如何提高Q460D低合金钢结构焊接质量

摘 要：在盾构机生产中，现撑靴滑动梁是非常重要的设备，其选材通常都是Q460D合金结构钢，在对这种结构钢进行焊接的时候，材料金属和焊接材料是会出现物理反应的，因此会导致偏析情况的出现，导致焊接质量出现很大的问题，因此，要对这种情况进行更好的分析，这样能够更好的提高焊接的质量，同时保证撑靴滑动梁的使用效果。

关键词：撑靴滑动梁；合金结构钢；焊接质量

当前中国已经成为世界最大的盾构机市场，我国盾构机市场需求旺盛。据有关专家预计，随着我国城市轨道交通的发展，各类盾构掘进机未来潜在市场将有200亿元以上的产值。因此，进行生产的时候一定要对生产效率和质量问题进行重视，这样能够更好的保证质量和生产效率。撑靴滑动梁是非常重要的设备，这种设备的质量对整个盾构机运行有很大影响。撑靴滑动梁在选材方面通常都是使用的合金结构钢，这种材料在进行生产的时候是利用焊接的方式来实现的，但是，在进行焊接的时候，会导致材料处于非常高温的情况的，因此，也会导致熔渣和金属之间出现物理反应，导致焊接元素出现氧化和还原反应，导致金属出现化学成分以及机械性能出现改变的情况，出现这种情况一定要采取措施进行解决，这样才能更好的提高焊接的质量，对出现的原因进行分析能够从焊接材料、焊接工艺和焊接完成后的处理方式方面进行考虑，这样能更好的保证焊接的质量。

1 Q460D合金结构钢的特征

合金结构钢是在碳钢的基础上在进行冶炼的时候加入了一些合金元素，这些合金材料的加入能够更好地提高钢材的性能，同时在强度和韧性方面也能够提高。在进行合金元素加入的时候主要有Mn、Si、Ti、V和Nb等，其中加入稀土元素能够更好的对钢材料中的硫元素进行净化，这样能够更好的改善钢材的性能。在进行金属元素加入的时候要对加入的成分和剂量进行很好的控制，这样能够更好的保证不会出现元素多加的情况，同时也能避免出现其他的问题。

2 合金结构钢的焊接性能分析

在对焊接的焊缝进行评价的时候，最早的办法是根据其化学成分按照一定的公式对其中的碳含量进行分析，这样能够更好的对钢材的各种裂纹敏感性进行判别，在对碳含量进行计算的时候，是有不同的公式的，具体采用何种公式要根据钢材的实际情况来进行决定。在对合金结构钢进行焊接的时候是会出现萃硬的倾向的，在这种情况下，热影响区是非常容易出现硬而且脆的情况的，这样是会导致塑性和韧性都出现很大的问题的，同时，耐应力和腐蚀性能也是会出现很大的变化的，因此，是会导致裂纹增加情况的。在进行焊接的时候，对线能量要求是非常低的，焊接的线能量出现过高的情况，是会导致焊接过程中受热区域出现性能降低的情况，同时，为了更好的防止出现裂纹的情况，在焊接过程中要对保证焊接的环境是保持在低氢的情况下的，这样要保证焊接的材料在脱脂的情况下进行使用。在对合金结构钢进行焊接的时候，要采取必要的保护焊方式，可以利用二氧化碳气体，这样能够更好的保证焊接的质量。在合金结构钢中，对碳的含量也是有一定的要求的，通常情况下，母材料中WcE的含量要大于千分之四十五，同时在进行焊接以前要对焊接的位置进行预热处理。对于支架结构比较厚的板材而且抗拉强度在550MP的合金钢材料在进行预热的时候对其温度是有很高的要求的，要保证其在150度以上，这样能够更好的防止在进行焊接的时候出现裂纹的情况，同时，在进行焊接的时候要减少应力的作用，同时要保证受热是非常均匀的，这样在进行焊接的时候可以采取整体预热的方式来进行预热，在焊接完成以后要进行焊后的缓冷处理。

