.淺析超高強(qiáng)度鋼的焊接張勇摘要：針對性地介紹了超高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)如何合理選擇工藝參數(shù)、存在的主要問題、注意事項(xiàng)精品文檔放心下載及應(yīng)采取的預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：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)度大于700Mpa的細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼，如：HQ80（鞍感謝閱讀鋼）、STE690、STE890、STE960（德國）、WELDOX700、WELDOX900、WELDOX960、精品文檔放心下載WELDOX1100（瑞典奧克隆德鋼鐵公司）等。其焊接存在的主要問題為：焊接氫致精品文檔放心下載裂紋（冷裂紋）、焊接熱影響區(qū)軟化及韌性下降、焊接接頭的疲勞等。本文針對高強(qiáng)精品文檔放心下載鋼焊接進(jìn)行比較詳細(xì)的分析和介紹。1．高強(qiáng)鋼焊接目標(biāo)：在焊接接頭處獲得適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度（抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度），在焊接接頭處獲得良好感謝閱讀的韌性，避免產(chǎn)生冷裂紋。2．防止冷裂紋措施2.1焊前預(yù)熱預(yù)熱對對接焊縫和根部焊道最為重要，焊接過程中和焊接后的溫度越高，則氫越精品文檔放心下載易從鋼中逸出；鋼板越厚，預(yù)熱的必要性越大，以補(bǔ)償厚板更快的冷卻速度，而且厚感謝閱讀板比薄板的碳當(dāng)量（CE）值更高。工件具體的預(yù)熱溫度和要求見表一與圖一，如果不精品文檔放心下載同鋼種的焊接或所用焊材的碳當(dāng)量比母材高，則預(yù)熱溫度由碳當(dāng)量高的母材或焊材的謝謝閱讀碳當(dāng)時(shí)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有應(yīng)力存在的焊縫金屬中有氫的存在。焊件在組裝前應(yīng)感謝閱讀徹底清除坡口表面及附近母材上的各種臟物（例如：氧化皮，鐵銹，油污，水份等，感謝閱讀這些臟物在焊接時(shí)分解出氫而導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生延遲紋或氣孔，使焊接接頭性能受損），謝謝閱讀.直至露出金屬光澤并保證清理范圍內(nèi)無裂紋與夾層等缺陷。謝謝閱讀2.3減小構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力通過采用良好的焊接順序；合理組裝，避免強(qiáng)力組對以減少構(gòu)件的殘余應(yīng)力；焊接組裝時(shí)應(yīng)將工件壓緊或墊置牢固，以防止因焊接受熱而產(chǎn)生附加的應(yīng)力和變形。謝謝閱讀2.4選擇含氫量小的焊接材料選用的焊接材料其熔敷金屬含氫量應(yīng)小于5ml/100g；為了避免吸潮，焊接材料應(yīng)根據(jù)廠家的規(guī)定進(jìn)行儲存，使用前按廠應(yīng)家要求重新烘焙，以免工件在焊后或使用過程中產(chǎn)生延遲冷裂紋。精品文檔放心下載2.5焊后后熱消氫處理在焊接完成后，立即將焊件后熱到150-250℃，并按每毫米板厚不少于5分鐘進(jìn)行恒溫處理后緩冷（且總的恒溫時(shí)間不得小于1小時(shí)），確保焊接接頭中的殘余氫能擴(kuò)散逸出，減少延遲冷裂紋的產(chǎn)生。精品文檔放心下載2.5焊后熱處理進(jìn)行焊后熱處理是為了減少焊接殘余應(yīng)力，高強(qiáng)鋼焊后一般不進(jìn)行焊后熱處理，熱處理會使接頭的某些機(jī)械性能下降，如：沖擊韌性等。只有在設(shè)計(jì)規(guī)則有特殊說明時(shí)，方應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。但應(yīng)注意其焊后熱處理溫度不能超過其調(diào)質(zhì)回火溫度。精品文檔放心下載圖一：預(yù)熱溫度測量位置及當(dāng)量板厚的確定S3=0 S1=S2鋼板的當(dāng)量板厚SK=S1+S2+S3，或至少為2倍板厚S1=距焊縫金屬75mm內(nèi)的平均厚度謝謝閱讀.