如何提高Q460D低合金鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量

陳鵬+++呂哲

摘 要：在盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)中，現(xiàn)撐靴滑動(dòng)梁是非常重要的設(shè)備，其選材通常都是Q460D合金結(jié)構(gòu)鋼，在對(duì)這種結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行焊接的時(shí)候，材料金屬和焊接材料是會(huì)出現(xiàn)物理反應(yīng)的，因此會(huì)導(dǎo)致偏析情況的出現(xiàn)，導(dǎo)致焊接質(zhì)量出現(xiàn)很大的問題，因此，要對(duì)這種情況進(jìn)行更好的分析，這樣能夠更好的提高焊接的質(zhì)量，同時(shí)保證撐靴滑動(dòng)梁的使用效果。

關(guān)鍵詞：撐靴滑動(dòng)梁；合金結(jié)構(gòu)鋼；焊接質(zhì)量

當(dāng)前中國已經(jīng)成為世界最大的盾構(gòu)機(jī)市場，我國盾構(gòu)機(jī)市場需求旺盛。據(jù)有關(guān)專家預(yù)計(jì)，隨著我國城市軌道交通的發(fā)展，各類盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)未來潛在市場將有200億元以上的產(chǎn)值。因此，進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候一定要對(duì)生產(chǎn)效率和質(zhì)量問題進(jìn)行重視，這樣能夠更好的保證質(zhì)量和生產(chǎn)效率。撐靴滑動(dòng)梁是非常重要的設(shè)備，這種設(shè)備的質(zhì)量對(duì)整個(gè)盾構(gòu)機(jī)運(yùn)行有很大影響。撐靴滑動(dòng)梁在選材方面通常都是使用的合金結(jié)構(gòu)鋼，這種材料在進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候是利用焊接的方式來實(shí)現(xiàn)的，但是，在進(jìn)行焊接的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致材料處于非常高溫的情況的，因此，也會(huì)導(dǎo)致熔渣和金屬之間出現(xiàn)物理反應(yīng)，導(dǎo)致焊接元素出現(xiàn)氧化和還原反應(yīng)，導(dǎo)致金屬出現(xiàn)化學(xué)成分以及機(jī)械性能出現(xiàn)改變的情況，出現(xiàn)這種情況一定要采取措施進(jìn)行解決，這樣才能更好的提高焊接的質(zhì)量，對(duì)出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析能夠從焊接材料、焊接工藝和焊接完成后的處理方式方面進(jìn)行考慮，這樣能更好的保證焊接的質(zhì)量。

1 Q460D合金結(jié)構(gòu)鋼的特征

合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上在進(jìn)行冶煉的時(shí)候加入了一些合金元素，這些合金材料的加入能夠更好地提高鋼材的性能，同時(shí)在強(qiáng)度和韌性方面也能夠提高。在進(jìn)行合金元素加入的時(shí)候主要有Mn、Si、Ti、V和Nb等，其中加入稀土元素能夠更好的對(duì)鋼材料中的硫元素進(jìn)行凈化，這樣能夠更好的改善鋼材的性能。在進(jìn)行金屬元素加入的時(shí)候要對(duì)加入的成分和劑量進(jìn)行很好的控制，這樣能夠更好的保證不會(huì)出現(xiàn)元素多加的情況，同時(shí)也能避免出現(xiàn)其他的問題。

