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低合金高强度钢焊接工艺
来源: 作者:技术部 发布时间:2021年03月29日 浏览:
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  一 低合金高强度钢分类

  低合金高强度钢是在碳钢基础上加入一定量的合金元素(合金元素的质量分数一般为1.5%-5%)。特点是强度高,韧性和塑性优良,广泛用于压力容器、船舶、桥梁等场合。

根据屈服强度级别和热处理状态可分为:

  (1)热轧及正火钢 屈服强度约为300-490MPa,属非热处理强化钢,应用最广泛。

  (2)低碳调质钢 屈服强度约为490-980MPa,属热处理强化钢,应用于大型工程机械、压力容器、潜艇制造。

  (3)中碳调质钢 屈服强度约为880-1200MPa,常用于强度要求很高的产品或部件,如火箭发动机体、飞机起落架。

  二  可焊性分析

  以热轧和正火状态使用的低合金高强度钢,由于其碳含量及合金元素均较低,因此其焊接性总体较好,其中热轧钢的焊接性更优,但由于这类钢中含有一定量的合金元素及微合金化元素,焊接过程中如果工艺不当,也存在着焊接热影响区脆化、热应变脆化及产生焊接裂纹的危险。只有掌握其焊接性特点和规律的基础上,制订正确的焊接工艺,才能保证焊接质量。

  焊接氢致裂纹(也称冷裂纹或延迟裂纹)是低合金高强度钢焊接时最容易产生而且是危害最为严重的工艺缺陷,它常常是焊接结构失效破坏的主要原因。低合金高强度钢焊接时产生的氢致裂纹主要发生在焊接热影响区,有时也出现在焊缝金属。对一般低合金高强度钢,为防止氢致裂纹的产生,焊接热影响区硬度应控制在350HV以下。热影响区淬硬倾向可以采用碳当量公式加以评定。对于C-Mn系低合金高强度钢,可采用IIW(国际焊接学会)推荐的碳当量公式;对于微合金化的低碳低合金高强度钢适合于采用Pem公式,应用这些公式时应注意其适用范围。

  CEIIW=w(C+wMn/6+wCr/5+wMo/5+wV/5+wNi/15+wCu/15

  Pem=w(C+wSi/30+wMn/20+wCu/20+wNi/60+wCr/20+wMo/15+wV/10+5wB

  强度级别较低的热轧钢,由于其合金元素含量少,钢的淬硬倾向比低碳钢稍大。如Q345钢、Q420钢焊接时,快速冷却可能出现的碳当量比较低,通常冷裂纹倾向不大。在环境温度很低或钢板厚度大时应采取措施防止冷裂纹的产生。

  控轧控冷钢碳含量和碳当量都很低,其冷裂纹敏感性较低。除超厚焊接结构外,490MPa级的控轧控冷钢焊接,一般不需要预热。

  正火钢合金元素含量较高,焊接热影响区的淬硬倾向有所增加。对强度级别及碳当量较低的正火钢,冷裂倾向不大。但随着强度级别及板厚的增加,其淬硬性及冷裂倾向都随之增大,需要采取控制焊接热输入、降低含氢量、预热和及时后热等措施,以防止冷裂纹的产生。

  三 焊接工艺

  低合金高强度钢焊接材料一般遵循“等强度”原则

  (1)热轧及正火钢 常用钢材如16Mn、09MnV、15MnVN、X60、X70、X80等,尽量选用低氢焊材,采用较小的线能量。对于强度级别较高的,若焊后不进行热处理,应立即在200-350℃保温2-6小时,以利扩散氢逸出。

  (2)低碳调质钢

   a.高强度结构钢主要用于工程结构,多承受拉伸载荷Rm600-800MPa。
    b.高强度高耐磨钢Rm1000-1300MPa,高强度高耐磨并承受冲击,如HQ100、HQ130,该类钢多用于矿山机械。
   c.高强度高韧性Rm600-800MPa多用于大型球罐、海上采油平台、造船等,如07MnNiMoVDR(即宝钢的B610CF-L2)。不宜采用大的线能量,力求多层多道焊。

  (3)中碳调质钢常用如30CrMo、30CrMnSi、40Cr等,防止调质前产生裂纹,采用较高的预热温度200-350℃,并保持同样的层间温度,焊后立即消氢处理。

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