劉爽
摘 要:通過對(duì)耐磨板Hardox450的焊接性能分析研究,制定合理的預(yù)熱及層間溫度,焊接電流、電壓和焊接速度等焊接工藝參數(shù),選用合理的低匹配低氫焊材,保護(hù)氣體,控制熱輸入,后熱處理等,取得良好的焊接效果。
關(guān)鍵詞:Hardox450;焊接
1 前言
Hardox悍達(dá)耐磨鋼板是由瑞典SSAB公司生產(chǎn)制造的高韌性、具有良好的彎曲和焊接性能的多用途耐磨鋼,被廣泛的應(yīng)用于礦山機(jī)械產(chǎn)品中。
2 Hardox 450耐磨鋼板的焊接性分析
Hardox鋼板具有高耐磨性,而其硬度及強(qiáng)度,化學(xué)成分也隨著厚度的增加而發(fā)生改變,如下表。
由以上可知,Hardox 450耐磨鋼板具有非常高的硬度和強(qiáng)度,以及較高的碳當(dāng)量,Hardox 450焊接時(shí)有淬硬傾向,有產(chǎn)生氫致裂紋的可能性。因此焊接中需要重點(diǎn)關(guān)注如何防止冷裂紋,氫致裂紋。防止氫致裂紋有以下兩個(gè)原則:
2.1 接頭里面及接頭周圍的氫含量的最小化
(1)使用合理的預(yù)熱及層間溫度;
(2)使用低氫焊材;
(3)保證焊接區(qū)域無雜質(zhì)。
2.2 焊接接頭內(nèi)的應(yīng)力最小
(1)盡可能使用低強(qiáng)焊材;
(2)制定合理的焊接順序,使殘余應(yīng)力最小化;
(3)組對(duì)間隙最大不超過3mm。
3 Hardox 450耐磨鋼板的焊接制造工藝
3.1 預(yù)熱及層間溫度
合理的預(yù)熱及層間溫度對(duì)于防止氫致裂紋至關(guān)重要。預(yù)熱溫度的制定通常與母材的碳當(dāng)量與組合厚度有關(guān)。我們的產(chǎn)品使用的是45mm鋼板,對(duì)接焊縫的組合厚度為90mm,根據(jù)鋼板材質(zhì)證可知碳當(dāng)量為0.56%,因此我們初步根據(jù)EN1011確定預(yù)熱溫度為175℃,層間溫度為225℃。預(yù)熱方式為整體進(jìn)入加熱爐預(yù)熱,預(yù)熱溫度的測量位置應(yīng)在距離焊接接頭75mm處。
3.2 焊接材料的選擇
焊接材料的選擇上可以選擇非合金,低合金以及不銹鋼焊材。
使用低強(qiáng)焊材的好處如下:焊縫金屬良好的性能,更好的防止氫致裂紋,低的殘余應(yīng)力。低合金焊材中的氫含量應(yīng)低于或等于每100g焊縫金屬5ml擴(kuò)散氫。
我們選擇了藥芯低氫,低匹配焊材,AWS A 5.20 E 70T-5,為提高生產(chǎn)效率我們選用φ2.4mm的焊材,使用軌道行走小車進(jìn)行焊接。保護(hù)氣體方面,因?yàn)槭褂玫氖撬幮竞附z,因此選用了100%CO2,以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接電弧,較大熔深。
3.3 焊前清理
在焊接前,對(duì)焊接區(qū)域兩側(cè)至少50mm范圍內(nèi)徹底清除鐵銹,油污等雜質(zhì),必要時(shí)需露出金屬光澤。
3.4 焊接參數(shù)
為保證焊后熱影響區(qū)良好的機(jī)械性能,應(yīng)控制焊接熱輸入,以獲得良好的沖擊性能,提高強(qiáng)度,減少焊接變形,低的內(nèi)應(yīng)力,窄的熱影響區(qū)。我們此次的焊接將熱輸入控制在小于2.5KJ/mm。
3.5 焊接坡口形式
采用機(jī)加工制作坡口,K型坡口,組對(duì)間隙為2mm。
3.6 后熱處理
對(duì)于有冷裂紋傾向的鋼材,為了降低焊接接頭的冷卻速度,后熱處理與預(yù)熱的作用同等重要。我們的方案是焊后立即送進(jìn)加熱爐里進(jìn)行160℃,保溫2h,之后隨爐冷卻的后熱處理。
3.7 焊后檢驗(yàn)
因?yàn)镠ardox 鋼具有延遲裂紋傾向,因此不適宜在焊接完成后立即進(jìn)行無損檢測,為此我們選擇焊后48h進(jìn)行超聲波和磁粉檢測,未發(fā)現(xiàn)焊接裂紋。另外我們還做了宏觀金相試驗(yàn),焊接熱影響區(qū)較小,未發(fā)現(xiàn)未熔合,夾渣等缺陷。
4 結(jié)語
通過選擇合適的焊前預(yù)熱溫度,后熱處理工藝,嚴(yán)格控制整個(gè)施焊過程中的溫度,選用適當(dāng)?shù)暮附訜彷斎氩⒄J(rèn)真執(zhí)行焊接規(guī)范的情況下,Hardox 450材料具有良好的可焊性,嚴(yán)格執(zhí)行工藝措施,能夠保證獲得較好的焊縫綜合力學(xué)性能。
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(作者單位:久益環(huán)球(天津)裝備制造有限公司)