[发明专利]基于气保焊的低碳微合金钢超低热输入焊接性评估方法

说明书

本发明涉及一种基于气保焊的低碳微合金钢超低热输入焊接性评估方法，其步骤依次包括：选用试验板为低碳微合金钢板；选用直径为0.9mm或1.0mm气体保护实芯焊丝；所述一对试验板进行平焊位置对接焊，其坡口形式为正面的一侧为带直边侧的第一V形坡口，正面的另一侧为第二V形坡口，当钢板厚度t＞16mm时，第二V形坡口为双V形坡口；采用熔化极气体保护焊接进行根焊和填充盖面焊接，焊接热输入不超过0.25kJ/mm，采用多层多道无摆动直拉焊接；观察和检测焊接接头裂纹倾向以评估材料工艺焊接性，并通过焊接接头力学性能检测以评估材料使用焊接性。本发明兼顾工艺焊接性和使用焊接性评估需求，对不同领域使用的低碳微合金钢焊接性评估具有普适性。

技术领域

本发明涉及微合金钢焊接技术，特别涉及一种基于实芯细丝气体保护焊接的低碳微合金钢超低热输入焊接性评估方法。

背景技术

对于使用低碳微合金钢的重要工程结构，焊接是现场安装与施工的关键工序，焊接质量与效率也决定着工程项目的质量与效率，而低碳微合金钢材料的现场焊接性优劣将直接影响到焊接接头质量与安全服役。一般的，材料的焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性，前者主要是指焊接过程中避免焊接缺陷问题(包括各种类型的焊接裂纹敏感性)、得到连续完整焊接接头的能力，后者主要是指焊接接头的使用性能(包括强度、塑性、韧性等力学性能)。

鉴于此，很多用户对钢铁材料供应商提出了基于现场施工焊接条件的焊接性评估要求，特别是对材料的极限焊接性非常关注，包括工艺焊接性和使用焊接性。例如，近期海外高等级管线管用户根据管道现场施工环缝焊接特点，针对实芯焊丝自动根焊热输入低(0.3～0.5kJ/mm)、淬硬倾向大、单道薄层焊缝承载容易诱发冷裂纹的特点，提出了在不超过0.25kJ/mm超低焊接热输入条件下进行管线钢管现场焊接性评估要求。同时，要求焊后接头低温冲击与断裂韧性试验位置要精确的位于理论上最薄弱的CGHAZ，从而准确评估材料在超低焊接热输入条件下的脆化倾向。显然，这是对材料极限焊接性的全面考察与评估。

目前，针对钢铁材料工艺焊接性即焊接裂纹敏感性的评估方法很多，如：ISO17642-2标准提出了用于板材冷裂纹敏感性评估的TEKKEN试验，与GB 4675.1 所述斜Y型坡口焊接裂纹试验方法类似，在高拘束条件下进行小尺度试验焊缝的焊接，以此评估材料在一定焊接条件下的冷裂纹敏感性。GB/T 13817提供了一种刚性拘束焊接裂纹试验方法，其将试验钢板完全固定在一块厚度非常大的底板上，焊接过程中残余应力得不到释放，容易在接头区域诱发冷裂纹。中国专利 201611208203.5公开的一种改进的斜Y型坡口焊接裂纹敏感性试验试件及其制造方法、中国专利201510012348.7公开的一种斜Y型坡口焊接裂纹试验拘束焊缝制造方法，均仅能解决一定条件下焊接性间接评估的问题。中国专利201110253869.3 公开了一种异种钢再热裂纹敏感性试验方法、中国专利200910205754.X公开了一种用于确定再热裂纹敏感性的方法，均主要应用于需要焊后热处理的基于沉淀强化机理的碳钢或合金钢。美国专利4,763,521公开了一种奥氏体不锈钢焊接热裂纹倾向的评估方法。上述公开的专利与非专利文献均主要侧重于工艺焊接性的间接评估，对低碳微合金钢结构现场焊接施工具有一定的参考意义，但没有直接的指导作用，主要是其均无法反映基于实芯细丝气体保护焊接的超低热输入要求以及由此引起的淬硬和冷裂倾向，也没有顾及使用焊接性，而且接头设计形式、焊接工艺方法实施细节与低碳微合金钢结构主流的施工焊接条件相比，也存在较大差别。

中国专利201410516996.1公开了一种海洋平台用钢板焊接方法，采用了一般的K型坡口形式，如果焊接工艺实施过程控制得当，焊后能够得到单侧具有一定直度的熔合线，并满足CGHAZ位置冲击与断裂韧性取样要求。中国专利 201510385434.2公开了一种大厚板焊接返修接头的CTOD试验方法。中国专利 201510605044.1公开了一种焊接返修CTOD试验方法。这些技术均属于具体的产品结构焊接和返修范畴，不能满足具有普遍性的低碳微合金钢同时评估工艺焊接性与使用焊接性的需求，也不能反映材料在超低焊接热输入条件下的极限焊接性。

发明内容