一种890级别超高强海工板气保焊焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，更具体地，涉及一种890级别超高强海工板气保焊焊接方法。

背景技术

海洋工程用钢通常应用在海洋平台、海上低温结构、大型船舶等大型海工构件的焊接结构关键部位，其中包括自升式平台的桩腿、桩靴、悬臂梁、齿条升降机构等。因其使用地点为严峻的海洋环境，面对海潮，寒流等恶劣情况，要求：超高强海洋工程用钢必须具有高强度，高韧性及良好的可焊性等各种性能。

目前大部分用户最高采用690级别高强海工钢进行上述项目建设，使用过程中需要进行大量卷曲等加工工艺。受限于690本身强度，板材往往较厚，给卷曲带来较大困难。因此，若能用890级别代替690级别使用，则可减薄使用规格，大大减轻用户加工负担。但890级别属于超高强钢种，且近年来刚纳入船级社标准规范，生产难度和焊接难度较大，目前无成熟匹配的焊接工艺技术。

因此，掌握890级别超高强海工板焊接工艺技术十分迫切和重要。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为890级别超高强海工板应用提供匹配的焊接工艺技术，本发明提出一种890级别超高强海工板气保焊焊接方法，且焊接后各项力学性能优良，焊缝成形良好，焊缝缺陷极少，满足890级别超高强海工板船级社标准：抗拉强度940～1100MPa，-40℃冲击值≥46J。

本发明提出一种890级别超高强海工板气保焊焊接方法；且焊接后各项力学性能优良，焊缝成形良好，焊缝缺陷极少。

技术方案：本发明所述的一种890级别超高强海工板气保焊焊接方法，其具体操作步骤如下：

(1.1)、焊接前准备：预备待焊的EH890超高强海工板；

(1.2)、预热：对待焊的EH890超高强海工板进行预热；

(1.3)、确定焊接条件及焊接材料；最终制成890级别超高强海工板。

进一步的，在步骤(1.1)中，所述待焊的EH890超高强海工板的成分为C：0.06wt％；Mn：1.5wt％；Si：0.6wt％；Ni：2.5wt％；Cu：1.3wt％；Al：0.4wt％。

进一步的，在步骤(1.1)中，所述待焊的EH890超高强海工板的厚度为12mm；

其抗拉强度为1140MPa，-40℃平均冲击值≥80J。

进一步的，在步骤(1.2)中，所述对待焊的EH890超高强海工板进行预热的温度是：80℃。

进一步的，在步骤(1.3)中，在所述确定的焊接条件及焊接材料中，

所述焊接条件：采用气保焊打底焊接；所述使用的电源选择直流反接；

所述焊接材料：所用配套焊材为伯乐蒂森产GM-120焊丝，焊丝直径

焊材熔敷金属成分为C：0.10wt％；Mn：1.80wt％；Si：0.80wt％；Ni：2.3wt％； Cu：≤0.10wt％；Al：≤0.12wt％；

所述焊接材料的抗拉强度为980MPa，-40℃平均冲击值≥47J。

进一步的，所述打底焊采取强制成型的焊接工艺摆动焊接，在V型坡口根部侧贴上陶瓷衬垫；

其中，打底焊焊接电流230～250A，焊接电压26V～28V，焊接速度 25cm/min～30cm/min，线能量控制在12～16kJ/cm。

进一步的，所述填充焊、盖面焊均采用相同焊接工艺；其具体工艺为：焊接电流250A～270A，焊接电压28V～30V，焊接速度25cm/min～30cm/min，线能量控制在15～18kJ/cm。

有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明针对890 级别超高强海工板焊接领域，为890级别超高强海工板气保焊焊接工艺填补了空白，提供了气保焊焊接技术储备；2、本发明提供焊接工艺坡口加工简单。3～4mm 坡口根部间隙设计及打底焊焊接参数及线能量控制保证焊后焊接接头抗拉性能、面弯背弯性能、低温冲击性能及其他力学性能满足用户使用要求及船级社标准要求；本发明提供的焊接参数(焊接电流、电压，焊接速度)保证焊接质量与焊缝成形，不会产生气孔等缺陷。同时，因为线能量和道间温度的控制，保证焊后力学性能符合要求；对本发明所形成的焊接接头进行力学性能测试，拉伸、弯曲、冲击按照取样标准取样。打底焊焊接电流230～250A，焊接电压26V～28V，焊接速度25cm/min～30cm/min；填充焊、盖面焊焊接电流250A～270A，焊接电压 28V～30V，焊接速度25cm/min～30cm/min时，最终测试焊接接头抗拉强度 988～990MPa。面弯背弯保证d＝7a，180°不出现裂纹。-40℃时，焊缝金属冲击值平均为54～60J；熔合线冲击值平均为99～100J；熔合线线外1mm处冲击值平均为95～96J；熔合线线外2mm处冲击值平均为97～100J。因此，采用该配套本发明提供的气保焊焊接工艺焊接的EH890超高强海工板，焊缝成形良好，焊缝具有良好的力学性能，-40℃低温冲击韧性优良。

附图说明

图1是本发明的焊接流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，本发明所述的一种890级别超高强海工板气保焊焊接方法，包括以下工艺参数及步骤：

1)、焊接前准备：本发明所用待焊试板为EH890超高强海工板，交货状态为 QT态；

进一步的，所述待焊EH890超高强海工板成分为C：0.06wt％；Mn：1.5wt％； Si：0.6wt％；Ni：2.5wt％；Cu：1.3wt％；Al：0.4wt％；

