因此本研究计划从降低钢包顶渣氧化性、优化精炼工艺和改善中包保护浇注等手段入手,... 第一章文献综述展高强IF钢,其中包括抗拉强度在1000MPa的双相钢、TRIP(...
编号 类别 二○○ 年 科 字 技 术 项 目 计 划 任 务 书 项目名称 800～1000MPa 高强板焊接工艺研究 负责单位 枣矿集团第二机械厂 起止年限 2007 年 1 月～6 月 国内外概况、水平和发展趋势及专利情况： 1、国内外概况、水平：800～1000MPa 级高强度钢板的焊接，主要用来制造 装甲车辆、 重型机械、军舰船只等，可用的焊接方法一般有手工电弧焊、 埋弧自动焊、电渣焊、双丝埋弧焊、双丝窄间隙埋弧自动焊、埋弧堆焊、 等离子弧焊、气体保护焊等，此外，各国焊接学家还对高强钢电阻焊的 焊接工艺进行了研究，主要研究各种高强钢的可焊性、焊接规范参数对 焊点组织性能的影响、焊接程序和工艺优化等，如英国 TWI 材料连接技 术全球中心的 Shi、G 等学者研究了高强钢点焊程序的修正以及母材强 度和焊接淬火对焊点性能的影响；日本学者 Otani、Tadayuki 等对超细 晶粒高强钢电阻点焊特性做了系统的研究，法国学者 Mimer、M 通过实 验研究提出了通过焊后回火工艺来提高高强钢和超高强钢的电阻点焊 性能的方法等等。使用钢种主要有低合金高强钢、合金钢、合金调质钢、 低焊接裂纹敏感性高强钢、非调质低裂纹敏感性高强钢、高强度高韧性 钢、锻钢等。焊接一般使用气体保护焊、混合气体保护焊为主。焊丝使 用合金高强钢实芯焊丝、合金高强钢金属药芯焊丝。国内多手持焊枪焊 接，国外多半自动、机械手、机器人全自动焊接，国内使用普通气体保 护焊焊机多，国外使用龙门焊机多。2、发展趋势：高强钢钢板焊接在国外应用广泛，在国内应用不多，主要原 因是国内 800～1000MPa 级高强钢钢板合金配方冶炼轧制工艺还未完全 掌握，钢种较少，冶炼较晚，相应的国家级科研机构少，国家机构设置 不系统、资金投入少、高级焊接研究人员少等。近年来随着社会进步与 发展，对高强钢应用越来越多，相应的研究与经验也越来越多，并已逐 步应用于实践。焊接钢种向多合金、低合金、低焊接裂纹敏感性、高强 度高韧性方向发展， 抗拉强度、 屈服强度越来越高,由 800MPa 向 1600MPa 方向发展,焊丝向以实芯焊丝为主向微烟、无烟低氢碱性金属药芯焊丝 为主方向发展，焊机向半自动、全自动龙门焊机方向普及，保护气体由 100%CO2 向 20%CO2+80%Ar 方向发展,送丝以单根送丝向双根送丝、三根 送丝……六根送丝、八根送丝、多根送丝方向发展 ,填充、盖面一次焊 接成型。
3、专利情况:国内类似专利有 （1）大线能量焊接高韧性抗锌液腐蚀用钢及其生产方法 （2）大线能量焊接非调质高韧性低温钢及其生产方法 （3）一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法 （4）依据焊接坡口面的变化确定焊接填充面积的控制方法 国外类似专利有 （1）气体保护电弧焊接时检测和跟踪角焊缝的方法和装置（德国） 主要研究、实验内容、目标、技术关键及主要技术经济指标 （目标要具体，包括阶段目标和最终目标） ： 1、 研究、实验内容：对抗拉强度 800～1000MPa、屈服强度 750～ 950 MPa 级的钢种钢板进行合金成分化验，确定合金成分含量, 计算碳当量,确定钢种类型,使用焊接设备、 焊接材料类型,确定 焊接实验式样,对焊接式样进行冷裂纹实验、 热裂纹实验、 焊缝 外观检验、焊缝力学性能实验、脆性实验、使用性能实验,使用 多组式样、多种坡口类型、多种高强度合金焊丝、多种类型的 保护性气体、 混合保护性气体进行焊接实验,使用多种预热温度 进行焊前预热,焊后不热处理或热处理对焊缝力学性能的影响, 编制《焊接工艺流程》 、 《焊接工艺规范》 、 《焊接工艺指导书》, 搜集整理所有资料,实验完毕后,编制《焊接工艺性评定报告》 2、 目标:阶段目标是根据所有的资料、实验的各组数据,确定目前 800～1000MPa 高强度钢板适用于焊接的最佳钢种类型、 最佳焊 接设备、最佳焊接材料、最佳混合保护性气体比例及最佳焊接 电压电流等等其它所有的最佳焊接参数。最终目标是我厂最终 掌握该技术,自行进行高强度长寿命液压支架的设计与制造。
