WDB620/Q345C異種鋼的焊接工藝研究

葉建明

（身份證號(hào)：130204197801242710）

WDB620/Q345C異種鋼的焊接工藝研究

葉建明

（身份證號(hào)：130204197801242710）

本文主要介紹高強(qiáng)鋼WDB620、低合金鋼Q345C兩種異種鋼的焊接工藝。

高強(qiáng)鋼岔管；低合金鋼鋼管；異種鋼的焊接工藝

從現(xiàn)代的焊接技術(shù)來說，大多數(shù)兩種不同的金屬或合金（甚至包括諸如石墨、玻璃、陶瓷和金剛石等具有結(jié)晶狀態(tài)的非金屬與金屬）之間都可以進(jìn)行焊接。當(dāng)然，對(duì)于某些組合的異種金屬可以采用常用的焊接方法和焊接工藝即能獲得滿意的結(jié)果，而對(duì)于另外一些焊接性差的異種金屬組合就不得不采用特種焊接方法和復(fù)雜的焊接工藝才能獲得符合要求的焊接接頭。本文以云南金漢拉扎水電站高強(qiáng)鋼岔管現(xiàn)場安裝為例，淺談WDB620/ Q345C不同材質(zhì)鋼材的焊接工藝。

1　WDB620非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼、Q345C低合金鋼的主要技術(shù)性能

異種金屬的焊接，由于焊縫金屬與母材金屬在成分、組織及性能上的明顯區(qū)別，會(huì)引起一系列在同種金屬焊接時(shí)所不存在的問題，這在選擇焊接方法及焊接材料以及確定工藝規(guī)范時(shí)都需加以考慮。異種金屬能否獲得滿意的焊接接頭，首先取決于被焊金屬的物理-化學(xué)性能和采用的焊接方法和工藝。與其他調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼相比較而言，WDB620高強(qiáng)鋼具有良好的強(qiáng)韌性匹配、優(yōu)良的低溫沖擊韌性和冷成形性、具有較好的焊接性能，裂紋傾向較小，但由于板厚（板厚δ為44mm）較大，在焊接熱循環(huán)的強(qiáng)烈作用下，焊接接頭易產(chǎn)生敏感的金相組織，其熔敷金屬內(nèi)部不可避免的會(huì)產(chǎn)生晶格缺陷，進(jìn)而產(chǎn)生焊接缺陷；低合金鋼Q345C焊接性能不是很好，焊接裂紋敏感系數(shù)Pcm≤0.32%，裂紋傾向較大，Q345C鋼在焊接冷卻過程中，熱影響區(qū)容易形成淬火組織-馬氏體，使近縫區(qū)的硬度提高，塑性下降，導(dǎo)致焊后發(fā)生裂紋。因而考慮到以上使焊接接頭產(chǎn)生焊接缺陷的不利的因素，從材料控制及工藝措施出發(fā)，對(duì)于WDB620、Q345C異種鋼的焊接需制定嚴(yán)格的工藝措施，在焊接過程中嚴(yán)格控制線能量、焊前預(yù)熱和焊后保溫等措施。

2　WDB620非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼岔管/Q345C低合金鋼鋼管的焊接工藝

由于WDB620高強(qiáng)鋼、Q345C低合金鋼母材的化學(xué)成分、物理性能及力學(xué)性能都有較大的差異，焊接時(shí)必須采取一定的特殊工藝措施才能獲得滿意的焊接接頭。

焊接接頭質(zhì)量和性能與焊接材料的密切相關(guān)。異種鋼焊接接頭的焊縫和熔合區(qū)，由于有合金元素被稀釋和碳遷移等因素的影響，存在著一個(gè)過渡區(qū)段，這里不但化學(xué)成分和金相組織不均勻，而且物理性能也不同，甚至力學(xué)性能也有極大的差異，可能引起缺陷或嚴(yán)重降低性能，所以必須按照母材的成分、性能、焊接接頭形式和使用要求正確的選擇焊接材料。對(duì)于高強(qiáng)鋼與低合金鋼的焊接，應(yīng)選擇與強(qiáng)度較低的母材相匹配的焊接材料，且焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度不超過強(qiáng)度較高的母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度上限值。