进一步的，所述待焊EH890超高强海工板厚度为12mm；

进一步的，所述待焊EH890超高强海工板抗拉强度为1140MPa，-40℃平均冲击值≥80J；

进一步的，坡口不留钝边，间隙控制为3～4mm，点焊固定待焊试板及所留间隙，坡口用砂轮机打磨干净，除去水锈油污；

2)、预热：所用EH890超高强海工板预热温度为80℃；

3)、焊接条件：采用气保焊(GMAW)焊接，电源选择直流反接，待焊试板平整摆放于焊接平台之上，母材抗拉强度高，无需特别注意反变形问题，可适当留 5°左右，不需固定装置固定待焊试板；

4)、焊接材料：所用配套焊材为伯乐蒂森产GM-120焊丝，焊丝直径

进一步的，所述焊接材料的抗拉强度为980MPa，-40℃平均冲击值≥47J；

5)、打底焊采取强制成型的焊接工艺摆动焊接，在V型坡口根部侧贴上陶瓷衬垫。打底焊焊接电流230～250A，焊接电压26V～28V，焊接速度 25cm/min～30cm/min，线能量控制在12～16kJ/cm；

6)、填充焊、盖面焊可采用相同焊接工艺；具体工艺为焊接电流250A～270A，焊接电压28V～30V，焊接速度25cm/min～30cm/min，线能量控制在15～18kJ/cm；

7)、考虑到本发明所涉及该规格母材用户多采取V型坡口进行焊接，根据船级社标准要求需进行面弯/背弯试验。采用传统气保焊工艺容易导致背弯开裂；本发明通过扩大根部间隙，一方面保证背弯时焊缝受力面积增大，另一方面相对大的线能量输入使得冷却速度减缓，降低淬硬倾向，保证其他力学性能特别是冲击性能合格。

8)、多层多道焊及道间温度的控制；考虑到890级别超高强海工板的特性，过大的线能量或过高的道间温度均不利于焊接接头抗拉性能及低温冲击性能；因此，焊接每一层时尽量采取压道焊接防止焊道过宽，同时控制层间温度在80～200℃。

本发明提出一种超高强海工板EH890气保焊焊接方法，保证焊接接头各项力学性能优良，焊缝成形良好，焊缝缺陷极少；填补超高强海工板焊接工艺方面空白。

本发明为超高强海工板EH890实际使用提供技术支持。

实施例1

一种EH890超高强海工板气保焊焊接方法，将待焊EH890超高强海工板加工为V型坡口，单边角度30°，坡口不留钝边，间隙控制为3～4mm，点焊固定待焊试板及所留间隙，坡口用砂轮机打磨干净，除去水锈油污；待焊试板预热温度为80℃；

焊接试板为12mm厚的EH890超高强海工板，QT态交货；

所述EH890超高强海工板的化学组分是：C：0.06wt％；Mn：1.5wt％；Si： 0.6wt％；Ni：2.5wt％；Cu：1.3wt％；Al：0.4wt％，所述EH890超高强海工板的力学性能是：抗拉强度为1140MPa，-40℃时冲击功Akv≥80J；

气保焊工艺参数：打底焊接电流为230A，焊接电压为26V，焊接速度为 30cm/min；两边坡口焊接顺序按照预设，填充、盖面焊焊接电流为250A，焊接电压为28V，焊接速度为25cm/min。

对本实施例焊后的焊缝力学性能进行检测分析，结果如下：焊接接头抗拉强度为990MPa；面弯背弯d＝7a，180°无裂纹；在-40℃焊缝金属冲击平均值为54J，熔合线冲击平均值99J，熔合线线外1mm处冲击平均值为95J；熔合线线外2mm 处冲击平均值为97J；测试结果表明：采用该气保焊焊接工艺焊接的EH890超高强海工板，焊缝成形良好，焊缝具有良好的力学性能，-40℃低温冲击韧性优良。

实施例2

一种EH890超高强海工板气保焊焊接方法，将待焊EH890超高强海工板加工为V型坡口，单边角度30°，坡口不留钝边，间隙控制为3～4mm，点焊固定待焊试板及所留间隙，坡口用砂轮机打磨干净，除去水锈油污；待焊试板预热温度为80℃；

焊接试板为12mm厚的EH890超高强海工板，QT态交货；

所述EH890超高强海工板的化学组分是：C：0.06wt％；Mn：1.5wt％；Si： 0.6wt％；Ni：2.5wt％；Cu：1.3wt％；Al：0.4wt％，所述EH890超高强海工板的力学性能是：抗拉强度为988MPa，-40℃时冲击功Akv≥80J；

气保焊工艺参数：打底焊接电流为250A，焊接电压为28V，焊接速度为 25cm/min；两边坡口焊接顺序按照预设，填充、盖面焊焊接电流为270A，焊接电压为30V，焊接速度为30cm/min；

对本实施例焊后的焊缝力学性能进行检测分析，结果如下：焊接接头抗拉强度为990MPa；面弯背弯d＝7a，180°无明显裂纹；在-40℃焊缝金属冲击平均值为60J，熔合线冲击平均值100J，熔合线线外1mm处冲击平均值为96J；熔合线线外2mm处冲击平均值为100J；测试结果表明：采用该气保焊焊接工艺焊接的 EH890超高强海工板，焊缝成形良好，焊缝具有良好的力学性能，-40℃低温冲击韧性优良。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。