[发明专利]一种超厚度高强水电用钢的焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接领域，涉及一种超厚高强水电用钢的焊接方法，不仅适用于超厚度高强水电用钢的焊接，也适用于其他超厚低合金钢的焊接。

背景技术

随着国内水电站水头越来越大，单机装机容量愈来愈大，水电用钢开始逐步向高强度、大厚度的方向发展。为适应我国水电工程建设的需要，首钢成功研制了一种超厚度610MPa级别的水电用钢，厚度规格达到150mm，其综合力学性能亦达到国外同类产品的产品，填补了国内空白。但是，关于这种超厚度规格的高强水电用钢钢板的焊接国内还没有相关报道，因此迫切需要开发出适合这种超厚度高强水电用钢的焊接工艺。

大厚度610MPa的高强水电用钢的现场焊接主要采用手工电弧焊的方法，焊接效率低，焊道间需要敲渣、打磨，而且在焊接过程中还易出现未熔合、冷裂纹和接头脆化等问题，尤其是在这种超厚度情况下，这些问题更加严重。目前，国内针对超厚钢板的焊接，普遍采用专用窄间隙焊接设备进行焊接，但大多针对一些大厚度Cr-Mo中高温容器用钢，还没有相关高强水电用钢窄间隙气保护焊焊接的报道。而且由于窄间隙焊接设备非常贵重，且水电站施工现场条件恶劣，这种工艺并不适合水电工程现场施工，因此迫切需要开发出一种既简洁而有效的且适合超厚度高强水电用钢的焊接方法。

发明内容

本发明目的是为了解决大厚度610MPa的高强水电用钢的现场焊接采用手工电弧焊的方法，焊接效率低，焊道间需要敲渣、打磨，而且在焊接过程中还易出现未熔合、冷裂纹和接头脆化等问题。

一种超厚度高强水电用钢的焊接方法，其特征是：包含以下步骤：

(1)采用抗拉强度610MPa～720MPa，屈服强度大于490MPa，延伸率大于17％，1/4板厚处-20℃冲击吸收功为100-250J的钢，其厚度为145～155mm，采用同厚度钢板平板对接的方式；

(2)为避免超厚钢板中易出现焊接冷裂纹、未熔合等焊接缺陷，焊前145～155mm厚钢板预热100℃，层间温度保持在100～160℃之间，焊后不进行热处理消应，避免了高强水电用钢焊接接头再热脆化的问题。

(3)为实现高效焊接，减少焊丝填充量，确保不出现焊接缺陷，采取不对称U型坡口，钝边a为3-5mm，间隙b为2-4mm，上坡口锥度为18°，下坡口锥度为16°，上下坡口底部的圆弧半径R为7.5～8.5；具体坡口形式见图1所示。

(4)匹配的焊丝选用直径为的大西洋产CHW-65A，熔覆金属抗拉强度大于610MPa，焊条选用上海电力的J607RH，焊条直径为

(5)焊接方式采用混合焊接方式，底部打底和底部填充采用手工焊工艺，中间填充和盖面部分采用富氩混合保护气体焊工艺，具体焊接工艺参数如下：手工电弧焊工艺参数为：焊接电流160～175A，焊接电压24～28V，焊接速度为9～12cm/min；80％Ar+20％CO₂混合气保护焊焊接工艺参数：焊接电流250～270A，焊接电压26～30V，焊接速度4～5mm/s，气体流量为20～25L/min。焊后不进行热处理消应。

所述145～155mm厚高强水电用钢的化学成分及重量百分比为：C≤0.15，Si 0.15～0.40，Mn 1.0～1.6，Ni≤0.7，Mo≤0.5，Cr≤0.5，B≤0.004，V≤0.01，Nb≤0.05，Ti≤0.05，S≤0.005，P≤0.005，其余为Fe及杂质元素，该钢P_cm为0.27，抗拉强度610MPa～720MPa，屈服强度大于490MPa，延伸率大于17％，1/4板厚处-20℃冲击吸收功为100-250J；焊后接头部位的抗拉强度大于610MPa，屈服强度大于490MPa，延伸率大于17％，180°D＝3a弯曲时完好，焊缝、熔合线及熔合线外1.0mm处热影响区-20℃冲击吸收功大于47J。

为避免超厚钢板中易出现焊接冷裂纹、未熔合、接头脆化等焊接问题，改变其手工电弧焊焊接效率低下的现状，采用混合焊接方式焊接，手工焊打底及底部填充，中间层和盖面部分采用气保护焊焊接的混合焊接，均为多层多道施焊，单面填满后，进行碳弧气刨清根。

为保证焊缝、熔合线及熔合线1.0mm外-20℃冲击吸收功大于47J的要求，焊接热输入控制在65kJ/cm以内。

本发明与现状相比：

(1)所需焊接设备简单，不必购买贵重的窄间隙焊接设备；在现有设备的基础上通过组合焊接工艺焊接，减少了焊接金属填充量，达到了窄间隙的焊接效果。