【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接，特别是涉及一种免预热免焊后热处理的q690高强耐候钢的气体保护焊接方法。
技术介绍
1、耐候钢主要应用于铁道车辆制造行业，由于具备优良的耐大气腐蚀性能，同时又相对于不锈钢来说具有低廉的成本，使其还适用于桥梁、建筑、船舶、机械等各个领域。传统的耐候钢主要通过cu、p、cr、ni等合金元素来保证耐大气腐蚀性能，如09cupcrni、q450nqr1等，但此类钢的强度级别较低。近年来市场对于耐候钢的性能要求越来越高，不仅需要具备良好的耐腐蚀性能、高强韧性，而且还需具备良好的焊接性能，这是由于在铁路车辆制造行业中，焊接作为连接高强耐候钢的重要方式被广泛采用。
2、中国专利cn105033418a公开了一种q690d高强钢焊接工艺，包含焊前准备、焊接和焊后热处理等步骤，但此焊接工艺复杂，生产成本高，尤其针对大型焊接件在采用焊前预热和焊后热处理时，需要将整体结构升温到某一数值才可进行焊接，极大的提高了实际生产应用的难度。中国专利cn104759858a公开了一种80公斤级低温不预热焊接高强钢的生产方法，轧制后采用dq工艺，在685～695℃进行回火，其产品符合在常温下进行不预热焊接的要求，但是，其生产工艺采用了较高的回火处理温度，产品制造成本较高，制备工序繁琐。
3、并且q690高强钢通常采用预热、焊接后热处理的工艺，尽管焊前预热和焊后热处理可以用于调节焊接接头的力学性能，然而这类工艺存在着施工环境困难、成本高及生产周期长等问题。因此，如何通过合理控制焊接过程，选择配套的焊接材料和焊接工艺，成为q
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种免预热免焊后热处理的q690高强耐候钢的气体保护焊接方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术的技术方案之一：一种低碳v-n微合金化q690高强耐候钢，包括以下重量百分比的组分：c：0.04～0.10％，si：≤0.50％，mn：1.10～2.10％，s：≤0.012％，p：0.002～0.015％，al：≤0.050％，v：0.04～0.16％，n：0.010～0.015％，cr：0.40～0.70％，ni：0.20～0.65％，cu：0.15～0.55％，mo：≤0.50％，余量为fe和其他不可避免的杂质。
4、进一步地，所述低碳v-n微合金化q690高强耐候钢的组织为多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体，屈服强度为690～720mpa，抗拉强度为790～820mpa，断后伸长率≥15％，-60℃冲击功≥100j。
5、本专利技术中各组分的作用：
6、c：碳对提高钢板强度是行之有效的，但是会降低钢板的焊接性，为了防止焊接过程中冷裂纹的产生，应避免加入过高的碳，以免产生较多的硬质脆性相。综合考虑，将c的含量控制在0.04～0.10％范围内。
7、mn：锰能够通过相变强化和固溶强化来提高钢材的性能，但过高的mn会引起成分偏析，破坏产品的低温韧性。因此，将mn的含量控制在1.10～2.10％。
8、s、p：硫含量过多还会影响钢板焊接，因此s含量应控制在0.01％以下。少量的p可以提高钢的强度、改善钢的低温性能、改善钢的焊接性能和耐腐蚀性能，但同时也需要注意其副作用。因此，p的含量控制在0.002～0.015％。
9、v、n：钒是首选的析出强化元素，v与n具有很强的亲和力，n的加入可提高v-n固溶度积，利用奥氏体中形变诱导析出的vn析出相促进晶内铁素体形核机理，通过细晶强化、组织强化、析出强化从而使钢板获得高强度。若v的含量过低，则可能无法完全发挥其强化作用，而过高的v含量则可能会降低材料的韧性，特别是在高应变环境下，并且会提高材料的成本，影响钢材使用的经济性。n对钢材性能与c、p类似，随着n含量的增加，能够提高钢材强度，但是可焊性会变差，以及塑性、韧性也会显著降低。因此，v的含量控制在0.04～0.16％，n的含量控制在0.010～0.015％。
10、al：铝在钢中主要起脱氧和控制晶粒度的作用，铝细化钢的本质晶粒，提高钢晶粒粗化的温度。但是过多的al会改变钢的物理性质，难以焊接，同时会导致钢材的塑性、韧性和耐高温性变差。因此，本专利技术控制al含量不高于0.05％。
11、ni：镍能促进针状铁素体的形成，提高焊缝韧性，抑制侧板条铁素体。一定量的镍含量能细化柱状晶组织，过量反而导致粗化。因此，本专利技术将ni的含量控制在0.20～0.65％。
12、cr：适量的cr能诱发针状铁素体组织产生，抑制先共析铁素体，但过量的cr将导致针状铁素体被贝氏体和马氏体所替代，降低加工性和焊接性。同时，cr元素的添加能够提高钢材的耐腐蚀性能，这是由于cr元素能够促进钢表面形成致密的钝化膜来保护基体，一般来说，耐候钢中cr含量需要控制在0.4～1.3％范围内。综合考虑，本专利技术所选用的q690耐候钢中将cr的含量控制在0.40～0.70％。
13、cu：铜可以起到细化晶粒的作用，提高钢的强度和韧性，添加适量的cu有助于降低焊接热影响区的硬度。同时，cu也是提高钢的耐大气腐蚀性能的关键元素，与p共同发挥出协同耐候效应。因此，cu含量控制在0.15～0.55％范围内。
