一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢双丝埋弧焊接方法
阅读说明：本技术 一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢双丝埋弧焊接方法 (Double-wire submerged arc welding method for engineering mechanical steel with tensile strength of 800MPa ) 是由 牟文广 黄治军 黄静 陈浮 郑绍鹏 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法：采用抗拉强度为800MPa级别工程机械钢；坡口采用双面V型对称坡口；材料匹配：采用埋弧焊丝；前焊丝直径为Ф2.4mm,后焊丝直径为Ф3.2mm；焊接工艺规范；焊接。本发明通过焊接材料匹配及采用双细焊丝进行埋弧焊接等技术,使焊接接头具有良好的低温韧性及塑性；焊接线能量无明显增大,并使接头的综合力学性能得到保证；能减少弧光及噪音,从而极大改善操作人员的工作环境。(A double-wire submerged arc welding method for engineering mechanical steel with the tensile strength of 800MPa comprises the following steps: engineering mechanical steel with the tensile strength of 800MPa is adopted; the groove adopts a double-sided V-shaped symmetrical groove; material matching: adopting a submerged arc welding wire; the diameter of the front welding wire is phi 2.4mm, and the diameter of the rear welding wire is phi 3.2 mm; the welding process is standard; and (6) welding. According to the invention, through the technologies of matching welding materials and adopting double thin welding wires to carry out submerged arc welding and the like, a welding joint has good low-temperature toughness and plasticity; the welding line energy is not obviously increased, and the comprehensive mechanical property of the joint is ensured; can reduce arc light and noise, thereby greatly improving the working environment of operators.)
技术领域
本发明涉及一种工程机械钢埋弧焊工艺，具体属于抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法。
背景技术
随着工程机械向高参数发展，其结构用钢强度级别越来越高，屈强比也越来越大。此类钢材在焊接时在小线能量焊接时淬硬倾向很大．热影响区极易产生大量硬脆马氏体，导致焊接接头严重脆化；在大线能量焊接时，容易产生软化现象，从而导致焊接接头强度大幅度下降。严重时大大降低焊接接头的韧性与塑性。
经检索：
中国专利公开号为CN101733527的文献，公开了《一种风塔用钢双弧双丝埋弧焊接工艺》，该焊接工艺为在风塔内侧采用CO2气体保护打底，双弧双丝焊接工艺进行盖面的工艺。该专利技术是采用复合焊技术的一种焊接方法。在双丝埋弧焊工艺上，采用两个直径为4.0mm的焊丝，且焊接线能量在40kJ/cm以上，不能替代高强工程机械用钢的焊接。如在本发明所述领域采用该技术，则会使焊接接头产生严重的软化现象，从而影响焊接接头的强度，甚至会严重降低焊接接头的塑性和韧性。
中国专利公开号为CN102744498的文献，公开了《一种500MPa级特厚桥梁钢焊接方法》，其焊接方法采用对称窄间隙U型坡口，气保护焊打底，双丝埋弧焊填充及盖面的焊接工艺，该焊接工艺CO2气体保护焊热输入为20-30kJ/cm，双丝埋弧焊热输入为40-50kJ/cm。该工艺适合强度较低钢种的焊接。若采用该技术焊接本发明的高强工程机械钢，焊接线能量由于过大，会使热影响区的组织产生变化，进而会导致强度和韧性的降低。
《焊接》2011年第5期P32-35中公开了《新型桥梁钢Q420q双丝埋弧焊技术应用》中介绍了一种Q420qD钢双丝埋弧焊工艺，焊接材料为H08MnMoA，焊丝直径为φ5mm的焊接工艺，该工艺主要用于桥梁钢厚板。直径为φ5mm的双丝埋弧焊工艺主要适合对热输不敏感的钢种焊接，高强钢对热输入比较敏感，较大的热输入会导致接头综合性能的严重下降，不能够替代本发明。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种通过焊接材料匹配及采用双细焊丝进行埋弧焊接，使焊接接头具有良好的低温韧性及塑性；焊接线能量无需增大，并使接头的综合力学性能得到保证；能减少弧光及噪音，从而极大改善操作人员的工作环境的抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法。
