異種鋼HG785D+Q345B焊接性分析

陳毅剛　洪波　李高陽

【摘 要】HG785D是我國新研發(fā)的高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼，它與Q345D形成了異種鋼焊接結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用于海外產(chǎn)品上。通過焊接性分析，設(shè)計(jì)了含有多種工藝試驗(yàn)的技術(shù)路線表，并按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)（ISO15614-1）進(jìn)行了焊接工藝評定（PQR），編制了經(jīng)濟(jì)性高的焊接工藝規(guī)程 （WPS），成功地保證了焊接質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。

【Abstract】HG785D is a new high strength welded structural steel developed in China. It forms a welded structure of dissimilar steel with Q345D and is used in overseas products. Through weldability analysis， we design technical route containing a variety of experiments， and according to the European standard （ISO15614-1） do the welding procedure qualification （PQR）， and make he welding process for high economy （WPS）， to ensure the success of the welding quality， improve production efficiency and reduce cost.

【關(guān)鍵詞】HG785D ；異種鋼； 焊接工藝評定； 大厚度 ； 經(jīng)濟(jì)性

【Keywords】HG785D； dissimilar steel； welding process evaluation； large thickness； economy

【中圖分類號】TG457.11 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）08-0140-03

1 課題背景

海外某國需要一種特殊的運(yùn)輸設(shè)備，在一個關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)選擇了HG785D（厚度45mm）與Q345B（厚度12mm）形成的異種鋼焊接結(jié)構(gòu)。

由于HG785D的特殊性，按照常規(guī)思路為保證焊接質(zhì)量，要采取一系列（包括焊前預(yù)熱、焊后緩冷等）措施，這亦將大幅度增加生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)線效率，惡化工程經(jīng)濟(jì)性[1]。

2 焊接性分析

異種金屬的焊接存在以下幾個必須要解決的問題，不同的母材之間的冶金問題，母材與填充金屬之間的冶金問題，焊接工藝上的問題等。

2.1 碳當(dāng)量法評估鋼材的冷裂紋傾向

鋼材的化學(xué)成份對焊接熱影響區(qū)的淬硬與冷裂紋傾向有著重要的影響， Q345B的碳當(dāng)量：

CE（AWS）=0.28

HG785D的碳當(dāng)量：

CE（JIS）=0.50

Q345B的碳當(dāng)量值為0.28，且其厚度為12mm，因此 Q345B焊接性良好，不需要采取如焊前預(yù)熱、焊后緩冷等工藝。

HG785D的碳當(dāng)量值為0.50，且其厚度≥45mm，說明其焊接性相對較差，具有冷裂紋傾向。

2.2 HG785D的熱裂紋敏感系數(shù)

HCS=0.687

一般認(rèn)為：HCS≤2時，不會產(chǎn)生熱裂紋，金屬材料的HCS與熱裂紋敏感性呈正相關(guān)。

2.3 HG785D的再熱裂紋敏感系數(shù)

ΔG′=0.534

一般認(rèn)為：ΔG′≤1.5時，對再熱裂紋不敏感；1.5≤ΔG′<2時，對再熱裂紋中等敏感性，ΔG′≥2時，對再熱裂紋敏感。

因此HG785D對熱裂紋與再熱裂紋不敏感，對冷裂紋有一定的敏感性[2-3]。故HG785D應(yīng)選用ER70級別的焊絲，采取焊前預(yù)熱，焊后緩冷的焊接工藝。這不僅增加成本，還將降低生產(chǎn)效率。

3 焊接工藝評定

根據(jù)客戶要求作焊接工藝評定（PQR），PQR合格后制定焊接工藝規(guī)程。

3.1 焊接工藝評定設(shè)計(jì)的技術(shù)路線表（表1）

首先是保證工藝焊接性，其次驗(yàn)證使用焊接性。

技術(shù)方案要點(diǎn)：

①焊接方法采用MAG焊。

②焊絲選用原則為：低匹配原則[4]；根據(jù)Q345B選用了

ER50-6實(shí)芯焊絲。

③為防止裂紋，根據(jù)預(yù)熱與否、后熱與否制定了多種方案并一一驗(yàn)證。

④試件接頭型式：對接接頭與T型接頭。

⑤力學(xué)性能試驗(yàn)由全球領(lǐng)先的檢驗(yàn)、鑒定、測試和認(rèn)證機(jī)構(gòu)SGS完成。

3.2 預(yù)焊接工藝規(guī)程（PWPS）焊接規(guī)范（表2，表3）

4 檢測與試驗(yàn)報(bào)告分析

在焊接工藝評定設(shè)計(jì)技術(shù)路線表中，我們高度關(guān)注1號對接接頭試板與4號T形接頭的檢測與試驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果證明：檢測與試驗(yàn)的結(jié)果合格。

HG785鋼焊接HAZ最高硬度測定值：

我們的1號試板（常溫焊接）HAZ最高硬度HV10僅為350。

5 結(jié)論

根據(jù)HG785D與Q345B的焊接性分析和焊接工藝評定，根據(jù)低匹配原則選用了常規(guī)RE50-6焊絲，并且焊前不預(yù)熱，焊后不緩冷的焊接工藝[5]。實(shí)踐證明：既保證了焊接質(zhì)量，又保證了生產(chǎn)效率，且經(jīng)濟(jì)性顯著。

【參考文獻(xiàn)】

【1】周振豐. 焊接冶金學(xué)（金屬焊接性）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

【2】李亞江.焊接冶金學(xué)（金屬焊接性）（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

【3】陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

【4】中國機(jī)械工程學(xué)會焊接分會.焊接詞典（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

【5】黃石生.焊接方法與過程控制基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.endprint