高强韧钢板气体保护焊工艺和接头力学性能

工艺与新技术

文章编号：1002—025X(2013)02—0020—03

焊接技术第42卷第2期2013年2月

高强韧钢板气体保护焊工艺和接头力学性能

韩丽华

(包头职业技术学院机械工程系，内蒙古包头014030)

摘要：某大型工程需对高强韧钢板S700MC进行批量焊接，为了确保焊接质量，根据其焊接工艺，对其焊接热影响区的最高硬度、焊接接头组织及综合力学性能试验研究，试验结果表明，S700MC钢热影响区组织并未出现淬硬倾向，厚10mm钢板采用文中焊接工艺参数焊后冷裂倾向较小；接头强度及弯曲性能良好，焊接工艺可行。关键词：S700MC钢板；焊接工艺；硬度；力学性能中图分类号：TG407

文献标志码：B

行的，分析的结果难免与生产实际有出入。因此，

0概述

焊接工程中经常遇到一些新材料、新结构或新的工艺方法。在批量焊接前，应进行焊接性研究工作，以确保所采用的新材料、结构或工艺方法能获得优质的焊接接头。研究的基本方法是先分析后试验。焊接性分析是以理论知识和生产经验为依据进

对于重大工程，一般应该在焊接性理论分析的基础上有针对性地做一些焊接性试验加以验证。特别对于一些尚未接触过的新金属材料、新的产品结构、或新的工艺方法。更应通过较为全面的焊接性试验，以获取第一手资料。同时也为制订焊接工艺提供可靠的依据。某大型工程需对高强韧钢板S700MC进行批量焊接，为了确保焊接质量，根据其焊接工艺，

收稿日期：2012—10—12

对接头综合力学性能进行了试验研究。

MPa，没有应力峰值出现。

3结论

(1)Q235B钢板T形接头中焊接顺序从中心先依次焊向一端，再从中心依次焊向另一端的应力以分布最不均匀。变化幅值达30MPa．焊接顺序从一端的一侧焊向另一端。再从同一端的另一侧焊向另一端的应力叽分布最为均匀，变化幅值仅为7．5

MPa。

参考文献：

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(2)Q235B钢板T形接头中焊接顺序从中心依次焊向两端时产生的应力值最大，最大值为压应力

60

[4]张利国，姬书得，方洪渊，等．焊接顺序对T形接头焊接残余应

力场的影响[J]．机械工程学报，2007，43(2)：234～237．[5]王国凡，张元彬，罗

辉，等．钢结构焊接制造[M]．北京：化

MPa，最小值为压应力45

MPa。

(3)Q235B钢板T形接头在较小的焊接热输入

392

学工业出版社．2004：98—103．[6]袁涛，罗

震．板一板对接焊接应力对焊接变形的影响[M]．天

J／mm的作用下所产生的焊后应力矾分布很不均

匀．变化幅值达69．9MPa，出现压应力峰值99．9MPa，最小压应力为30MPa；焊接热输入较大476J／mm时，焊后应力O\"x分布均匀，变化幅值仅为20．1

津：天津大学．2010．

[7]李国成，蒋文春．线能量对不锈钢复合板残余应力和变形的影响

[J]．热加工工艺，2010(9)：159—162．

WeldingTechn0109YV01．42No．2

Feb．2013

1焊接工艺要点

1．1

焊前准备

在施焊前，应对厚10

mmS700MC钢试验板材

开出60。的V形坡ISl，钝边1lnill，然后对坡口表面及坡口两侧各宽20～30mm区域内影响焊接质量的异物进行清理，针对氧化物可用不锈钢钢丝刷或机械打磨的方法去除。

1．2焊接方法与焊接材料

焊接方法：熔化极气体保护焊；

焊接坡口：

对接接头为60。V形坡口；焊接材料：S700MC钢采用CHW一80Cl西1．2mm焊丝或同等性能质量的其他焊材。热输入控制在1．5kJ／mm以下，保护气体为妒(Ar)80％+9(C02)20％。焊前不进行预热。1．3焊接工艺参数

推荐的焊接工艺参数见表l。

表1

推荐的焊接工艺参数

I焊接电流

电弧电压气体流量

焊丝伸出长

道问控温

焊接速度

HAUNQ，(Lrain。)

／mm／EvJ(mms一。1

I

240～290

26～30

16—20

15～20

120～180

3．5～5．5

1．4焊后热处理

不推荐焊后进行热处理，如果采取热处理，温度可考虑选择530oC以下。1．5焊接操作要点

对接焊背面应清根。焊接生产中应注意控制焊接热输人及道间温度，并严格清理焊接飞溅和焊渣，焊接过程中焊枪尽量不作横向摆动，对缺陷返修可采用与正式焊接相同的工艺。

2

S700MC钢热影响区最高硬度试验

焊接热影响区的最高硬度可以相对地评价被焊

钢材的淬硬倾向和冷裂纹敏感性。2．1试件制备及焊接

S700MC钢热影响区最高硬度试验参照《焊接热影响区最高硬度试验方法》进行。试样的尺寸为200

mmx75ram×10

mm(LxB姑)，试样加工完成后的形

状如图l所示．沿轧制表面的中心线堆焊出长(125+10)mm的焊缝，焊前应采用适当

法去除表

工艺与新技术21

面上不利于焊接的水、油、铁锈及过厚的氧化皮。

实际焊接工艺参数见表2。

检测断面

焊缝

N／

H，

’

