14MnMoNbB高强度钢焊缝延迟裂纹的产生及改进措施

2015-02-23张海燕郭建霞

金属加工(热加工) 2015年6期

关键词：张海燕碳钢高强度

张海燕　郭建霞

张海燕郭建霞

【摘要】介绍了14MnMoNbB高强度钢与Q235B碳钢厚板焊接后焊缝发生延迟裂纹，对其进行原因分析并改进工艺措施，满足了焊接质量要求。

1. 概述

14MnMoNbB钢属于低合金高强度钢中的低碳调质钢，这种钢既具有较高的强度，又有良好的塑性和韧性，所以在工程焊接结构中的应用日益广泛，对其焊接方面的研究也越来越多。下面就我公司将此材料应用于产品过程中出现的焊接延迟裂纹及改进措施进行详述。

2. 延迟裂纹的产生

我公司加工的零部件是将14MnMoNbB高强度钢与碳钢Q235B进行焊接，焊接接头形式如图1所示。

采用的焊接的方法是气体保护焊，保护气体是80%Ar+20%CO2混合气，焊前进行了预热处理，预热温度为150 ～200℃，一切均按焊接工艺评定的规范进行。

但在工件经过2～3天喷漆完毕后发现在对接磨平焊缝位置出现了延迟裂纹，如图2所示。

3. 原因分析及修复方案

经分析，根据14MnMoNbB钢自身对焊前预热、层间温度等焊接要求苛刻的特点，此次出现的延迟裂纹应该是焊接时因热输入高而焊后冷却速度较快所致，因此应从减缓焊后的冷却速度方面改进工艺。

依据延迟裂纹的原因分析，制订了开裂焊缝的修复方案，具体如下：

第一，使用碳弧气刨清除焊缝裂纹，至无裂纹为止。

第二，焊前利用烤把对焊缝位置及周围金属进行预热，至工件表面温度150～200℃，如图3所示。

第三，按照焊接操作规范对焊缝进行多层焊接。

第四，焊后使用多层石棉布覆盖在施焊焊缝表面进行缓冷，如图4所示。

第五，缓冷至环境温度后对焊缝磨平，放置2天后进行焊缝表面着色渗透探伤检测。

经过对修复的焊缝进行表面着色渗透探伤检测，焊缝未发现裂纹，如图5所示。

图 1

图 2

图3　焊前预热

图4　焊后缓冷

图5　焊缝渗透探伤检测

因此，20mm厚14MnMoNbB

钢与碳钢Q235B的焊接，采用焊后缓冷工艺措施对焊缝避免产生延迟裂纹有很好的作用。

4. 改进焊接工艺

后续在焊接14MnMoNbB钢与碳钢Q235B工件的焊缝时，按照减缓焊后冷却速度的要求，增加了工件焊后使用石棉布等覆盖焊缝表面降至环境温度的环节。

改进后的焊接操作工艺：

第一，两工件点焊后首先对焊缝位置及周围金属进行焊前预热，至工件表面温度150～200℃。

第二，按照焊接参数进行多层焊，焊接参数：第1层打底焊，焊接电流180～200A，电弧电压20～22V，焊接速度25～35 cm/min，Ar+CO2混合气体流量20～25L/min；第2～6层，焊接电流220～260A，电压22～26 V，焊接速度25～35 cm/min，Ar+CO2混合气体流量20～25L/ min。

第三，焊接完毕后立即使用多层石棉布等覆盖在焊缝及周围金属表面，以降低焊缝冷却速度。

第四，待冷却到环境温度后去掉石棉布等，按照图样要求打磨焊缝表面余高，并进行焊缝的渗透探伤检测。

经过跟踪多台产品，自改进工艺方法后，未再发生焊缝延迟裂纹的现象。随后此工艺纳入14MnMoNbB钢的焊接操作规程中。