3、 技术关键:高强度钢板大都合金成份多， 碳当量高， 冷裂纹敏感 性高，确定准确的预热温度,使用最佳的焊接设备、材料,确定 最佳的焊接参数与施焊要点等等,都是该技术的关键。
4、 主要技术经济指标：该实验需要资金 50 万，成功后，我厂可自 行进行高强度长寿命液压支架的设计与制作，该支架技术含量 高，使用前景广阔迫切，利润高，按利润 30%计算，每台支架 纯利润 15 万，我厂如果每年制作 300 架，利润 450 万，并且， 对现在的和以后的各种类型的焊接参数的确定，都具有重要的 指导意义。 达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景： 1、达到的技术水平：确定最佳参数后，编制《焊接工艺性评定报告》 ， 以使我厂最终掌握该技术，能对 800～1000MPa 级高强度钢板进行批量焊 接生产 。
2、经济、社会效益及推广前景：高强度钢板我国实际应用较少，相关 的研究也不多，科学研究的大环境条件不成熟，零星见于一些零散的企业 与文章，主要是以前国内对资源的使用重视程度小，不注重产品的深层次 研究与使用，结果造成产品强度低、寿命低、安全程度低，造成资源的严 重浪费与科技的一度停滞不前，各种频繁报废产品层出不穷，疲劳断裂事 故时有发生，给消费者造成巨大心理与经济损失。高强度钢板强度高，硬 度高，韧性好，抗疲劳性好，产品使用安全可靠，使用寿命长，资源循环 利用周期长，同样是一张 10mm 厚的钢板，普板使用 1 年，高强板可使用 30 年，而成本却高出不多，性价比优势一目了然。实验一旦成功，不但可 以在煤矿等重型机械企业使用，还可以在军事装甲、航海造船等各个领域 普遍推广使用。能源紧缺，科技进步，各个领域对高度长寿命产品的需要 越来越强烈，是一个不争的事实步，高强度钢板的焊接实验成功，对社会 的巨大效益自然也是一目了然。 采用的研究、实验方法和技术路线（包括工艺流程） ： 1、 焊接母材：WH80 φ 1.6mm CO2 气 体 保 护 焊 焊 机 2 、 焊 丝 ：
WOJ900M 3 、 焊 接 设 备 ：
KH600 4 、 保 护 气 体 : （ 1 ） 100%CO2 （ 2 ） 30%Ar+70%CO2 （ 3 ） 80%Ar+20%CO2 5、 实 验 式 样 : （ 1 ）对 接 接 头 :WH80,300m m ×125mm×20 mm,15 组 ，机 械 式 刨 边 机 开 60 度 X 型 坡 口 , 钝 边 高 2mm, 坡 口 允 差 ± 5 度 ， 双 面 焊 接 （ 2 ） T 型 接 头 : WH80 ,300mm ×125mm×20mm, 15 组 , 机 械 式 刨 边 机 开 55 度 K 型 坡 口 , 钝 边 高 2mm, 坡 口 允 差 ± 5 度 ，双 面 焊 接 （ 3 ） 角 接 接 头 : WH80 ,300mm ×125mm×20mm, 15 组 , 机 械 式 刨 边 机 开 55 度 单 边 V 型 坡 口 ， 钝 边 高 2mm, 坡 口 允 差 ± 5 度 ， 单 面焊接 6、 焊 工 要 求 :经 过 焊 接 专 业 培 训 ,有 中 级 电 焊 工 资 格 证 书 ,一 年或以上气体保护焊焊接经验 7、 工 艺 流 程 : （ 1 ） 焊 前 准 备 : 除 锈 : 清 除 待 焊 部 位 及 两 侧 20 ～ 30mm 范 围 内 的 油 污 、 锈 迹 等 污 物 ,使 焊 接 部 位 露 出 金 属 光 泽 （ 2） 点 固 焊 ：