2 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性能分析

在對(duì)焊接的焊縫進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，最早的辦法是根據(jù)其化學(xué)成分按照一定的公式對(duì)其中的碳含量進(jìn)行分析，這樣能夠更好的對(duì)鋼材的各種裂紋敏感性進(jìn)行判別，在對(duì)碳含量進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，是有不同的公式的，具體采用何種公式要根據(jù)鋼材的實(shí)際情況來進(jìn)行決定。在對(duì)合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行焊接的時(shí)候是會(huì)出現(xiàn)萃硬的傾向的，在這種情況下，熱影響區(qū)是非常容易出現(xiàn)硬而且脆的情況的，這樣是會(huì)導(dǎo)致塑性和韌性都出現(xiàn)很大的問題的，同時(shí)，耐應(yīng)力和腐蝕性能也是會(huì)出現(xiàn)很大的變化的，因此，是會(huì)導(dǎo)致裂紋增加情況的。在進(jìn)行焊接的時(shí)候，對(duì)線能量要求是非常低的，焊接的線能量出現(xiàn)過高的情況，是會(huì)導(dǎo)致焊接過程中受熱區(qū)域出現(xiàn)性能降低的情況，同時(shí)，為了更好的防止出現(xiàn)裂紋的情況，在焊接過程中要對(duì)保證焊接的環(huán)境是保持在低氫的情況下的，這樣要保證焊接的材料在脫脂的情況下進(jìn)行使用。在對(duì)合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行焊接的時(shí)候，要采取必要的保護(hù)焊方式，可以利用二氧化碳?xì)怏w，這樣能夠更好的保證焊接的質(zhì)量。在合金結(jié)構(gòu)鋼中，對(duì)碳的含量也是有一定的要求的，通常情況下，母材料中WcE的含量要大于千分之四十五，同時(shí)在進(jìn)行焊接以前要對(duì)焊接的位置進(jìn)行預(yù)熱處理。對(duì)于支架結(jié)構(gòu)比較厚的板材而且抗拉強(qiáng)度在550MP的合金鋼材料在進(jìn)行預(yù)熱的時(shí)候?qū)ζ錅囟仁怯泻芨叩囊蟮?，要保證其在150度以上，這樣能夠更好的防止在進(jìn)行焊接的時(shí)候出現(xiàn)裂紋的情況，同時(shí)，在進(jìn)行焊接的時(shí)候要減少應(yīng)力的作用，同時(shí)要保證受熱是非常均勻的，這樣在進(jìn)行焊接的時(shí)候可以采取整體預(yù)熱的方式來進(jìn)行預(yù)熱，在焊接完成以后要進(jìn)行焊后的緩冷處理。

3 焊接工藝

3.1 坡口加工、裝配及點(diǎn)組定位焊

坡口準(zhǔn)備。由于支架結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度級(jí)別要求較高，坡口制作采用數(shù)控等離子切割機(jī)割出或機(jī)械加工，在坡口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)，應(yīng)嚴(yán)格除去水、油、銹等臟物。裝配定位焊要求。為防止定位焊焊縫開裂，定位焊的焊接材料應(yīng)與焊接同類型的材料，可采用J607或J507焊條，并且應(yīng)與正常焊接時(shí)一樣進(jìn)行預(yù)熱，由于構(gòu)件較大預(yù)熱不是太方便，可采用局部預(yù)熱的方法，采用氧-乙炔加熱方式，但預(yù)熱時(shí)不能影響母材的性能，預(yù)熱范圍在焊縫兩側(cè)不少于80mm，預(yù)熱溫度≥150℃，裝配定位焊縫長度，一般不少于50mm，定位焊的順序，其焊縫應(yīng)均勻?qū)ΨQ分布，定位焊接的電流應(yīng)稍大于正常焊接時(shí)的電流。

