本發明專利技術涉及一種高強鋼焊接工藝，包括：將高強鋼預熱到150℃，并且以1.7kJ/mm至2.0kJ/mm的線能量，對高強鋼進行焊接。較佳地，在焊接過程中，道間溫度控制在150℃至230℃之間。較佳地，將焊接熔池的溫度從800℃降到500℃的時間控制在30秒以內。通過上述參數的設計，可望得到熱影響區韌性高、裂紋缺陷少且力學性能佳的高強鋼。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高強鋼焊接工藝。
技術介紹
目前，海上重工產品結構、種類向著大型化、多元化發展，迫切希望采用高強鋼來減輕產品重量、減小鋼結構尺寸。由于低碳調質鋼一般具有較高的屈服強度G90-980MPa)、 良好的塑性、韌性、及耐磨和耐腐蝕性能，因而能夠滿足海上重工產品近期發展需求。然而， 低碳調質鋼在焊接時，熱影響區(HAZ)特別是HAZ的粗晶區有產生冷裂紋和韌性下降的傾向，嚴重影響工程結構的可靠性。因此，在大規模應用前，需要對鋼種進行焊接性研究，制定合理的焊接工藝。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種高強鋼焊接工藝。本專利技術為解決上述技術問題而采用的技術方案是一種高強鋼焊接工藝，包括將高強鋼預熱到150°C，并且以1. AJ/mm至2. OkJ/mm的線能量，對高強鋼進行焊接。在本專利技術的一實施例中，在焊接過程中保持道間溫度在150°C至230°C之間。在本專利技術的一實施例中，在焊接過程中將焊接熔池的溫度從800°C降到500°C的時間控制在30秒以內。在本專利技術的一實施例中，焊接使用的焊材是超低氫型焊接材料。在本專利技術的一實施例中，高強鋼是36mm厚的80Kg級高強鋼。本專利技術由于采用以上技術方案，設計預熱溫度、線能量和道間溫度的這些參數的組合，從而獲得熱影響區韌性高、裂紋缺陷少且力學性能佳的高強鋼。附圖說明為讓本專利技術的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本專利技術的具體實施方式作詳細說明，其中圖1示出SOKg級高強鋼的連續冷卻試驗數據繪制成的CCT曲線。圖2示出SOKg級高強鋼的各峰值溫度對應的沖擊吸收功與冷卻時間及保溫時間的關系曲線。圖3示出本專利技術一實施例的焊接工藝。 具體實施例方式為對鋼材進行焊接性研究，首先，采用DIL805A熱膨脹相變儀測定高強鋼(型號為 WQ690E)的相變臨界溫度。并且在不同的冷卻條件下，采用DIL805A熱膨脹相變儀測定SOKg 級鋼的連續冷卻曲線。將各冷速下的開始溫度、結束溫度和相轉變量等數據綜合繪制在“溫度-時間對數”的坐標中，得到如圖1所示的鋼的連續冷卻曲線圖，即CCT圖。參照圖1所示，ACl和AC3都是鋼加熱時的實際轉變溫度。ACl為珠光體向奧氏體轉變的開始溫度，AC3為加熱時游離的鐵素體全部轉變成奧氏體的終了溫度。圖中A代表奧氏體，Ms代表馬氏體開始轉變溫度，Mf代表全部轉化成馬氏體的終了溫度，Bs代表貝氏體開始轉變溫度，Bf代表全部轉化成貝氏體的終了溫度，F為鐵素體，P為珠光體，HV代表維氏硬度。申請人:發現，SOKg級鋼的馬氏體相變溫度大約為420°C，形成100%馬氏體的臨界冷卻速度為8°C/s，其顯微硬度達到400 (HV)以上。在t8/5< IOOs時，相變組織中均有馬氏體形成。因此，80Kg級鋼具有很強的淬硬性。合理的設計焊接工藝，改善焊接熱影響區的韌性，對獲得良好的焊接接頭具有參考價值。其中，t8/5是焊接熔池的溫度從800°C降到500°C的時間。通過控制t8/5可以改變熔池的冷卻速度，從而達到防止冷裂紋、控制焊縫金相組織以達到滿意的性能。在本專利技術的下述實施例中，將通過試驗來確定和焊接工藝有關的參數。為了獲得熱影響區的韌性，首先對SOKg級鋼進行了焊接熱模擬試驗，采用 Gleeble3500熱模擬試驗機對SOKg級鋼進行不同參數條件下的熱模擬，并對試樣進行-40°C條件下的沖擊性能測試，試驗的結果顯示于圖2中。參照圖2所示，各曲線的標注中，前面的溫度為加熱溫度CC )，后面的時間為保溫時間(S)。例如，1300°C為加熱溫度，2s 為1300°C的保溫時間是2秒。從圖2中發現，針對不同加熱溫度、保溫時間，冷卻時間的組合將對鋼板的沖擊韌性值有很大的影響。