采用火焰預(yù)熱時(shí)，焰芯距板間的距離應(yīng)大于50mm預(yù)熱溫度與當(dāng)量板厚的關(guān)系：表一不同當(dāng)量板厚（SK=S1+S2+S3,mm）的預(yù)熱溫度母材≤203040506070809010111213層間溫度0000Q235-A225-250℃Q295（09Mn等）225-250℃Q345(16Mn等)150℃225-250℃Q390(15MnTi等)不需預(yù)熱200-225℃Q450(HQ60等)200-225℃Q590(HQ70等)150℃150-175℃Q685(HQ80等)150-175℃WELDOX900，150-175℃StE890WELDOX960，150℃150-175℃StE960WELDOX1100175℃150-175℃注：1.如果環(huán)境濕度大或溫度低于5℃，則表內(nèi)所給溫度應(yīng)增加25℃；如果工件屬剛性固定，預(yù)熱溫度應(yīng)相應(yīng)增加。精品文檔放心下載2.在當(dāng)量板厚小于極限值，工件溫度低于5℃或空氣濕度大于65%時(shí)應(yīng)將工件預(yù)熱50℃～80℃。感謝閱讀3.適用于相應(yīng)強(qiáng)度級別的鑄鋼。舉例：WELDOX900的極限當(dāng)量板厚對應(yīng)為20mm，即對T形接頭必需從20/3=7mm板厚開紿預(yù)熱，而對接接頭則從20/2=10mm板厚起開始預(yù)熱。感謝閱讀已知：S1=15mm S2=S1 .則：SK=S1+S2+S3感謝閱讀S3=10mm =15mm+15mm+10mm=40mm.即Q450，Q390，Q345，Q295，Q235均不需預(yù)熱；Q590，Q685，WELDOX900等需預(yù)熱150℃精品文檔放心下載3．高強(qiáng)鋼焊接材料選擇的一般原則3.1對于超高強(qiáng)度鋼，由于強(qiáng)度提高，鋼材塑性、韌性不斷下降。如果仍采用等強(qiáng)原則，選用高組配的焊接接頭，焊縫的韌性將進(jìn)一步降低，將可能導(dǎo)致由焊縫金屬韌性不足引起低應(yīng)力脆性破壞。所以高強(qiáng)鋼焊接時(shí)應(yīng)采用等韌性原則，選擇焊縫韌性不低于基體金屬的低組配焊接接頭比較合理。采用低強(qiáng)的焊縫金屬并不總是意味著焊接接頭的強(qiáng)度一定低于母材，只要焊縫金屬的強(qiáng)度不低于母材的87%，仍可保證接頭與母材等強(qiáng)。精品文檔放心下載3.2焊接材料選擇由焊接接頭機(jī)械性能要求而定，選擇焊材屈服強(qiáng)度時(shí)有以下選擇原則：a低強(qiáng)度焊接金屬（焊縫金屬屈服強(qiáng)度低于母材的屈服強(qiáng)度）謝謝閱讀等強(qiáng)度焊接金屬（焊縫金屬屈服強(qiáng)度等于母材的屈服強(qiáng)度）謝謝閱讀高強(qiáng)度焊接金屬（焊縫金屬屈服強(qiáng)度高于母材的屈服強(qiáng)度）感謝閱讀當(dāng)所焊鋼種的屈服強(qiáng)度處于700～1100MPa之間，板材較厚時(shí)，需匹配不同成謝謝閱讀分的焊接材料。例如：根部焊道采用軟基焊料打底，填充與蓋面采用高強(qiáng)度焊料；對角焊而言通常采用低強(qiáng)焊料。選用低強(qiáng)焊接材料比選擇高強(qiáng)焊接材料（屈服強(qiáng)度大于500Mpa）所具的優(yōu)點(diǎn)是：焊縫金屬的韌性大；焊接接頭延伸性能好；產(chǎn)生裂紋的可能性減小。謝謝閱讀Q235，Q295，Q345，Q390 高強(qiáng)焊接金屬精品文檔放心下載Q450 高強(qiáng)或等強(qiáng)焊接金屬Q(mào)590，Q685 等強(qiáng)或低強(qiáng)焊接金屬WELDOX900，StE890 低強(qiáng)焊接金屬WELDOX960，StE960 低強(qiáng)焊接金屬WELDOX1100 低強(qiáng)焊接金屬3.3熔敷金屬的含氫量應(yīng)不超過5ml/100g，焊接金屬的沖擊韌性至少要與鋼板的沖擊韌性一樣。精品文檔放心下載4．高強(qiáng)鋼焊接參數(shù)高強(qiáng)鋼焊接的主要問題焊接冷裂紋和焊縫熱影響區(qū)韌性的降低，為此必須在選擇含氫量低的焊接方法的同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格地控制焊接線能量，控制t8/5的冷卻時(shí)間(焊縫從感謝閱讀800℃冷卻到500℃的時(shí)間，一般控到6-20秒，具體要根據(jù)鋼材廠家提供的參數(shù)來精品文檔放心下載.確定)以得到合理的焊縫金相組織。各種焊接方法熱輸入量計(jì)算可參照下述方法進(jìn)行謝謝閱讀Q=η*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(具體見右表)