对 点 质 量 直 接 影 响 焊 接 质 量 ， 强 度 和 变 形 ， 故 要 严 格 控 制 对 点 质 量 ，对 点 要 准 确 ，并 且 有 均 匀 的 根 部 间 隙 ， 严 格 控 制 错 边 和 间 隙 的 允 差 ， 焊 前 氧 气 - 乙 炔 火 焰 预 热 至 150 ± 20 度 （ 3 ） 焊 前 预 热 ：
实 验 式 样 使 用 箱 式 电 阻 炉 预 热 ，批 量 生 产 使 用 台车式电阻加热炉预热， 预 热 温 度 180 ± 20 度 （ 4） 焊 接 ：
钢 板 厚 度 中 ， 使 用 多 层 多 道 焊 ， 按 照 打 底 -填 充 - 盖 面 的 焊 接 顺 序 进 行 焊 接 ，打 底 焊 电 压 26 伏 ，电 流 260 安 ， 填 充 盖 面 电 压 38 ± 2 伏 ， 电 流 400 ± 20 安 ， 送 丝 速 度 50 ± 8 ㎝ /min 气 体 流 量 20 ± 5L/min 。
（ 5 ）对 接 焊 时 ，焊 接 过 程 中 , 焊 枪 横 向 摆 动 时 , 要 保 证 两 侧坡口有一定熔深, 使焊道平整, 有一定下凹, 避免中间凸 起 , 这 样 会 使 焊 缝 两 侧 与 坡 口 面 之 间 形 成 夹 角 , 产 生 未 焊 透 、夹 渣等缺陷。
（ 6） 要 控 制 每 层 焊 道 厚 度 , 使 盖 面 焊 道 的 前 一 层 焊 道 低 于 母 材 1. 5 ～ 2. 5 mm , 并 一 定 不 能 熔 化 坡 口 两 侧 棱 边 , 这 样 盖 面 时可看清坡口, 为盖面创造良好条件。
（ 7 ）盖 面 焊 焊 接 时 , 焊 前 应 将 前 一 层 凸 起 不 平 的 地 方 磨 平 , 焊枪摆动的幅度比填充层要大一些, 摆动时幅度应一致, 速度 要 均 匀 ,要 特 别 注 意 坡 口 两 侧 熔 化 情 况 , 保 证 熔 池 边 缘 超 过 坡 口 两 侧 棱 边 , 并 不 大 于 2 mm , 以 避 免 咬 边 。
（ 8 ）若每层用多道焊时, 焊丝应指向焊道与坡口、焊道与焊道的角 平分线位置, 并且焊道彼此重叠不小于焊道宽度的 1/3。
（9）角焊缝焊接时，焊接第 1 层操作与单层焊相同, 焊枪与垂直板 夹角减少并指向距根部 2～ 3 mm 处, 这时, 电流比平常时稍大, 目的是 为了获得不等焊脚的焊道;
焊接第 2 层时, 电流比第 1 层稍少, 焊枪应指向 第 1 层焊道的凹陷处, 直至达到所需的焊脚。
8、焊后热处理：为了降低焊接残余应力，减小焊缝中的氢含量，改善焊 缝的金属组织和性能，在焊后应对焊缝进行热处理。热处理温度为：
400 ±10℃，恒温时间为 1 小时，升降温速度为 125℃/h 9、焊缝检验：实验完毕，根据相关国家标准进行相关实验 （1）焊缝外观检验 （2）焊缝缺陷检验 （3）焊接性实验 A、GB4675.3-1984 焊接性试验 T 型接头焊接裂纹试验方法 B、GB4675.4-1984 焊接性试验 压板对接（FISCO ) 焊接裂纹试验 方法 C、GB4675.5-1984 焊接热影响区最高硬度试验方法 D、 GB4675.4-1984 焊接性试验 压板对接 （FISCO ) 焊接裂纹试验方 法 E、GB7032-1986 T 型角焊接头弯曲试验方法 （4）力学性能实验 A、GB2650-1989 焊接接头冲击试验方法 B、GB2651-1989 焊接接头拉伸试验方法 C、GB2652-1989 焊缝及熔敷金属拉伸试验方法 D、GB2656-1981 焊接接头和焊缝金属的疲劳试验方法 检验完毕，对使用不同成份的保护性气体的焊缝外观及性能进行比 较 10、收集整理资料，编制《焊接工艺评定报告》 11、实验所具备的相关质量记录：