異種鋼焊接時(shí)，預(yù)熱溫度主要根據(jù)母材的淬火裂紋傾向大小和焊縫金屬的合金化程度來確定，通過合理的焊后熱處理，可以改善焊接接頭的組織和性能，消除部分焊接殘余應(yīng)力與促使焊縫金屬中的氫逸出。通過焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，制定出科學(xué)合理的焊接工藝規(guī)范，以獲得綜合力學(xué)性能較好的焊接接頭。

為減小焊接變形，提高焊縫的塑性和韌性，焊接采用小線能量，快速多層多道焊，每層熔敷金屬厚度不大于焊條直徑。在同一層焊縫斷面上，焊縫底部采用全寬度運(yùn)條；中部由兩側(cè)向中央微擺動(dòng)多層多道施焊；最后，蓋面焊則采用全寬運(yùn)條，保證焊接條紋一致。根據(jù)金漢拉扎水電站岔管安裝現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)于WDB620高強(qiáng)鋼岔管與Q345C鋼管管體的焊接，先焊安裝焊縫內(nèi)坡口，采用小范圍焊接，特別是第一層的焊接，增加焊接層次，以此減少焊接變形量。層（道）間將熔渣及飛濺清理干凈，并進(jìn)行逐層檢查，經(jīng)自檢合格后方可焊接次層焊縫，各層道焊縫之間接頭應(yīng)錯(cuò)開，每層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開15～20mm。內(nèi)坡口焊接完畢后，背面采用碳弧氣刨清根，使內(nèi)外兩面焊縫的實(shí)際面積接近相等，有利于減少焊接變形及降低殘余應(yīng)力，用機(jī)械方法清除刨槽滲碳層并呈金屬光澤，防止表層碳化嚴(yán)重造成裂紋，最后再焊接外坡口直至焊滿，焊縫應(yīng)圓滑過渡，其表面不得有裂紋、弧坑、氣孔等缺陷，焊后清除焊渣及飛濺物。

3　焊后質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）焊后通過肉眼對(duì)焊縫裂紋、表面夾渣、咬邊、未焊滿、表面氣孔、焊瘤、焊接飛濺等進(jìn)行檢查滿足規(guī)范要求，所有焊縫按《壓力鋼管制造、安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（DL5017-2007）中表6.4.1中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊縫外觀檢查。

（2）根據(jù)合同及規(guī)范要求，對(duì)岔管現(xiàn)場安裝焊縫進(jìn)行100%超聲波檢測，內(nèi)部質(zhì)量無損探傷評(píng)定依據(jù)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果的分級(jí)》（GB/T345-1989）。

4　結(jié)語

通過實(shí)踐證明，選用上述合理的焊接材料、焊接參數(shù)和熱處理方式，現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制措施可靠，獲得了滿意的焊接接頭質(zhì)量，其焊接內(nèi)部質(zhì)量和焊接變形控制均達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)及規(guī)程規(guī)范的要求。云南金漢拉扎水電站引水壓力鋼管充水試驗(yàn)的安全、順利進(jìn)行，也是對(duì)高強(qiáng)鋼岔管安裝現(xiàn)場整體焊接質(zhì)量進(jìn)行了一次很好的檢驗(yàn)，同時(shí)也證明了WDB620高強(qiáng)鋼/Q345C低合金鋼具有良好的焊接性能，為以后異種鋼的焊接提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

[1]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊（第2卷材料的焊接）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992，12：146～2015，88～602.

[2]周振豐.焊接冶金學(xué)（金屬焊接性）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996：15～59，90～93.

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