WELDOX900E高强钢焊接性及应用研究

陆安均 吴艳明

摘 要：通过WeldCalc2.1应用碳当量法分析在相同线能量下不同板厚的预热温度，以及对各个参数间的选择关系进行研究，表明相同板厚条件下焊接线能量越高则预热温度要求越低，不同焊接线能量下不同板厚的预热温度趋势基本一致，随着厚度的增加则预热温度要求相应的增加。焊接工作点位于T8/5的临界线与最低预热温度与最高层间温度之间能保证焊接质量，并通过试验以及与以往研究结果进行对比分析，验证了研究结果的正确性。

关键词：高强钢；焊接性；预热温度；高铁救援起重机

引言

高铁救援起重机是为高速铁路事故救援而制造的专用设备。由于高速铁路对运行设备转向架轴重、运行速度等要求比普通线路要求更高，故高铁救援设备需大大减轻整机重量。高铁救援起重机钢结构选用瑞典奥克德隆钢铁公司生产的高强度钢WELDOX900E，该类型钢板能以较轻的自重达到较高的强度，大大减少材料用量。迄今为止，许多学者对高强钢进行了大量研究并取得了显著的经济社会效益，研究成果已成功应用于生产实际中。蒋庆梅[1]等对同样板厚条件下不同焊接线能量的临界预热温度进行了研究，但不能确定不同线能量下不同板厚的临界预热温度，Oshita[2]对钢材预热必要性进行了研究，得出碳当量在0.4%～0.6%钢材有一定的淬硬倾向，需进行预热，但未对具体的预热温度进行研究，为保证高铁救援起重机钢结构的质量，故对不同线能量下不同板厚的临界预热温度，以及对各种焊接参数间的选择关系进行进一步的研究与试验，以此为铁路起重机高强钢的实际焊接工作打下理论与实践基础。

1 不同板厚预热温度的选择

蒋庆梅[1]等得出12mm厚度钢板在不同焊接线能量下所需的临界预热温度如图1所示。预热温度的选择可以根据碳当量来选择，为研究不同焊接线能量下不同板厚的预热温度，分别取线能量为0.87KJ/mm、0.65KJ/mm、0.94KJ/mm进行研究，结果从图2可以看出，相同板厚条件下线能量为0.65KJ/mm时需求的预热温度相对较高，线能量为0.94KJ/mm时预热温度相对较低，线能量为0.87KJ/mm时则居中，说明相同板厚焊接线能量越高则预热温度越低，从而保证T8/5一致，不同焊接线能量下不同板厚的预热温度趋势基本一致，随着厚度的增加则预热温度相应的增加。图2可以看出在相同的热输入E=0.87 KJ/mm下板厚为12mm的钢板预热温度约为150℃，文献1预热温度应为148℃。E=0.94KJ/mm下12mm的钢板预热温度分别为98℃，文献1为100℃从而说明两者研究是一致的。

2 焊接参数的选择关系

焊接参数的选择从图3（a）分析可以看出，焊接线能量过小时工作点会进入深色区域，该区约会引起未融合、未焊透等缺陷，冷却速度过快，促使马氏体形成而形成冷裂纹。当焊接线能量和预热温度过高时，工作点会进入上部或右侧而引起力学性能下降，会促使热影响区软化和过热区的脆化，同时造成熔合比增加，不利于焊缝组织的综合性能。预热温度越高工作点的相对区域越窄，对焊工的要求也越来越高，故参数的选择需综合考虑，使焊接工作点处于1或2的区域内。

在相同的材质与板厚条件下分别取两个工作点进行研究，如图3（b）、3（c）所示，3（d）的工作点刚好位于1区，3（c）的工作点位于上部，其力学性能试验结果如表1所示，从表1可以看出，随着热输入增加力学性能显著下降，导致接头韧性下降。图3（d）为图3（b）工作点的宏观金相组织，可以看出没有裂纹、未熔合、未焊透等缺陷。

3 结束语

（1）相同板厚条件下焊接线能量越高则预热温度要求越低，从而保证T8/5一致，不同焊接线能量下不同板厚的预热温度趋势基本一致，随着厚度的增加则预热温度相应的增加。

（2）当热输入过高，会引起力学性能的下降，热输入过低，会引起未焊透、未融合等缺陷，预热温度过低很容易引起氢裂，焊接工作点位于T8/5的临界线与最低预热温度和最高层间温度之间能保证焊接质量。

参考文献

[1]蒋庆梅，陈礼清，许云波，等.一种微合金高强钢焊接冷裂纹敏感性[J].中国科技论文在线，2011，6（2）：103-108.

[2]Oshita S，Saito S，Yerioka N.Determination of necessary preheating temperature in stell welding[J].weld J，1983，62（6）：147-152.

[3]吴昌忠，许怀宁，范闽宁，等.1000MPa级高强钢焊接热影响区组织和韧性[J].焊接学报，2011，32（5）：97-100.

[4]熊林玉，张彦华.含裂纹强度失配焊接接头弹塑性变形分析[J].中国机械工程，2012，23（6）：733-735.

作者简介：陆安均（1986，10-），男，工程师，硕士， 工作单位：武桥重工集团股份有限公司，研究方向：机械设计及理论。