大厚度Q370R焊接工藝

白安民

（中信重工機械股份有限公司鉚焊構(gòu)件廠焊接工藝研究所，河南洛陽471039）

大厚度Q370R焊接工藝

白安民

（中信重工機械股份有限公司鉚焊構(gòu)件廠焊接工藝研究所，河南洛陽471039）

Q370R鋼的Ceq約為0.38％～0.48％，焊接性能良好，不需預熱，且Q370R鋼板要滿足較高強度和韌性，需加入Nb、V、Ti與碳、氮形成碳化物、氮化物及碳氮化物。采用埋弧自動焊和CO2氣保護焊，焊絲分別選擇H10Mn2 φ4和ER55-D2，選擇合適的坡口形式，并進行焊接工藝評定，制定合理的焊接工藝規(guī)范。焊后對進行外觀檢查、無損檢測，去應(yīng)力退火，退火后進行UT、MT探傷，達到了AWS D1.1標準要求。

Q370R；埋弧焊；CO2保護焊

0 前言

某公司φ5.5×28 m氧氣底吹熔煉爐主要用于冶煉銅。爐殼筒體鋼板厚度100 mm，材質(zhì)Q370R。Q370R是鍋爐及壓力容器用鋼板，符合國家標準GB713-2008有關(guān)要求。Q370R（原牌號為15MnNbR）鋼是國內(nèi)近年開發(fā)研制出的鍋爐和壓力容器用鋼板，綜合性能優(yōu)良，其強度和韌性優(yōu)于16MnR，而焊接性能與16MnR相近。爐殼筒體縱、環(huán)縫焊接要求采用埋弧自動焊，其他部件焊接要求采用CO2保護焊[1]。

本研究對Q370R進行焊接性分析，選擇合適焊接材料，制備工藝試板進行焊接工藝評定，根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果制定焊接工藝規(guī)范，并用于指導生產(chǎn)。Q370R化學成分及力學性能如表1、表2所示。

表1 Q370R的化學成分％

表2 Q370R的力學性能

1 焊接性分析

Q370R鋼屬于低合金鋼，要求進行正火處理，綜合力學性能優(yōu)良。由于低合金鋼碳當量決定了焊接性能的好壞，故可通過計算該鋼的碳當量來制定合適的焊接工藝。

國際焊接學會推薦的碳當量計算公式為

當Ceq≤0.40％時，鋼的淬硬傾向不大，焊接性良好，不需預熱；當Ceq=0.40％～0.60％時，特別當Ceq＞0.50％時，鋼易于淬硬，焊前需預熱；當Ceq≥0.60％時，焊接性比較差。

Q370R鋼的Ceq約為0.38～0.48％，焊接性能良好，不需預熱。當鋼板厚度為30～50 mm時，預熱溫

度大于等于100℃，當鋼板厚度大于50 mm時，預熱溫度大于等于150℃。

由于Q370R鋼板要滿足較高強度和韌性，具有良好的內(nèi)部質(zhì)量和良好的焊接性能和加工性能，還必須滿足低溫沖擊韌性和高溫力學性能，加入Nb、V、Ti與碳、氮形成碳化物、氮化物及碳氮化物，有效延遲奧氏體形變的再結(jié)晶時間，使鐵素體晶粒充分細化，顯著提高強度和韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫度并改善焊接性能。Ti的加入提高了晶粒細化溫度，防止在高熱輸入的焊接過程中，在熱影響區(qū)產(chǎn)生晶粒粗大的趨勢，保證熱影響區(qū)有較好的缺口韌性，提高了鋼板的焊接性能。加入Ni可以大大改善鋼板的低溫韌性，降低韌性脆變溫度。同時，嚴格限定有害因素P、S的含量，改善鋼板的力學性能。

2 焊接材料

根據(jù)Q370R鋼板的化學成分及力學性能選擇焊接材料。埋弧自動焊：焊絲H10Mn2 φ4，焊劑SJ101；CO2氣保護焊：焊絲ER55-D2 φ1.2。其化學成分和力學性能分別如表3、表4所示[2-3]。

