淺論低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝

1、淺論低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝 淺論低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝 摘要：鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、塑性好的特點(diǎn)，但鋼結(jié)構(gòu)截面小、板厚薄，變形問題突出。本文從低合金高強(qiáng)鋼的特征出發(fā)，淺論其焊接工藝，掌握焊接方法，防止焊接變形。 關(guān)鍵詞：鋼 焊接工藝 焊接變形 方法 一、低合金高強(qiáng)度鋼 低合金高強(qiáng)度鋼是鋼鐵產(chǎn)品中最富有特色和最具有競爭力的鋼種。具有良好的可焊性、耐蝕性、耐磨性、成形性，通常以板、帶、型、管等鋼材形式直接供用戶使用的結(jié)構(gòu)鋼稱為低合金高強(qiáng)鋼。它是在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼根底上，通過合金化提高強(qiáng)度，并改善使用性能而開展起來的工程結(jié)構(gòu)用鋼。它的主要特點(diǎn)是含碳量低，晶粒細(xì)小，屈服強(qiáng)度高，塑性好，并具有優(yōu)良的低溫韌性、耐蝕

2、性、耐磨性、冷加工性和焊接性。因此低合金高強(qiáng)度鋼廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、車輛、船舶、壓力容器、海上采油平臺(tái)、石油管線等各種工程結(jié)構(gòu)中，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 二、低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝 低合金高強(qiáng)鋼焊接所面臨的問題一是防止裂紋。二是在保證高強(qiáng)度要求的同時(shí)，提高焊縫金屬及焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性。焊接熱影響區(qū)有產(chǎn)生冷裂紋和韌性下降的傾向，對焊后不進(jìn)行熱處理的焊件，必須嚴(yán)格控制焊接區(qū)的擴(kuò)散氫含量以及選擇適宜的焊接方法和焊接工藝參數(shù)。特別是隨著焊接線能量的提高，傳統(tǒng)低合金高強(qiáng)鋼的焊接熱影響區(qū)性能惡化，易產(chǎn)生焊接冷裂紋問題，給大型鋼結(jié)構(gòu)的制造帶來困難。 低合金高強(qiáng)鋼常用的焊接方法主要有手工電弧焊、

3、埋弧自動(dòng)焊、混合氣體保護(hù)焊等。在確定焊接方法時(shí)，必須考慮母材的強(qiáng)度等級、使用性能、施工難易及經(jīng)濟(jì)性。從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，所選擇的焊接方法必須保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)良可靠，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)費(fèi)用低。能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。比擬容易實(shí)現(xiàn)焊接過程的半自動(dòng)或自動(dòng)化。通常，對于對強(qiáng)度等級較低的焊接件各種方法都可采用，對于批量大、焊縫尺寸長的焊接件，采用埋弧自動(dòng)焊優(yōu)于其他焊接方法。 低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，選擇和制定合理的焊接工藝及標(biāo)準(zhǔn)是十分重要的。應(yīng)嚴(yán)格限制焊接線能量，控制焊接熱影響區(qū)冷卻時(shí)間不能過長，防止在過低的冷卻速度下粗晶區(qū)出現(xiàn)上貝氏體。同時(shí)焊接時(shí)不宜采用大直徑的焊條或焊絲，應(yīng)盡量采用多層多道焊工藝，使焊縫金屬有

4、較好的韌性，并減小焊接變形。 鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)性能良好、建設(shè)工期短、綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)與民用建筑中廣泛應(yīng)用。焊接對鋼結(jié)構(gòu)來說是一把雙刃劍，它成就了鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的高速度，但是鋼結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)產(chǎn)生的變形問題，也會(huì)極大地影響鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)變形是不可防止的，但可以通過合理的施工措施來予以控制。 三、預(yù)防和減少焊接變形的方法 放樣和下料措施 為了補(bǔ)償施焊后焊縫的線性收縮，梁、桁架等受彎構(gòu)件放樣時(shí)要起拱，放樣下料時(shí)要留出收縮余量。收縮量與很多因素有關(guān)，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)要依靠工藝試驗(yàn)來確定。放拼裝臺(tái)時(shí)要放出收縮量，一般受彎構(gòu)件長度不大于 24m時(shí)放 5mm，長度大于 24m時(shí)放 8m