SOKg級鋼母材的沖擊功大約為41J。總體而言，當t8/5小于30s，熱影響區的韌性都不會降低，然而，繼續延長高溫停留時間，熱影響區的韌性將變差。根據冶金學知識，t8/5主要影響相變過程，保溫時間則主要影響晶粒尺寸。t8/5 = 10,30和60s時，分別對應的冷卻速度為30、10和5°C /s。根據CCT相圖，前兩個時間得到的是晶粒細小的板條馬氏體組織， 而后一時間主要得到晶粒較為粗大的貝氏體+馬氏體混合組織。并且，隨著t8/5的增加，強化相開始聚集球化，影響80Kg級鋼的韌性。因此，為提高SOKg級鋼焊接熱影響區的韌性， 焊接時應控制焊接冷卻速度。同時選擇合理的焊接預熱溫度、線能量，并控制道間溫度，使 t8/5控制在30s以內，以保證過熱區獲得以低碳馬氏體為主的組織。同時，利用多道焊及馬氏體自回火的特征，改善馬氏體組織的性能。其次，進行焊接冷裂紋敏感性試驗。冷裂紋敏感性實驗根據GB4675《焊接性試驗斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》規定進行。試板厚度為36mm，焊條牌號為某焊材廠生產的 THJ807RH。考慮到80Kg級鋼具有很強的淬硬傾向，試驗分別在100°C、125°C和150°C預熱條件下進行，線能量取1. AJ/mm和2. OkJ/mm。試件焊后放置48小時后，進行表面和斷面裂紋檢查。結果顯示，線能量為1. 7kJ/cm時，36mm厚的SOKg級鋼在100°C預熱條件下的表面裂紋率為100% ；預熱溫度增加到125°C時，平均表面裂紋率減少到50%，但斷面裂紋率也達到了 65%，但預熱溫度增加到150°C時，表面裂紋率降為0，斷面平均裂紋率也降到了 16%。 當線能量為2. OkJ/cm，預熱溫度為100°C時，表面裂紋率為80%;預熱溫度升高到125°C時， 表面裂紋率降低為75% ；而當預熱溫度增加到150°C，表面仍然會產生裂紋，裂紋形成率為 25%,斷面裂紋率為21 %。由以上結果可知，采用THJ807RH焊條焊接36mm厚的80Kg級鋼時，如果拘束條件比較苛刻，預熱溫度必須大于或等于150°C，才能獲得較好的焊縫。此外， 線能量在1. AJ/mm左右是比較理想的。但是，線能量高于1. AJ/mrn，直至2. OkJ/mm也在可以接受的范圍。然后，測試焊接接頭的力學性能。選用3NiCrMo-2. 5up埋弧焊絲對36mm厚80Kg 級鋼進行了焊接性試驗，并對接頭的拉伸、彎曲和低溫沖擊性能進行了測試。其結果顯示， 采用3NiCrMo-2. 5up焊絲，當預熱溫度為80°C，焊接線能量為1. 96kJ/mm，焊縫金屬的強度可到達指標，沖擊韌性吸收功也剛好滿足標準，但彎曲試驗有一個試樣不合格。增加預熱溫度至110°C以上，同時適當降低線能量，都能得到性能良好的接頭。從以上的結果可以看出， 對于80Kg級鋼的焊接，預熱溫度和焊接線能量是非常重要的工藝參數，而焊材的選擇對于確保焊縫質量也是相當重要的。綜合以上的試驗結果，參照圖3所示，在本專利技術一實施例的焊接工藝中，將高強鋼的預熱溫度控制在150°C，焊接線能量控制在1. AJ/mm至2. OkJ/mm,同時將道間溫度控制在150°C至230°C，可以得到符合要求的焊接接頭。值得一提的是，允許預熱溫度在150°C左右偏移。在本專利技術的一較佳實施例中，線能量控制在1. AJ/mm左右，可得到性能較好的焊接接頭。上述預熱溫度、線能量和道間溫度的組合，可望使t8/5低于30秒。在本專利技術的一較佳實施例中，選擇超低氫型焊接本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種高強鋼焊接工藝，包括：將高強鋼預熱到１５０℃；以１．７ｋＪ／ｍｍ至２．０ｋＪ／ｍｍ的線能量，對高強鋼進行焊接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈大明，黃巍，
申請(專利權)人：上海振華重工集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：31
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