[发明专利]一种低温风塔用厚板S355NL埋弧焊焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料焊接领域，特别是涉及一种低温风塔用厚板S355NL埋弧焊焊接方法。

背景技术

能源危机以来，人们的绿色环保意识得到加强，风能作为一种清洁的可再生能源，是二十一世纪的重要能源之一，在当今世界可再生能源开发中，风力发电是除水资源开发外，技术最成熟、最具有大规模的发电方式。在过去8年中，全世界的风力发电能力平均每年增长15.8％，随着风力发电的快速增长，对风塔用钢板的要求也在不断提高。以往风塔用钢主要采用EN10025标准中的牌号，主要钢种为S235JR、S355JR、S355J0、S355J2G3、S355J2等，由于我国风电设备很多建设于严寒地带，而且我国大陆架浅海海域广阔，海上风力资源丰富，海上风电场的建设十分广阔，预计2010到2015年我国将形成约600亿元左右的风电设备市场，这些地区的风塔建设均要求使用具有更高低温韧性的钢板S355NL(-50℃冲击功≥27J)。海洋和严寒地区的风塔钢板服役环境十分恶劣，为适应低温风塔的建造需要，南京钢铁联合公司已经开发了一种低温韧性优良的风塔用钢板S355NL，其综合力学性能优异，尤其是-50℃低温韧性，具有优异强韧性匹配。基材性能的提高对与之相匹配的焊接材料及焊接工艺提出了迫切的要求。目前存在的问题是：采用国内现有的埋弧焊接材料与焊接工艺，焊接接头-50℃低温冲击韧性不能满足低温风塔用钢板S355NL的焊接技术要求，特别是在较大的焊接热输入量情况下，焊接接头的低温冲击韧性无法满足低温风塔结构制造的焊接技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温风塔用钢板S355NL埋弧焊接方法，该方法能解决埋弧焊焊接工艺与匹配材料问题，施焊前不预热，焊后不进行热处理，采用所述方法焊接S355NL钢板焊接接头具有优良的接头综合性能，焊接接头各区域具有较高的冲击韧性储备及安全富裕度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种低温风塔用厚板S355NL埋弧焊焊接方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)采用的低温风塔用钢S355NL的化学组分及重量百分比和技术条件满足以下条件：

所述S355NL低温风塔用钢的化学组分及重量百分比为：C：0.10～0.14％，Mn：1.30～1.45％，Si：0.20～0.30％，P：≤0.013％，S：≤0.005％，Nb：0.020～0.030％，V：0.04～0.05％，Ti：≤0.03％，Ni：0.20～0.30％，Cr：≤0.08％，Mo：≤0.08％，余量为Fe及不可避免的杂质；钢的碳当量Ceq≤0.42％；

所述S355NL低温风塔用钢焊接接头部位的力学性能为：抗拉强度Rm：≥500MPa，接头侧弯d＝3a，180°合格，母材、焊缝金属、热影响区熔合线外1mm及3mm处-50℃冲击功AKv≥50J，焊接接头拉伸试验断于基材；

2)所用的焊接材料满足以下条件：

埋弧焊丝BHM-6，焊丝直径Φ4.0mm，配烧结焊剂SJ101G，焊剂SJ101G使用前烘焙制度为350℃×2h；焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.06～0.12％，Mn：1.60～2.0％，Si：≤0.07％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，余量为Fe及不可避免的杂质；

3)埋弧焊坡口采用对称双面X型坡口，坡口角度为60°，坡口间隙为0.5mm，所述S355NL低温风塔用钢板厚≤50mm时，在环境温度不低于10℃时，不预热焊接；

4)选择焊接工艺参数，焊接接头焊缝金属及热影响区熔合线外1mm处-50℃冲击功AKv≥50J的焊接热输入量的控制范围是：≤50KJ/cm；施焊时层间温度控制在：≤200℃。

本发明中焊接工艺参数为焊接电流550A，电弧电压30V，焊接速度40cm/min、焊接热输入量15KJ/cm、焊剂烘焙制度为350℃×2h。

本发明对厚度为50mm+50mm组合钢板埋弧焊对接接头采用多层多道连续施焊，直至焊缝填满为止。

本发明低温风塔用钢S355NL详细焊接工艺方案制订的理由如下：

(1)焊接预热温度