高強(qiáng)耐候鋼焊接的“三大問題”及對策

高強(qiáng)耐候鋼焊接冷裂紋?造成焊接冷裂紋的主要因素有3個方面:(1)鋼的淬硬傾向;(2)焊接拉應(yīng)力;(3)焊接接頭的含氫量及其分布?針對以上3個方面的影響因素,可采取的主要措施有:?(1)選用堿性低氫型焊條、焊劑堿性低氫型焊條、焊劑焊接接頭的含氫量低,脫硫、脫磷性能好,沖擊韌性高使用前需在350℃~420℃溫度下烘干1~2 h,目的是有效去除其中的水分,從而減少焊接接頭的含氧量,降低接頭的冷裂傾向?(2)焊接備件必須經(jīng)檢驗合格才可組對不得強(qiáng)力組對,避免過大的組裝應(yīng)力?(3)焊前清理焊件對鋼材欲焊部位及兩側(cè)各20 mm范圍內(nèi)應(yīng)認(rèn)真清理,去除水分、鐵銹、油污等雜物?(4)合理安排焊接次序原則是盡量使大多數(shù)焊縫能在剛度較小的條件下焊接,進(jìn)一步減少焊接應(yīng)力?(5)焊前預(yù)熱、焊后緩冷或熱處理焊前預(yù)熱通常是防止高強(qiáng)鋼焊接冷裂紋的重要工藝措施焊后緩冷或熱處理可以使擴(kuò)散的氫充分逸出,降低了焊接殘余應(yīng)力,改善組織,減少淬硬性,從而降低焊接冷裂傾向高強(qiáng)度耐候鋼焊接時一般也不需要采取預(yù)熱及焊后緩冷等工藝措施?下列情況需要焊前預(yù)熱:焊接環(huán)境溫度小于5℃時,焊件局部預(yù)熱到75℃~ 125℃ ;焊補(bǔ)厚度不小于8 mm高強(qiáng)度耐候鋼母材上的裂紋等缺陷時,焊前須將焊件局部預(yù)熱到100℃ ~150℃。
凡進(jìn)行焊前預(yù)熱的,焊接的層問溫度應(yīng)不低于焊件局部預(yù)熱溫度?(6)選用合適的焊接線能量手工電弧焊和混合氣體保護(hù)焊時焊接線能量一般較小,這時適當(dāng)增大合理的焊接線能量,可延長焊接接頭的冷卻時間,減少或避免焊接熱影響區(qū)的淬火組織,同時還有利于氫的逸出,降低了冷裂紋的傾向?(7)選用合適的焊接方法和焊接操作規(guī)范在中厚板幾種常用的焊接方法中,焊接接頭的低溫沖擊韌性以清根雙面多層混合氣體保護(hù)焊最好,其次是清根雙面多層手工焊條焊,再次為不清根雙面單層埋弧自動焊混合氣體保護(hù)焊焊接頭的氫含量低,抗冷裂性能好,應(yīng)優(yōu)先采用多層焊時,前一層焊道對后一層焊道起到預(yù)熱的作用;而后一層焊道對前一層焊道又起到后熱緩冷和回火的作用,所以多層焊接頭比單層焊接頭抗裂性高當(dāng)焊縫斷面較大時,應(yīng)采用多層多道焊手工焊條焊須保持短弧操作手工焊條焊和混合氣體保護(hù)半自動焊應(yīng)在離開焊縫端頭20~30 mm引弧,電弧穩(wěn)定后再拉到焊縫端頭進(jìn)行正常焊接焊縫末端必須采用回焊收尾法,回焊長度應(yīng)為25~40 mm;焊接弧坑必須焊滿?高強(qiáng)耐候鋼焊接熱裂紋高強(qiáng)度耐候鋼的焊接熱裂紋主要是焊縫的結(jié)晶裂紋已有的焊接實踐證明,高強(qiáng)度耐候鋼焊縫的熱裂傾向比普通耐候鋼小,估計與高強(qiáng)度耐候鋼更低的硫、磷含量及較高的錳含量及手弧焊時使用的堿性焊條有關(guān)。
?為避免高強(qiáng)度耐候鋼的焊接熱裂紋,采取的主要措施有:?(1)選用堿性焊條、焊劑?(2)合理安排焊接次序,盡量減小焊接應(yīng)力?(3)控制焊縫的形狀凹心和平齊的角焊縫及窄深的對接焊縫,焊縫結(jié)晶時其低熔點物質(zhì)易富集在焊縫中心面上,在焊接拉應(yīng)力的作用下,極易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋寬而淺的對接焊縫,當(dāng)柱狀晶往上生長時,雜質(zhì)大部分被推向表面而分散分布,拉應(yīng)力集中的現(xiàn)象也大為減弱,焊縫的抗熱裂性較高所以對接焊縫的形狀系數(shù)(寬厚比)一般控制在1.3—2,且有1 2 mm的焊縫余高(僅對車體焊縫而言)對接焊縫和角焊縫的外形應(yīng)為微凸形,焊縫末端采用回焊收尾法,手弧焊和半自動氣電焊焊縫弧坑須焊滿埋弧自動焊應(yīng)設(shè)引弧板和引出板?(4)采用合理的焊接規(guī)范焊接電流越大,焊接熔深越大,熔合比越大適當(dāng)減小焊接電流并提高電弧電壓?高強(qiáng)耐候鋼焊縫脆化問題在做高強(qiáng)度耐候鋼的焊接接頭低溫V形缺口沖擊試驗時發(fā)現(xiàn),沖擊韌性最低的區(qū)域是在焊縫上,這與一般高強(qiáng)鋼焊接接頭沖擊韌性最低的區(qū)域是在熔合區(qū)上不同再一個規(guī)律性的現(xiàn)象就是,用大規(guī)范(大線能量)焊接的焊縫其沖擊韌性較用小規(guī)范(小線能量)焊接的沖擊韌性低?高強(qiáng)度耐候鋼焊接時,從提高焊接接頭的沖擊韌性考慮,采用較小的線能量是有利的。
當(dāng)然減小焊接線能量(即加大冷卻速度)對沖擊韌性提高的作用是有限的另一方面,減小焊接線能量對接頭的抗冷裂性能及塑性指標(biāo)亦有不利影響所以,選擇焊接線能量時須通盤考慮?已有的焊接試驗證明,高強(qiáng)度耐候鋼的較大線能量手弧焊和半自動氣電焊焊縫沖擊韌性雖然較低,但仍高于母材的沖擊韌性要求因此手弧焊和半自動氣電焊時可不必單獨(dú)考慮接頭的沖擊韌性問題但用粗絲埋弧自動焊時,則須考慮焊接線能量對接頭沖擊韌性的影響在保證焊透和完全熔合的前提下,焊接線能量不能超過30 kJ/cm。