建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝

建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝專利01專利背景附圖說(shuō)明發(fā)明內(nèi)容技術(shù)領(lǐng)域目錄03020405權(quán)利要求榮譽(yù)表彰實(shí)施方式目錄0706基本信息《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》是中冶建筑研究總院有限公司和中國(guó)京冶工程技術(shù)有限公司于2014年3月6日申請(qǐng)的專利，該專利的申請(qǐng)?zhí)枮?7，公布號(hào)為CNA，授權(quán)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(jī)、侯兆新、段斌、傅彥青?！督ㄖ酶咝阅芙Y(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》公開(kāi)了一種建筑高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝，該焊接工藝①焊接材料：選用實(shí)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(yù)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(yù)熱溫度。該發(fā)明焊接工藝方法解決了建筑高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ在焊縫熱影響區(qū)易脆化的問(wèn)題，避免了焊接裂紋的產(chǎn)生，焊接接頭的綜合性能優(yōu)良，達(dá)到了與母材等強(qiáng)等韌的目的，可以保證Q550GJ高性能鋼在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，提高了中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)焊接的科技水平，對(duì)于推動(dòng)中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的發(fā)展具有重要的意義。2018年12月20日，《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》獲得第二十屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。（概述圖為《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》摘要附圖）專利背景專利背景在鋼結(jié)構(gòu)工程中采用高性能結(jié)構(gòu)鋼能大幅度減少鋼材的用量，相應(yīng)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(guó)每年建筑用結(jié)構(gòu)鋼超過(guò)3000萬(wàn)噸，若其中10%采用高性能結(jié)構(gòu)鋼，即高性能結(jié)構(gòu)鋼用量約300萬(wàn)噸，用鋼量可減少15%，每噸鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)按10000元計(jì)算，則可節(jié)省投資成本近50億元。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在鋼結(jié)構(gòu)用鋼材方面非常注重使用高性能結(jié)構(gòu)鋼。中國(guó)國(guó)外已大量使用420兆帕、460兆帕、490兆帕、550兆帕級(jí)，甚至用到780兆帕級(jí)高強(qiáng)鋼，并配套相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。截至2014年3月6日，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)主要是使用Q235和Q345等普通鋼材，而高性能結(jié)構(gòu)鋼在鋼結(jié)構(gòu)中的使用還比較少，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在著較大差別。近年來(lái)，隨著國(guó)家的發(fā)展，高層建筑、超高層建筑、大跨度體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、會(huì)展中心以及鋼結(jié)構(gòu)廠房等大型建筑工程的建設(shè)力度日益加大，高層建筑用鋼板的市場(chǎng)應(yīng)用需求越來(lái)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(qiáng)度設(shè)定了上限，抗拉強(qiáng)度有提高，對(duì)碳當(dāng)量、屈強(qiáng)比指標(biāo)有要求。中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度超過(guò)420兆帕的高強(qiáng)鋼沒(méi)有配套的設(shè)計(jì)規(guī)范。若在工程中應(yīng)用，則要針對(duì)具體工程進(jìn)行專門研究后方可使用?？拐鹦阅茌^好的建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ，其含碳量低，S、P含量控制嚴(yán)格，并通過(guò)加入微量合金元素采用控軋控冷技術(shù)（TMCP）來(lái)得到強(qiáng)度高韌性好的組織，從而保證鋼板良好的綜合機(jī)械性能。同時(shí)，Q550GJ鋼與普通Q550鋼相比，增加了屈強(qiáng)比和Z向性能的要求，厚度效應(yīng)對(duì)屈服強(qiáng)度的影響很小。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)方案專利目的發(fā)明內(nèi)容專利目的《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》的目的在于提供建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ焊接工藝，以實(shí)現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ在建筑上的推廣應(yīng)用。

技術(shù)方案《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》針對(duì)板厚8毫米以上的建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ制定了CO2氣體保護(hù)焊的焊接工藝，該焊接工藝包括焊接全過(guò)程中材料及參數(shù)的控制，具體如下：（1）焊接材料：選用實(shí)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(yù)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(yù)熱溫度。優(yōu)選地，所述預(yù)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(jìn)行立焊時(shí)，所述焊接工藝還包括：（1）打底焊縫：保護(hù)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(shuō)明附圖說(shuō)明圖1是《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)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(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)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(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)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(shí)產(chǎn)生未熔合焊接缺陷的示意圖。

技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》涉及建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝。

權(quán)利要求權(quán)利要求1.建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝，其特征在于，結(jié)構(gòu)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(shí)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(yù)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(quán)利要求1所述的焊接工藝，其特征在于，進(jìn)行立焊時(shí)，所述焊接工藝還包括：（1）打底焊縫：保護(hù)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(hù)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(shí)施方式實(shí)施方式板厚為48毫米的建筑高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ實(shí)心焊絲CO2氣體保護(hù)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(shè)備：NBC-350；預(yù)熱溫度：120攝氏度，道間溫度：120～170攝氏度，其他參數(shù)見(jiàn)下表。采用以上焊接工藝進(jìn)行的焊材試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的焊接后鋼板抗拉強(qiáng)度都大于其標(biāo)準(zhǔn)值670MP，焊接工藝評(píng)定合格。根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)超出《建筑用高性能結(jié)構(gòu)鋼Q550GJ的CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝》推薦的熱輸入范圍進(jìn)行焊接，會(huì)由于熱輸入過(guò)大和過(guò)小影響鋼板的焊接質(zhì)量。熱輸入過(guò)大，合金元素?zé)龘p嚴(yán)重，焊縫熱影響區(qū)組織粗大，接頭強(qiáng)度、韌性降低。如表2所示，當(dāng)其他參數(shù)不變，采用焊接