HG785D對接焊接工藝研究

中聯(lián)重科建筑起重 （湖南常德 415106）鄭 鵬 李 丹

1.概述

某型號產(chǎn)品部件中利用高強(qiáng)鋼具有的質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、韌性高等優(yōu)點，采用HG785D材料的鋼板作為加強(qiáng)板、耳板等重要部件。由于HG785D熱影響區(qū)組織與性能變化對焊接熱輸入較敏感，熱影響區(qū)淬硬傾向大，因此，必須選擇一種合適的焊接工藝，并嚴(yán)格控制其焊接過程，以得到一種綜合力學(xué)性能較高的焊接接頭。本文選擇8mm、20mm分別代表薄板與厚板采用GMAW焊接方法做對接試驗。

2.焊接工藝

（1）前期準(zhǔn)備 本司HG785D為國內(nèi)某一流鋼鐵集團(tuán)提供的高強(qiáng)鋼材料，試驗選用低匹配焊材HS—70，其化學(xué)成分、力學(xué)性能如表1、表2所示。

表1 HG785D鋼板化學(xué)成分與力學(xué)性能

表2 HS—70化學(xué)成分與力學(xué)性能

（2）工藝試驗焊接坡口設(shè)計 8mm、20mm板厚開設(shè)60°V形坡口（見圖1），試板長寬為400mm×130mm，為焊透保證焊接質(zhì)量，采用刨床加工坡口以避免火焰切割帶來的焊接變形與坡口表面氧化、淬硬層；焊前將坡口邊緣30～50mm的油銹水清除干凈；點焊時留有反變形；1個絲（焊絲φ1.2mm）焊接間隙，運用多層多道焊減少焊接熱輸入。

圖1

（3）工藝試驗焊接參數(shù) 可根據(jù)表1中HG785D化學(xué)成分估算：20mm板厚計算得CE=0.47%；8mm板厚計算得CE=0.50%，碳當(dāng)量都大于0.40%，需要采用預(yù)熱工藝。利用SSAB焊接工藝軟件計算預(yù)熱溫度與熱輸入范圍（見圖2的黃色區(qū)域）以確定焊接參數(shù)，編制預(yù)焊接工藝表。

圖2 分別為20mm、8mm的熱輸入與預(yù)熱溫度范圍（黃色區(qū)域）

由SSAB軟件分析結(jié)果可得知，取預(yù)熱溫度為100℃左右時，20mm厚板的熱輸入在1.1～2.2kJ/mm之間，8mm厚板的熱輸入取值在0.5～0.8kJ/mm。預(yù)焊接參數(shù)如表3所示。

表3 預(yù)焊接參數(shù)

（4）焊接過程 用氧乙炔焰加熱，GMAW為80%Ar+20%CO2氣體。根據(jù)理論計算，實際焊接參數(shù)如表4所示。

表4 焊接參數(shù)

3.工藝試驗結(jié)果檢測與分析

（1）焊接接頭探傷檢測 焊接試板表面檢查，無咬邊、未填滿、夾渣、弧坑、裂紋和氣孔等焊接缺陷，經(jīng)UT、RT探傷分別達(dá)JB/T 10559—2006 I級合格、GB/T 3323—2005 I級合格。

（2）焊接接頭力學(xué)性能檢測 按照NB/T47014－2011承壓設(shè)備焊接工藝評定要求制取試樣進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊試驗。結(jié)果如表5所示。

（3）焊接接頭微觀組織與顯微硬度 截取接頭試樣的橫截面，經(jīng)打磨、拋光，加3%的硝酸酒精腐蝕，在HFX－ⅡA型尼康金相顯微鏡上觀察其顯微組織，如圖3所示。按照國標(biāo)GB2654－1989，測量接頭的顯微硬度，如表6所示。

（4）焊接接頭性能分析 綜合表5與圖3，得知8-1的力學(xué)性能相對于8-0 較好。這是因為在預(yù)熱溫度相差不大的情況下，8-1 的焊接樣板比8-0的最大熱輸入小，為1.5kJ/mm，其焊縫區(qū)的金相組織長大的時間較短，尺寸相對較?。ㄒ妶D3，8-1的板條狀鐵素體較明顯）。同理，20-1與20-0相比，最大熱入量都為1.7kJ/mm，但是20-1控制道間溫度，而20-0只控制層間溫度，因此20-1的t8/5相對較小，組織細(xì)密，強(qiáng)度、顯微硬度、韌性都相對提高。

表5 焊接接頭力學(xué)性能測試

圖3 顯微組織

表6 接頭上的顯微硬度 （HV）

4.結(jié)語

（1）8mm板厚的HG785D的最大熱輸入控制在1.5kJ/mm時，其組織相對較細(xì)密，力學(xué)性能優(yōu)良。

（2）多層多道焊中，層間溫度或道間溫度兩種不同的控制方式，使得填充焊的t8/5時間相差較大，對組織影響較大，從而影響顯微組織的尺寸、接頭的力學(xué)性能。試驗結(jié)果表明，20mm板厚的HG785D控制道間溫度，其綜合力學(xué)性能優(yōu)良。