中碳调质钢30CrMnSiA补焊工艺方法研究

贾宝丽,吴俊峰,李 攀,王志刚,苏太举,李福安,王 琳

（新东北电气集团高压开关设备有限公司，沈阳110027）

中碳调质钢30CrMnSiA补焊工艺方法研究

贾宝丽,吴俊峰,李 攀,王志刚,苏太举,李福安,王 琳

（新东北电气集团高压开关设备有限公司，沈阳110027）

为得到中碳调质30CrMnSiA钢合理的补焊工艺，采用钨极氩弧焊，选用A302焊条，通过实际操作确定了最佳焊接参数以及预热、缓冷温度。选择的工艺参数可以有效防止补焊过程中裂纹的产生，在一定程度上改进了30CrMnSiA钢补焊方法，在劳动强度和生产效率以及成本上优于以往的手工电弧焊工艺方法，焊接质量达到了要求。

焊接；中碳调质钢；30CrMnSiA钢；钨极氩弧焊；补焊焊接工艺

Abstract:In order to obtain the reasonable repair welding technology of medium carbon quenched and tempered steel 30CrMnSiA,The optimal welding parameters were determined through actual operation by using TIG welding and A302 electrode,as well as the preheat and slow cooling temperature.The selected process parameters can effectively prevent welding cracks generation,improved the repair welding method of 30CrMnSiAa to a certain extent.It was superior to the previous manual arc welding process on the labor intensity,production efficiency and labor cost,the welding quality reached the requirement.

Key words:welding;medium carbon quenched and tempered steel;30CrMnSiA steel;TIG;repair welding technology

1 补焊产品结构

新东北电气集团高压开关设备有限公司生产一种30CrMnSiA材质零部件，结构如图1所示。在加工制造中，由于前期机械加工存在加工过度问题，尺寸不能满足图纸要求。考虑到30CrMnSiA的材料成本，采用补焊方式将加工过度部位补焊后再进行机械加工，以达到图纸尺寸要求。

图1 加工产品结构图

2 30CrMnSiA焊接性分析

30CrMnSiA钢为中碳调质钢[1]，其含碳量较高，焊接性一般。焊接过程中易产生如下焊接缺陷：

（1）焊接热影响区的脆化和软化。30CrMnSiA钢由于含碳量高、合金元素含量多，在快速冷却时，从奥氏体转变为马氏体的起始温度Ms点较低，焊后热影响区产生的马氏体难以产生自回火效应，硬度很高，易造成脆化。如果在调质状态下施焊，而且焊后不再进行调质处理，其热影响区将出现强度、硬度低于母材的软化区。

（2）裂纹。30CrMnSiA钢焊接热影响区极易产生硬脆的马氏体[2]，对氢致冷裂纹的敏感性很大。加之30CrMnSiA钢的碳及合金元素含量高，焊接熔池凝固时固液相温度区间大，结晶偏析倾向大，因而焊接时具有较大的热裂纹倾向。

通过以上分析得出，在焊接30CrMnSiA钢时，需制定较严格的工艺措施，即采用较低的焊接热输入，焊前预热、控制层间温度和焊后热处理等方法来解决脆化、软化及裂纹等问题，并控制焊材氢的含量，焊接过程中要注意填满弧坑。

3 30CrMnSiA钢补焊工艺过程

3.1 30CrMnSiA钢的化学成分

30CrMnSiA钢的化学成分见表1。

表1 30CrMnSiA钢的化学成分 %

3.2 焊条的性能

A302焊条是钛钙型药皮的Cr23Ni13不锈钢焊条[3]，熔敷金属具有良好的抗裂性能及抗氧化性能，可交/直流两用，有良好的工艺性能，用于焊接相同类型的不锈钢、不锈钢衬里、异种钢以及高铬钢、高锰钢[5]等。A302焊条化学成分见表2。

表2 A302焊条的化学成分 %

3.3 焊前准备

选用Φ3.2 mm焊条，焊前烘焙1 h，烘干后应立即存放在于保温筒内[6]，随用随取。除去零件所焊表面及距焊接处20 mm内所有杂质及污物，在焊缝100 mm范围内均匀预热150℃。焊前预热如图2所示。

图2 焊前预热过程

3.4 焊接工艺

钨极氩弧焊采用松下YC—500WX4型设备。焊接过程中采用小电流[7]、不摆动，直流TIG焊接。焊接一次成型，中间不断弧，一次收弧完成，焊后进行200℃缓冷，如图3所示，焊接参数见表3，整体焊接参数调整如图4所示，焊后的焊缝成型状态如图5所示。

图3 焊后200℃缓冷

表3 30CrMnSiA钢的焊接参数

图4 设备显示的焊接参数

图5 焊后焊缝成型照片

3.5 焊后检测

焊后进行外观检查，并于24 h后进行了渗透无损检测。外观检查合格，无损检测按照JB 4730.2—2005进行，Ⅰ级，表面无缺陷，检测合格[8]。无损检测成像状态如图6所示。

图6 无损检测成像图片

4 结束语

该项补焊工艺证明了30CrMnSiA钢钨极氩弧焊补焊方法的可行，通过实际操作确定了最佳焊接参数，以及预热缓冷温度[9]，本工艺参数可以有效防止在补焊过程中裂纹的产生，在一定程度上改进了30CrMnSiA钢补焊方法，在劳动强度和生产效率以及成本上优于以往的手工电弧焊工艺方法[10]，对中碳调质钢的焊接有一定借鉴作用。

[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].北京:机械工业出版社，1992.

[2]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第2卷）：材料的焊接[M].第2版.北京:机械工业出版社，2001.

[3]熊腊森.焊接工程基础[M].北京：机械工业出版社，2007.

[4]柯伸道.焊接冶金学[M].第2版.闫久春，杨建国，张广军，译.北京:高等教育出版社，2012.

[5]郭晶.焊接材料选择原则和实践[J].石油化工设备,2001,30（1）:41-43.

[6]周振丰，张文钺.焊接冶金与金属焊接性[M].北京:机械工业出版社，2000.

[7]霍立兴.焊接结构工程强度[M].北京：机械工业出版社，1995.

[8]周兴中.焊接方法及设备[M].北京:机械工业出版社，1990.

[9]中国机械工程学会焊接学会.第八次全国焊接会议论文集第1册[M].北京:机械工业出版社，1997.

[10]田燕.焊接区断口金相分析[M].北京:机械工业出版社，1993.

Research on Medium Carbon Quenched and Tempered Steel 30CrMnSiA Repair Welding Technology

JIA Baoli,WU Junfeng,LI Pan,WANG Zhigang,SU Taiju,LI Fuan,WANG Lin
（New Northeast Electric Group High Voltage Switchgear Co.,Ltd.,Shenyang 110027,China）

TG441

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.05.010

2017-03-08

编辑：罗 刚

贾宝丽（1983—），女，汉族，辽宁沈阳人，硕士，工程师，主要从事铝合金低压压力容器焊接工艺研究工作。