HG785D对接焊接工艺研究

2014-11-24中联重科建筑起重湖南常德415106

金属加工(热加工) 2014年2期

中联重科建筑起重（湖南常德 415106）郑鹏李丹

1.概述

某型号产品部件中利用高强钢具有的质量轻、强度高、韧性高等优点，采用HG785D材料的钢板作为加强板、耳板等重要部件。由于HG785D热影响区组织与性能变化对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向大，因此，必须选择一种合适的焊接工艺，并严格控制其焊接过程，以得到一种综合力学性能较高的焊接接头。本文选择8mm、20mm分别代表薄板与厚板采用GMAW焊接方法做对接试验。

2.焊接工艺

（1）前期准备本司HG785D为国内某一流钢铁集团提供的高强钢材料，试验选用低匹配焊材HS—70，其化学成分、力学性能如表1、表2所示。

表1 HG785D钢板化学成分与力学性能

表2 HS—70化学成分与力学性能

（2）工艺试验焊接坡口设计 8mm、20mm板厚开设60°V形坡口（见图1），试板长宽为400mm×130mm，为焊透保证焊接质量，采用刨床加工坡口以避免火焰切割带来的焊接变形与坡口表面氧化、淬硬层；焊前将坡口边缘30～50mm的油锈水清除干净；点焊时留有反变形；1个丝（焊丝φ1.2mm）焊接间隙，运用多层多道焊减少焊接热输入。

图1

（3）工艺试验焊接参数可根据表1中HG785D化学成分估算：20mm板厚计算得CE=0.47%；8mm板厚计算得CE=0.50%，碳当量都大于0.40%，需要采用预热工艺。利用SSAB焊接工艺软件计算预热温度与热输入范围（见图2的黄色区域）以确定焊接参数，编制预焊接工艺表。

图2 分别为20mm、8mm的热输入与预热温度范围（黄色区域）

由SSAB软件分析结果可得知，取预热温度为100℃左右时，20mm厚板的热输入在1.1～2.2kJ/mm之间，8mm厚板的热输入取值在0.5～0.8kJ/mm。预焊接参数如表3所示。

表3 预焊接参数

（4）焊接过程用氧乙炔焰加热，GMAW为80%Ar+20%CO2气体。根据理论计算，实际焊接参数如表4所示。

表4 焊接参数

3.工艺试验结果检测与分析

（1）焊接接头探伤检测焊接试板表面检查，无咬边、未填满、夹渣、弧坑、裂纹和气孔等焊接缺陷，经UT、RT探伤分别达JB/T 10559—2006 I级合格、GB/T 3323—2005 I级合格。

（2）焊接接头力学性能检测按照NB/T47014－2011承压设备焊接工艺评定要求制取试样进行拉伸、弯曲、冲击试验。结果如表5所示。

（3）焊接接头微观组织与显微硬度截取接头试样的横截面，经打磨、抛光，加3%的硝酸酒精腐蚀，在HFX－ⅡA型尼康金相显微镜上观察其显微组织，如图3所示。按照国标GB2654－1989，测量接头的显微硬度，如表6所示。

（4）焊接接头性能分析综合表5与图3，得知8-1的力学性能相对于8-0 较好。这是因为在预热温度相差不大的情况下，8-1 的焊接样板比8-0的最大热输入小，为1.5kJ/mm，其焊缝区的金相组织长大的时间较短，尺寸相对较小（见图3，8-1的板条状铁素体较明显）。同理，20-1与20-0相比，最大热入量都为1.7kJ/mm，但是20-1控制道间温度，而20-0只控制层间温度，因此20-1的t8/5相对较小，组织细密，强度、显微硬度、韧性都相对提高。