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        27SiMn與35CrMo的焊接工藝對比

        2012-08-06 04:35:08程鵬波
        電焊機(jī) 2012年12期
        關(guān)鍵詞:鋼種宇通坡口

        程鵬波

        (鄭州宇通重工有限公司,河南 鄭州 450051)

        鄭州宇通重工有限公司在生產(chǎn)旋挖鉆桿時選用27SiMn和35CrMo兩種無縫鋼管,這兩種材質(zhì)均屬于GB/T3077低合金結(jié)構(gòu)鋼,兩種材質(zhì)的力學(xué)性能見表1,化學(xué)成分如表2所示。在生產(chǎn)過程中需要將鋼管進(jìn)行對焊處理,故需要研究其焊接性。

        1 焊接性對比

        鋼的焊接性與碳含量、碳當(dāng)量關(guān)系繪制成格瑞維勒(Graville)圖如圖1所示。圖1分為三個反映焊接性的區(qū)域。區(qū)域I為易焊接區(qū),在該區(qū)域的鋼種具有很好的焊接性;區(qū)域Ⅱ?yàn)榭珊附訁^(qū),在該區(qū)域的鋼種通過適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和焊后熱處理還是可以焊接的,具有一定的焊接性;區(qū)域Ⅲ為難焊接區(qū),表明在該區(qū)域的鋼種即使采用了預(yù)熱和焊后熱處理還是很難焊接,其焊接性差。由圖1可知,27SiMn的焊接性優(yōu)于35CrMo。

        2 焊接工藝對比

        采用 CO2氣體保護(hù)焊,保護(hù)氣體為φ(CO2)20%+φ(Ar)80%,27SiMn 和 35CrMo鋼的抗拉強(qiáng)度均大于等于980 MPa,焊絲采用低一級的SLD-70,直徑φ1.2,氣體流量 15~20 L/min,分別對 27SiMn和35CrMo鋼進(jìn)行了小鐵研試驗(yàn)。針對兩種鋼淬硬傾向較大的特性,采用小的焊接線能量,能有效減少高溫焊接停留時間,避免奧氏體晶粒過熱,但同時會增加奧氏體不均勻性,導(dǎo)致奧氏體穩(wěn)定性降低。

        表1 力學(xué)性能(GB/T3077-1999)

        表2 化學(xué)成分(GB/T3077-1999) %

        圖1 反映鋼的焊接性與碳含量、碳當(dāng)量關(guān)系的Graville圖

        2.1 坡口設(shè)計

        根據(jù)多層多道焊對坡口要求,同時為保證焊縫根部能充分熔合,設(shè)計的焊接坡口如圖2所示。

        圖2 坡口型式和焊接層數(shù)

        2.2 預(yù)熱和后熱溫度

        通過焊前預(yù)熱、焊后消氫處理的工藝措施來避免馬氏體的形成,以降低熱影響區(qū)的淬硬性和加速焊接接頭中氫的擴(kuò)散逸出,有效防止了焊接冷裂紋的產(chǎn)生。

        采用Seferain法確定預(yù)熱溫度T0(27SiMn)=204℃,T0(35CrMo)=235℃,根據(jù)車間實(shí)際要求預(yù)熱溫度為:27SiMn大于等于220℃,35CrMo大于等于250℃。

        根據(jù)公式 Tp=455.5[Ceq]p-111.4 計算焊后消氫處理溫度TP(27SiMn)=235℃,TP(35CrMo)=263℃,考慮后熱消氫溫度必須小于母材本身的回火溫度,車間實(shí)際使用履帶加熱器包裹焊縫進(jìn)行消氫處理,升溫30 min,溫度達(dá)到300℃時開始保溫180 min,保溫結(jié)束后斷電隨履帶板冷卻,焊后消氫溫控曲線如圖3所示。

        圖3 焊后消氫溫控曲線

        2.3 工藝參數(shù)

        通過斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法確定27SiMn工藝參數(shù)為:I=230±10 A,U=22±1 V,層間溫度120 ℃~220 ℃;35CrMo工藝參數(shù):I=280±10 A,U=24±1 V,層間溫度160℃~300℃。

        3 應(yīng)用效果

        通過上述分析對比,27SiMn的焊接性優(yōu)于35CrMo。鄭州宇通重工有限公司采用以上焊接工藝焊接的27SiMn管材和35CrMo管材,超聲波探傷達(dá)到GB/T 12469-1990要求二級焊縫合格率(大于等于99%),在三年多的時間內(nèi),已售鉆桿在施工過程中尚無焊縫斷裂現(xiàn)象。

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