淺談HARDOX500耐磨鋼板的焊接

摘要 通過研究分析HARDOX500耐磨鋼板的焊接重要因素及焊接工藝，為HARDOX500耐磨鋼板的焊接生產(chǎn)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)，從而有效保障設(shè)備產(chǎn)品的運行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： HARDOX500；耐磨鋼板；焊接重要因素；焊接工藝

前言

我公司為蒂森克虜伯制造的散料裝卸設(shè)備中，取料機(jī)和翻車機(jī)設(shè)計有HARDOX500耐磨鋼板的焊接。由于HARDOX500耐磨鋼板具有高硬度、高強(qiáng)度以及高韌性，對于那些磨損嚴(yán)重的工況設(shè)備，HARDOX500耐磨鋼板是理想之選，其高耐磨性延長了設(shè)備的使用壽命。因此HARDOX500耐磨鋼板廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外散料裝卸設(shè)備，如取料機(jī)、翻車機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)運站、選粉機(jī)、溜槽漏斗等。HARDOX500耐磨鋼板的焊接質(zhì)量直接關(guān)系到散料裝卸設(shè)備的運行質(zhì)量，通過焊接實驗積累，研究分析HARDOX500耐磨鋼板的焊接重要因素和焊接工藝，從而為HARDOX500耐磨鋼板的焊接質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

1.焊接性分析

HARDOX500耐磨鋼板是由瑞典鋼鐵奧克隆德有限公司研制生產(chǎn)的耐磨性鋼板，屬于細(xì)晶粒無碳化物馬氏體和貝氏體耐磨鋼板，HARDOX500耐磨鋼板布氏硬度500HB，其機(jī)械性能是通過合金元素獨特組合得到優(yōu)化的，通過高壓水噴淋淬火加回火調(diào)質(zhì)來獲取它的機(jī)械性能。

隨著HARDOX500耐磨鋼板厚度的增加，碳當(dāng)量W（Ceq）相應(yīng)增大，淬硬傾向增強(qiáng)，同時冷裂紋敏感性增大，焊接性能降低。研究表明，當(dāng)W（Ceq）>0.45%～0.58%時，焊接就容易產(chǎn)生冷裂紋。由于HARDOX500耐磨鋼板焊接過程中容易產(chǎn)生冷裂紋，焊接時可采取以下措施：①最大限度的減少焊接接頭及周圍的氫含量；②去除焊接區(qū)域的雜質(zhì)；③使用正確的預(yù)熱和層間溫度；④使用氫含量低的焊材；⑤最大限度的降低焊接內(nèi)應(yīng)力；⑥編排合理的焊接順序。

2.焊接重要因素

2.1預(yù)熱和層間溫度

在HARDOX500耐磨鋼板焊接過程中，合理的預(yù)熱溫度和層間溫度對于防止出現(xiàn)氫裂非常重要，HARDOX500耐磨鋼板的合金元素獨特組合確定了焊接過程中的鋼板預(yù)熱和層間溫度。對于同一種鋼種不同厚度的鋼板焊接時，預(yù)熱溫度和層間溫度由厚板決定；對于不同種鋼種焊接時，所需的預(yù)熱溫度和層間溫度由預(yù)熱溫度和層間溫度高的鋼板決定；如果焊材的碳當(dāng)量超出鋼板的碳當(dāng)量，預(yù)熱溫度由焊材確定。預(yù)熱溫度同樣適用于點焊焊縫和根部焊道，點焊焊縫長度至少50mm。

2.2焊接熱輸入

焊接時使用合理的熱輸入，可以使熱影響區(qū)獲得良好的機(jī)械性能。熱輸入計算公式Q= Q：熱輸入（KJ/mm） U：電壓（V） I：電流（A） V：焊接速度（mm/min） K：焊接方法的熱效率，手工焊條電弧焊K為1.0，氣體保護(hù)焊K為0.8。

