1、.淺析超高強(qiáng)鋼的焊接張勇摘要：明確介紹了焊接超高強(qiáng)鋼時(shí)如何合理選擇工藝殘奧表、存在的主要問題、注意事項(xiàng)和應(yīng)采取的預(yù)防措施。牛鼻子字：超高強(qiáng)度鋼焊接； 冷裂紋疲勞超高強(qiáng)度鋼一般是指屈服強(qiáng)度超過700Mpa的細(xì)粒高強(qiáng)度鋼，例如HQ80 (鞍鋼)、STE690、STE890、STE960 (德意志)、WELDOX700、WELDOX900、weldox它們的焊接中存在的主要問題是焊接氫致開裂(冷裂紋)、焊接熱影響區(qū)對(duì)高強(qiáng)度鋼焊接進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析和介紹。1 .高強(qiáng)度鋼的焊接目標(biāo)：用熔接接頭得到適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度(極限拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度)，用熔接接頭得到良好的韌性，避免冷裂紋的發(fā)生。2 .防止冷裂紋的對(duì)策2

2、.1焊接前預(yù)熱預(yù)熱對(duì)對(duì)接焊縫和根焊道最為重要，焊接中和焊接后的溫度越高，氫越容易從鋼中脫出的鋼板越厚，預(yù)熱的必要性就越大，補(bǔ)償了厚板的更快的蒸發(fā)制冷速度，厚板比薄板的碳當(dāng)量(CE )值高。 工件的具體預(yù)熱溫度和要求如表1和圖1所示，若鋼種不同的焊接和使用的焊接材料的碳當(dāng)量比比母材高，則預(yù)熱溫度由碳當(dāng)量高的母材和焊接材料的碳在該時(shí)刻決定。2.2確保焊接面的清潔和干燥產(chǎn)生冷裂紋的主要原因是應(yīng)力存在的焊接金屬中存在氫。 焊接物在組裝前完全去除坡口表面和附近母材的各種污垢(例如水垢、銹、油污、水分等)，在焊接時(shí)分解氫使焊接產(chǎn)生延遲或氣孔，損害熔接接頭的性能)，使金屬光澤露出，去除范圍內(nèi)沒有裂紋或穿山鼠

3、開關(guān)等缺陷2.3降低部件內(nèi)的應(yīng)力采用良好的焊接順序進(jìn)行合理的組裝，避免強(qiáng)力組合，減少構(gòu)件的殘馀應(yīng)力焊接組裝時(shí)，為了防止焊接熱引起的附加應(yīng)力和變形，請(qǐng)牢固地按住或墊住工件。2.4選擇氫含量少的焊接材料所選擇的焊接材料，為了避免熔敷金屬的氫含量低于5ml/100g吸濕，焊接材料要按照廠家的規(guī)定儲(chǔ)存，使用前根據(jù)廠家的要求重新燒制，以免工件在焊接后或使用中發(fā)生延遲冷裂紋。2.5焊接后的熱去氫處理焊接結(jié)束后，立即將焊接物加熱至150-250，在毫米板厚為5分鐘以上的恒溫處理后緩冷(且總恒溫時(shí)間必須為1小時(shí)以上)，確保焊接接頭中的殘留氫能源擴(kuò)散而逃逸，減少延遲冷裂紋的發(fā)生。2.5焊接后的熱處理焊接后進(jìn)行熱

4、處理是為了減少焊接殘馀應(yīng)力，高強(qiáng)度鋼焊接后一般不進(jìn)行焊接后熱處理，熱處理會(huì)降低接頭的機(jī)械性能，如沖擊韌性等。 只有在設(shè)定修訂規(guī)則有特別說明的情況下，才應(yīng)進(jìn)行焊接后的熱處理。 但是，焊接后的熱處理溫度要注意不要超過調(diào)質(zhì)退火溫度。圖1 :預(yù)熱溫度測(cè)定位置及相當(dāng)于板厚的決定S3=0 S1=S2相當(dāng)于鋼板板厚SK=S1 S2 S3、或至少2倍的板厚S1=距焊接金屬75mm以內(nèi)的平均厚度采用火焰預(yù)熱時(shí)，火焰芯距大板塊的距離應(yīng)大于50mm預(yù)熱溫度與當(dāng)量板厚的關(guān)系：表1母材不同當(dāng)量板厚(SK=S1 S2 S3，mm )的預(yù)熱溫度層間溫度2030405060708090100110120130問題235225

