[发明专利]一种不同强度及板厚桥梁钢组合的角接埋弧焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不同强度级别异种桥梁钢厚板角接埋弧焊接工艺方法，主要用于焊接510~550MPa 与570~650MPa两种不同强度级别、板厚为44mm与60mm不同厚度的低合金高强度桥梁工程结构用钢角接进行组合埋弧焊接的方法，尤其适用于大跨度桥梁结构制造异种钢埋弧焊角接头焊接工艺方法。

背景技术

随着我国桥梁的整体设计逐步向高强、大跨、重载、高速方面发展。由于桥梁焊接结构日益向高参数、大型化方向发展，这就对焊接结构用钢的性能提出了越来越高的要求，不仅要有良好的综合力学性能，而且要有良好的加工工艺性能，焊接性的好坏是评价钢材使用性能的主要指标之一。焊接性、焊接材料及相应的焊接工艺是焊接低合金结构钢的三个基本要素，三者密不可分。因此，如不及时有效地解决大跨度桥梁不同钢种强度级别的焊接性及配套焊接材料和焊接工艺问题，将会直接阻碍我国桥梁钢及新钢种的推广应用。加快开展大跨度桥梁异种用钢焊接材料的匹配及焊接工艺的研究，对我国桥梁用钢在大跨度桥梁结构制造技术的推广应用有着重大的经济效益及社会效益。

采用目前现有埋弧焊接材料及焊接工艺将不同强度级别异种桥梁钢厚板角接进行焊接，其熔敷金属冲击功与实际接头韧性远不能满足现代大跨度桥梁制造的焊接技术要求，尤其是与高韧性的基材相比，其韧性指标相差太远。在大线能量及多层焊的情况下，接头低温韧性明显下降，远不能满足新一代大跨度桥梁制造焊接技术指标要求。

目前，中国专利号为ZL200810048714.4的《一种不同强度桥梁钢埋弧焊接的方法》专利文献，其公开了一种采用510～550MPa和570～650MPa两种不同抗拉强度钢种，对其进行埋弧焊接，埋弧焊接坡口采用X型非对称坡口；所用钢种为14MnNbq钢和WNQ570钢，14MnNb钢屈服强度R_eL为370～415MPa，抗拉强度R_m为510～550MPa，延伸率A为20～35%，-40℃ KV₂冲击功为120～290J；WNQ570钢的屈服强度R_eL为420～560MPa，抗拉强度R_m为570～650MPa， 延伸率A为18～27%，-40℃ KV₂冲击功为120～270J；钢板的厚度为32～60mm；所述坡口角度为60°，钝边6mm。上述埋弧焊接的方法，其中，所述焊丝采用中国专利申请号为97104393.0的焊丝，其焊丝的组成为C:0.06～0.12、Si≤0.06、Mn:1.50～2.0、Ni:0.10～0.50、Ti:0.05～0.15、B:0.002～0.010、P≤0.015、S≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质，以重量计，与烧结焊剂SJ105Q匹配焊接，熔敷金属的力学性能为R_el=470 MPa、R_m=580 MPa、A=29 %、-40℃ KV₂=172 J，SJ105Q为市场购得的烧结焊剂，其中，所用焊丝直径为5.0mm。该专利主要解决大跨度桥梁纵向与横向埋弧焊对接接头，所匹配的焊接材料强度为大于570MPa，设计原则为等强匹配。但其存在的不足是该专利技术无法焊接不同强度厚板角接接头强度超强问题。

对于大跨度桥梁钢箱梁角接与T型结构，除在保证安全服役的前提下，经过焊接后结构不变形、无裂纹产生外，更主要的还要解决目前存在的因接头焊缝超强而引起的接头应力集中的问题，因为接头焊缝超强所引起的应力集中会产生疲劳断裂现象，无法保证大跨度桥梁钢箱梁角接与T型结构的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前在大跨度桥梁钢箱梁角接与T型结构的焊缝存在的由于超强而引起的接头应力集中的问题，提出一种不仅焊前不预热、焊后不进行热处理，采用埋弧焊接工艺与匹配材料焊接大跨度、异钢种、不同强度级别及不同厚度的桥梁钢角接结构件组合焊接，并能解决接头超强度匹配、应力集中这些关键技术的角接埋弧焊接方法。

实现上述目的技术内容：

一种不同强度及板厚桥梁钢组合的角接埋弧焊接方法，由以下述工艺措施组成：

1）焊接母材：为抗拉强度强度在510~550MPa的14MnNbq与抗拉强度强度在570~650MPa 的WNQ570两种桥梁钢母材的组合焊接；钢板厚度为44~60 mm；匹配的焊接材料：焊丝熔敷金属抗拉强度R_m：475 MPa，焊丝直径Ф5.0mm，焊剂为SJ101Q；