專利名稱：一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵材料焊接技術領域，尤其是一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法。
背景技術：
耐候鋼，即耐大氣腐蝕鋼，是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列，由普碳鋼添加少量銅、鎳、鉻、鈦等耐腐蝕元素而成，具有優質鋼的強韌、塑延、耐腐蝕等特性。目前，我國鐵路、公路交通運輸能力的大幅度提升，要求鐵路和公路橋梁的建設規模不斷擴大，橋梁用耐候鋼將是一個發展趨勢，利用它的耐銹性能，使構件具有抗腐蝕、延長使用壽命、免于涂裝、環保和省工節能等特點。Q345qDNH耐候鋼是在現有Q345qD橋梁鋼基礎上，加少 量銅(< O. 55%)、鎳(< O. 50%)、鉻(< O. 80%)、鈦(< O. 030%)等耐腐蝕元素而成，由于合金元素的增加，鋼板的強度將會提高，碳當量也會增加，同時焊接性變差，焊接熱影響區沖擊韌性降低，因此對耐候鋼的焊接工藝要求也更加嚴格。為了滿足Q345qDNH耐候鋼在橋梁實際建造過程中的焊接需要，在焊接方法上需要進一步探索。國內外現有的橋梁鋼焊接方法對Q345qDNH耐候鋼的焊接沒有涉及，Q345qDNH耐候鋼用于橋梁鋼結構符合鋼橋的發展方向，所涉及到的焊接方法是確保橋梁建造質量的關鍵技術，需要進行新的研究和探索。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種接頭力學性能優良、耐候性良好同時焊接效率較高的橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法。為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于
橋梁用Q345qDNH耐候鋼的化學成分百分比為C :彡O. 15，Mn :1.00 I. 50，Si O. 15 O. 50, S :彡 O. 010, P :彡 O. 025, Cr 0. 40 O. 70, Ni :彡 O. 50, Cu 0. 20 O. 40, Nb (O. 045，V 0. 10 O. 80，Ti ■.( O. 025，Al :彡 O. 020，余量為 Fe 及附帶的雜質；
焊接接頭形式采用對接或T型角接；
焊接方法采用埋弧焊、藥芯CO2氣體保護半自動焊或焊條電弧焊；
針對橋梁用Q345qDNH耐候鋼的不同板厚B，確定焊前預熱溫度。其中，當B彡20mm的板單元對接焊縫時，焊前不需要預熱；坡口形式是采用單邊V型坡口，鈍邊尺寸為O 2mm，留6mm間隙，坡口角度為45°，背面襯陶質襯墊；采用藥芯CO2氣體保護半自動焊，工藝參數包括焊接電流200 260A，電弧電壓28 32V，焊速9. 5 25m/h，線能量8 32KJ/cm，道間溫度80 200°C。其中，當B為20 30mm的板單元對接焊縫時，焊前預熱20 60°C ;坡口形式是采用雙邊V型坡口，坡口角度為60°，鈍邊尺寸為4mm ;采用埋弧焊對接焊縫，工藝參數包括焊接電流630 720A，電弧電壓28 34V，焊速22 24m/h，線能量為26 40KJ/cm，道間溫度均控制在75 200°C ;反面焊接前進行清根處理。其中，當B為30 70mm的板單元對接焊縫時，焊前預熱65 110°C;坡口形式是采用雙邊U型坡口，坡口角度為35°，根部圓弧半徑為6_，鈍邊尺寸為6_ ;采用埋弧焊對接焊縫，工藝參數包括焊接電流600 690A，電弧電壓28 34V，焊速20 24m/h，線能量為25 42KJ/cm，道間溫度均控制在75 200°C ;反面焊接前進行清根處理。其中，T型角焊縫船位埋弧焊，不開坡口，工藝參數包括焊接電流780 800A，電弧電壓31 33V，焊速19 20m/h，線能量44 50KJ/cm，道間溫度95 200°C。