淺析Q690D的焊接工藝

賈學菊 劉盼 賈學敏

摘 ?要：隨著Q690鋼材應用范圍的增廣，對其焊接技術的要求也越來越高，本文通過對一組焊接工藝的評定及產品焊接，探討了Q690D的焊接工藝參數及焊接控制過程，以期為工程焊接應用提供參考。

關鍵詞：Q690;層間控制;裂紋;退火

中圖分類號：TG457????文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）04-0000-00

1?簡介

隨著大型機械設備的發展，傳統鋼材已不能滿足大型承重設備的設計要求，此外受使用空間有限，對材料強度提出了更高要求。低合金高強度鋼也由Q345發展到Q420、Q460、…，再到Q690鋼材。但隨著低合金鋼的強度加大，碳當量加大，鋼材淬硬傾向大，焊后冷卻過程中，脆性加大，容易產生裂紋。所以對焊接技術要求越來越高。對于Q690鋼材來說，按照GB1591-2008低合金高強度結構鋼標準，Q690的碳當量≤0.49，其焊接性能相對Q345、Q460等要差很多，產生裂紋傾向更大。為了很好的焊接此材料，本文做了一組板厚30、Q690D的對接焊接工藝，以此來評定所選焊接工藝的適宜性。

2?Q690材質性能及焊接工藝評定試驗

所選用鋼材化學性能見表1，機械性能見表2。

焊接采用半自動氣體保護焊，所用焊接設備為KR500 II型氣保焊機。

保護氣體為了更好提高電弧穩定性，改善焊縫成形，提高焊接質量，選用80%Ar+20%CO混合氣體。

焊絲選用了ER76-G（CHW-80C，φ1.2）焊絲。其焊絲化學及機械性見表3、表4。

焊接試板坡口組對尺寸及焊接順序見圖1，焊接時電流200-280A，電壓28-32，走行速度300-500mm/min。

焊前用烤槍火焰加熱方法預熱到150度。焊前預熱能很好的減緩焊后的冷卻速度，有利于金屬焊縫中擴散氫的逸出，避免產生氫致裂紋，同時也能減少焊縫及熱影響區的淬硬程度，提高焊接接頭的抗裂性，還能降低焊接內應力，降低焊接接頭的拘束度，從而也減少焊接冷裂紋的產生。

焊接時還要控制層間溫度120-200℃。因焊接試板的焊道比較短（500mm），焊完一道焊縫后測溫在層溫范圍內連續焊接下一道，如溫度低，先加熱到層溫控制范圍再焊接，如溫度高，用石棉布覆蓋緩冷到層溫控制范圍再焊接。背面碳弧氣刨進行清根，打磨干凈后再焊接，為了減小焊接變形，采用兩面交替進行焊接。整個焊接完成后用石棉布進行覆蓋緩冷到室溫。

焊工在焊接過程中，不允許大擺動焊接，采用無擺動或小擺動的窄焊道焊接，多層多道焊。按工藝所給焊接參數進行焊接，控制線能量，避免過熱區脆化，避免焊接裂紋的產生。

3?焊接工藝評定結果

試板焊接完成24小時后進行無損檢測MT+UT，合格后進行各種試驗項目檢測，確保焊接接頭的化學及力學性能檢測（拉伸、彎曲、沖擊）都符合要求。

接頭宏觀斷面及接頭硬度見圖2、圖3。

4?Q690鋼材在產品中的應用

待焊接工藝評定合格后，進行產品的焊接工作。在產品的實際焊接過程中，組對過程中的定位焊接，也要按照正式焊接時的預熱及焊后保溫要求進行。正式焊接前要對定位焊進行檢查，不得有裂紋、夾渣、焊瘤等缺陷，對于開裂的定位焊縫，必須先查明原因，然后再清除開裂焊縫，并在保證桿件尺寸正確的條件下補充定位焊。

因產品部件比較大，正式焊接時（見圖4）也是采用火焰局部預熱的方式（有條件時，采用整體預熱方式更佳），為了減小焊接變形，采用兩側同時同方向焊接，加熱時雙槍加熱，加熱一段焊接一段，后面用石棉布覆蓋保溫。

為避免產生弧坑裂紋，收弧時，在收弧處焊槍停止前進，并在熔池未凝固時反復斷弧、引弧幾次，直到弧坑填滿為止。即使弧坑填滿，電弧已熄滅，也要讓焊槍在弧坑處停留幾秒才能移開，確保氣路中的氣體充分保護熔池。

此部件板比較厚，大坡口焊縫，焊量填充大，焊接應力大且為主要受力部件，承受力大。焊后采取去應力退火處理。退火時要求開爐蓋蓋后，緩慢升溫，2h內升溫不能超過300℃;2h后，以每小時100℃的速度，加熱到600℃～650℃，在爐內進行保溫3h（根據工件板厚斷面大小調整）后隨爐冷卻，冷卻速率不應超過每小時50℃，工件隨爐冷卻到200℃以下后，吊開爐蓋，在爐腔內冷卻到室溫，再從爐中移出。去應力退火可以很好的消除內應力，減小變形及開裂傾向。去應力退火后又對主焊縫進行了磁粉探傷，未發現裂紋。

5總結

對于Q690D鋼材，選用適合的焊材后防止焊接裂紋是至關重要的。只有焊前預熱、層間溫度控制、焊后保溫緩冷、焊后熱處理等每個環節都控制好，才能焊接出合格的焊接接頭，生產出合格的產品。

參考文獻

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[2]?陳祝年，編著.《焊接工程師手冊》[M].北京：?機械工業出版社，2002.

[3]?張子榮，時煒，編著.《簡明焊接材料選用手冊》[M].北京：機械工業出版社，1999.

收稿日期：2019-07-26

作者簡介：賈學菊（1975—），女，河北秦皇島人，本科，工程師，研究方向：工程機械。

Analysis of Q690D Welding Process

JIA Xueju，LIU Pan，JIA Xuemin

（Qinhuangdao Tianye Tolian Heavy Industry & Technology Co.，Ltd.，Qinhuangdao Hebei 066004）

Abstract： With the expansion of the scope of application of Q690 steel， the requirements for its welding technology are getting higher and higher. This article discusses the welding process parameters and welding control process of Q690D through the evaluation of a group of welding processes and product welding. Provide references for engineering welding applications.

Keywords： Q690; interlayer control; crack; annealing