[发明专利]Q690与Q980高强异种钢不预热焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度钢的不预热焊接方法，尤其涉及一种用于Q690与Q980高强异种钢的不预热、不进行焊后热处理的焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术

近年来，随着冶金技术的进步，屈服强度980MPa的低合金高强度钢(Q980)受到关注，特别是将Q980钢与屈服强度690MPa低合金钢(Q690)焊接形成的高强异种钢结构，在工程上更是具有优势。高强异种钢焊接结构不仅能满足不同工作条件对钢材提出的要求，而且还能降低成本和简化制造工艺，发挥不同强度级别钢材的性能优势。这种高强异种钢焊接结构在工程机械、煤矿机械、矿山机械等行业具有广阔的应用前景。

屈服强度980MPa高强度钢的合金系复杂，淬硬性大，有明显的冷裂纹倾向，在焊接中会出现冷裂纹和热影响区的脆化和软化等问题。实际生产中，这类钢焊接一般采用焊前预热、焊后热处理的工艺措施，大多采用熔化极氩弧焊(MIG)或混合气体保护焊(MAG)等机械化或半机械化方法配合等强焊丝进行焊接。但采用这种焊接工艺的焊接结构在使用中往往会出现焊缝根部超强、局部淬硬而韧性不足，易导致焊缝根部产生裂纹。特别是预热条件下焊接980MPa级高强度钢会增大热影响区软化倾向，而且焊接工艺复杂，生产成本高。特别是对于大型焊接结构，采用预热焊时，将整体结构预热到某一温度在实际生产中是难以实现的。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种Q690与Q980高强异种钢不预热焊接方法，该方法适用于Q690与Q980高强异种钢的不预热、不进行焊后热处理的焊接，获得的焊缝表面光洁美观，焊缝金属的显微组织以细小的针状铁素体为主，这种组织具有很强的阻止裂纹产生和扩展的能力。通过控制焊接热输入可使热影响区形成强韧性较好的“自回火”低碳马氏体和下贝氏体组织，可以避免热影响区冷裂纹。获得的焊接接头抗拉强度850～950MPa、焊缝金属0℃条件下的冲击吸收功大于68J，可满足其使用要求。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种Q690与Q980高强异种钢不预热焊接方法，步骤如下：

(1)在待焊工件接头处开V形坡口，单面坡口角度为20°～30°，钝边2～3mm；

(2)用钢丝刷清理坡口及坡口两侧30～40mm的表面，去除其油污和铁锈，直至露出金属光泽；

(3)底层焊道采用“低匹配”700MPa高强高韧性实芯焊丝进行Ar+CO₂混合气体保护焊(MAG)，采用多层多道焊，层间温度控制在100～150℃；焊接参数为：焊接电压29～31V，焊接电流240～350A，焊接热输入控制在10～20kJ/cm，保护气体流量10～20L/min；焊接工艺要点一是减小稀释率，提高根部焊道的抗裂性；二是提高打底焊道的成形质量，解决气体保护焊焊丝伸出过长影响焊接质量的矛盾；

(4)盖面层采用800MPa药芯焊丝进行Ar+CO₂混合气体保护盖面焊，提高焊缝的表面成形质量，获得表面光洁的焊缝外观效果；焊接参数为：焊接电压30～33V，焊接电流260～380A，焊接热输入控制在12～24kJ/cm，保护气体流量15～25L/min；焊接之后立即用硅酸铝板保温材料覆盖工件的焊接接头区，施以缓冷。

上述的Q690与Q980高强异种钢焊接方法中：所述焊接过程连续施焊，中途不得停歇；焊前不预热，也不进行焊后热处理。

其中：步骤(3)所述的“低匹配”700MPa高强高韧性实芯焊丝优选直径为1.2mm的MK·GHS70-G；施焊前对焊丝进行清理。

其中：步骤(3)所述“低匹配”700MPa高强高韧性实芯焊丝，其熔敷金属化学成分以质量百分比计为：C≤0.10％，Si 0.4％～0.8％，Mn 1.25％～1.80％，Mo 0.3％～0.6％，Ni0.75％～1.15％，Cu≤0.5％；熔敷金属力学性能为：抗拉强度σ_b≥760MPa，屈服强度σ_s660～740MPa，伸长率δ≥18％，-20℃冲击吸收功A_KV≥68J。

其中：步骤(3)所述Ar+CO₂混合气体保护焊采用的Ar与CO₂的体积比优选为85％～95％∶15％～5％，且两者体积之和为100％。

其中：步骤(3)所述Ar+CO₂混合气体保护焊所用喷嘴直径优选为10mm，气体流量优选为15～20L/min。