实现上述目的的措施：
一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法，其步骤：
1）采用抗拉强度为800MPa级别工程机械钢，力学性能为：抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥14%，-20oCKV2冲击功≥46J；采用等厚组合进行双丝埋弧焊接焊；
2) 焊接坡口采用双面V型对称坡口，坡口角度为50°～60°，钝边3～5mm；
3) 焊接材料匹配：采用埋弧焊丝；焊丝熔敷金属抗拉强度大于820MPa；前焊丝直径为Ф2.4mm，后焊丝直径为Ф3.2mm；
4）焊接工艺规范：前焊丝焊接电流：410~455A，焊接电压：29~31V；后焊丝焊接电流：458~483A，焊接电压：31~33V；前焊丝及后焊丝焊接速度均为45~60cm/min，焊接线能量在22~35kJ/cm，焊剂采用CHF105；
5) 进行焊接：
a、焊前预热到不超过160℃的温度；
b、采用多层多道连续施焊，且层间温度控制在160~ 200℃；在不需要清根的条件下进行反面焊接；
c、焊后按照300~350℃+4h进行去氢处理。
优选地：所述前焊丝焊接电流在418~449A；后焊丝焊接电流在458~478A。
优选地：所述前焊丝及后焊丝焊接速度均为48~56cm/min，焊接线能量在22~32kJ/cm。
其在于：所述前焊丝及后焊丝的熔敷金属力学性能抗拉强度Rm≥820MPa，延伸率A≥20%，-20℃KV2冲击功≥128J。
本发明中主要工艺的作用及机理
本发明之所以坡口采用双面V型对称坡口，坡口角度为50°～60°，钝边3～5mm，是由于坡口角度过大，会增加焊接工作量，坡口角度过小，不利于调节热影响区综合性能。采用该钝边的主要目的是在此工艺下，进行反面焊接时，在不清根的情况下，通过前丝参数的热输入可以保证正面及反面实现较好的熔合。
本发明之所以采用焊丝熔敷金属抗拉强度大于820MPa；前焊丝直径为Ф2.4mm，后焊丝直径为Ф3.2mm，是由于采用焊丝熔敷金属抗拉强度大于820MPa的焊丝，保证焊接接头的抗拉强度不低于母材的抗拉强度；前丝采用Ф2.4mm主要起保证熔深作用，后丝主要起填充租用。
本发明之所以采用前焊丝及后焊丝焊接速度均为45~60cm/min，焊接线能量在22~35kJ/cm，优选地前焊丝及后焊丝焊接速度均为48~56cm/min，焊接线能量在22~32kJ/cm，焊剂采用CHF105，是由于合适的焊接速度能够较好的控制线能量及焊缝良好的成型，从而保证焊接接头的综合性能。
本发明之所以在焊后按照300~350℃+4h进行去氢处理，是由于去氢处理能够加快焊缝及热影响区中氢的逸出，防止高强钢产生焊接裂纹。
本发明与现有技术相比，通过焊接材料匹配及采用双细焊丝进行埋弧焊接等技术，使焊接接头具有良好的低温韧性及塑性；焊接线能量无明显增大，并使接头的综合力学性能得到保证；能减少弧光及噪音，从而极大改善操作人员的工作环境。
附图说明
图1为本发明坡口结构示意图；
图中： 50°～60°为坡口角度；3～5mm为钝边。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法，其步骤：
1）采用抗拉强度为800MPa级别工程机械钢，试板尺寸为600mm×400mm×20mm，实验板力学性能为：抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥14%，-20℃KV2冲击功≥46J；钢板厚度为20mm,采用等厚组合进行双丝埋弧焊接焊；
2) 焊接坡口采用双面V型对称坡口，坡口角度为60°，钝边3mm；
3) 焊接材料匹配：采用埋弧焊丝；焊丝熔敷金属抗拉强度为823MPa；前焊丝直径为Ф2.4mm，后焊丝直径为Ф3.2mm。
4）焊接工艺规范：前焊丝焊接电流：~410A，焊接电压： ~30V；后焊丝焊接电流：~458A，焊接电压：~31V；前焊丝及后焊丝焊接速度均为60cm/min，焊接线能量在~26kJ/cm，焊剂采用CHF105；
5) 进行焊接：
a、焊前预热到110℃的温度；
b、采用多层多道连续施焊，且层间温度控制在163℃；在不需要清根的条件下进行反面焊接；
c、焊后按照305℃+4h进行去氢处理。
经检测，本实施例的对接接头力学性能：抗拉强度Rm 为825MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，接头三区冲击功焊缝-20℃KV2为118J，熔合线冲击功-20℃KV2为127 J，热影响区（1mm）-20℃KV2= 130J。
实施例2
一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法，其步骤：
1）采用抗拉强度为800MPa级别工程机械钢，试板尺寸为600mm×400mm×20mm，实验板力学性能为：抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥14%，-20℃KV2冲击功≥46J；钢板厚度为26mm,采用等厚组合进行双丝埋弧焊接焊；
2) 焊接坡口采用双面V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边4mm；
3) 焊接材料匹配：采用埋弧焊丝；焊丝熔敷金属抗拉强度为825MPa；前焊丝直径为Ф2.4mm，后焊丝直径为Ф3.2mm。
