淺析ZG270—500同Q345B異種鋼之間的焊接技術

摘 要：Q345B屬于低合金高強鋼，而ZG270屬于鑄鋼，該兩種材料之間焊接應當被歸屬為異種鋼焊接，并且ZG270-500具有較差的焊接性能，容易在焊接部位出現裂紋，因而需要在實際的焊接過程中通過適當的方式以及材料和工藝，對焊接裂縫的產生進行有效的避免。

關鍵詞：異種鋼；焊接；裂縫；避免

前言

當前鋼制結構生產中，焊接技術的發展使得焊接形式越來越多，而鑄鋼同低合金高強鋼之間的焊接越來越常見，這種鑄焊結構即這種焊接件同鑄鋼件之間的結合結構。但是實際的焊接中往往會出現焊接材質的不同，若遇到了鑄鋼同低合金高強鋼的焊接時，由于材料和性質之間具有差異，所以，必須選擇適合的焊接方式以及方法，并結合恰當的材料以及工藝，加強焊接部位的強度。

1 材料

焊接性主要指以碳作為量的衡量標準，即以鋼材焊接部位的熱影響區同鋼材含有的化學成分之間的淬硬關系，即用碳的含量表示鋼材中各個合金元素含量，并且轉化需要按照其元素的作用。從而達到對鋼材進行焊接性評定的重要參考，而碳用CE表示其當量，而碳當量的數值則可以采用國際上常用公式進行計算推導，其中式中所有的元素符號便是該種元素所具有的質量分數，并且該公式主要被應用在非調質的中強度低合金高強鋼以及非調質高強度低合金高強鋼中。

1.1 Q345B作為低合金高強鋼的一種，對其焊接性進行分析，在相關規定中對該種材料的CE值有著明確的規定，即對碳當量具有嚴格的規定，當公稱厚度不大于63mm則CE值不大于0.44%，此時鋼材的焊接過程中不會出現冷裂現象，即鋼材具有較高的焊接性能。

1.2 鑄鋼就是通過鑄造的方式得到的鋼材，鑄鋼在焊接過程中，由于該種材質焊接件的成型工藝為鑄造，同時結合了鋼質材料，因此其鑄件具有兩方面的優勢，首先可以獲得復雜的形狀，這是其他成型工藝無法企及的，其次，能夠在此基礎上保證鋼材所有的性能。該種鑄鋼屬于中碳鑄鋼，通過國際通用公式的計算，CE值應當不大于0.72%，并且當碳當量超過0.6%時，會發生嚴重的焊接冷裂傾向，焊接部位的焊接性較差，所以必須采取必要的工藝措施，例如預熱等，然后在進行焊接。

1.3 焊接特點分析

由于兩種鋼材之間具有較大的差異，無論在物理性質還是化學成分以及力學性能上都不盡相同，因而會在焊接的過程中產生較大的缺憾，這就對焊接人員提出了相當高的要求，也為焊接操作帶來了極大的難度。

1.3.1 氣孔的產生

氣孔產生的主要因素：（1）被焊接部位需要進行清理，若母材之間在焊接前沒有及時有效的清理，而存在鐵銹、雜質以及油污等時，金屬在焊接部位的氣孔傾向便會明顯增加。（2）若在進行焊接過程中沒有充分的烘干填充材料，或者填充材料中水分含量較大，那么就會增加熔池中的氣體含量。（3）焊接電流應用不當。此處所說的不當主要指電流過大或者應用電流不足，若電流過大，則會造成鐵液從熔池中溢出，從而增加了熔池同周圍環境的接觸面，因而加大了氣體的混入幾率，從而容易產生氣孔；其次，若電流不足，那么熔池中的金屬不能完全受熱，其中的氣體便無法完全溢出，因而會在焊縫中形成殘留氣體氣孔。（4）過長的電弧在焊接過程中若電弧長度過長，那么容易對熔池金屬產生不利影響，并且也容易使得外部空氣入侵，因而在熔池中形成氣孔。（5）焊接速度太快當焊接速度過快時，熔池中的氣泡在金屬凝固時未能逸出而殘留在焊縫中形成空穴。

1.3.2 夾渣的產生

若采用埋弧焊以及電弧焊作為鑄鋼同低合金高強鋼的焊接方式時，容易在焊縫中出現夾渣的問題。夾渣便是焊渣會殘留在焊接焊縫中。而以下幾種原因便是夾渣產生的主要因素：（1）鑄鋼同低合金高強鋼之間過小的坡口角度；（2）過小的焊接電流；（3）在進行多層焊接過程中，完成一層的焊接后沒有及時徹底的清理焊渣；（4）過快的焊接速度；（5）在施工電弧焊過程中，沒有使用恰當的運條動作；（6）焊接操作者技術水平不高。

