建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝

建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝專利01專利背景附圖說明發(fā)明內容技術領域目錄03020405權利要求榮譽表彰實施方式目錄0706基本信息《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》是中冶建筑研究總院有限公司和中國京冶工程技術有限公司于2014年3月6日申請的專利，該專利的申請?zhí)枮?7，公布號為CNA，授權公布日為2014年5月21日，發(fā)明人是馬德志、劉菲、龔超、符定梅、李業(yè)績、侯兆新、段斌、傅彥青?！督ㄖ酶咝阅芙Y構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》公開了一種建筑高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝，該焊接工藝①焊接材料：選用實心焊絲ER69-G或藥芯焊絲E601T1-K2；②根據(jù)板厚和焊接位置選擇X形坡口、V形坡口或單邊V形坡口；③焊接前預熱溫度不低于12攝氏度；④采用多層多道焊接，道間溫度不低于預熱溫度。該發(fā)明焊接工藝方法解決了建筑高性能結構鋼Q550GJ在焊縫熱影響區(qū)易脆化的問題，避免了焊接裂紋的產生，焊接接頭的綜合性能優(yōu)良，達到了與母材等強等韌的目的，可以保證Q550GJ高性能鋼在鋼結構領域的成功應用，提高了中國鋼結構焊接的科技水平，對于推動中國鋼結構建設的發(fā)展具有重要的意義。2018年12月20日，《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎。（概述圖為《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》摘要附圖）專利背景專利背景在鋼結構工程中采用高性能結構鋼能大幅度減少鋼材的用量，相應的大大減少冶煉鋼材消耗的能源，最終降低單位建筑面積消耗的能源。中國每年建筑用結構鋼超過3000萬噸，若其中10%采用高性能結構鋼，即高性能結構鋼用量約300萬噸，用鋼量可減少15%，每噸鋼結構造價按10000元計算，則可節(jié)省投資成本近50億元。經(jīng)濟發(fā)達國家在鋼結構用鋼材方面非常注重使用高性能結構鋼。中國國外已大量使用420兆帕、460兆帕、490兆帕、550兆帕級，甚至用到780兆帕級高強鋼，并配套相應的規(guī)范標準。截至2014年3月6日，中國鋼結構主要是使用Q235和Q345等普通鋼材，而高性能結構鋼在鋼結構中的使用還比較少，與國外發(fā)達國家相比存在著較大差別。近年來，隨著國家的發(fā)展，高層建筑、超高層建筑、大跨度體育場館、機場、會展中心以及鋼結構廠房等大型建筑工程的建設力度日益加大，高層建筑用鋼板的市場應用需求越來越大。高層建筑用鋼板具有抗震、抗低溫沖擊等性能，與普通碳鋼或低合金鋼板相比，屈服強度設定了上限，抗拉強度有提高，對碳當量、屈強比指標有要求。中國鋼結構對強度超過420兆帕的高強鋼沒有配套的設計規(guī)范。若在工程中應用，則要針對具體工程進行專門研究后方可使用?？拐鹦阅茌^好的建筑用高性能結構鋼Q550GJ，其含碳量低，S、P含量控制嚴格，并通過加入微量合金元素采用控軋控冷技術（TMCP）來得到強度高韌性好的組織，從而保證鋼板良好的綜合機械性能。同時，Q550GJ鋼與普通Q550鋼相比，增加了屈強比和Z向性能的要求，厚度效應對屈服強度的影響很小。發(fā)明內容技術方案專利目的發(fā)明內容專利目的《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》的目的在于提供建筑用高性能結構鋼Q550GJ焊接工藝，以實現(xiàn)高性能結構鋼Q550GJ在建筑上的推廣應用。

技術方案《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》針對板厚8毫米以上的建筑用高性能結構鋼Q550GJ制定了CO2氣體保護焊的焊接工藝，該焊接工藝包括焊接全過程中材料及參數(shù)的控制，具體如下：（1）焊接材料：選用實心焊絲ER69-G或藥芯焊絲E601T1-K2，焊絲直徑1.2毫米；（2）根據(jù)板厚和焊接位置選擇X形坡口、V形坡口或單邊V形坡口，其中，X形坡口，正面60°，反面45°，鈍邊2～3毫米，根部間隙0～3毫米；V形坡口角度為45°～60°，鈍邊0～3毫米，根部間隙3～6毫米；單邊V形坡口角度為45°，鈍邊0～3毫米，根部間隙3～6毫米；（3）焊接前預熱溫度不低于120攝氏度；（4）采用多層多道焊接，道間溫度不低于所述預熱溫度。優(yōu)選地，所述預熱溫度為120攝氏度，所述道間溫度為120～170攝氏度。優(yōu)選地，進行立焊時，所述焊接工藝還包括：（1）打底焊縫：保護氣體流量20～25升/分鐘，焊接電流160～200安，焊接電壓20～22伏，焊接速度20～30厘米/分鐘，熱輸入6.4～13.附圖說明附圖說明圖1是《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》焊接工藝中X型坡口的示意圖；圖2是《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》焊接工藝中V型坡口的示意圖；圖3是《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》焊接工藝中單邊V型坡口的示意圖；圖4是填充焊縫熱輸入≤5千焦/厘米時產生未熔合焊接缺陷的示意圖。

技術領域技術領域《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》涉及建筑鋼結構焊接技術領域，尤其是建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝。

權利要求權利要求1.建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝，其特征在于，結構鋼Q550GJ的板厚不小于8毫米，其工藝具體如下：（1）焊接材料：選用實心焊絲ER69-G或藥芯焊絲E601T1-K2，焊絲直徑1.2毫米；（2）根據(jù)板厚和焊接位置選擇X形坡口、V形坡口或單邊V形坡口，其中，X形坡口，正面60°，反面45°，鈍邊2～3毫米，根部間隙0～3毫米；V形坡口角度為45°～60°，鈍邊0～3毫米，根部間隙3～6毫米；單邊V形坡口角度為45°，鈍邊0～3毫米，根部間隙3～6毫米；（3）焊接前預熱溫度為120攝氏度；（4）采用多層多道焊接，道間溫度為120～170攝氏度。2.根據(jù)權利要求1所述的焊接工藝，其特征在于，進行立焊時，所述焊接工藝還包括：（1）打底焊縫：保護氣體流量20～25升/分鐘，焊接電流160～200安，焊接電壓20～22伏，焊接速度20～30厘米/分鐘，熱輸入6.4～13.2千焦/厘米；（2）填充焊縫：保護氣體流量20～25升/分鐘，焊接電流180～220安，焊接電壓22～24伏，焊接速度25～35厘米/分鐘，熱輸入6.8～12.實施方式實施方式板厚為48毫米的建筑高性能結構鋼Q550GJ實心焊絲CO2氣體保護焊（立焊）焊接工藝如下：焊接坡口采用附圖2中V型坡口形式，焊材選用大西洋焊材；焊接設備：NBC-350；預熱溫度：120攝氏度，道間溫度：120～170攝氏度，其他參數(shù)見下表。采用以上焊接工藝進行的焊材試驗結果見下表，實驗測得的焊接后鋼板抗拉強度都大于其標準值670MP，焊接工藝評定合格。根據(jù)試驗，當超出《建筑用高性能結構鋼Q550GJ的CO2氣體保護焊焊接工藝》推薦的熱輸入范圍進行焊接，會由于熱輸入過大和過小影響鋼板的焊接質量。熱輸入過大，合金元素燒損嚴重，焊縫熱影響區(qū)組織粗大，接頭強度、韌性降低。如表2所示，當其他參數(shù)不變，采用焊接