5、m。 裝配和焊接順序 鋼結(jié)構(gòu)制作拼裝的平臺(tái)應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)的水平面，平臺(tái)的鋼度應(yīng)保證構(gòu)件在自重壓力下，不失穩(wěn)、不下沉，以保證構(gòu)件的平直。小型結(jié)構(gòu)可一次裝配，用定位焊固定后，以適宜的焊接順序一次完成。如截面對稱的構(gòu)件，裝配焊接順序是先整體裝配后焊接，焊接時(shí)應(yīng)采用對角焊接法的順序以平衡變形，同時(shí)應(yīng)采用翻轉(zhuǎn)架或轉(zhuǎn)動(dòng)胎具，以便形成船形位置焊縫，否那么可由兩個(gè)或四個(gè)焊工分別采用平焊和仰焊，由中間向兩端焊接。大型鋼結(jié)構(gòu)如大型桁架，盡可能先用小件組焊，再總體裝配和焊接。桁架和屋架端部的基座、屋架的天窗架支承板應(yīng)預(yù)先拼焊成部件，以矯正后再拼裝到屋架和桁架上。屋架和桁架的焊接順序是：先焊上、下弦連接板外側(cè)焊縫，后焊上

6、、下弦連接板內(nèi)側(cè)焊縫，再焊接連板與腹桿焊縫，最后焊腹桿、上弦、下弦之間的墊板。桁架一面全部焊完后翻轉(zhuǎn)，進(jìn)行另一面焊接，其焊接順序相同。手工焊時(shí)，應(yīng)采用四個(gè)焊工同時(shí)從上、下弦中間向兩端對稱焊接。拼裝時(shí)，為防止構(gòu)件在拼裝過程中產(chǎn)生過大的應(yīng)力和變形，應(yīng)使不同型號零件的規(guī)格或形狀符合規(guī)定的尺寸和樣板要求，同時(shí)在拼裝時(shí)不宜采用較大的外力強(qiáng)制組對，以防構(gòu)件焊后產(chǎn)生過大的拘束應(yīng)力而發(fā)生變形。構(gòu)件組裝時(shí)，為使焊接接頭均勻受熱以消除應(yīng)力和減少變形，應(yīng)做到對接間隙、坡口角度、搭接長度和T形貼角連接的尺寸正確，其形式、尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)和焊接標(biāo)準(zhǔn)要求。 焊接工藝措施 焊接施工時(shí)，應(yīng)選擇適宜的焊接電流、速度、方向、順序，

7、以減少變形。焊接金屬構(gòu)件時(shí)，應(yīng)先焊短，后焊長；先焊立，后焊平；先焊對接縫，再焊搭接縫，應(yīng)從中間到兩邊，從里到外焊接。集中的焊縫應(yīng)采用跳焊法，長焊縫采用分段退步焊和對稱焊接法。 反變形法 拼裝時(shí)，根據(jù)工藝試驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)，使構(gòu)件向焊接變形相反方向作適量的預(yù)變形，以控制焊接變形。這種方法需要預(yù)先進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)焊縫的設(shè)計(jì)要求，調(diào)整好焊接標(biāo)準(zhǔn)，選用材質(zhì)和規(guī)格相同的鋼板預(yù)先做一個(gè)試件進(jìn)行焊接，使焊縫形式、焊角高度符合設(shè)計(jì)要求，焊完冷卻到環(huán)境溫度后測量翼板的變形量，把所測量的數(shù)值作為壓制反變形的參數(shù)，壓力機(jī)在翼板中心線上壓出變形量的數(shù)值，使翼板的兩端預(yù)先呈上翹狀態(tài)，抵消焊接變形量，焊后正好持平。采用這種方法需要一臺(tái)相應(yīng)噸位的液壓壓力機(jī)。 剛性固定法 焊接時(shí)在平臺(tái)上或在重疊的構(gòu)件上設(shè)置夾具固定構(gòu)件，增加剛性后，再進(jìn)行焊接，這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形，被固定夾具等外力所限制，但這種方法只適應(yīng)塑性較好的低碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不適應(yīng)中碳鋼和可焊性更差的鋼材，因?yàn)楹附討?yīng)力常使焊件產(chǎn)生裂紋。 參考文獻(xiàn)： 【1】汪建華.焊接變形和剩余應(yīng)力預(yù)測理論與計(jì)算-開展及應(yīng)用前景C.上海：第三屆計(jì)算機(jī)在焊接中的應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)論文集，2000：13-19. 【2】崔蘭，霍立興，等.熱處理對摩擦焊接頭組織與性能的影響J.機(jī)械強(qiáng)度， 199