耐候鋼Q460NH的焊接工藝研究

耐候鋼板Q460NH的焊接工藝研究上鐵裝卸修造分公司陸錦枝摘要：通過耐候鋼板Q460NH的材料分析、焊接性能分析和焊接材料的選用。對耐候鋼板Q460NH的焊接工藝研究，提出了耐候鋼板Q460NH在鐵路運(yùn)輸用卷鋼座架制造中的焊接工藝指導(dǎo)。關(guān)鍵詞:耐候鋼板焊接性能焊接工藝一、問題的提出隨著鋼鐵工業(yè)的不斷進(jìn)步，市場上出現(xiàn)了大大小小，規(guī)格不一的卷筒鋼板，給運(yùn)輸市場帶來了全新的挑戰(zhàn)，為了適應(yīng)市場，為了鐵路運(yùn)輸爭得市場，為了提高鐵路對卷鋼運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)能和安全。鐵道部和上海鐵路局多次發(fā)文要求，盡快實(shí)現(xiàn)鐵路對卷鋼運(yùn)輸?shù)募b化，大力推廣鐵路專用卷鋼座架在鐵路運(yùn)輸上的應(yīng)用。原卷鋼在鐵路上的運(yùn)輸是采用草墊固定，發(fā)生卷鋼位移，車輛偏載的情況十分嚴(yán)重。給鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珮?gòu)成了嚴(yán)重的威脅。盡快上馬卷鋼座架的生產(chǎn)，顯得十分迫切。但由于鐵路運(yùn)輸?shù)奶囟l件，天南地北，溫差大，工況惡劣。卷鋼座架的選用材料上要有一定的條件，需要特殊性能，而耐候鋼板Q460NH就具有這樣的性能。本文通過對耐候鋼板Q460NH材料的力學(xué)性能、化學(xué)成分，和焊接性的分析來討論耐候鋼板Q460NH鋼的焊接性能。使耐候鋼板Q460NH在卷鋼座架中的焊接得到充分保證，從而為鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩鞒鲐暙I(xiàn)。二、耐候鋼板Q460NH的材質(zhì)分析對于任何鋼材的焊接工藝評定首要的是了解這鋼材的化學(xué)成份和力學(xué)性能。2012年3月29日我們將耐候鋼板Q460NH送到了機(jī)械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心進(jìn)行化學(xué)成份和力學(xué)性能的檢測。機(jī)械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心報告（編號:2012-H-5474）Q460NH耐候鋼化學(xué)分析：根據(jù)GB/T20123-2006;GB/T4336-2002檢測項(xiàng)目碳（C）硅（Si）錳（Mn）磷（P）硫（S）鉻（Cr）鉬（Mo）鎳（Ni）銅（Cu）結(jié)果0.0320.250.720.0110.0013.7＜0.0050.280.39機(jī)械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心報告（編號:2012-L-3044）Q460NH耐候鋼力學(xué)性能：根據(jù)GB/T228.1-2010;檢測項(xiàng)目單位結(jié)果備注規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度MPa522抗拉強(qiáng)度MPa616斷后伸長率%27.5從上可以得出耐候鋼板Q460NH屬于合金成份較多，碳當(dāng)量＜0.20%的焊接性能良好的優(yōu)質(zhì)鋼材。三、耐候鋼板Q460NH的焊接工藝的研究根據(jù)耐候鋼板Q460NH的化學(xué)成份和力學(xué)性能分柝，我們認(rèn)為：（一）耐候鋼板Q460NH采用CO2保護(hù)焊采用CO2氣保護(hù)焊焊接，該方法使用常規(guī)CO2焊機(jī)，采用100%CO2作為保護(hù)氣體，和普通結(jié)構(gòu)鋼實(shí)心焊絲焊接相似，即可得到美觀的焊縫。焊接方法的對比，見表1。項(xiàng)目手工電弧焊MIG實(shí)心焊絲CO2氣保護(hù)焊備注效率低高高成本高較高低操作工藝性好較好好焊縫美觀好較好好焊縫性能好好好全位置焊縫美觀適應(yīng)性好一般好焊絲品種多少多對焊工技術(shù)要求較多高一般環(huán)境評價差較好好從上面的數(shù)據(jù)分析手工電弧焊接將會漸漸被CO2氣體保護(hù)焊接所替代，耐候鋼板Q460NH已具備機(jī)械制造、建筑、化工設(shè)備材料所要求的許多理想性能，它在金屬中可以說是獨(dú)一無二的，而其發(fā)展仍在繼續(xù)。為使耐候鋼板Q460NH在傳統(tǒng)的應(yīng)用中性能更好，一直在改進(jìn)現(xiàn)有的類型，而且，為了滿足各類高級應(yīng)用的嚴(yán)格要求，正在開發(fā)新的耐候鋼板Q460NH。由于生產(chǎn)效率不斷提高，質(zhì)量不斷改進(jìn)，耐候鋼板Q460NH已成為工程師們選擇的最具有成本效益的材料之一。（二）耐候鋼板Q460NH焊絲的選用從耐候鋼板Q460NH化學(xué)成份和力學(xué)性能和成本等綜合考量。見表2項(xiàng)目BH-503HS-60備注效率高較高成本8.6元/KG18.5元/KG操作工藝性好較好C0.880.07SI0.90.035MN1.421.3倔服強(qiáng)度445470抗拉強(qiáng)度560550耐溫-20-30選用BH-503焊絲基本能滿足要求。（三）耐候鋼板Q460NH的焊接要求1.耐候鋼板Q460NH，其組織為奧氏體（A)加3-5％鐵素體（F）。它具有良好的塑性和高溫、低溫性能。它在焊接熱循環(huán)的作用下，主要顯示出以下基本要求：（1）焊接過程中采用小的線能量輸入，減小熱影響區(qū)范圍，加快焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度對耐候鋼板Q460NH的焊接是有益的。