4）焊接工艺规范：前焊丝焊接电流：~425A，焊接电压： ~29.5V；后焊丝焊接电流：~465A，焊接电压：~31.5V；前焊丝及后焊丝焊接速度均为55cm/min，焊接线能量在~30kJ/cm，焊剂采用CHF105；
5) 进行焊接：
a、焊前预热到125℃的温度；
b、采用多层多道连续施焊，且层间温度控制在170℃；在不需要清根的条件下进行反面焊接；
c、焊后按照320℃+4h进行去氢处理。
经检测，本实施例的对接接头力学性能：抗拉强度Rm 为815MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，接头三区冲击功焊缝-20℃KV2为108J，熔合线冲击功-20℃KV2为125 J，热影响区（1mm）-20℃KV2= 127J。
实施例3
一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法，其步骤：
1）采用抗拉强度为800MPa级别工程机械钢，试板尺寸为600mm×400mm×20mm，实验板力学性能为：抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥14%，-20℃KV2冲击功≥46J；钢板厚度为35mm,采用等厚组合进行双丝埋弧焊接焊；
2) 焊接坡口采用双面V型对称坡口，坡口角度为50°，钝边4mm；
3) 焊接材料匹配：采用埋弧焊丝；焊丝熔敷金属抗拉强度为825MPa；前焊丝直径为Ф2.4mm，后焊丝直径为Ф3.2mm。
4）焊接工艺规范：前焊丝焊接电流：~450A，焊接电压： ~29V；后焊丝焊接电流：~475A，焊接电压：~32V；前焊丝及后焊丝焊接速度均为55cm/min，焊接线能量在~31kJ/cm，焊剂采用CHF105；
5) 进行焊接：
a、焊前预热到145℃的温度；
b、采用多层多道连续施焊，且层间温度控制在185℃；在不需要清根的条件下进行反面焊接；
c、焊后按照340℃+4h进行去氢处理。
经检测，本实施例的对接接头力学性能：抗拉强度Rm 为820MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，接头三区冲击功焊缝-20℃KV2为107J，熔合线冲击功-20℃KV2为123 J，热影响区（1mm）-20℃KV2= 123J。
实施例4
一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法，其步骤：
1）采用抗拉强度为800MPa级别工程机械钢，试板尺寸为600mm×400mm×20mm，实验板力学性能为：抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥14%，-20℃KV2冲击功≥46J；钢板厚度为40mm,采用等厚组合进行双丝埋弧焊接焊；
2) 焊接坡口采用双面V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边5mm；
3) 焊接材料匹配：采用埋弧焊丝；焊丝熔敷金属抗拉强度为825MPa；前焊丝直径为Ф2.4mm，后焊丝直径为Ф3.2mm。
4）焊接工艺规范：前焊丝焊接电流：~450A，焊接电压： ~30V；后焊丝焊接电流：~480A，焊接电压：~31.5V；前焊丝及后焊丝焊接速度均为60cm/min，焊接线能量在~28kJ/cm，焊剂采用CHF105；
5) 进行焊接：
a、焊前预热到155℃的温度；
b、采用多层多道连续施焊，且层间温度控制在180℃；在不需要清根的条件下进行反面焊接；
c、焊后按照345℃+4h进行去氢处理。
经检测，本实施例的对接接头力学性能：抗拉强度Rm 为820MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，接头三区冲击功焊缝-20℃KV2为103J，熔合线冲击功-20℃KV2为120 J，热影响区（1mm）-20℃KV2= 113J。
实施例5
一种抗拉强度为800MPa级工程机械钢采用双丝埋弧焊接方法，其步骤：
1）采用抗拉强度为800MPa级别工程机械钢，试板尺寸为600mm×400mm×20mm，实验板力学性能为：抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥14%，-20℃KV2冲击功≥46J；钢板厚度为40mm,采用等厚组合进行双丝埋弧焊接焊；
2) 焊接坡口采用双面V型对称坡口，坡口角度为55°，钝边5mm；
3) 焊接材料匹配：采用埋弧焊丝；焊丝熔敷金属抗拉强度为822MPa；前焊丝直径为Ф2.4mm，后焊丝直径为Ф3.2mm。
4）焊接工艺规范：前焊丝焊接电流：~455A，焊接电压： ~31V；后焊丝焊接电流：~480A，焊接电压：~31.5V；前焊丝及后焊丝焊接速度均为52cm/min，焊接线能量在~33kJ/cm，焊剂采用CHF105；
5) 进行焊接：
a、焊前预热到160℃的温度；
b、采用多层多道连续施焊，且层间温度控制在190℃；在不需要清根的条件下进行反面焊接；
c、焊后按照350℃+4h进行去氢处理。
经检测，本实施例的对接接头力学性能：抗拉强度Rm 为820MPa，接头冷弯d=3a，180°合格，接头三区冲击功焊缝-20℃KV2为101J，熔合线冲击功-20℃KV2为115 J，热影响区（1mm）-20℃KV2= 113J。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
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