其中，T型角焊縫藥芯CO2氣體保護半自動焊，不開坡口，工藝參數包括平位焊接時，焊接電流220 260A，電弧電壓30 33V，焊速16 22m/h，線能量11 19KJ/cm，道間溫度80 200°C;立位焊接時，焊接電流170 200A，電弧電壓23 27V，焊速6 15m/h,線能量9 32. 4KJ/cm，道間溫度80 200°C。其中，T型角焊縫焊條電弧焊，不開坡口，工藝參數包括平位焊接時，焊接電流 160 180A，電弧電壓22 26V，焊速8 15m/h，線能量8. 4 21KJ/cm，道間溫度50 2000C;立位焊接時，焊接電流130 150A，電弧電壓22 24V，焊速3 4m/h，線能量26 43KJ/cm，道間溫度 50 200°C。其中，使用的焊接材料為
埋弧焊，采用牌號為JW-55W、直徑為Φ4. 8mm的焊絲，配牌號為JF-B的焊劑；
藥芯CO2氣體保護半自動焊，采用牌號為LW-81Nil、直徑為Φ1. 2mm的焊芯焊絲；
焊條電弧焊，采用JAC-818W、直徑為Φ4. Omm的焊條。采用上述技術方案所產生的有益效果在于
本發明針對橋梁用Q345qDNH耐候鋼特定的成分范圍和技術條件，解決了該耐候鋼的焊接工藝問題，具體包括如下幾個方面1)確定焊前預熱溫度，以避免接頭部位產生冷裂紋；2)焊接熱影響區(熔合線外Imm處)_20°C夏比沖擊功KV2彡47J ;3)對該耐候鋼的接頭形式和板厚，提出合理的坡口形式和焊接方法；4)針對該耐候鋼及其接頭形式、坡口形式和焊接方法，選用合適的焊接材料；5)針對該耐候鋼及其接頭形式、坡口形式、焊接方法和焊接材料，提出合適的焊接工藝參數。本發明具有如下優點
(I)焊前預熱溫度
本發明按照GB4675. 5-84《焊接熱影響區最高硬度試驗方法》規定的條件，對板厚分別為13、25和57mm的橋梁用Q345qDNH耐候鋼板分別進行焊接熱影響區的最高硬度試驗，結果分別為361、397和410HV10，高于TB10212-2009《鐵路鋼橋制造規范》的要求(蘭350HVlO),表明該鋼焊接冷裂紋傾向較大。本發明按照GB4675. 1-84《斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》的規定，選用板厚為13,25,57mm的橋梁用Q345qDNH耐候鋼作為試驗材料，手工電弧焊作為焊接方法，牌號為JAC-818W、直徑為Φ4πιπι的焊條作為焊接材料，研究了該鋼在環境溫度10°C、焊前不同預熱溫度、嚴格拘束等焊接條件下接頭部位表面和斷面的開裂傾向，結果表明，規格13mm的鋼板在焊前不預熱、規格25mm的鋼板在預熱溫度為20°C、規格57mm的鋼板在預熱溫度為65 C條件下，接頭部位的表面裂紋率和斷面裂紋率均為零。試驗結果證明在板厚f 13mm時，焊前不需要預熱；在板厚在13 25mm時，焊前預熱20 60°C;在板厚>25 57mm時，焊前預熱65 110°C，即可避免焊接冷裂紋的產生。(2)焊接線能量
本發明將橋梁用Q345qDNH耐候鋼板加工成尺寸為10X10X80 (mm)的試件，先采用Gleeble3500試驗機模擬焊接粗晶熱影響區組織，相應的熱循環參數包括焊前不預熱，最高加熱溫度1350°C，焊接線能量分別為20、30、40、50、60和70KJ/cm，中止冷卻溫度100°C。然后按照GB/T229-1994《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》規定測試各模擬焊接粗晶熱影響區-20°C夏比沖擊功，對應的測試結果分別是164J、132J、62J、55J、43J和27J，表明當焊接線能量超過50 KJ/cm時，所述耐候鋼焊接熱影響區的局部粗晶脆化傾向急劇增加，符合焊接熱影響區(熔合線外Imm處)_20°C夏比沖擊功3 47J的焊接線能量控制范圍是=50kJ/cm。