如何提高Q460D低合金鋼結構焊接質量

陳鵬+++呂哲

摘 要：在盾構機生產中，現撐靴滑動梁是非常重要的設備，其選材通常都是Q460D合金結構鋼，在對這種結構鋼進行焊接的時候，材料金屬和焊接材料是會出現物理反應的，因此會導致偏析情況的出現，導致焊接質量出現很大的問題，因此，要對這種情況進行更好的分析，這樣能夠更好的提高焊接的質量，同時保證撐靴滑動梁的使用效果。

關鍵詞：撐靴滑動梁；合金結構鋼；焊接質量

當前中國已經成為世界最大的盾構機市場，我國盾構機市場需求旺盛。據有關專家預計，隨著我國城市軌道交通的發展，各類盾構掘進機未來潛在市場將有200億元以上的產值。因此，進行生產的時候一定要對生產效率和質量問題進行重視，這樣能夠更好的保證質量和生產效率。撐靴滑動梁是非常重要的設備，這種設備的質量對整個盾構機運行有很大影響。撐靴滑動梁在選材方面通常都是使用的合金結構鋼，這種材料在進行生產的時候是利用焊接的方式來實現的，但是，在進行焊接的時候，會導致材料處于非常高溫的情況的，因此，也會導致熔渣和金屬之間出現物理反應，導致焊接元素出現氧化和還原反應，導致金屬出現化學成分以及機械性能出現改變的情況，出現這種情況一定要采取措施進行解決，這樣才能更好的提高焊接的質量，對出現的原因進行分析能夠從焊接材料、焊接工藝和焊接完成后的處理方式方面進行考慮，這樣能更好的保證焊接的質量。

1 Q460D合金結構鋼的特征

合金結構鋼是在碳鋼的基礎上在進行冶煉的時候加入了一些合金元素，這些合金材料的加入能夠更好地提高鋼材的性能，同時在強度和韌性方面也能夠提高。在進行合金元素加入的時候主要有Mn、Si、Ti、V和Nb等，其中加入稀土元素能夠更好的對鋼材料中的硫元素進行凈化，這樣能夠更好的改善鋼材的性能。在進行金屬元素加入的時候要對加入的成分和劑量進行很好的控制，這樣能夠更好的保證不會出現元素多加的情況，同時也能避免出現其他的問題。

2 合金結構鋼的焊接性能分析

在對焊接的焊縫進行評價的時候，最早的辦法是根據其化學成分按照一定的公式對其中的碳含量進行分析，這樣能夠更好的對鋼材的各種裂紋敏感性進行判別，在對碳含量進行計算的時候，是有不同的公式的，具體采用何種公式要根據鋼材的實際情況來進行決定。在對合金結構鋼進行焊接的時候是會出現萃硬的傾向的，在這種情況下，熱影響區是非常容易出現硬而且脆的情況的，這樣是會導致塑性和韌性都出現很大的問題的，同時，耐應力和腐蝕性能也是會出現很大的變化的，因此，是會導致裂紋增加情況的。在進行焊接的時候，對線能量要求是非常低的，焊接的線能量出現過高的情況，是會導致焊接過程中受熱區域出現性能降低的情況，同時，為了更好的防止出現裂紋的情況，在焊接過程中要對保證焊接的環境是保持在低氫的情況下的，這樣要保證焊接的材料在脫脂的情況下進行使用。在對合金結構鋼進行焊接的時候，要采取必要的保護焊方式，可以利用二氧化碳氣體，這樣能夠更好的保證焊接的質量。在合金結構鋼中，對碳的含量也是有一定的要求的，通常情況下，母材料中WcE的含量要大于千分之四十五，同時在進行焊接以前要對焊接的位置進行預熱處理。對于支架結構比較厚的板材而且抗拉強度在550MP的合金鋼材料在進行預熱的時候對其溫度是有很高的要求的，要保證其在150度以上，這樣能夠更好的防止在進行焊接的時候出現裂紋的情況，同時，在進行焊接的時候要減少應力的作用，同時要保證受熱是非常均勻的，這樣在進行焊接的時候可以采取整體預熱的方式來進行預熱，在焊接完成以后要進行焊后的緩冷處理。

