專利名稱：微合金化tmcp q460鋼fcaw焊接方法
技術領域：
本發明屬于微合金化TMCP Q460鋼的電弧焊工藝及操作方法技術領域，具體的說， 涉及一種低低合金高強鋼Q460E的FCAW焊接工藝方法。
背景技術：
我國輸電線路鐵塔目前用材主要以熱軋角鋼型材為主，輔以少量鋼管，鋼材的品種以Q235和Q345兩種為主，鐵塔采用熱鍍鋅防腐，使用年限約為50a。鐵塔用材與發達國家相比，品種少、強度值偏低、可選擇余地小。隨著我國電力業的快速發展，大容量、長距離、高電壓的輸電線路越來越多，桿塔的荷載越來越大。多回路同塔并架和大坡度的鐵塔將越來越多地被采用。桿塔結構的大型化發展，組成鐵塔的型材規格也越來越多，使得目前常用的低強度熱軋型鋼已難以滿足使用要求，因此在我國探求一種適合輸電鐵塔的新型鋼已顯得十分必要。隨著Q460高強鋼SZl直線真型塔試驗在國網北京電力建設研究院桿塔試驗站圓滿完成。國內輸電鐵塔即將大規模應用Q460高強鋼，現階段Q460高強鋼一般可分為兩種， 一種為合金化Q460鋼，另一種為TMCP (控軋控冷)Q460鋼。后者的焊接工藝研究目前國內較少，現階段焊接方法大多采用手工電弧焊或實芯焊絲氣體保護焊，如2009101726382號 《輸電鐵塔用新型Q460鋼的焊接工藝方法》的發明專利申請，該專利使用的兩種焊接方法 其中手工焊條電弧焊的缺點是工序較為復雜、焊接過程可見度較差、生產效率低，勞動強度大，對焊工的操作技能要求較高。實芯焊絲CO2氣體保護焊焊接區的保護氣體易受外界氣流干擾、易產生飛濺、對鋼材的適應性不強等方面的缺點。該專利對焊接接頭進行了 -30°C的低溫性能試驗，按照標準要求判斷其使用的材料應為Q460D級鋼，其低溫使用要求是_20°C。

發明內容
本發明目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種微合金化TMCP Q460鋼 (Q460E) FCAW焊接方法，經常規及低溫(-40°C )性能試驗，結果表明此方法能夠得到性能良好的焊接接頭。1、一種微合金化TMCP Q460鋼FCAW焊接方法，該方法包括第一、選用藥芯焊絲作為焊接材料；第二、清理組對根據管材厚度選擇坡口形式及尺寸為32. 5° 士2. 5°，鈍邊量l_2mm，組對間隙為 3-4mm，坡口表面和附近母材內、外側各20mm應打磨，將鐵銹、油污、氧化皮雜物清理干凈， 直至露出金屬光澤；第三、焊接工藝參數通過試驗及計算得到TMCP Q460鋼薄板與厚板的臨界厚度為16mm ；
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TMCP Q460鋼合金元素含量低，HAZ淬硬和冷裂傾向很小，所以不必考慮t8/5下限問題，只需要進行上線的確定，經熱模擬試驗得到t8/5時間上限為< 20s ；厚度超過臨界厚度時按照如下t8/5理論計算公式進行熱輸入計算；
權利要求
1.一種微合金化TMCP Q460鋼FCAW焊接方法，其特征在于該方法包括 第一、選用藥芯焊絲作為焊接材料；第二、清理組對根據管材厚度選擇坡口形式及尺寸為32.5° 士 2.5°，鈍邊量l_2mm，組對間隙為 3-4mm，坡口表面和附近母材內、外側各20mm應打磨，將鐵銹、油污、氧化皮雜物清理干凈，直至露出金屬光澤；第三、焊接工藝參數通過試驗及計算得到TMCP Q460鋼薄板與厚板的臨界厚度為16mm; TMCP Q460鋼合金元素含量低，HAZ淬硬和冷裂傾向很小，所以不必考慮t8/5下限問題， 只需要進行上線的確定，經熱模擬試驗得到t8/5時間上限為< 20s ； 厚度超過臨界厚度時按照如下t8/5理論計算公式進行熱輸入計算；(μ =(0· 67-5 χ I(T4T) T7E (-----l-~) R500-T 800-Tοο式中η——不同焊接方法的相對效率，取0. 85 ； E——熱輸入，J/cm ； T0——初始溫度，。C ； F3——接頭系數，取1.0得到工件厚度大于臨界厚度時熱輸入E的上限為< 30kJ/cm ；通過工藝及熱模擬試驗驗證，按照此熱輸入條件進行焊接能夠得到性能良好的焊接接頭； 工件厚度小于等于臨界厚度時按照以下經驗公式進行計算；H2F2IV ι Y ( ι γ"ts/5 =(0.043-4.3χ10-5Γ0)4— ---F28/5 V” δ2 ^500-Γ0 J ^800-Γ0 J 2式中η——不同焊接方法的相對效率，取0. 85 ； E——熱輸入，J/cm ； T0——初始溫度，。C ； F2——接頭系數； δ-板厚，cm ；t8/5必須< 20s，相對效率，取0. 85，板厚16mm，層間溫度為150°C，接頭系數取1，得到E 上限為 17. 6kJ/cm。
2.根據權利要求l所述的方法，其特征在于所述選用藥芯E551Tl-Ni2規格為Φ1.2的高鎳焊絲，能夠顯著改善接頭性能。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對給定工件厚度等于16mm時，按照 E ^ 17. 6kJ/cm熱輸入范圍給定焊接工藝，具體步驟是采用單面焊雙面成型工藝，多層多道焊接，層間溫度控制在150°C以下，打底層焊接電流(I)為135-145A，焊接電壓(U)為19. 5-20V，焊接速度(V)為100-140mm/min ；填充層焊接電流為140-160A，焊接電壓為20-23V，焊接速度為120-180mm/min，蓋面層焊接電流為 160-180A，焊接電壓為21-24V ； 140-200mm，焊前不進行預熱，無焊后熱處理；不同厚度的工件可以按照給定的熱輸入范圍進行工藝參數的設置，匹配各數據使其達到最佳的焊接效果。
全文摘要
一種微合金化TMCP Q460鋼FCAW焊接方法。該方法包括1、選用藥芯焊絲作為焊接材料；2、清理組對，坡口表面和附近母材應打磨清理；3、確定t8/5時間＜20s，按照t8/5時間確定臨界厚度(16mm)上下的熱輸入范圍工件厚度≤臨界厚度時≤17.6kJ/cm，工件厚度＞臨界厚度時≤30kJ/cm；4、以臨界厚度(16mm)為例的一組Q460E焊接鋼管的焊接工藝及參數采用單面焊雙面成型工藝，多層多道焊接，層間溫度控制在150℃以下。打底層焊接電流135-145A，焊接電壓19.5-20V，焊接速度80-120mm/min；填充層焊接電流135-160A，焊接電壓20-23V，焊接速度90-170mm/min，蓋面層焊接電流160-180A，焊接電壓21-23V；焊前不進行預熱，無焊后熱處理；5、本發明方法能夠滿足TMCP Q460鋼的焊接要求，得到性能良好的焊接接頭。
文檔編號B23K9/23GK102500892SQ20111035691
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優先權日2010年11月17日
發明者東巖, 嚴正, 何偉, 劉文虎, 劉飛飛, 史文淵, 張兆弟, 張永生, 張金寶, 潘和, 牛志強, 王鋼, 王黎陽, 田旭海, 肖德銘 申請人:天津電力建設公司