3 焊接工艺

3.1 坡口加工、装配及点组定位焊

坡口准备。由于支架结构件强度级别要求较高，坡口制作采用数控等离子切割机割出或机械加工，在坡口两侧50mm范围内，应严格除去水、油、锈等脏物。装配定位焊要求。为防止定位焊焊缝开裂，定位焊的焊接材料应与焊接同类型的材料，可采用J607或J507焊条，并且应与正常焊接时一样进行预热，由于构件较大预热不是太方便，可采用局部预热的方法，采用氧-乙炔加热方式，但预热时不能影响母材的性能，预热范围在焊缝两侧不少于80mm，预热温度≥150℃，装配定位焊缝长度，一般不少于50mm，定位焊的顺序，其焊缝应均匀对称分布，定位焊接的电流应稍大于正常焊接时的电流。

3.2 焊接工艺参数的确定

Q460D低合金结构钢热影响区容易产生低塑性淬硬组织，并且淬硬倾向随着材料厚度增大而增大，容易产生冷裂纹。从减少淬硬倾向出发，采用大焊接线能量有利。但由于这种钢材的淬硬倾向较大，仅通过加大线能量往往难以避免马氏体的形成，反而增大了奥氏体的过热和提高了奥氏体的稳定性，促使粗大马氏体的形成，使热影响区的脆化更为严重。因此防止热影响区脆化的工艺措施主要是采用小的线能量，减少高温区停留时间，避免奥氏体的过热，增加奥氏体成分的不均匀性，从而降低奥氏体的稳定性，同时采取预热和缓冷措施。这对改善热影响区的性能是非常有利的，并采用多层多道焊，焊接层数随着焊缝高度及板材厚度的变化而变化。为保证焊接质量，我公司采用φ1.6mm直径的焊丝，焊丝伸出长度20mm。焊丝伸出过大，飞溅严重，气体保护效果较差；焊丝伸出过短，飞溅物容易堵塞喷嘴，保护效果也不好。气体流量对焊接质量也有很大的影响，流量过大，会产生不规则湍流，保护效果反而变差，同时应合理控制堆焊速度，速度过快会引起气孔等缺陷。

3.3 去应力回火

由于支架结构件板厚、较大，焊接残余应力较大，工作环境恶劣，承受动载荷，有应力腐蚀现象并要求尺寸稳定，动作可靠，应进行焊后热处理。Q460D结构钢焊接后应进行550～600℃回火处理，为提高生产效率，增加批处理量，每炉处理结构件30吨，电炉进行加热，加热至回火温度后，保温4-5小时。同时应注意，在600℃左右停留时间较长，可能造成回火脆性，会使热影响区塑性、韧性明显下降。因此在冷却的过程中在600℃时应提高冷却速度，避免在此温度停留较长时间。

4 结束语

钢结构在进行连接的时候主要的方式就是进行焊接，在对钢结构进行焊接的时候是非常容易出现脆性断裂和出现裂纹的问题，因此，为了更好的保证焊接的质量，并且提高其使用寿命，在对焊接的时候要对影响其焊接质量的因素进行更好的分析，这样能够更好地采取必要的措施。焊接生产过程中，此结构的焊接质量对整个生产安全问题有很大的影响，因此，在进行焊接的时候要对合金结构钢材料的性能进行更好的掌握，同时，在进行焊接的时候要减少焊缝的出现，避免出现气孔情况，在焊接工艺方面也是要进行严格筛选的。在进行焊接的时候要对焊缝的热量情况进行严格的控制，同时在完成焊接以后要对其冷却速度进行很好的控制，这样能够更好的保证焊接的质量。在进行焊接的时候要保证线能量是非常小的，同时，焊接的时候多层要采取多道焊的方式，这样能够更好的实现晶粒的细化，同时也能更好的提高材料的韧性。焊接过程中要保证焊缝中的金属比例非常少，在进行焊接前要进行预热处理，这样能够更好的对热影响区内的组织和力学性能进行更好的改善，对出现的残余应力进行消除，能够更好的提高结构件的质量和使用安全性。

参考文献

[1]林宋，田建君.现代数控机床[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]宋放之.现代模具制造技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3]张伯霖.高速切割技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2002.

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