1.3.3 裂紋的產生

由于鋼種不同，因而在鑄鋼同低合金鋼在焊接時會產生較大的裂紋傾向，尤其在母材一側裂紋更容易產生，生產裂紋的產生主要是由于以下因素所致：（1）材料金屬中雜質含量過多；（2）雜質含量在填充所用材料中較多；（3）在剛性上母材的焊接接頭超標；（4）在進行焊接前沒有對母材金屬進行清理，在焊接部位存在雜質、油污等。（5）沒有對焊接所需填充材料進行烘干，導致其受潮而水分過大。（6）預熱處理不夠，或者根本沒有進行預熱；（7）沒有選擇恰當的焊接參數；（8）沒有采用恰當的焊后處理；（9）由于熱影響區出現淬硬組織從而導致裂紋的產生；（10）熱影響區會產生較大形變，而在焊接過程中鑄鋼同高強鋼會產生一定的裂紋，因而導致焊縫不在為連續結構，并且應力會集中在裂紋的尖端部位，當焊接點收到沖擊荷載或者交變荷載的過程中，會加速裂紋的擴展，最終使得焊頭斷裂，所以，在焊接過程中有效預防接頭產生裂紋是保證焊接質量的基礎要求。

2 方法特點

二氧化碳氣體保護焊的主要特點如下：（1）其電弧具有高強的穿透能力，能夠充分保證熔深、熔透；（2）其所采用的焊絲具有高融化率，相對比手工電弧焊，該種焊接方式生產效率更高。（3）其具有高強的抗銹能力，由于含氫量較低，因而焊縫不易發生氫脆以及出現氣孔。（4）其成本投入較低，僅為手工電弧焊或者埋弧焊的一半左右。

3 焊接材料

為了防止兩種鋼的焊接裂紋問題，選用抗裂性能好的焊絲，該焊絲主要特點：具有較好的工藝性能，抗裂性能強，綜合力學性能好，脫氧能力強。采用Si、Mn元素含量較多的焊絲焊接異種鋼，解決了焊接過程當中合金元素的燒損、金屬飛濺和氣孔、氧化的問題，使焊縫質量大為提高。不但保證了焊后焊縫金屬中合金元素含量，同時焊接接頭力學性能也完全滿足設計及使用需要。

4 焊前準備

（1）坡口加工，實際產品多數V型60度，按要求加工好坡口，保證坡口面規整平滑，為保證組對精度要求，盡量采用機加工形式，組對時控制對接間隙0-2mm。（2）對加工坡口面及坡口附件30mm范圍內的鐵銹、油污、氧化皮、水漬等雜質徹底清理干凈，露出母材金屬光澤。（3）焊前母材預熱：ZG270-500焊接性能較差，異種母材預熱以焊接性能較差母材預熱溫度進行。焊前在坡口側100mm范圍內加熱150-200度。加熱時可采用加熱毯加熱或者采用氣焊中性火焰進行加熱。（4）焊前焊絲必須包覆儲藏良好，注意不能受潮，否則進行烘干處理。

5 焊接操作技術

（1）對于大于500mm長焊縫，為了減小焊接應力和焊接變形，可采用分段退焊方法。（2）在打底焊第一層時，在保證熔透前提下，焊接熱輸入不能過大。（3）其余填充焊層可以采用較大的焊接熱輸入焊接。

6 焊后處理

焊接完成后應當采用石棉布立刻將焊接部位進行包覆，防止焊接點立刻降溫，該項操作就相當于對焊接接頭進行消H處理，有利于H的逸出，從而避免發生裂縫現象。

7 結束語

當對ZG270-500此種鑄鋼同Q345B高強低合金鋼進行焊接過程中，需要對兩種異種鋼在焊接前進行性能分析，通過二氧化碳氣體保護焊的方式進行焊接，選擇使用何等焊絲，并選擇合理的焊接工藝，工藝的選擇需要以木材在焊接過程中產生的缺陷作為基礎，同時在焊前應當進行預熱處理，而焊后也應當進行適當的處理，如此能夠防止在焊接過程中一種母材焊接所發生的缺陷，從而獲得良好的焊接質量，不但有效提高了焊接效率，同時也提高了產品質量。

參考文獻

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