表3 H10Mn2/SJ101，ER55-D2的化學成分％

表4 H10Mn2/SJ101，ER55-D2的力學性能

3 焊接坡口

埋弧焊、氣體保護焊的坡口形式見圖1、圖2。

圖1 埋弧焊坡口

圖2 氣體保護焊坡口

4 焊接工藝參數(shù)

（1）埋弧焊。

試件焊后進行外觀檢查、無損檢測，去應(yīng)力退火，退火后進行UT、MT探傷，達到AWS D1.1標準要求。焊前預熱200℃，焊接規(guī)范參數(shù)及試驗結(jié)果如表5～表8所示。

表5 埋弧焊焊接工藝參數(shù)

表6 拉伸試驗

（2）CO2氣保護焊。

試件焊后進行外觀檢查、無損檢測，去應(yīng)力退火，退火后進行UT、MT探傷，達到AWS D1.1標準要求。焊前預熱200℃，焊接規(guī)范參數(shù)及試驗結(jié)果如表9～表12所示。

結(jié)果表明，埋弧焊及CO2氣體保護焊試驗均達到了AWS D1.1標準要求，焊材選用及規(guī)范是可行的。

5 焊接工藝

（1）焊前準備。嚴格清理坡口及其附近鐵銹、油

污等雜物，直至露出金屬光澤，嚴格清理焊絲表面油污等雜物，所用焊劑按要求進行烘干。

表7 彎曲試驗

表8 沖擊試驗

表9 CO2氣體保護焊焊接規(guī)范

表10 拉伸試驗

表11 彎曲試驗

表12 沖擊試驗

（2）坡口制備。用機械加工方法制備坡口，用磁粉探傷方法檢查坡口，確認無缺陷。

（3）焊接要點：a.焊前將待焊區(qū)域預熱到200℃，用測溫儀測量，溫度均勻后方可焊接。b.采用多層多道焊接，正面焊好后，反面碳弧氣刨清根，用砂輪打磨，用磁粉探傷檢查，無缺陷后方可焊接。c.焊接時控制好層間溫度和熱輸入，不宜過大，特別是在埋弧焊時，因熱輸入較大，每層的層間溫度應(yīng)低于80℃。d.施焊時焊縫中出現(xiàn)氣孔、夾渣、未熔合等，立即用砂輪或電銼將缺陷清理干凈，再繼續(xù)施焊。e.焊后清理焊渣、飛濺，對焊縫外觀進行檢查，焊接接頭不允許有未焊透、咬邊等缺陷，焊縫與母材圓滑過渡，焊縫按要求打磨，余高不大于2 mm。f.對焊縫進行超聲波探傷檢查，Ⅱ級合格。g.焊后立即進行退火處理，退火溫度575℃，保溫2 h，熱處理工藝曲線如圖3所示。

圖3 熱處理工藝曲線

[1]GB713-2008，鍋爐和壓力容器用鋼板及修改單第1號[S].

[2]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊（第2卷）—材料的焊接[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[3]原機械工業(yè)部.焊接材料產(chǎn)品樣本[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

Research on welding technology of large thickness Q370R

BAI Anmin
（Citic Heavy Industries Co.，Ltd.，Riveting and Welding Component Factory，Welding Technology Institute，Luoyang 471039，China）

Q370R Steel Ceq is 0.38％～0.48％.The welding performance is good，without preheating，Q370R steel plate needs to meet the higherstrengthandtoughness，addingNb，V，Tiandcarbonandnitrogenformcarbide，nitrideandcarbonitride.Usingsubmergedarcautomatic weldingand CO2gas shielded welding，choose weldingwire H10Mn2 φ4 and ER55-D2 respectively，selectthe appropriate groove form，and the welding procedure qualification，formulate the reasonable welding procedure specification.After welding the test pieces for appearance inspection，nondestructive testing，stress annealing，after annealingfor UT，MTdetection，toachieve the D1.1 AWSstandard requirements.

Q370R；submerged arc welding；CO2gas shielded arc welding

TG457.11

A

1001-2303（2016）07-0083-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.07.19

2015-05-11；

2016-07-11

白安民，男，工程師，學士，主要從事金屬結(jié)構(gòu)件焊接工藝的編制及生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)工作。