焊接時減少熱輸入可以使焊縫韌性增強(qiáng)、強(qiáng)度提高、變形減小、殘余應(yīng)力降低、熱影響區(qū)變窄，從而使焊縫獲得良好的機(jī)械性能。

2.3焊接材料

依據(jù)保證焊縫金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性等力學(xué)性能與母材相匹配的原則，選擇相應(yīng)強(qiáng)度的焊材。同時在選擇焊材的強(qiáng)度時，使用低強(qiáng)度焊材可以使焊接金屬的韌性更高、抗氫裂性能更強(qiáng)、焊縫殘余應(yīng)力更小。當(dāng)使用碳素鋼和低合金鋼焊材時，每100g焊接金屬氫含量要不大于5ml，在氣體保護(hù)焊和氬弧焊焊接中使用的實心焊絲可以使焊接金屬中氫含量達(dá)到這一水平，因此可以選用氣體保護(hù)焊焊接方法，焊材選用ER50-6。

3.焊接工藝

3.1 焊接材料：焊絲ER50-6 規(guī)格Φ1.2 保護(hù)氣體80%Ar+20CO2 焊接電源： DC RP

電流：200～240A 電壓：24～26V 氣體流量：15～20L/min 焊接速度：220～240mm/min

3.2使用履帶加熱器進(jìn)行預(yù)熱，在距離焊接焊縫75mm位置用紅外測溫槍測量預(yù)熱溫度。鋼板厚度3mm≤δ<12mm且室溫20℃時，可以不用預(yù)熱；鋼板厚度12mm≤δ<30mm預(yù)熱溫度175℃；鋼板厚度30mm≤δ<80mm預(yù)熱溫度200℃；如果環(huán)境溫度低于5℃或者濕度較大，預(yù)熱溫度再增加25℃，最高層間溫度225℃。

3.3 采用短路過渡焊接，焊接規(guī)范要低電壓、小電流淺熔深，焊絲不擺動，同時控制焊接速度，避免焊縫與母材之間產(chǎn)生未熔合缺陷。

3.4 焊前必須嚴(yán)格對焊縫及其周圍30mm范圍進(jìn)行清理，清除可引起焊接缺陷的預(yù)處理底漆、水分、油污、氧化皮、銹蝕等，使其露出金屬光澤，同時應(yīng)保證焊接處及附近區(qū)域的干燥。

3.5嚴(yán)格控制焊接部位組立間隙，對組立間隙大的部位進(jìn)行研割修整，保證焊接部位最大間隙不大于3mm。

3.6 焊接時盡量處于平焊位置，應(yīng)嚴(yán)格控制焊縫的高度，降低焊接應(yīng)力。

3.7 焊接嚴(yán)禁在拐角處引弧和息弧，引息弧最好在工藝板上進(jìn)行，或者引弧和息弧位置要距離拐角5cm～10cm，防止引息弧產(chǎn)生裂紋缺陷。

3.8要科學(xué)合理安排焊接順序，盡可能對稱焊接，多層多道焊接，從而最大限度地降低焊接殘余應(yīng)力。

4.焊后后熱

焊后為防止焊縫冷卻速度太快產(chǎn)生冷裂紋，應(yīng)馬上進(jìn)行后熱，后熱采用與預(yù)熱相同的溫度，加熱后用石棉布保溫緩冷，待溫度降到室溫后再將保溫材料移開。

5.質(zhì)量檢查

所有焊縫在焊接完成48小時后，按照DIN EN1290 等級ISO5817 B級進(jìn)行MT磁粉探傷和VT目視檢查，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)焊接缺陷。

6.結(jié)論

應(yīng)用科學(xué)合理的焊接工藝，采用氣體保護(hù)焊焊接HARDOX500耐磨鋼板，焊接效率高，成本低，焊縫質(zhì)量滿足設(shè)計質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳祝年 焊接工程師手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2007

[2]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會 焊接手冊（第2卷） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2012

作者簡介：

周文明（1973年—），男，遼寧大連人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：焊接結(jié)構(gòu)及焊接工藝。