一

一l

’

￡

图l试样形状及尺寸

表2

S7∞MC钢实际工艺焊接工艺参数

焊接

电弧气体

焊丝

道间焊接

试验室

电流电压流量伸出长

温度

速度

热输人

HA

U一

Q，(Lmin。1)

，mm

，℃

vJ(mms‘1)

q／(kJ

lnm一1)

温度

／oC

2552818

15—201205．0l5024

注：试验室空气相对湿度为48％。

2．2试验结果及分析

试样焊接后需至少经12h才能进行硬度测试．测点位置如图2所示，测试结果见表3。可以看出，

S700MC钢最高硬度在HV。。200—280间波动，热影响区组织并未出现淬硬倾向，在采用此焊接工艺参

数焊接后钢材的冷裂倾向小。

表3硬度翻试结果

I

材料硬度值(HV。。)

S700MC钢

267，244，243，242，242，236，235，238．236(切点处)，

237，237，235．236，236。237，258，312

3焊接接头组织和综合力学性能试验

使用焊接性是指焊接接头获得整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计中提出的技术要求，通常包括常规力学性能、低温韧性等。

22工艺与新技术

焊接技术第42卷第2期2013年2月

焊接接头组织和综合力学性能试验可以在选定的焊接工艺参数和焊后热处理条件下，综合评价材料焊接接头的组织和力学性能。

3．1

头的冲击韧性对比，(1)熔合区及热影响区为韧性

薄弱区，特别是580cC热处理条件下韧性明显偏低；

(2)530oC热处理状态下接头韧性基本满足技术标准；

S700MC钢焊接接头综合力学性能试验和组织分析

试样焊接工艺参数见表4．热处理T艺530

oCX

(3)从保证S700MC钢接头韧性角度考虑，建

议焊接热输入控制在1．5kJ／ram以下．同时焊后热处理温度控制在530℃以下。

表6不同焊接热输入和热处理状态下接头的冲击韧性对比

0．5GB

h。焊接接头力学性能试验按GB2651—2008，2652--2008和GB2653--2008进行。

表4试样焊接工艺参数

1．05热输人／lkJ

冲击吸收功An／J(一20℃)

热处理T艺

焊缝

焊态焊态530℃xO．5h540℃xO．5h580℃xO．5h

90．91，88(90)81．76，70(77)64，72．51(62)71，67，70(69)63．60，54(59)

熔合区101．89．57(83)46。52．93(64)43．37．4l(40)27，24，34(29)23．35，18(24)

热影响区52．67，52(57)52，54，70(59)54，40，55(50)50．33，40(41)22．23，30(26)

[1lnll)

焊接电流／／A

电弧电压Ul＼

气体

流量

焊丝道问，℃

焊接

伸出长控温速度

r／(113111So)

热输入q／(kJ

mm。)

焊后热处理

1．5l

q／(Lrain。。1

1．5l

1

5l

2552818～2015-201204．51．50

530℃×0．5h

1．5l

}乇：试验蕈温度20℃试验《空气相对濉腰24％

1．92

焊态116，104，111(110)54．97．86(79)21．86．28(45)

表5为焊后经540℃xO．5h热处理后接头的冲击试验结果，可以看出，熔合区的冲击吸收功偏低，但基本能达到母材的技术指标40J要求．抗拉强度尺。高于母材标准750MPa，冷弯结果试验合格。因此，对S700MC钢如果进行热处理。可考虑热处理温度不高于530oC，以避免熔合区韧性严重下降。

表5

xl0Illnl标准试样数据、t：表中冲击吸收功数据勾换算成10rnm

4结论

试验结果表明．S700MC钢热影响区组织并未出现淬硬倾向．厚10mm钢板采用文中焊接工艺焊后的冷裂倾向较小：经过焊后热处理，S700MC钢焊接接头强度及弯曲性能良好，但熔合区和热影响区

S7∞MC钢焊接接头力学性能试验结果

拉仲试验

弯曲试验

冲击吸收功／J(一20℃)

的韧性与焊态的相比显著下降，特别是经580oC热处理后的韧性明显偏低。试验验证了焊接工艺的可行性。

焊缝熔台区热影响区

R。；／MPa

断裂位置d=20．Or=180。

63．70．5342，36，41

4062

55．40，54

50

835

焊缝合格

￡：表巾冲占吸收功数据为换算成标准试样数据

参考文献：

S700MC钢接头宏观金相照片如图3所示。由图可见，接头熔合情况良好，未发现未熔合、裂纹等

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图3

7∞MC钢焊后经540℃xO．5h热处理的接头宏观形貌

[6]贾安东．焊接结构及生产设计[M]．北京：机械工业出版社，1982．

3．2

S700MC钢焊接接头冲击试验结果对比分析表6为不同焊接热输入和不同热处理状态下接

作者简介：韩而华(197l一)，女，内蒙占赤峰市人，硕f二研究生

副教授，研究疗向：焊接质量控制及检测．