王曄++張洪偉

摘 要：文章從Q550低合金板的化學成分、力學性能、焊接性能方面進行分析，選擇出合適的焊接接材料和焊接工藝措施，保證了焊接質量，從而保證結構件尺寸穩(wěn)定、能夠承受動、靜載荷，應力腐蝕現象等，保證了產品質量。

關鍵詞：結構件 焊接 工藝

中圖分類號：TG386 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0090-01

目前，大型機械設備如煤礦機械設備、重型車輛、工程機械、港口機械等在使用過程中承受動、靜載荷，同時有應力腐蝕現象，為保證此類產品有足夠的強度及良好的使用性能該類產品大多采用高強板進行加工制作，在產品的制作過程中高強板的焊接質量的決定著制造的產品質量。

下面結合我廠產品制造中Q550低合金高強板使用情況，對Q550板的成份、焊接性能、焊接材料及焊接工藝等方面分析說明。

1 材料的化學成分分析

Q550合金鋼是在碳鋼基礎上，為改善鋼的性能，在冶煉時加入一些合金元素，提高了鋼的強度；細化了晶粒，增加了鋼的韌性，改善鋼的性能。

2 焊接性能分析

鋼材焊接性能的好壞主要取決于它的化學組成而其中影響最大的是碳元素，含碳量越高，可焊性越差，按照碳當量推薦的計算公式Q550碳當量：

C當量=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]*100%

0.18+0.6/6+（0.8+0.3+0.12）/5+（0.8 +0.8）/15

=0.63%

Q550碳當量大于0.45%，焊接時有較明顯的淬硬傾向大，熱影響區(qū)容易形成硬而脆的馬氏體組織，塑性和韌性下降，耐應力腐蝕性能惡化，冷裂紋傾向增加，因此焊接時需要較小的熱輸入量。焊接熱輸入量過高，會導致熱影響區(qū)性能降低；同時為防止產生裂紋，焊接過程中應嚴格保持低氫條件，為此焊接材料應嚴格脫脂，采用CO2氣體保護焊，如CO2氣體中水分過多，則應進行干燥處理。

3 焊接材料選擇

在焊接結構件的過程中，保證產品質量的首要條件是合理選擇焊接材料及焊接工藝。熔池金屬是由母材金屬和焊接材料在高溫液態(tài)下共同組成的，成分偏析在發(fā)生物理反應的熔渣與金屬之間產生，由于合金元素的氧化、還原、蒸發(fā)等，在熱影響區(qū)內，會改變金屬化學成分、金相組織和力學性能，例如，影響焊縫力學性的氣孔是由熔入與析出氧、氮、氫等雜質造成的，并且熱裂是由于紋熔池結晶時的成分偏析及結晶方式導致的，這些均在在成分偏析之后的凝固結晶過程中形成。

嚴格控制可能導致焊縫熱裂紋傾向和C、S、P等造成金屬脆化的元素，以保確保焊縫金屬力學性能與母材相似。為了確保焊縫金屬有較強的韌性、較好塑性和強度，我廠選用低碳合金材料作為焊接材料，SLD-70焊絲CO2氣體保護焊，以便焊縫金屬的抗裂力能夠提高。

4 焊接工藝措施制訂

4.1 焊接坡口形狀與角度

在機械設備的大型結構件制作時由于強度級別要求較高，所以要對結構件高強板進行坡口制作，在開坡口時采用數控切割機加工或機械加工，焊接接頭處開V型坡口，坡口角度60°，焊接時在坡口兩側50 mm范圍內，應嚴格除去，水、油、銹等臟物。

4.2 裝配定位焊接方法

裝配定位焊時，結構件的裝配間隙不能過大，避免強力裝配。為防止定位焊焊縫開裂，定位點固焊選用的焊接材料應與焊接材料類型相同，焊條使用進行預熱過的J607，這與正常焊接時保持一致。實際中我廠采用的預熱方法是在焊縫兩側80 mm，預熱溫度不低于200 ℃的氧乙炔局部預熱，原因是構件體積大導致不方便預熱。為了防止較大的拘束，工件有適當的變形在裝配定位焊中是被許可的，一般焊縫長度不低于50 mm，并且所使用的電流在定位焊接時一般大于正常焊接時，依順序進行定位焊，須均勻對稱分布焊縫。

4.3 焊前預熱溫度控制

當母材碳當量大于0.45%時，根據碳當量法，應進行適度預熱。因為結構件是低合金鋼比一板板材較厚，并且為了保證均勻受熱，我廠在部件裝配、點焊后，進行預熱選取的溫度應該大于200 ℃的整體預熱方式進行預熱，加熱到200 ℃后保溫30 min后出爐并在預熱后及時進行焊接。在焊接前結構件進行預熱的作用有：防止產生裂紋，有效的使焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度降低并且確保焊接應力減少。

4.4 焊接工藝參數的確定

隨著Q550低合金結構材料厚度增大，低塑性淬硬組織容易在其鋼熱影響區(qū)產生，并且會增加淬硬傾向，冷裂紋更容易出現。由于Q550低合金有較大的淬硬傾向，盡管使用大焊接熱輸入量能夠有效削弱淬硬傾向，但馬氏體的形成僅通過這一措施通常是不能避免。相反的這一措施會導致形成粗大的馬氏體，原因是使用大焊接熱輸入量使奧氏體的過熱增加，并且也使奧氏體更加穩(wěn)定，熱影響區(qū)加劇脆化。

采用小的熱輸入量和減少結構材料在高溫區(qū)的停留時間，是避免熱影響區(qū)脆化的主要工藝措施，這樣可以防止奧氏體的過熱，增加奧氏體的不穩(wěn)定性，降低奧氏體成分的均勻性。為了有利的改善熱影響區(qū)的性能，須將預熱措施和緩冷措施同時進行，并且選用隨著焊縫高度及板材厚度的變化焊接層數亦變化的多層多道焊工藝。為了防止氣體保護效果不好，焊絲伸出長度過長導致的嚴重飛濺和焊絲伸出長度過短導致的噴嘴被飛濺物堵塞，我廠采用Ф1.2 mm焊絲以確保焊接質量，保障焊絲伸出長度在20 mm附近浮動。另外，氣體流量和焊接速度也會影響焊接質量。當氣體流量過大時，氣體保護效果不但不會增強，反而會導致不規(guī)則湍流；氣孔等缺陷會在焊接速度過快時產生；當焊接速度過慢時，不僅僅導致焊接效率不高，而且會使大大增加焊縫的輸入熱量，熔敷金屬的品粒粗大，致使成形變差。

4.5 焊后熱處理退火

構件的尺寸和結構長期使用的質量穩(wěn)定性以及工作的安全性的提高，焊接內應力的消除，抗應力腐蝕和接頭及力學性能，的增強是改善和等焊后熱處理的目標。焊接后的Q550結構鋼，進行消除應力退火，我廠采用電阻爐整體加熱，收到了良好的效果。具體做法：將部件低溫入爐，升溫速度在每小時100 ℃～150 ℃，升溫到500 ℃進行保溫，隨爐冷卻至320 ℃出爐空冷

5 結語

為保證結構件的焊接質量，制訂產品結構件的焊接工藝時，必須考慮下列工藝措施：裝配定位焊時要在定位模具上定位裝配焊接，以保證結構件的幾何尺寸。Q550低合金高強板碳當量較高，所以在結構件焊接時應進行焊前預熱，并進行焊后熱處理，以改善熱影響區(qū)的組織與力學性能，消除殘余應力，提高結構件質量。

參考文獻

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[2] 王濱濤.焊工工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.endprint