(3)坡口形式、焊接方法和焊接參數 本發明針對橋梁用Q345qDNH耐候鋼不同接頭形式和板厚所采用的坡口形式、焊接方法和焊接參數，是為了兼顧接頭的低溫沖擊韌性和焊接效率。如厚板對接時，考慮高效性，采用了埋弧焊方法以提高熔敷效率，板厚在超過32mm時采用了角度為35°的U型坡口代替V型坡口以減少金屬填充量等措施；在同時考慮質量和效率，焊接線能量控制在25 42KJ/cm,反面清根等措施。T型角接一般都是連續焊縫，不用熔透，不考慮接頭的低溫韌性，因此采用了較高線能量(45 50KJ/cm)的埋弧焊和方便靈活的藥芯焊絲氣體保護焊、焊條電弧焊等技術方案。(4)焊接材料
本發明針對橋梁用Q345qDNH耐候鋼，在選用焊接材料時，首先考慮的是焊縫金屬的強度、-20°C夏比沖擊功、耐候性與母材盡可能匹配，選用JW-55W埋弧焊絲配堿性的JF-B焊齊U、以及高堿度渣系為特征的LW-81Nil藥芯焊絲和JAC-818W焊條作為焊接材料，形成的焊縫金屬含有鎳、鉻、銅等提高焊縫耐候性能的元素，要保證焊縫金屬與母材化學成分相近，耐候性能相當，且純凈度較高，焊縫組織以細小的針狀鐵素鐵為主，強韌性兼備，是所述橋梁用Q345qDNH耐候鋼較為理想的焊接材料。總之，本發明技術方案的制訂依據都是建立在較為系統完整的焊接工藝評定試驗和研究結果的基礎之上，具有較充分的客觀性和合理性。本發明在實施過程中，可以達到接頭力學性能優良、良好的耐候性和焊接效率較高兼顧的效果，實用性強。因此，本發明對促進橋梁鋼的升級換代和建橋技術的發展具有較重要的作用，本發明除了運用于橋梁結構的建造以外，還可以移置到其它耐候鋼的焊接，適用性強。


圖I是本發明第一實施例的接頭和坡口形式示意 圖2是本發明第一實施例的焊道布置示意 圖3是本發明第二實施例的接頭和坡口形式示意 圖4是本發明第二實施例的焊道布置示意 圖5是本發明第三實施例的接頭和坡口形式示意 圖6是本發明第三實施例的焊道布置示意 圖7是本發明第四至第六實施例的接頭形式示意圖；圖8是本發明第四實施例的焊道布置示意 圖9是本發明第五實施例的平位焊接焊道布置示意 圖10是本發明第五實施例的立位焊接焊道布置示意 圖11是本發明第六實施例的立位焊接焊道布置示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。本發明涉及的橋梁用Q345qDNH耐候鋼的化學成分列于表1，力學性能列于表2。
權利要求
1.一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于 橋梁用Q345qDNH耐候鋼的化學成分百分比為C :≤O. 15，Mn :1.00 I. 50，Si O. 15 O. 50, S :≤ O. 010, P :≤ O. 025, Cr 0. 40 O. 70, Ni :≤ O. 50, Cu 0. 20 O. 40, Nb ≤O. 045，V 0. 10 O. 80，Ti ■.≤ O. 025，Al :≥ O. 020，余量為 Fe 及附帶的雜質； 焊接接頭形式采用對接或T型角接； 焊接方法采用埋弧焊、藥芯CO2氣體保護半自動焊或焊條電弧焊； 針對橋梁用Q345qDNH耐候鋼的不同板厚B，確定焊前預熱溫度。
2.根據權利要求I所述的一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于 當板厚B <20_的板單元對接焊縫時，焊前不需要預熱；坡口形式是采用單邊V型坡口，鈍邊尺寸為O 2_，留6_間隙，坡口角度為45°，背面襯陶質襯墊；采用藥芯CO2氣體保護半自動焊，工藝參數包括焊接電流200 260A，電弧電壓28 32V，焊速9. 5 25m/h,線能量8 32KJ/cm，道間溫度80 200°C。
