[发明专利]一种高强度桥梁钢槽口围焊缝气保护焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Q500qE高强度桥梁钢槽口围焊缝气保对接焊接工艺方法，适用于焊接抗拉强度R_m≥630MPa级别高强度桥梁工程槽口围焊缝接头厚板结构用钢。

背景技术

我国在建的沪通长江大桥是一座6线公路、4线铁路的大跨度公、铁两用桥梁，其主桥采用跨度为1092米的公铁两用斜拉桥，建成后的沪通大桥将成为目前世界上跨度最大的公、铁两用桥。为适应我国桥梁建设向高强、大跨、重载、高速方面发展的要求，武钢（集团）公司为该桥开发研制了我国新一代高强度、高韧性桥梁用钢Q500qE，其综合力学性能达到了国外同类钢种水平，尤其是在提高强度的同时低温冲击韧性也有较大的提高。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。因此，如不及时有效地解决大跨度桥梁钢种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用钢焊接工艺及配套焊接材料研究，对我国桥梁用钢在大跨度厚板桥梁结构制造技术的推广应用有重大经济效益及社会效益。

已公开的中国专利号为CN201310282937.8 的《屈服强度大于500MPa级桥梁钢CO₂气保焊接方法》专利文献，其适用的基板性能：R_eL≥500MPa，R_m≥650MPa，A≥18%，-40℃KV₂≥120J；板厚组合为32mm等厚；焊接坡口形式为双面V型对称，坡口角度为60°，钝边1mm；匹配焊丝的抗拉强度≥700MPa，焊丝直径Ф1.2mm；焊接：电流266~280A，电压26~27V，速度29~26cm/min，线能量14~17kj/cm，其核心区别是富氩气体与实芯焊丝，采用多层多道连续施焊。而本发明焊接材料为：药芯气保护焊丝CJ651Ni-QL与CO₂保护气体，其熔敷金属抗拉强度R_m：577MPa，R_eL：635MPa，A：23%，药芯气保护焊丝直径Φ1.2mm。

对于大跨度高强度桥梁槽口围结构的建造，其解决的关键问题是在保证安全服役的前提下，焊接后结构不变形、无裂纹产生，接头具有优良力学性能及低温韧性。然而众所周知，随着建桥基材的强度的增加，尤其从目前的Q370qE、Q420qE提高到Q500qE，在焊前不预热，焊后不热处理的情况下，保证焊接过程中大型钢结构防裂、防断成为制造过程的首要关键技术。而对于大型钢结构制造过程进行焊前预热，焊后热处理意味着施工环境、制造成本及制造周期的困难，无法满足施工的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高强度桥梁钢不同厚板槽口围接头CO₂气保护焊关键焊接工艺，其主要解决的问题是高强度桥梁钢不同厚板槽口围接头，采用CO₂气保护焊接工艺与匹配材料，并在焊前不预热、焊后不进行热处理的条件下，保证焊接过程中大型钢结构不会产生开裂的气保焊接工艺方法。

实现上述目的措施

一种高强度桥梁钢槽口围焊缝气保护焊接方法，其步骤：

1）基材力学性能：抗拉强度R_m为640 ~690MPa、屈服强度R_eL530~590，延伸率A：22~26 %，-40℃KV₂冲击功：270~290 J；钢板厚度为40mm+56 mm+40 mm的不等厚桥梁钢；

2）坡口采用单K型对称坡口，坡口角度为50°，钝边为2mm；

3）匹配的药芯焊丝为CJ651Ni-QL焊丝，其抗拉强度不低于630 MPa，焊丝直径Ф1.2mm；

4）焊接工艺：在焊接电流240~260A、焊接电压28~29V、焊接速度18~20m/h、焊接线能量12~15kj/cm、采用CO₂作保护气体且其流量控制在18~20L/min的条件下连续施焊，以使焊缝填满为止，层间温度控制在100~120℃。

其在于：所采用药芯焊丝熔敷的化学组分及重量百分比为：C≤0.10、Si ≤0.80、Mn ：1.0~1.60、Ni :0.80~1.70、P ≤0.015、S ≤0.010，其余为铁及不可避免的杂质。

本发明具有如下优点：

（1）满足了我国大跨、重载、高速公铁两用桥梁钢不同厚板气保护焊接工艺要求，气保护焊接头抗拉强度、冲击功达到较高水平，接头具有较高的冲击韧性储备及安全裕度。