浅谈HARDOX500耐磨钢板的焊接

摘要 通过研究分析HARDOX500耐磨钢板的焊接重要因素及焊接工艺，为HARDOX500耐磨钢板的焊接生产质量奠定基础，从而有效保障设备产品的运行质量。

关键词： HARDOX500；耐磨钢板；焊接重要因素；焊接工艺

前言

我公司为蒂森克虏伯制造的散料装卸设备中，取料机和翻车机设计有HARDOX500耐磨钢板的焊接。由于HARDOX500耐磨钢板具有高硬度、高强度以及高韧性，对于那些磨损严重的工况设备，HARDOX500耐磨钢板是理想之选，其高耐磨性延长了设备的使用寿命。因此HARDOX500耐磨钢板广泛应用于国内外散料装卸设备，如取料机、翻车机、破碎机、转运站、选粉机、溜槽漏斗等。HARDOX500耐磨钢板的焊接质量直接关系到散料装卸设备的运行质量，通过焊接实验积累，研究分析HARDOX500耐磨钢板的焊接重要因素和焊接工艺，从而为HARDOX500耐磨钢板的焊接质量奠定基础。

1.焊接性分析

HARDOX500耐磨钢板是由瑞典钢铁奥克隆德有限公司研制生产的耐磨性钢板，属于细晶粒无碳化物马氏体和贝氏体耐磨钢板，HARDOX500耐磨钢板布氏硬度500HB，其机械性能是通过合金元素独特组合得到优化的，通过高压水喷淋淬火加回火调质来获取它的机械性能。

随着HARDOX500耐磨钢板厚度的增加，碳当量W（Ceq）相应增大，淬硬倾向增强，同时冷裂纹敏感性增大，焊接性能降低。研究表明，当W（Ceq）>0.45%～0.58%时，焊接就容易产生冷裂纹。由于HARDOX500耐磨钢板焊接过程中容易产生冷裂纹，焊接时可采取以下措施：①最大限度的减少焊接接头及周围的氢含量；②去除焊接区域的杂质；③使用正确的预热和层间温度；④使用氢含量低的焊材；⑤最大限度的降低焊接内应力；⑥编排合理的焊接顺序。

2.焊接重要因素

2.1预热和层间温度

在HARDOX500耐磨钢板焊接过程中，合理的预热温度和层间温度对于防止出现氢裂非常重要，HARDOX500耐磨钢板的合金元素独特组合确定了焊接过程中的钢板预热和层间温度。对于同一种钢种不同厚度的钢板焊接时，预热温度和层间温度由厚板决定；对于不同种钢种焊接时，所需的预热温度和层间温度由预热温度和层间温度高的钢板决定；如果焊材的碳当量超出钢板的碳当量，预热温度由焊材确定。预热温度同样适用于点焊焊缝和根部焊道，点焊焊缝长度至少50mm。

2.2焊接热输入

焊接时使用合理的热输入，可以使热影响区获得良好的机械性能。热输入计算公式Q= Q：热输入（KJ/mm） U：电压（V） I：电流（A） V：焊接速度（mm/min） K：焊接方法的热效率，手工焊条电弧焊K为1.0，气体保护焊K为0.8。

焊接时减少热输入可以使焊缝韧性增强、强度提高、变形减小、残余应力降低、热影响区变窄，从而使焊缝获得良好的机械性能。

2.3焊接材料

依据保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配的原则，选择相应强度的焊材。同时在选择焊材的强度时，使用低强度焊材可以使焊接金属的韧性更高、抗氢裂性能更强、焊缝残余应力更小。当使用碳素钢和低合金钢焊材时，每100g焊接金属氢含量要不大于5ml，在气体保护焊和氩弧焊焊接中使用的实心焊丝可以使焊接金属中氢含量达到这一水平，因此可以选用气体保护焊焊接方法，焊材选用ER50-6。

3.焊接工艺

3.1 焊接材料：焊丝ER50-6 规格Φ1.2 保护气体80%Ar+20CO2 焊接电源： DC RP

电流：200～240A 电压：24～26V 气体流量：15～20L/min 焊接速度：220～240mm/min

3.2使用履带加热器进行预热，在距离焊接焊缝75mm位置用红外测温枪测量预热温度。钢板厚度3mm≤δ<12mm且室温20℃时，可以不用预热；钢板厚度12mm≤δ<30mm预热温度175℃；钢板厚度30mm≤δ<80mm预热温度200℃；如果环境温度低于5℃或者湿度较大，预热温度再增加25℃，最高层间温度225℃。

3.3 采用短路过渡焊接，焊接规范要低电压、小电流浅熔深，焊丝不摆动，同时控制焊接速度，避免焊缝与母材之间产生未熔合缺陷。

3.4 焊前必须严格对焊缝及其周围30mm范围进行清理，清除可引起焊接缺陷的预处理底漆、水分、油污、氧化皮、锈蚀等，使其露出金属光泽，同时应保证焊接处及附近区域的干燥。

3.5严格控制焊接部位组立间隙，对组立间隙大的部位进行研割修整，保证焊接部位最大间隙不大于3mm。

3.6 焊接时尽量处于平焊位置，应严格控制焊缝的高度，降低焊接应力。

3.7 焊接严禁在拐角处引弧和息弧，引息弧最好在工艺板上进行，或者引弧和息弧位置要距离拐角5cm～10cm，防止引息弧产生裂纹缺陷。

3.8要科学合理安排焊接顺序，尽可能对称焊接，多层多道焊接，从而最大限度地降低焊接残余应力。

4.焊后后热

焊后为防止焊缝冷却速度太快产生冷裂纹，应马上进行后热，后热采用与预热相同的温度，加热后用石棉布保温缓冷，待温度降到室温后再将保温材料移开。

5.质量检查

所有焊缝在焊接完成48小时后，按照DIN EN1290 等级ISO5817 B級进行MT磁粉探伤和VT目视检查，未发现超标焊接缺陷。

6.结论

应用科学合理的焊接工艺，采用气体保护焊焊接HARDOX500耐磨钢板，焊接效率高，成本低，焊缝质量满足设计质量要求。

参考文献：

[1]陈祝年 焊接工程师手册 北京：机械工业出版社 2007

[2]中国机械工程学会焊接学会 焊接手册（第2卷） 北京：机械工业出版社 2012

作者简介：

周文明（1973年—），男，辽宁大连人，大学本科，工程师，主要研究方向：焊接结构及焊接工艺。