3.根據權利要求I所述的一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于 當板厚B為20 30mm的板單元對接焊縫時，焊前預熱20 60°C ;坡口形式是采用雙邊V型坡口，坡口角度為60°，鈍邊尺寸為4mm ;采用埋弧焊對接焊縫，工藝參數包括焊接電流630 720A，電弧電壓28 34V，焊速22 24m/h，線能量為26 40KJ/cm，道間溫度均控制在75 200°C ;反面焊接前進行清根處理。
4.根據權利要求I所述的一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于 當板厚B為30 70mm的板單元對接焊縫時，焊前預熱65 110°C;坡口形式是采用雙邊U型坡口，坡口角度為35°，根部圓弧半徑為6_，鈍邊尺寸為6_ ;采用埋弧焊對接焊縫，工藝參數包括焊接電流600 690A，電弧電壓28 34V，焊速20 24m/h，線能量為25 42KJ/cm，道間溫度均控制在75 200°C ;反面焊接前進行清根處理。
5.根據權利要求I所述的一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于 T型角焊縫船位埋弧焊，不開坡口，工藝參數包括焊接電流780 800A，電弧電壓31 33V，焊速19 20m/h，線能量44 50KJ/cm，道間溫度95 200°C。
6.根據權利要求I所述的一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于 T型角焊縫藥芯CO2氣體保護半自動焊，不開坡口，工藝參數包括平位焊接時，焊接電流220 260A，電弧電壓30 33V，焊速16 22m/h，線能量11 19KJ/cm，道間溫度80 2000C;立位焊接時，焊接電流170 200A，電弧電壓23 27V，焊速6 15m/h，線能量9 32. 4KJ/cm,道間溫度 80 200°C。
7.根據權利要求I所述的一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于 T型角焊縫焊條電弧焊，不開坡口，工藝參數包括平位焊接時，焊接電流160 180A，電弧電壓22 26V，焊速8 15m/h，線能量8. 4 21KJ/cm，道間溫度50 200°C;立位焊接時，焊接電流130 150A，電弧電壓22 24V，焊速3 4m/h，線能量26 43KJ/cm，道間溫度50 200°C。
8.根據權利要求I所述的一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法，其特征在于使用的焊接材料為 埋弧焊，采用牌號為JW-55W、直徑為Φ4. 8mm的焊絲，配牌號為JF-B的焊劑； 藥芯CO2氣體保護半自動焊，采用牌號為LW-81Nil、直徑為Φ1. 2mm的焊芯焊絲；焊條電弧焊，采用JAC-818W、直徑為Φ4. Omm的焊 條。
全文摘要
本發明公開了一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接方法。本發明針對橋梁用Q345qDNH耐候鋼特定的化學成分、適用的技術條件及不同板厚，焊接接頭形式采用對接或T型角接，焊接方法采用埋弧焊、藥芯CO2氣體保護半自動焊或焊條電弧焊，并根據不同板厚確定焊前預熱溫度。本發明較全面地涵蓋了橋梁結構的接頭形式和厚度規格，技術方案簡便、適用性強，實施效果均符合現行橋梁鋼及橋梁結構建造相關標準的技術要求，可實際運用于Q345qDNH耐候鋼橋梁結構的焊接。
文檔編號B23K33/00GK102837105SQ20121036797
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者徐向軍, 貝玉成, 范軍旗, 單亞廷, 劉壯, 劉振剛, 曹磊, 劉洪柱, 陳英杰, 馬立鵬 申請人:中鐵山橋集團有限公司