WELDOX900E高強鋼焊接性及應用研究

陸安均 吳艷明

摘 要：通過WeldCalc2.1應用碳當量法分析在相同線能量下不同板厚的預熱溫度，以及對各個參數間的選擇關系進行研究，表明相同板厚條件下焊接線能量越高則預熱溫度要求越低，不同焊接線能量下不同板厚的預熱溫度趨勢基本一致，隨著厚度的增加則預熱溫度要求相應的增加。焊接工作點位于T8/5的臨界線與最低預熱溫度與最高層間溫度之間能保證焊接質量，并通過試驗以及與以往研究結果進行對比分析，驗證了研究結果的正確性。

關鍵詞：高強鋼；焊接性；預熱溫度；高鐵救援起重機

引言

高鐵救援起重機是為高速鐵路事故救援而制造的專用設備。由于高速鐵路對運行設備轉向架軸重、運行速度等要求比普通線路要求更高，故高鐵救援設備需大大減輕整機重量。高鐵救援起重機鋼結構選用瑞典奧克德隆鋼鐵公司生產的高強度鋼WELDOX900E，該類型鋼板能以較輕的自重達到較高的強度，大大減少材料用量。迄今為止，許多學者對高強鋼進行了大量研究并取得了顯著的經濟社會效益，研究成果已成功應用于生產實際中。蔣慶梅[1]等對同樣板厚條件下不同焊接線能量的臨界預熱溫度進行了研究，但不能確定不同線能量下不同板厚的臨界預熱溫度，Oshita[2]對鋼材預熱必要性進行了研究，得出碳當量在0.4%～0.6%鋼材有一定的淬硬傾向，需進行預熱，但未對具體的預熱溫度進行研究，為保證高鐵救援起重機鋼結構的質量，故對不同線能量下不同板厚的臨界預熱溫度，以及對各種焊接參數間的選擇關系進行進一步的研究與試驗，以此為鐵路起重機高強鋼的實際焊接工作打下理論與實踐基礎。

1 不同板厚預熱溫度的選擇

蔣慶梅[1]等得出12mm厚度鋼板在不同焊接線能量下所需的臨界預熱溫度如圖1所示。預熱溫度的選擇可以根據碳當量來選擇，為研究不同焊接線能量下不同板厚的預熱溫度，分別取線能量為0.87KJ/mm、0.65KJ/mm、0.94KJ/mm進行研究，結果從圖2可以看出，相同板厚條件下線能量為0.65KJ/mm時需求的預熱溫度相對較高，線能量為0.94KJ/mm時預熱溫度相對較低，線能量為0.87KJ/mm時則居中，說明相同板厚焊接線能量越高則預熱溫度越低，從而保證T8/5一致，不同焊接線能量下不同板厚的預熱溫度趨勢基本一致，隨著厚度的增加則預熱溫度相應的增加。圖2可以看出在相同的熱輸入E=0.87 KJ/mm下板厚為12mm的鋼板預熱溫度約為150℃，文獻1預熱溫度應為148℃。E=0.94KJ/mm下12mm的鋼板預熱溫度分別為98℃，文獻1為100℃從而說明兩者研究是一致的。

2 焊接參數的選擇關系

焊接參數的選擇從圖3（a）分析可以看出，焊接線能量過小時工作點會進入深色區域，該區約會引起未融合、未焊透等缺陷，冷卻速度過快，促使馬氏體形成而形成冷裂紋。當焊接線能量和預熱溫度過高時，工作點會進入上部或右側而引起力學性能下降，會促使熱影響區軟化和過熱區的脆化，同時造成熔合比增加，不利于焊縫組織的綜合性能。預熱溫度越高工作點的相對區域越窄，對焊工的要求也越來越高，故參數的選擇需綜合考慮，使焊接工作點處于1或2的區域內。

在相同的材質與板厚條件下分別取兩個工作點進行研究，如圖3（b）、3（c）所示，3（d）的工作點剛好位于1區，3（c）的工作點位于上部，其力學性能試驗結果如表1所示，從表1可以看出，隨著熱輸入增加力學性能顯著下降，導致接頭韌性下降。圖3（d）為圖3（b）工作點的宏觀金相組織，可以看出沒有裂紋、未熔合、未焊透等缺陷。

3 結束語

（1）相同板厚條件下焊接線能量越高則預熱溫度要求越低，從而保證T8/5一致，不同焊接線能量下不同板厚的預熱溫度趨勢基本一致，隨著厚度的增加則預熱溫度相應的增加。

（2）當熱輸入過高，會引起力學性能的下降，熱輸入過低，會引起未焊透、未融合等缺陷，預熱溫度過低很容易引起氫裂，焊接工作點位于T8/5的臨界線與最低預熱溫度和最高層間溫度之間能保證焊接質量。

參考文獻

[1]蔣慶梅，陳禮清，許云波，等.一種微合金高強鋼焊接冷裂紋敏感性[J].中國科技論文在線，2011，6（2）：103-108.

[2]Oshita S，Saito S，Yerioka N.Determination of necessary preheating temperature in stell welding[J].weld J，1983，62（6）：147-152.

[3]吳昌忠，許懷寧，范閩寧，等.1000MPa級高強鋼焊接熱影響區組織和韌性[J].焊接學報，2011，32（5）：97-100.

[4]熊林玉，張彥華.含裂紋強度失配焊接接頭彈塑性變形分析[J].中國機械工程，2012，23（6）：733-735.

作者簡介：陸安均（1986，10-），男，工程師，碩士， 工作單位：武橋重工集團股份有限公司，研究方向：機械設計及理論。