耐磨板Hardox450的焊接工藝研究

劉爽

摘 要：通過對耐磨板Hardox450的焊接性能分析研究，制定合理的預(yù)熱及層間溫度，焊接電流、電壓和焊接速度等焊接工藝參數(shù)，選用合理的低匹配低氫焊材，保護(hù)氣體，控制熱輸入，后熱處理等，取得良好的焊接效果。

關(guān)鍵詞：Hardox450；焊接

1 前言

Hardox悍達(dá)耐磨鋼板是由瑞典SSAB公司生產(chǎn)制造的高韌性、具有良好的彎曲和焊接性能的多用途耐磨鋼，被廣泛的應(yīng)用于礦山機(jī)械產(chǎn)品中。

2 Hardox 450耐磨鋼板的焊接性分析

Hardox鋼板具有高耐磨性，而其硬度及強(qiáng)度，化學(xué)成分也隨著厚度的增加而發(fā)生改變，如下表。

由以上可知，Hardox 450耐磨鋼板具有非常高的硬度和強(qiáng)度，以及較高的碳當(dāng)量，Hardox 450焊接時(shí)有淬硬傾向，有產(chǎn)生氫致裂紋的可能性。因此焊接中需要重點(diǎn)關(guān)注如何防止冷裂紋，氫致裂紋。防止氫致裂紋有以下兩個(gè)原則：

2.1 接頭里面及接頭周圍的氫含量的最小化

（1）使用合理的預(yù)熱及層間溫度；

（2）使用低氫焊材；

（3）保證焊接區(qū)域無雜質(zhì)。

2.2 焊接接頭內(nèi)的應(yīng)力最小

（1）盡可能使用低強(qiáng)焊材；

（2）制定合理的焊接順序，使殘余應(yīng)力最小化；

（3）組對間隙最大不超過3mm。

3 Hardox 450耐磨鋼板的焊接制造工藝

3.1 預(yù)熱及層間溫度

合理的預(yù)熱及層間溫度對于防止氫致裂紋至關(guān)重要。預(yù)熱溫度的制定通常與母材的碳當(dāng)量與組合厚度有關(guān)。我們的產(chǎn)品使用的是45mm鋼板，對接焊縫的組合厚度為90mm，根據(jù)鋼板材質(zhì)證可知碳當(dāng)量為0.56%，因此我們初步根據(jù)EN1011確定預(yù)熱溫度為175℃，層間溫度為225℃。預(yù)熱方式為整體進(jìn)入加熱爐預(yù)熱，預(yù)熱溫度的測量位置應(yīng)在距離焊接接頭75mm處。

3.2 焊接材料的選擇

焊接材料的選擇上可以選擇非合金，低合金以及不銹鋼焊材。

使用低強(qiáng)焊材的好處如下：焊縫金屬良好的性能，更好的防止氫致裂紋，低的殘余應(yīng)力。低合金焊材中的氫含量應(yīng)低于或等于每100g焊縫金屬5ml擴(kuò)散氫。

我們選擇了藥芯低氫，低匹配焊材，AWS A 5.20 E 70T-5，為提高生產(chǎn)效率我們選用φ2.4mm的焊材，使用軌道行走小車進(jìn)行焊接。保護(hù)氣體方面，因?yàn)槭褂玫氖撬幮竞附z，因此選用了100%CO2，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接電弧，較大熔深。

3.3 焊前清理

在焊接前，對焊接區(qū)域兩側(cè)至少50mm范圍內(nèi)徹底清除鐵銹，油污等雜質(zhì)，必要時(shí)需露出金屬光澤。

3.4 焊接參數(shù)

為保證焊后熱影響區(qū)良好的機(jī)械性能，應(yīng)控制焊接熱輸入，以獲得良好的沖擊性能，提高強(qiáng)度，減少焊接變形，低的內(nèi)應(yīng)力，窄的熱影響區(qū)。我們此次的焊接將熱輸入控制在小于2.5KJ/mm。

3.5 焊接坡口形式

采用機(jī)加工制作坡口，K型坡口，組對間隙為2mm。

3.6 后熱處理

對于有冷裂紋傾向的鋼材，為了降低焊接接頭的冷卻速度，后熱處理與預(yù)熱的作用同等重要。我們的方案是焊后立即送進(jìn)加熱爐里進(jìn)行160℃，保溫2h，之后隨爐冷卻的后熱處理。

3.7 焊后檢驗(yàn)

因?yàn)镠ardox 鋼具有延遲裂紋傾向，因此不適宜在焊接完成后立即進(jìn)行無損檢測，為此我們選擇焊后48h進(jìn)行超聲波和磁粉檢測，未發(fā)現(xiàn)焊接裂紋。另外我們還做了宏觀金相試驗(yàn)，焊接熱影響區(qū)較小，未發(fā)現(xiàn)未熔合，夾渣等缺陷。

4 結(jié)語

通過選擇合適的焊前預(yù)熱溫度，后熱處理工藝，嚴(yán)格控制整個(gè)施焊過程中的溫度，選用適當(dāng)?shù)暮附訜彷斎氩⒄J(rèn)真執(zhí)行焊接規(guī)范的情況下，Hardox 450材料具有良好的可焊性，嚴(yán)格執(zhí)行工藝措施，能夠保證獲得較好的焊縫綜合力學(xué)性能。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：久益環(huán)球（天津）裝備制造有限公司）