3 焊接工藝

3.1 坡口加工、裝配及點組定位焊

坡口準備。由于支架結構件強度級別要求較高，坡口制作采用數控等離子切割機割出或機械加工，在坡口兩側50mm范圍內，應嚴格除去水、油、銹等臟物。裝配定位焊要求。為防止定位焊焊縫開裂，定位焊的焊接材料應與焊接同類型的材料，可采用J607或J507焊條，并且應與正常焊接時一樣進行預熱，由于構件較大預熱不是太方便，可采用局部預熱的方法，采用氧-乙炔加熱方式，但預熱時不能影響母材的性能，預熱范圍在焊縫兩側不少于80mm，預熱溫度≥150℃，裝配定位焊縫長度，一般不少于50mm，定位焊的順序，其焊縫應均勻對稱分布，定位焊接的電流應稍大于正常焊接時的電流。

3.2 焊接工藝參數的確定

Q460D低合金結構鋼熱影響區容易產生低塑性淬硬組織，并且淬硬傾向隨著材料厚度增大而增大，容易產生冷裂紋。從減少淬硬傾向出發，采用大焊接線能量有利。但由于這種鋼材的淬硬傾向較大，僅通過加大線能量往往難以避免馬氏體的形成，反而增大了奧氏體的過熱和提高了奧氏體的穩定性，促使粗大馬氏體的形成，使熱影響區的脆化更為嚴重。因此防止熱影響區脆化的工藝措施主要是采用小的線能量，減少高溫區停留時間，避免奧氏體的過熱，增加奧氏體成分的不均勻性，從而降低奧氏體的穩定性，同時采取預熱和緩冷措施。這對改善熱影響區的性能是非常有利的，并采用多層多道焊，焊接層數隨著焊縫高度及板材厚度的變化而變化。為保證焊接質量，我公司采用φ1.6mm直徑的焊絲，焊絲伸出長度20mm。焊絲伸出過大，飛濺嚴重，氣體保護效果較差；焊絲伸出過短，飛濺物容易堵塞噴嘴，保護效果也不好。氣體流量對焊接質量也有很大的影響，流量過大，會產生不規則湍流，保護效果反而變差，同時應合理控制堆焊速度，速度過快會引起氣孔等缺陷。

3.3 去應力回火

由于支架結構件板厚、較大，焊接殘余應力較大，工作環境惡劣，承受動載荷，有應力腐蝕現象并要求尺寸穩定，動作可靠，應進行焊后熱處理。Q460D結構鋼焊接后應進行550～600℃回火處理，為提高生產效率，增加批處理量，每爐處理結構件30噸，電爐進行加熱，加熱至回火溫度后，保溫4-5小時。同時應注意，在600℃左右停留時間較長，可能造成回火脆性，會使熱影響區塑性、韌性明顯下降。因此在冷卻的過程中在600℃時應提高冷卻速度，避免在此溫度停留較長時間。

4 結束語

鋼結構在進行連接的時候主要的方式就是進行焊接，在對鋼結構進行焊接的時候是非常容易出現脆性斷裂和出現裂紋的問題，因此，為了更好的保證焊接的質量，并且提高其使用壽命，在對焊接的時候要對影響其焊接質量的因素進行更好的分析，這樣能夠更好地采取必要的措施。焊接生產過程中，此結構的焊接質量對整個生產安全問題有很大的影響，因此，在進行焊接的時候要對合金結構鋼材料的性能進行更好的掌握，同時，在進行焊接的時候要減少焊縫的出現，避免出現氣孔情況，在焊接工藝方面也是要進行嚴格篩選的。在進行焊接的時候要對焊縫的熱量情況進行嚴格的控制，同時在完成焊接以后要對其冷卻速度進行很好的控制，這樣能夠更好的保證焊接的質量。在進行焊接的時候要保證線能量是非常小的，同時，焊接的時候多層要采取多道焊的方式，這樣能夠更好的實現晶粒的細化，同時也能更好的提高材料的韌性。焊接過程中要保證焊縫中的金屬比例非常少，在進行焊接前要進行預熱處理，這樣能夠更好的對熱影響區內的組織和力學性能進行更好的改善，對出現的殘余應力進行消除，能夠更好的提高結構件的質量和使用安全性。

參考文獻

[1]林宋，田建君.現代數控機床[M].北京：化學工業出版社，2003.

[2]宋放之.現代模具制造技術[M].北京：機械工業出版社，2002.

[3]張伯霖.高速切割技術及應用[M].北京：機械工業出版社，2002.endprint