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【加工】超高強鋼焊接注意事項
發布時間:
2024-03-26
作者:
來源:
摘要
為了降低結構自重、提高承載能力,低合金高強度(dù)鋼在工礦機(jī)械上的應用越來越受重視。近(jìn)年來屈服強度(dù)> 800MPa超高強度鋼在國內的(de)工(gōng)程機(jī)械上被普遍采用,以滿足(zú)工程機械向大型化、輕量化、高效能化方向發展的需求。由於超高強鋼合金係統複雜、淬硬性較大(dà),焊接時容易產生冷裂紋;此外超高強鋼強度級別(bié)高,焊(hàn)接過程(chéng)中容易導致包(bāo)括焊接熱影響(xiǎng)區在內的焊接接(jiē)頭脆化。因此(cǐ)防止焊接冷裂紋產生、確保焊接接頭具有優(yōu)良的力學性能(néng)是該係列鋼材的焊接技術關鍵(jiàn)。
焊接材料的選擇(zé)和匹配
超高強度鋼(gāng)由於強度提高(gāo),鋼材塑性、韌性相應下降。如果仍采用等強原則,選用高組配(pèi)的焊接接(jiē)頭,焊縫的韌性(xìng)不容易保證(zhèng),將可能導致由於焊縫金屬韌性不足引起低應力脆性破壞。因此高強鋼焊接應采用等(děng)韌性原則,選擇(zé)焊縫(féng)韌性不低(dī)於(yú)基體金屬的低組配焊(hàn)接接頭比較合理。采用低(dī)強的焊縫金屬並不總是意味著焊接接頭的強度一定低於母材(cái)。根據多年來的焊接接頭力學性能(néng)試驗經驗(yàn),隻要焊縫金屬的強度不低於母材的87%,仍可保證接頭與母材等強。
當(dāng)焊接較厚的超高強度鋼板材時(shí),在焊縫的不同部位應匹配不同強度級別的焊接材料。即:根部焊道采用低強度焊材打底、填充(chōng)與蓋麵焊道采用高強度焊材;對(duì)角焊而言通常(cháng)采用低強焊材。選用低強焊接材料比選擇(zé)高強焊接材(cái)料的(de)優點在於,焊縫(féng)金屬的塑韌性儲備大(dà)、焊接接頭(tóu)延伸性能好,使接頭產生(shēng)裂紋的可能性減小。
超高強鋼焊接時應(yīng)選用超低氫焊接材料,熔敷(fū)金屬的含氫量應不超過(guò)5 ml/100 g(水銀法),以盡量減少焊接過程中由焊接材料帶入焊接接頭的氫含量。同時為了避(bì)免吸潮,焊接材料應根據規定進行儲(chǔ)存,使用前按要求重新烘(hōng)焙。
預熱溫度的確定
實際焊接過程中(zhōng)應特別重視對超高強度鋼對接焊縫和根部焊道的預熱。鋼板越厚,預熱(rè)的(de)必要性越大。預熱溫(wēn)度與鋼(gāng)板的當量板厚相關,此外,預熱溫度應根據實際情況進行相應調整:
(1)如果環境濕度大或溫度低於5℃ ,則(zé)預熱溫(wēn)度應(yīng)再增加25℃ ;如果工件屬剛性固定,預熱溫度也應相應增加;
(2)在當(dāng)量板厚小於極限值,工件溫度低於5℃或(huò)空氣濕度大於65%時,應(yīng)將工件預熱至50~ 80℃。
焊接熱輸入控製
焊接熱輸入量的變(biàn)化將(jiāng)改變焊接冷卻速度,從(cóng)而影響焊縫金屬及熱影響區的組織組成,並最終影(yǐng)響焊接接頭的力學性能(néng)及抗裂性。為了避免超(chāo)高強鋼焊接時產生焊接冷裂紋和焊縫熱影響區韌性的降低,必須嚴格控製焊接熱輸入量,控製焊接冷卻速度以得到理想的焊縫及焊接熱影響區金相組織。冷卻時間t8 /5是決定焊後超強鋼的(de)性能和焊接接頭性能的一個(gè)重要參數,冷卻時(shí)間主要取決於焊接熱輸入、預熱或層間溫度(dù)。為了確保超強鋼的性能不會因為焊接過程中過大的熱輸入量而削弱,必須對冷卻時間設定(dìng)上(shàng)限,另一方麵,如果冷卻(què)太快,會(huì)造成熱影(yǐng)響區產生脆硬(yìng)組織,並且阻止氫的排(pái)除,導致(zhì)冷裂紋的產生,所以也必須對冷卻時間的下限進行設定。
根(gēn)據各種超強(qiáng)鋼的不同特性(xìng),確定合理的(de)冷(lěng)卻時間,這樣在(zài)保證(zhèng)焊接熱影響區性能的同時也能夠有效阻止(zhǐ)冷裂紋的出現(xiàn),從而確保焊接接(jiē)頭的質量。
其他工藝措施
(1)確保焊接麵的清潔和幹燥。產生冷裂紋的主要原(yuán)因是有應力(lì)存在(zài)的焊縫金屬中有氫(qīng)的存在。焊件在組裝前應徹底(dǐ)清除坡口表麵及附近母材上的氧化皮,鐵鏽、油汙、水分等(děng),直至露出金屬光澤並保證清理範圍內無裂紋與夾層等缺陷。
(2)減小構(gòu)件內應力。采用合理的焊接(jiē)順序進行裝焊,避(bì)免強力(lì)組對以減少構件的殘餘應力,焊接組裝時應將(jiāng)工件壓緊或墊置牢(láo)固,以防止因焊接受熱而產生附加的應力和變形。
(3)焊後消氫處理。在焊接完成後,立即將焊件後熱(rè)到150~ 250℃,並按每毫米板厚不少於(yú)5 min進行恒溫處理後緩(huǎn)冷(且總的恒溫時間不得小於1 h),確保焊接接頭中的殘餘氫能擴散逸出,減少延遲(chí)冷裂紋的產生。
(4)焊後熱處理。進(jìn)行焊後熱處理是為了減少焊接殘餘應力,高強(qiáng)鋼焊後一般不進行(háng)焊後熱處理,熱處理會使接頭的某些力學性能下降,如:衝擊韌度等。隻有在設(shè)計規(guī)則有特殊說明時,方應進行焊(hàn)後(hòu)熱處理。但應注意其焊後熱處(chù)理溫度不能超過其調質回火溫度。
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