14、mo：钼可以细化晶粒，提高钢的强度和韧性，特别是在高温下；mo还能增加钢的耐腐蚀性能，mo在钢中形成moo3和含mo氧化物，当钢中含有0.4～0.5％的mo时，钢在大气腐蚀环境中的腐蚀速率能大幅降低。但过量的mo会损坏加工成形性能及焊接性能，而且价格较贵重，提高了生产成本，综合考虑将mo含量控制在不大于0.50％的上限。
15、si：硅在钢中作为脱氧剂，用al脱氧时适量加入一定量的si，能够有效提高al的脱氧能力，降低钢中的氧含量，从而减少气孔和夹杂物的形成。硅对钢的强度和塑性影响有限，但有助于改善钢的耐腐蚀性能。过高si会容易产生淬火裂纹，超快冷下裂纹倾向更大，会直接降低钢的焊接性能。同时，在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐，增加熔化金属的流动性，影响焊缝质量。因此，si的含量尽量不高于0.50％。
16、本专利技术的技术方案之二：一种免预热免焊后热处理的q690高强耐候钢的气体保护焊接方法，包括以下步骤：
17、将上述低碳v-n微合金化q690高强耐候钢作为基材，并在基材上开单面v型坡口，然后进行气体保护焊打底焊和填充焊，实现q690高强耐候钢的免预热免焊后热处理焊接。
18、进一步地，所述气体为ar和co2的混合气体；
19、所述ar和co2的体积百分比为80:20，体积之和为100％；
20、所述气体的流量为10～25l/min；
21、所述v型坡口的角度α为55～65°，钝边c为1～3mm，对焊装配间隙h为1～2mm。
22、进一步地，所述打底焊的焊接电流为190～280a，焊接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低碳V-N微合金化Q690高强耐候钢，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：C：0.04～0.10％，Si：≤0.50％，Mn：1.10～2.10％，S：≤0.012％，P：0.002～0.015％，Al：≤0.050％，V：0.04～0.16％，N：0.010～0.015％，Cr：0.40～0.70％，Ni：0.20～0.65％，Cu：0.15～0.55％，Mo：≤0.50％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低碳V-N微合金化Q690高强耐候钢，其特征在于，所述低碳V-N微合金化Q690高强耐候钢的组织由多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成，屈服强度为690～720MPa，抗拉强度为790～820MPa，断后伸长率≥15％，-60℃冲击功≥100J。
3.一种免预热免焊后热处理的Q690高强耐候钢的气体保护焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的气体保护焊接方法，其特征在于，所述气体为Ar和CO2的混合气体；
5.根据权利要求3所述的气体保护焊接方法，其特征在于，所述打底
6.根据权利要求3所述的气体保护焊接方法，其特征在于，所述填充焊采用多层多道次焊接，层间温度控制在100～120℃；所述填充焊的焊接电流为300～450A，焊接电压为30～35V，焊接速度为285～350mm/min，焊接热输入控制在12.3～25.5KJ/cm。
7.根据权利要求3所述的气体保护焊接方法，其特征在于，所述打底焊和填充焊采用的焊丝均为实芯焊丝，焊丝的直径为1.2mm；
8.根据权利要求3所述的气体保护焊接方法，其特征在于，所述基材的组合形式为(10～20)+(10～20)mm两板对接，单侧基板尺寸为200×150×(10～20)mm。
...【技术特征摘要】
1.一种低碳v-n微合金化q690高强耐候钢，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：c：0.04～0.10％，si：≤0.50％，mn：1.10～2.10％，s：≤0.012％，p：0.002～0.015％，al：≤0.050％，v：0.04～0.16％，n：0.010～0.015％，cr：0.40～0.70％，ni：0.20～0.65％，cu：0.15～0.55％，mo：≤0.50％，余量为fe和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低碳v-n微合金化q690高强耐候钢，其特征在于，所述低碳v-n微合金化q690高强耐候钢的组织由多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成，屈服强度为690～720mpa，抗拉强度为790～820mpa，断后伸长率≥15％，-60℃冲击功≥100j。
3.一种免预热免焊后热处理的q690高强耐候钢的气体保护焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的气体保护焊...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘悦，张朋，郑晓明，冯晓勇，李秋明，纪宏超，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。