【作者简介】陈毅刚(1960-),男,河北保定人,高级工程师,从事焊接工艺及设备研究。
1课题背景
海外某国需要一种特殊的运输设备,在一个关键部位设计选择了HG785D(厚度45mm)与Q345B(厚度12mm)形成的异种钢焊接结构。
由于HG785D的特殊性,按照常规思路为保证焊接质量,要采取一系列(包括焊前预热、焊后缓冷等)措施,这亦将大幅度增加生产成本,降低生产线效率,恶化工程经济性[1]。
2焊接性分析
异种金属的焊接存在以下几个必须要解决的问题,不同的母材之间的冶金问题,母材与填充金属之间的冶金问题,焊接工艺上的问题等。
2.1碳当量法评估钢材的冷裂纹倾向
钢材的化学成份对焊接热影响区的淬硬与冷裂纹倾向有
着重要的影响,Q345B的碳当量:
CE(AWS)=0.28
HG785D的碳当量:
CE(JIS)=0.50
Q345B的碳当量值为0.28,且其厚度为12mm,因此Q345B焊接性良好,不需要采取如焊前预热、焊后缓冷等工艺。
HG785D的碳当量值为0.50,且其厚度逸45mm,说明其焊接性相对较差,具有冷裂纹倾向。
2.2HG785D的热裂纹敏感系数
HCS=0.687
一般认为:HCS臆2时,不会产生热裂纹,金属材料的HCS与热裂纹敏感性呈正相关。
2.3HG785D的再热裂纹敏感系数
驻G忆=0.534
一般认为:驻G忆臆1.5时,对再热裂纹不敏感;1.5臆驻G忆<2时,对再热裂纹中等敏感性,驻G忆逸2时,对再热裂纹敏感。
因此HG785D对热裂纹与再热裂纹不敏感,对冷裂纹有
一定的敏感性[2-3]。故HG785D应选用ER70级别的焊丝,采取焊前预热,焊后缓冷的焊接工艺。这不仅增加成本,还将降低生产效率。
3焊接工艺评定
根据客户要求作焊接工艺评定(PQR),PQR合格后制定焊接工艺规程。
3.1焊接工艺评定设计的技术路线表(表1)
首先是保证工艺焊接性,其次验证使用焊接性。技术方案要点:淤焊接方法采用MAG焊。于焊丝选用原则为:低匹配原则[4];根据Q345B选用了ER50-6实芯焊丝。
为防止裂纹,根据预热与否、后热与否制定了多种方案并一一验证。榆试件接头型式:对接接头与T型接头。虞力学性能试验由全球领先的检验、鉴定、测试和认证机构SGS完成。
3.2预焊接工艺规程(PWPS)焊接规范(表2,表3)
4检测与试验报告分析
在焊接工艺评定设计技术路线表中,我们高度关注1号对接接头试板与4号T形接头的检测与试验结果。结果证明:检测与试验的结果合格。
HG785钢焊接HAZ最高硬度测定值:
我们的1号试板(常温焊接)HAZ最高硬度HV10仅为350。
5结论
根据HG785D与Q345B的焊接性分析和焊接工艺评定,根据低匹配原则选用了常规RE50-6焊丝,并且焊前不预热,焊后不缓冷的焊接工艺[5]。实践证明:既保证了焊接质量,又保证了生产效率,且经济性显著。
【参考文献】
【1】周振丰.焊接冶金学(金属焊接性)[M].北京:机械工业出版社,2000.
【2】李亚江.焊接冶金学(金属焊接性)(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2016.
【3】陈祝年.焊接工程师手册[M].北京:机械工业出版社,2002.
【4】中国机械工程学会焊接分会.焊接词典(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2008.
【5】黄石生.焊接方法与过程控制基础[M].北京:机械工业出版社,2014.