序號焊接方法電弧效率焊縫含氫1手工電弧焊0.85ml/100g2氣體保護(hù)焊0.853ml/100g2藥芯焊絲電弧0.95-6ml/104埋弧焊1.05ml/100g5鎢極氬弧焊0.73ml/100g.高強(qiáng)鋼富氬氣體保護(hù)焊（MAG）推薦焊接參數(shù)見圖2、圖3、圖4、圖5等感謝閱讀2：對接焊時(shí)，允許輸入線能量與板厚的關(guān)系板厚duUP和MAG焊接方法焊接對接焊縫時(shí)的允許線能量范圍與Q590，Q685和WELDOX900的板厚之間的關(guān)系精品文檔放心下載注：t8/5max=20s

η up=1

Emax=28.5KJ/cmdumax=2.8cmt8/5min=6s

η MAG=0.85

Emax=10.0KJ/cmdumax=1.6cmt8/5max=12s

η MAG=0.85

Emax=20.0KJ/cmdumax=2.3cm經(jīng)驗(yàn)工式：板厚至25mm，T0=150℃適用板厚=最大線能量。如：當(dāng)施焊板材的厚精品文檔放心下載.度為20mm時(shí)其，允許輸入的最大線能量為20KJ/cm。精品文檔放心下載“#”區(qū)域低溫時(shí)良好的韌性。.3：角接焊時(shí)，允許輸入線能量與板厚間的關(guān)系板厚duUP和MAG焊接方法焊接角焊縫時(shí)的允許線能量范圍精品文檔放心下載Q590，Q685和WELDOX900的板厚之間的關(guān)系精品文檔放心下載注：t8/5max=20s ηup=1 Emax=45KJ/cm dumax=32cm感謝閱讀t8/5min=6s η MAG=0.85 Emax=13.5KJ/cm感謝閱讀dumax=19cmt8/5max=12s η MAG=0.85 Emax=27KJ/cm精品文檔放心下載dumax=26cm經(jīng)驗(yàn)工式：板厚至35mm，T0=150℃適用板厚=最大線能量。如：當(dāng)施焊板材的厚度為20mm時(shí)其，允許輸入的最大線能量為20KJ/cm#：由于填充材料而受到限制（低溫時(shí)良好的韌性）。謝謝閱讀.圖4：焊接速度與線能量的關(guān)系實(shí)芯焊絲(CARBOFILNiMoCrφ1.2)感謝閱讀

混合氣體M21（80%Ar+20%CO2），線能量

對CO2氣體保護(hù)焊線能量可提高5%焊接速度（V）對應(yīng)曲線焊接參數(shù)表曲線①②③④⑤⑥⑦⑧電壓（V）2927242220191817電流（A）300275250225200175150125Vz10.59.08.07.05.54.53.53.0（m/min）注：Vz為焊絲送絲速度從圖3中找出線能量的允許值，接著可用此值在圖4中求得其余的焊接參數(shù)。精品文檔放心下載例：板厚為15mm的WELDOX900高強(qiáng)鋼板，對接焊縫采用熔化極活性氣體保護(hù)焊（MAG），焊絲直徑φ1.2mm，從附圖2查得板厚15mm時(shí)所需線能量至少為9.5J/cm，謝謝閱讀.最大為13.5J/cm。而從附圖4中得出當(dāng)電流為275A，送絲速度為9.5m/min時(shí)，應(yīng)保持焊接速度在33～47cm/min之間。如圖5與圖6所示：謝謝閱讀5:6:.5．高強(qiáng)鋼焊接接頭的疲勞高強(qiáng)鋼焊縫失效的主要形式為疲勞，影響疲勞強(qiáng)度的因素有很多，如：動(dòng)態(tài)應(yīng)力、平均應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力、基體材料的腐蝕、鋼板厚度、載荷的頻率和次數(shù)等。對于焊接接頭來說，其疲勞強(qiáng)度要比基體母材低很多，其抗疲勞性能很大程度上取決于焊縫的宏觀和微觀幾何形狀，也就是焊接質(zhì)量。在制造過程中，設(shè)計(jì)師、焊接工程師和焊接技工對焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能起著決定性的作用。在設(shè)計(jì)和制作的過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：感謝閱讀a．在設(shè)計(jì)過程中盡可能使應(yīng)力均勻，避開突然改變截面以及產(chǎn)生很大的剛度變化。b．在高應(yīng)力區(qū)盡可能采用對接焊代替角焊，如采用角焊在設(shè)計(jì)時(shí)要避免在根部發(fā)謝謝閱讀生起始疲勞裂紋。c．不要把焊縫（即使不承受載荷）、孔洞等放在高應(yīng)力區(qū)。d．把焊縫附近的應(yīng)力集中降到最低，即盡可能除掉多余的焊縫金屬，使角焊縫和謝謝閱讀基體母材之間的凹面圓滑過渡，避免產(chǎn)生不連續(xù)的缺陷。e．焊縫內(nèi)部缺陷需視作與表面缺陷的應(yīng)力集中在關(guān)聯(lián)。表面缺陷比內(nèi)部缺陷更為謝謝閱讀危險(xiǎn)（高達(dá)4-5倍）。f．選