[发明专利]一种屈服强度460MPa级60mm厚耐火钢大热输入埋弧焊接方法

说明书

本发明公开一种屈服强度460MPa级60mm厚耐火钢大热输入埋弧焊接方法，采用与强韧性优良的60mm厚耐火结构用钢相匹配的焊接材料；坡口型式为双U型坡口；焊前预热温度100℃，埋弧焊剂进行150℃×2h烘焙处理，单丝打底焊接结合双丝填充焊接；采用多层多道埋弧焊焊接并控制焊缝层间温度为80~120℃。本发明攻克80~120kJ/cm大热输入条件下屈服强度460MPa级60mm厚耐火钢埋弧焊接工艺技术壁垒，解决了大热输入条件下厚规格耐火钢焊接接头低温韧性、室温和高温强度、冷弯成形性能难以兼顾的问题，达到了‑40℃冲击韧性高于130J的高标准要求，接头具有优良的强韧匹配度和冷弯成形性能。

技术领域

本发明属于钢铁材料焊接领域，特别是涉及一种屈服强度460MPa级60mm厚耐火钢大热输入埋弧焊接工艺。

背景技术

随着高层和大型公共建筑行业的快速发展，建筑结构的安全性、经济性及造型外观、空间利用率等因素引起广泛关注。耐火钢作为一种新型钢铁材料，由于可减少耐火涂料的使用及其高强轻量化、耐火抗震等性能优势，现已成为各国大型耐火建筑结构的首选材料。

焊接是耐火钢研发过程中重要的工艺过程，随着钢材强度的提高，钢材的焊接质量要求也随之提高。焊接接头是耐火建筑结构的重要组成部分，其质量直接影响到建筑结构的使用安全性和可靠性，接头的强韧性是由成分及焊接热循环等条件决定的，不同的焊接工艺会导致焊缝和热影响区产生不同的组织，焊接热输入是影响焊接接头冲击韧性和强度的关键。大热输入条件下焊缝熔覆率高、熔深大，焊接应力、气孔夹渣等可快速溢出，尤其在厚规格耐火钢的应用中，为了提高焊接效率也通常会采用大热输入焊接。但值得注意的是，大热输入条件下焊缝金属易产生粗大的先共析铁素体，粗晶区易产生粗大的板条贝氏体和粒状贝氏体，这会导致耐火钢接头发生脆化，同时两相区的软化又会影响接头的强度，接头高温性能难以保证，这给耐火结构用钢的焊接施工带来困难。

在现有的耐火钢大热输入焊接研究中，虽然焊接热输入最高已达120kJ/cm，但厚度规格一般局限在30mm左右，最高级别也仅有420MPa，同时接头的综合力学性能(低温韧性、室温与高温强度等)与冷弯成形性能难以兼顾。为保证大热输入条件下厚规格耐火钢焊接接头各项性能，开发高性能耐火钢、合理匹配焊接材料和选择焊接工艺参数是技术关键，为此南京钢铁联合有限公司采用低碳、Nb和Mo等多元(微)合金化技术，利用析出强化、固溶强化和细晶强化效果，研发生产强韧性优良、冷弯性能合格的60mm厚耐火结构用钢，实物水平为上屈服强度ReH 470～490MPa，抗拉强度Rm 580～600MPa，延伸率A 20～23％，-40℃冲击功Akv≥300J，600℃塑性延伸强度RP0.2≥330MPa，同时保证大热输入下(80～120kJ/cm)接头常温和高温强度，各部位-40℃低温韧性Akv≥130J，冷弯成形性能合格，该技术要求是目前我国同等级别耐火钢中最高的，也是世界先进水平。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种屈服强度460MPa级60mm厚耐火钢大热输入埋弧焊接工艺，采用本发明的埋弧焊焊接工艺，可同时保证大热输入条件下厚规格高强度级别耐火钢焊接接头的低温韧性、室温与高温强度、冷弯成形性能。

为实现上述发明目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种屈服强度460MPa级60mm厚耐火钢大热输入埋弧焊接方法，其特征在于：

(1)采用与强韧性优良的60mm厚耐火结构用钢相匹配的焊接材料，焊丝牌号BHM-9，直径Φ4mm，抗拉强度≥580MPa，焊剂牌号XUN121；

(2)坡口型式为双U型坡口，正面坡口和反面坡口斜边角度均为20°，根部留钝边6mm；