5、-250Q295(09Mn等)225-250Q345(16Mn等)150225-250q 390 (例如15毫米)無需預(yù)熱200-225Q450(HQ60等)200-225Q590(HQ70等)150150-175q685 (如hq80 )150-175魔力900、StE890150-175推土機(jī)960、推土機(jī)960150150-175全新1100175150-175注：1.環(huán)境大氣濕度較大或溫度不足5時(shí)，請(qǐng)將表內(nèi)的規(guī)定溫度增加25。工件剛性固定時(shí)，請(qǐng)相應(yīng)地提高預(yù)熱溫度。2 .板厚相當(dāng)?shù)陀跇O限值、工件溫度低于5或空氣大氣濕度超過65%時(shí)，請(qǐng)將工件預(yù)熱到5080。3 .適用于相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的鑄鋼。

6、示例：WELDOX900的極限當(dāng)量板厚對(duì)應(yīng)于20mm，即t形接頭需要從20/3=7mm板厚開始預(yù)熱，對(duì)接接頭從20/2=10mm板厚開始預(yù)熱。已知：如果S1=15mm S2=S1.則SK=S1 S2 S3s3=10毫米=15毫米10毫米=40mm毫米即，Q450、Q390、Q345、Q295、Q235都不需要預(yù)熱。 Q590、Q685、WELDOX900等需要150的預(yù)熱3 .高強(qiáng)度鋼焊接材料選擇的一般原則3.1超高強(qiáng)度鋼，由于強(qiáng)度提高，鋼材的塑性、韌性不斷降低。 盡管如此，如果采用等強(qiáng)原則，采用高組合的熔接接頭，則焊接的韌性進(jìn)一步降低，有可能導(dǎo)致焊接金屬的韌性不足引起的低應(yīng)力脆性破壞。 因此

7、，高強(qiáng)度鋼的焊接采用等韌性原則，選用焊接韌性在基體金屬以上的低組配熔接接頭是合理的。 采用低強(qiáng)度的焊接金屬并不一定意味著熔接接頭的強(qiáng)度低于母材，只要焊接金屬的強(qiáng)度為母材的87%以上，就能夠保證接頭和母材等的強(qiáng)度。3.2焊接材料的選擇取決于熔接接頭的機(jī)械性能要求，但在選擇焊接材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，有以下選擇原則： a低強(qiáng)度焊接金屬(焊接金屬的屈服強(qiáng)度低于母材的屈服強(qiáng)度)。b等強(qiáng)度焊接金屬(焊接金屬的屈服強(qiáng)度與母材的屈服強(qiáng)度相等)c高強(qiáng)度焊接金屬(焊接金屬的屈服強(qiáng)度比母材的屈服強(qiáng)度高)焊接鋼種的屈服強(qiáng)度在7001100MPa之間板材厚的情況下，需要適合不同成分的焊接材料。 例如，在根部的焊道上使用軟基

8、焊料，在填充和蓋面上使用高強(qiáng)度焊料的對(duì)角焊接上，通常使用低強(qiáng)度焊料。 與選擇高強(qiáng)度焊接材料相比，選擇低強(qiáng)度焊接材料(屈服強(qiáng)度超過500Mpa )具有焊接金屬韌性大的優(yōu)點(diǎn)，熔接接頭的拉伸性能好，產(chǎn)生裂紋的可能性低。Q235，Q295，Q345，Q390高強(qiáng)度焊接金屬Q(mào)450高強(qiáng)度或等強(qiáng)焊接金屬Q(mào)590，Q685等強(qiáng)或低強(qiáng)的焊接金屬魔力900、StE890低強(qiáng)焊接金屬推土機(jī)960、推土機(jī)960低強(qiáng)焊接金屬全新1100低強(qiáng)焊接金屬3.3熔敷金屬的氫含量在5ml/100g以下，焊接金屬的沖擊韌性至少應(yīng)與鋼板的沖擊韌性相同。4 .高強(qiáng)度鋼的焊接殘奧表高強(qiáng)鋼焊接的主要問題焊接冷裂紋和焊接熱影響區(qū)韌性的降低