（1）焊工合格证及编号 （2） 《焊接作业指导书》 （3） 《焊接工艺规程》 （4） 《焊接质量检验报告》 （5） 《焊接工艺评定报告》 其它技术文件 现有技术基础及条件（包括本课题做了哪些工作和 现有仪器设备条件等） ： 具有工艺师、工艺员数名，中级电焊工若干名，具有多年高强板 （500～700MPa）CO2 气体保护焊焊接工作经验，CPXC-500 CO2 自动焊接 机、 热处理箱式加热炉、 RT6-6000×2600×2500 台车式电阻加热炉、 3000KN 压力机等生产设备，成立了专门检测机构，购置了检测设备，2004 年在集 团公司的大力支持下，成立了综机运输设备研发中心，聘请煤炭科学研究 总院开采所、上海分院、中国矿业大学、山东科技大学的知名专家、教授 担任客座专家，因此二机厂具有进行高强板焊接实验的实力。 地点：试验规模和进度安排： 1、 资料准备：所有实验材料，文件资料 2007 年 4 月 15 日准备完毕 2、 焊接实验：二机厂及北京煤机厂 2007 年 5 月 1 日实验完毕 3、 《焊接工艺评定报告》等所有工艺文件及质量检验报告 2007 年 5 月 15 日整理完毕 4、 性能实验及质量检验报告 6 月 1 日全部完毕 承担单位和主要协作单位及分工（包括研究、研制、试验 各阶段的各单位得分工和承担的责任） ： 实验主要立足于国内， 本着以本单位为主， 相关兄弟单位互相配合的 原则的进行。课题采用合作的方式进行，枣矿集团第二机械厂负责 800～ 1000MPa 级高强板焊接实验的立项，主要资料的收集与整理，式样的制作、 焊接，北京煤机厂负责相关方面的培训。焊缝性能部分实验，我厂不能进 行的，北京煤机厂完成。二机厂进行质量检验方面的相关资料。 经费概算（包括总概算和分年度预算的项目和费用及偿还 经费和年度）: 调研费：3 万元 技术资料费：1 万元 工 艺 规 程 制 定 费 ：
5.8 万 元 培 训 费 ：
4.2 万 元 实 验 费 ：
10 万 元 检 验 费 ：
10 万 元 WH80 钢 板 材 料 费 ：
0.4 万 元 需要增添的主要设备、仪器（名称、规格型号、数量）和 材料： 1、KH600 CO2 气 体 保 护 焊 焊 机 φ 1.6mm 焊 丝 3台 10 0 ㎏ 6瓶 1台 1台 1台 2 、 WOJ900M 3 、 20 ～ 50 ㎏ 瓶 装 氩 气 4 、 QRT2568L 轨 道 式 抛 丸 清 理 机 5、 焊 接 机 械 人 6 、 GQ-20A 自 动 坡 口 机 课题负责（单位、姓名、职务、职称、联系电话） ： 枣矿集团第二机械厂 靖大鹏 厂长 高级经济师 0632 4090732 枣矿集团第二机械厂 刘宪亮 总工 高级工程师 0632 4090737 课题工作人员（单位、姓名、职称、职务、联系电话） ： 枣矿集团第二机械厂 枣矿集团第二机械厂 枣矿集团第二机械厂 枣矿集团第二机械厂 梁开东 马 军 工程师 助理工程师 助理工程师 助理工程师 0632 4090778 0632 4090778 0632 4090778 0632 4090748 张中亭 张碧蝉 基层单位、负责人审查意见（指挥市、原系、厂矿基层负责 人等） ： 负责人（签名、盖章） 审查日期 ：
日 年 月 上报任务书单位、负责人审查意见（有学术委员会者应附其审 查意见）∶ 负责人（签名、盖章） 审查意见：
日 年 月 主管部门审查意见： （ 公 章 ） 审查日期：
年 月 日
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