊所需要的材料初性指標，W至結構件自身產生脆斷，成為整個結構的薄弱點，從而 影響到焊接結構的整體服役性能。運對于要求防護功能的結構件來說，若因自身失效而失 去防護功能，將會造成無法挽回的損失。因此，對于超高強度鋼，獲得等初性的焊接接頭質 量顯然更重要。
[0003] 由國家知識產權局公開的一項山東大學申請的申請?zhí)枮?00610070181. 0，名稱 為"SOOMPa高強度鋼的不預熱焊接工藝"的專利，其焊接工藝適用于抗拉強度SOOMPa級的 鋼，屬于低強度級別高強度鋼范疇，目前國內外SOOMPa級高強鋼已經得到廣泛應用，焊接 工藝成熟。由國家知識產權局公開的一項鄭州煤礦機械集團股份有限公司申請的申請?zhí)枮?200610128410.X，名為"低合金高強度鋼的焊接方法"的專利，該專利提供了一種屈服強度 900MPa級鋼的焊接工藝方法，采用了低強匹配獲得要求的焊接接頭性能，是對運個級別鋼 的首次焊接嘗試。
[0004] 而目前，對于屈服強度1150MPa及W上的超高強度鋼的焊接方法卻未見公開的現 有技術。鑒于1150MPa及W上的超高強度鋼與上述高強度鋼強度級別有明顯差異，如果沿 用現有的焊接工藝，其焊接接頭的綜合力學性能很難達到與規(guī)范要求的強初性相匹配，而 且易出現焊接裂紋，影響焊接質量。 陽0化]因此，如何提供一種超高強度鋼的焊接方法，提高焊接接頭的綜合力學性能，避免 出現焊接裂紋，進而提高焊接質量是目前本領域技術人員亟需解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種超高強度鋼的焊接方法，利用該焊接方法焊 接超高強度鋼，能夠提高焊接接頭的綜合力學性能，避免出現焊接裂紋，進而提高焊接質 量。
[0007] 為解決上述的技術問題，本發(fā)明提供的技術方案為：
[0008] 一種超高強度鋼的焊接方法，包括W下步驟：
[0009] 1)待焊接的超高強度鋼：鋼板厚度為5mm~40mm，鋼板中碳當量的質量百分比 《0. 65%，鋼板的屈服強度不低于1150MPa，鋼板的布氏硬度為400HBW~550HBW;
[0010] 焊接材料：采用實忍焊絲，焊絲直徑為1. 2mm，采用富氣氣體保護焊接，保護氣體 組成為80%Ar巧0%C〇2; W11]。開坡口：當鋼板厚度小于14mm時，采用V型60°坡口，純邊量3mm，組對間隙為 2mm;當鋼板厚度不小于14mm時，采用X型60°~70°坡口，采用精加工方式開坡口，純邊 量為2臟，組對間隙為2mm;
[0012]扣焊前預處理：坡口及其兩側30mm~50mm區(qū)域去除水分、油脂、油漆W及鐵誘， 并打磨光滑；
[001引 4)焊接：焊接過程中工藝參數為：
[0014] 當鋼板厚度小于14mm時，焊前無須預熱即可焊接；當鋼板厚度不小于14mm時，焊 接前作預熱處理，預熱溫度為l〇〇°C~150°C，預熱范圍為焊縫周圍150mm~200mm;
[0015] 焊絲干伸長為15mm~20mm，氣體流量為20L/min~25L/min，焊接層間溫度控制 在 10(TC~17(TC;
[0016] 打底焊采用邸70S-G焊絲，焊接電流為120A~140A，焊接電壓為20V~22V，線能 量 9KJ/cm~12KJ/cm;
[0017] 填充焊采用邸120S-G焊絲，焊接電流為240A~260A，焊接電壓為27V~30V，線 能量為 9KJ/cm~24KJ/cm;
[0018] 蓋面焊采用邸120S-G焊絲，焊接電流為240A~280A，焊接電壓為26V~30V，線 能量為 9KJ/cm~24KJ/cm;
[0019] 焊接連續(xù)進行不間斷；
[0020] 5)焊后將焊接部位加熱至180°C~200°C，保溫化~地，然后隨爐緩慢冷卻，冷卻 速度為50°CA;冷至100°C時出爐加保溫棉包裹減緩冷卻速度，直至降至室溫。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟2)中，X型坡口為不對稱坡口，上坡口 70°，下坡口 60°，上坡 口與下坡口深度按3:2控制。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟4)中，打底焊時，在預熱溫度下保溫20min~30min后再開始焊 接。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟4)中，焊接時加裝引弧板和焰弧板，且引弧板、焰弧板與焊縫坡 口同尺寸。