9、，如果選擇氫含量低的焊接方法，則必須嚴(yán)格控制云同步的焊接能量，確保t8/5的蒸發(fā)制冷時(shí)間(焊接從800蒸發(fā)制冷到500的時(shí)間，一般為6-20秒，具體由鋼材廠家提供的殘奧表決定.序列號(hào)焊接方法電弧效率焊接氫含量1手工電弧焊接0.85ml/100g克2氣體保護(hù)電弧焊0.853毫升/100克2藥芯焊絲電弧焊0.95-6毫升/100克4次合并弧1.05ml/100g克5鎢極電弧焊接0.73毫升/100克Q=*U*I*60/(1000*V )Q=輸入熱量(Kj/mm )U=電壓(v )I=電流(a )V=焊接速度(mm/min )=電弧熱效率(具體參照右表)高強(qiáng)鋼富氬氣體保護(hù)電弧焊(MAG )的推薦焊接

10、殘奧表如圖2、圖3、圖4、圖5等所示圖2 :對(duì)接焊縫時(shí)的允許輸入線能量與板厚的關(guān)系板厚du用UP和MAG的焊接方法焊接對(duì)接焊縫時(shí)的容許線能量范圍Q590、Q685與WELDOX900板厚的關(guān)系注意： t8/5max=20 s上升=1emax=28.5 kj/cmd umax=2. 8厘米t8/5min=6smag=0. 85 emax=10.0 kj/cmd umax=1. 6厘米t8/5max=12 smag=0. 85 emax=20.0 kj/cmd umax=2. 3厘米經(jīng)驗(yàn)工式：板厚25mm，T0=150適用板厚=最大線能量。 例如，實(shí)施焊接的板材厚度為20mm時(shí)，可輸入的最大線能為

11、20KJ/cm。“#”區(qū)域?yàn)榈蜏貢r(shí)良好的韌性。圖3 :犄角旮旯堆焊時(shí)允許輸入線能量與板厚的關(guān)系板厚du用UP和MAG焊接方法焊接角焊縫時(shí)的容許線能量范圍Q590、Q685與WELDOX900板厚的關(guān)系注意： t8/5max=20 s上升=1emax=45kj/cmd umax=32cmt8/5min=6smag=0. 85 emax=13.5 kj/cmd umax=19cmt8/5max=12 smag=0. 85 emax=27kj/cmd umax=26cm經(jīng)驗(yàn)工式：板厚35mm，T0=150適用板厚=最大線能量。 例如，實(shí)施焊接板材的厚度為20mm時(shí)，可輸入的最大線能量為20KJ/c

12、m:受填充材料限制(低溫時(shí)的良好韌性)。圖4 :焊接速度和線能量的關(guān)系實(shí)心合十禮膠(CARBOFIL NiMoCr1.2 )混合瓦斯氣體體M21(80%Ar 20%CO2)，線能量相對(duì)于CO2瓦斯氣體保護(hù)弧焊切線能量提高5%焊接速度(v )對(duì)應(yīng)曲線焊接殘奧表曲線電壓(v )2927242220191817電流(a )300275250225200175150125電視接口10.59.08.07.05.54.53.53.0注： Vz為合十禮進(jìn)給速度根據(jù)圖3求出線能量的允許值，然后使用該值在圖4中求出其佝僂的焊接殘奧儀表。例：板厚15mm的WELDOX900高強(qiáng)度鋼板，對(duì)接焊接采用消耗電極活性氣體保護(hù)電弧焊(MAG )，焊接合十禮直徑1.2mm，從圖2調(diào)查板厚15mm時(shí)所需的線能量至少為9.5J/cm。最高為13.5J/cm。 另一方面，由圖4可知，在電流為275A、合十禮進(jìn)給速度為9.5m/min時(shí)，焊接速度應(yīng)保持在3347cm/min之間。 如圖5和圖6所示圖5:圖6:5 .高強(qiáng)度鋼熔接接頭的疲勞高強(qiáng)鋼焊接故障的主要形式是疲勞，影