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關于不銹鋼焊條和堆焊淬火+回火焊接低合金高強鋼的研究
作者:管理員    發布于:2010-05-13 16:58:13    文字:【】【】【
低合金高強鋼中調質鋼是近幾十年來發展最迅速、最有活力的鋼種之一,由于其具有較高的強度,良好的塑韌性以及焊的均勻性和組織穩定性等優勢占據著主流市場,世界各國高強鋼標準中以調質狀態交貨的占據了一半以上[1-3]。

  低合金高強鋼的種類可分為非調質鋼和調質鋼。一般非調質鋼是指常溫抗拉強度600MPa以下的鋼材,調質鋼則為機械、壓力容器及潛艇制造;屈服強度達到880~1176MPa主要是中碳調質鋼,常用于強度要求很高的產品或部件,接性,在橋梁位。文獻[9]研究焊接熱輸入量對調質態HQ130鋼(屈服強度1313MPa)的HAZ韌性及組織的影響, 試驗結果表明,隨著焊接熱輸入量從9.2kJ/cm增加到26.4kJ/cm,HQ130鋼HAZ 的沖擊韌性逐漸降低,因此為保、建筑、船舶、高壓容器、工程機械及車輛等領域被廣泛應用。低合金調質高強鋼在重復加熱、變形、冷卻等任何復雜的條件下,組織都相對穩定,對鋼板的最終使用性能有較好的保證。調質型高強鋼即同時具有較高的強度和塑韌性[4,5]。由于性能優異和經濟效益顯著,調質鋼在工程焊接結構中的應用日益廣泛, 對如何獲得性能優異的調質鋼焊接結構件一直是研究者的重點研究目標。

  1    工程機械機械行業中大量使用調質鋼,工程機械用低合金高強度鋼板廣泛應用于煤礦液壓支架、挖掘機、吊車、自卸載重車、球磨機、港口機械等各個方面。從性能要求上可分為強度型和硬度型,后者也稱高耐磨鋼板[6]。

  隨著國內綜合采煤機械化水平的不斷提升,高端液壓支架需求量不斷增大,為實現支架高強度和高可靠性要求,同時又盡量等高強度鋼板。對于強度級別較高的高強鋼,如Q690, 一般選用調質鋼。舞鋼開發的新型調質高強鋼WH80Q(屈服強度,采用MEGAFIL1100M焊絲混合氣體保護焊焊接20mm厚SHT900D鋼,為防止焊接冷裂紋的產生,預熱溫度不低于125℃, 焊接熱輸入量控制在1.04kJ/mm左右,焊道間溫度控制在150℃左右。采用試驗研究所確定≥685MPa), 已應用于鄭煤機、北煤機為神華集團生產的液壓支架項目。

  2    壓力容器及管道近年來,我國生產的壓力容器鋼在強度、韌性及耐壓性上有很大提高, 但焊接性、耐腐蝕性與先進國家的鋼種相比,還有一定差距。由于壓力容器是一種具有潛在危險性的特殊設備, 所以對鋼板的焊接過程
  高有進等[7]對鄭州煤礦機械集團有限公司高端液壓支架上使用的SHT900D 調質鋼(屈服強度925MPa)焊接的焊接工藝及接頭性能進行了試驗與評定。試驗結果表明,SHT900D鋼焊接熱影響區(HAZ)有較強的淬硬傾向的焊接工藝,可獲得綜合力學性能良好的焊接接頭,滿足液壓支架的設計及使用要求。焊接工藝參數對焊接接頭力學性能的影響如表1所示。

  文獻[8]對液壓支架用調制態HG980D 鋼(屈服強度945MPa)焊接氫致裂紋進行研究,結果表明,當t8/3≤150s時, HG980D鋼HAZ會出現馬氏體組織,淬硬傾向增大,不同冷卻時間下HG980D 鋼HAZ組織及顯微硬度結果見表2;當接頭含氫量較低時,較大的接頭拘束應力才會導致氫致裂紋的產生,而當含氫量較高時,僅較小的拘束應力就會導致氫致裂紋,因此焊接HG980D鋼需選擇超低氫焊材。

  我國從80年代先后開發了HG系列鋼(如HG70鋼、HG80鋼),HQ系列鋼(HQ70鋼、HQ80鋼、HQ100鋼)代替從日本進口的WEL-TEN鋼,此類鋼適用于起重機構件、壓力容器、挖掘機鏟斗、自卸車車廂高強耐磨部位等工程機械耐磨部證接頭韌性,應嚴格控制焊接熱輸入量小于20kJ/cm,焊接熱輸入量對HQ130鋼HAZ韌性的影響結果如表3所示;HQ130 鋼HAZ組織為馬氏體和貝氏體的混合組織,板條馬氏體內存在大量位錯。

  FZQ1380型附著自升式塔機采用調質態H80高強鋼管作為起重臂主弦桿,每節起重臂之間采用調質態D80材質的鍛件構成銷軸連接。H80/D80鋼連接焊縫作為起重臂的連接點和受力集中點,其焊接質量是該起重臂制作中的關鍵。文獻[10]中對800MPa級H80/ D80高強鋼采用焊條電弧焊方法,按“等強原則”選用焊接材料,焊接熱輸入量應控制在25kJ/cm以下。道間溫度小于150℃,并采用焊后熱處理,滿足并達到了設計使用要求。
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