[0024] 本發(fā)明的有益技術效果：
[00巧](1)本發(fā)明采用低氨焊材、較低的焊縫金屬屈服強度，對焊接冷裂紋可有效預防， 降低了焊縫合金化程度，從而降低了接頭澤硬性，減少了焊縫貝氏體和馬氏體組織的數量， 降低了焊接開裂的可能性。
[0026] (2)針對不同規(guī)格超高強度鋼鋼板，選用不同的坡口形式，兼顧烙透焊的同時避免 了傳統的直邊坡口形狀帶來的應力集中程度大等不利因素。
[0027] (3)坡口較寬區(qū)域的預熱制度減少了焊件的溫度梯度，減少了焊縫及熱影響區(qū)的 澤硬程度，提高了抗裂性。
[00測 （4)打底焊中，采用較小的線能量，保證了烙透，避免了根部氣孔等缺陷的產生。
[0029] 妨本發(fā)明在保證一定的焊接效率前提下，采用適宜的層間溫度控制，避免了溫度 過高造成沖擊初性下降現象的出現。
[0030] (6)本發(fā)明采用適宜的焊接熱輸入量配合工藝，減小了焊接熱循環(huán)過程對焊接接 頭的焊縫金屬和熱影響區(qū)的組織和力學性能帶來的消極影響，避免了合金元素較多的超 高強度鋼大線能量焊接時出現過多馬氏體和連續(xù)存在的M-A組織，進而影響焊縫金屬的沖 擊初性的問題。
[0031] (7)為保證薄規(guī)格鋼板焊接接頭烙透，采用V型坡口，而且薄規(guī)格采用運種V型坡 口與X型坡口比較起來，可更有效地避免根焊道開裂現象的發(fā)生。 陽〇巧 做本發(fā)明采用焊后緩冷工藝，一方面避免了蓋面焊后表面開裂，另一方面降低了 焊接殘余應力，保證了整個焊接構件的安全可靠。
[003引 （9)鋼板可W在9KJ/cm~24KJ/cm的適當焊接熱輸入范圍內焊接，焊材通用、方便 獲得；應用本技術可防止高合金鋼焊接冷裂前提下，獲得等初性的焊接接頭，避免了構件失 效問題；薄規(guī)格鋼板無須預熱即可焊接，焊接工序控制明顯簡化；創(chuàng)造了超高強度鋼焊后 的溫降控制實用技術。
[0034] (10)通過坡口加工、預熱、焊接道次參數、焊后熱處理不同要求等等具體細節(jié)的規(guī) 定，降低對人工操作經驗的依賴程度，減少焊接工藝參數波動的影響，工藝可操作性提高， 具有經濟易行、施工效率高、工藝適應性強、焊后性能穩(wěn)定、利于現場推廣的優(yōu)點，有效提高 了構件的安全可靠性。
[0035] 綜上，本發(fā)明針對上述屈服強度1150MPa及W上超高強度抗侵徹防護鋼焊接工藝 方面存在空白的現狀，提供了一種超高強度鋼的焊接方法，通過采用低預熱、低層溫、小線 能量的實忍焊絲富氣氣體保護焊接工藝，在防止冷裂的前提下，減少焊接熱輸入對焊接接 頭強度和初性的影響，解決了超高硬度、超高強度鋼板焊接接頭失強和低溫初性下降問題， 獲得無缺陷焊接接頭并降低殘余應力，提高了焊接接頭的綜合力學性能，避免了出現焊接 裂紋，進而提高了焊接質量。
【附圖說明】
[0036]圖1為實施例1得到的焊接接頭沿其長度方向的各部位硬度的分布曲線；
[0037] 圖2為實施例2得到的焊接接頭沿其長度方向的各部位硬度的分布曲線。
【具體實施方式】
[0038] 為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是 應當理解，運些描述只是進一步說明本發(fā)明的特征及優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限 制。
[0039] 本發(fā)明提供了一種超高強度鋼的焊接方法，包括W下步驟：
[0040] 1)待焊接的超高強度鋼：鋼板厚度為5mm~40mm，鋼板中碳當量的質量百分比 《0. 65%，鋼板的屈服強度不低于1150MPa，鋼板的布氏硬度為400HBW~550HBW;
[0041] 焊接材料：采用實忍焊絲，焊絲直徑為1. 2mm，采用富氣氣體保護焊接，保護氣體 組成為80%Ar巧0%C〇2; 陽0創(chuàng)。開坡口：當鋼板厚度小于14mm時，采用V型60。坡口，純邊量3mm，組對間隙為 2mm;當鋼板厚度不小于14mm時，采用X型60°~70°坡口，采用精加工方式開坡口，純邊 量為2mm，組對間隙為2mm;
[0043]扣焊前預處理：坡口及其兩側30mm~50mm區(qū)域去除水分、油脂、油漆W及鐵誘， 并打磨光滑； W44] 4)焊接：焊接過程中工藝參數為：
[0045]