3.2 焊接工藝參數(shù)的確定

Q460D低合金結(jié)構(gòu)鋼熱影響區(qū)容易產(chǎn)生低塑性淬硬組織，并且淬硬傾向隨著材料厚度增大而增大，容易產(chǎn)生冷裂紋。從減少淬硬傾向出發(fā)，采用大焊接線能量有利。但由于這種鋼材的淬硬傾向較大，僅通過加大線能量往往難以避免馬氏體的形成，反而增大了奧氏體的過熱和提高了奧氏體的穩(wěn)定性，促使粗大馬氏體的形成，使熱影響區(qū)的脆化更為嚴(yán)重。因此防止熱影響區(qū)脆化的工藝措施主要是采用小的線能量，減少高溫區(qū)停留時(shí)間，避免奧氏體的過熱，增加奧氏體成分的不均勻性，從而降低奧氏體的穩(wěn)定性，同時(shí)采取預(yù)熱和緩冷措施。這對(duì)改善熱影響區(qū)的性能是非常有利的，并采用多層多道焊，焊接層數(shù)隨著焊縫高度及板材厚度的變化而變化。為保證焊接質(zhì)量，我公司采用φ1.6mm直徑的焊絲，焊絲伸出長度20mm。焊絲伸出過大，飛濺嚴(yán)重，氣體保護(hù)效果較差；焊絲伸出過短，飛濺物容易堵塞噴嘴，保護(hù)效果也不好。氣體流量對(duì)焊接質(zhì)量也有很大的影響，流量過大，會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則湍流，保護(hù)效果反而變差，同時(shí)應(yīng)合理控制堆焊速度，速度過快會(huì)引起氣孔等缺陷。

3.3 去應(yīng)力回火

由于支架結(jié)構(gòu)件板厚、較大，焊接殘余應(yīng)力較大，工作環(huán)境惡劣，承受動(dòng)載荷，有應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象并要求尺寸穩(wěn)定，動(dòng)作可靠，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。Q460D結(jié)構(gòu)鋼焊接后應(yīng)進(jìn)行550～600℃回火處理，為提高生產(chǎn)效率，增加批處理量，每爐處理結(jié)構(gòu)件30噸，電爐進(jìn)行加熱，加熱至回火溫度后，保溫4-5小時(shí)。同時(shí)應(yīng)注意，在600℃左右停留時(shí)間較長，可能造成回火脆性，會(huì)使熱影響區(qū)塑性、韌性明顯下降。因此在冷卻的過程中在600℃時(shí)應(yīng)提高冷卻速度，避免在此溫度停留較長時(shí)間。

4 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行連接的時(shí)候主要的方式就是進(jìn)行焊接，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接的時(shí)候是非常容易出現(xiàn)脆性斷裂和出現(xiàn)裂紋的問題，因此，為了更好的保證焊接的質(zhì)量，并且提高其使用壽命，在對(duì)焊接的時(shí)候要對(duì)影響其焊接質(zhì)量的因素進(jìn)行更好的分析，這樣能夠更好地采取必要的措施。焊接生產(chǎn)過程中，此結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量對(duì)整個(gè)生產(chǎn)安全問題有很大的影響，因此，在進(jìn)行焊接的時(shí)候要對(duì)合金結(jié)構(gòu)鋼材料的性能進(jìn)行更好的掌握，同時(shí)，在進(jìn)行焊接的時(shí)候要減少焊縫的出現(xiàn)，避免出現(xiàn)氣孔情況，在焊接工藝方面也是要進(jìn)行嚴(yán)格篩選的。在進(jìn)行焊接的時(shí)候要對(duì)焊縫的熱量情況進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時(shí)在完成焊接以后要對(duì)其冷卻速度進(jìn)行很好的控制，這樣能夠更好的保證焊接的質(zhì)量。在進(jìn)行焊接的時(shí)候要保證線能量是非常小的，同時(shí)，焊接的時(shí)候多層要采取多道焊的方式，這樣能夠更好的實(shí)現(xiàn)晶粒的細(xì)化，同時(shí)也能更好的提高材料的韌性。焊接過程中要保證焊縫中的金屬比例非常少，在進(jìn)行焊接前要進(jìn)行預(yù)熱處理，這樣能夠更好的對(duì)熱影響區(qū)內(nèi)的組織和力學(xué)性能進(jìn)行更好的改善，對(duì)出現(xiàn)的殘余應(yīng)力進(jìn)行消除，能夠更好的提高結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量和使用安全性。

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