陶瓷衬垫CO2单面焊焊接工艺

倪慧锋、刘放等。2100433B

江南造船（集团）总公司。

《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》涉及建筑钢结构焊接技术领域，尤其是建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺。

建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO2气体保护焊焊接工艺专利目的

《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》的目的在于提供建筑用高性能结构钢Q550GJ焊接工艺，以实现高性能结构钢Q550GJ在建筑上的推广应用。

建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO2气体保护焊焊接工艺技术方案

《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》针对板厚8毫米以上的建筑用高性能结构钢Q550GJ制定了CO₂气体保护焊的焊接工艺，该焊接工艺包括焊接全过程中材料及参数的控制，具体如下：

（1）焊接材料：选用实心焊丝ER69-G或药芯焊丝E601T1-K2，焊丝直径1.2毫米；

（2）根据板厚和焊接位置选择X形坡口、V形坡口或单边V形坡口，其中，X形坡口，正面60°，反面45°，钝边2～3毫米，根部间隙0～3毫米；V形坡口角度为45°～60°，钝边0～3毫米，根部间隙3～6毫米；单边V形坡口角度为45°，钝边0～3毫米，根部间隙3～6毫米；

（3）焊接前预热温度不低于120摄氏度；

（4）采用多层多道焊接，道间温度不低于所述预热温度。

优选地，所述预热温度为120摄氏度，所述道间温度为120～170摄氏度。

优选地，进行立焊时，所述焊接工艺还包括：

（1）打底焊缝：保护气体流量20～25升/分钟，焊接电流160～200安，焊接电压20～22伏，焊接速度20～30厘米/分钟，热输入6.4～13.2千焦/厘米；

（2）填充焊缝：保护气体流量20～25升/分钟，焊接电流180～220安，焊接电压22～24伏，焊接速度25～35厘米/分钟，热输入6.8～12.7千焦/厘米；

（3）盖面焊缝：保护气体流量20～25升/分钟，焊接电流160～200安，焊接电压20～24伏，焊接速度20～30厘米/分钟，热输入6.4～14.4千焦/厘米。

优选地，进行横焊时，所述焊接工艺还包括：

（1）打底焊缝：保护气体流量20～25升/分钟，焊接电流200～240安，焊接电压26～30伏，焊接速度30～40厘米/分钟，热输入7.8～14.4千焦/厘米；

（2）填充焊缝：保护气体流量20～25升/分钟，焊接电流240～280安，焊接电压28～32伏，焊接速度35～45厘米/分钟，热输入9.0～15.4千焦/厘米；

（3）盖面焊缝：保护气体流量20～25升/分钟，焊接电流200～240安，焊接电压26～32伏，焊接速度30～40厘米/分钟，热输入7.8～15.4千焦/厘米。

随着结构钢性能的提高，其焊接难度也相应提高。而焊缝的焊接质量是焊缝的坡口型式，预热温度，多道焊接时的道间温度，打底焊缝、填充焊缝、盖面焊缝的焊接参数及其相应的热输入量，立焊、横焊等焊接形式，焊接接头的拘束度，等等众多因素相互协同、综合作用的结果，为了得到合格的焊缝，在参照已有焊接规范和实践经验基础上，还需要做大量的试验和研究工作，以使各个因素良好匹配。正因为试验摸索的工作量巨大，因而阻碍了建筑用高性能结构钢Q550GJ的推广应用。

《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》焊接工艺，解决了建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接难题，按照该工艺进行焊接，获得的焊接接头综合力学性能优良，使接头的抗拉强度达到了与母材等强。

《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》提出的建筑用高性能结构钢Q550GJ焊接工艺，具有指导规范作用，填补了中国钢结构工程中Q550GJ钢利用CO₂气体保护焊进行焊接的空白，对于推动该钢种的应用具有重要意义。

《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO2气体保护焊焊接工艺》中焊接材料的选用采取等强等韧的原则，通过焊材熔敷金属力学性能数值和钢材的力学性能数值比较进行选择。

坡口和根部间隙的选择试验确定，在保证接头综合性能的前提下，将焊接量控制在合理的范围内，实现了焊接质量和效率的最优化。

钢板预热温度采用单边V型坡口焊接裂纹试验进行确定，见表1。考虑到实际工程结构的复杂性和拘束度大小，应严格按照《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》推荐的温度对钢板进行预热，低于《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》推荐的预热温度会增大焊缝开裂的可能。

表1Q550GJC单边V型坡口焊接裂纹试验焊接参数及结果

最低道间温度应不低于预热温度，否则焊接过程中极易产生裂纹；最高道间温度试验确定，道间温度过高会引起热影响区晶粒粗大，使焊缝强度及低温冲击韧性下降。

焊接参数的选择根据HAZ最高硬度试验和焊接工艺评定试验确定。根据试验，超出《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》推荐的热输入范围进行焊接，会由于热输入过大和过小影响钢板的焊接质量。热输入过大，合金元素烧损严重，焊缝热影响区组织粗大，接头强度、韧性降低；热输入过小，冷却速度快，容易得到马氏体组织，接头硬度超出规范许可值，容易引起氢致开裂。热输入的过大和过小也是各种焊接缺陷未焊透、未熔合、气孔、咬边等形成的重要原因。

图1是《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》焊接工艺中X型坡口的示意图；

图2是《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》焊接工艺中V型坡口的示意图；

图3是《建筑用高性能结构钢Q550GJ的CO₂气体保护焊焊接工艺》焊接工艺中单边V型坡口的示意图；

图4是填充焊缝热输入≤5千焦/厘米时产生未熔合焊接缺陷的示意图。