（2）耐候鋼板Q460NH焊接時導(dǎo)熱系數(shù)小，存在過熱區(qū)，也容易造成熱影響區(qū)的晶粒長大。焊縫高溫停留時間過長，也會導(dǎo)致焊縫的枝晶傾向加劇。因此要求盡量選擇線能量輸入較小的焊接方法。（3）由于導(dǎo)熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，自由焊態(tài)下焊接易產(chǎn)生較大的變形，選用能量集中，熱影響區(qū)窄的焊接方法能在一定程度上減少焊接變形。2.耐候鋼板Q460NH的含碳量很小，在加上它屬于合金鋼，碳當(dāng)量法對它焊接性能的估算是不怎么準(zhǔn)確的。因此我們不用碳當(dāng)量對它的焊接性進(jìn)行分析。3.耐候鋼板Q460NH，這類鋼有具有交高的變形能力并不可淬硬，而且它的含碳量又很底，所以總的來說焊接性還是不錯的。但是由于熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)大，局部加熱時溫度分布不均勻，收縮量大等都將使接頭在焊接過程中產(chǎn)生交大的內(nèi)應(yīng)力。在焊接的時候應(yīng)該注意這方面的問題，焊接時盡量避免或減少這種受熱不均顯現(xiàn)的發(fā)生，焊接的速度也應(yīng)該適當(dāng)?shù)目禳c(diǎn)。上面我們已經(jīng)從它的化學(xué)成分和物理性能對耐候鋼板Q460NH的焊接性能進(jìn)行了分析，但是根據(jù)這些判斷出的焊接性是不夠準(zhǔn)確的，我們需要準(zhǔn)確的判斷它的焊接性我們就必須通過焊接性試驗(yàn)來完成。焊接性的試驗(yàn)是很多的，我在這里設(shè)計如下試驗(yàn)方法。1.板材的規(guī)格是6×150×200mm，2.焊接方法是CO2氣體保護(hù)焊3.焊材型號HB-503，規(guī)格￠1.2mm，4.不開坡口，形式是對接型5.焊接參數(shù)是電流：30A，6.電壓30V，7.速度15-20cm/min（四）Q460NH耐候鋼對接試板力學(xué)性能測試：2012年4月1/11日我們將耐候鋼板Q460NH送到了機(jī)械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心進(jìn)行力學(xué)性能的檢測。機(jī)械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心報告（編號:2012-L-3167）Q460NH耐候鋼對接試板力學(xué)性能：根據(jù)JBJ81-2008;拉伸試驗(yàn)檢測項(xiàng)目單位結(jié)果1#結(jié)果2橫截面積mm5.87×25.145.85×25.10抗拉力KN94.695.5抗拉強(qiáng)度MPa640650備注斷母材斷母材沖擊試驗(yàn)試樣編號試樣尺寸檢測項(xiàng)目單位結(jié)果焊縫10×5×55沖擊吸收能量J384032熱影響區(qū)10×5×55沖擊吸收能量J356082工藝性能試樣編號檢測項(xiàng)目測試條件結(jié)果1#背彎試驗(yàn)α=180°,d=t斷裂2#背彎試驗(yàn)α=180°,d=t斷裂3#背彎試驗(yàn)α=180°,d=t斷裂4#背彎試驗(yàn)α=180°,d=t斷裂根據(jù)機(jī)械工業(yè)材料質(zhì)量檢測中心報告（編號:2012-L-3167）Q460NH耐候鋼對接試板力學(xué)性能測試焊縫強(qiáng)度超過母材。四、焊接工藝的評定（一）焊接方法是CO2氣體保護(hù)焊（二）焊材型號HB-503，規(guī)格￠1.2mm（三）不開坡口，形式是對接型（四）焊接參數(shù)是電流：30A，電壓30V，速度15-20cm/min在生產(chǎn)中按此標(biāo)準(zhǔn)來做的話是應(yīng)該可以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，它的使用性能完全能滿足要求。五、結(jié)論根據(jù)以上的焊接工藝的評定，Q460NH耐候鋼在卷鋼座架上的應(yīng)用是完全適合的，本焊接工藝是成熟可行的，生產(chǎn)的卷鋼座架完全能滿足鐵路運(yùn)輸?shù)男枰聦?shí)上經(jīng)過中國鐵道科學(xué)研究院運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所根據(jù)相關(guān)規(guī)章要求，對委托方設(shè)計制造的DDJG-C系列敞車裝載卷鋼用鋼制座架進(jìn)行了靜載及沖擊試驗(yàn)，以測定鋼座架在不同工況下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。檢測結(jié)果完全能滿足卷鋼的裝載要求。從目前卷鋼座架的生產(chǎn)來看無論環(huán)境評價，生產(chǎn)成本都取得了良好的效果。從已經(jīng)投入鐵路運(yùn)輸?shù)木礓撟軄砜磸奈窗l(fā)生其它單位出現(xiàn)過的焊縫質(zhì)量問題。焊縫質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計要求。參考文獻(xiàn)1、《焊接手冊》材料的焊接[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．20032、陳祝年《焊接工程師手冊》[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．20023、呂德林李研珠《焊接金相分柝》北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1987.104、《建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊》中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會