Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定[1]
Q420高强钢焊接工艺的研究
Q420高强钢焊接工艺的研究高强钢是一种具有优良力学性能的金属材料，在航空、航天、汽车、船舶等工业领域有着广泛的应用。
其焊接工艺研究对于提高焊接接头的性能和可靠性具有重要意义。
本文将探讨Q420高强钢焊接工艺的研究，主要包括焊接方法、焊接技术和焊接参数的优化等方面。
首先，焊接方法是研究焊接工艺的基础。
常用的高强钢焊接方法包括手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、激光焊等。
不同的焊接方法适用于不同的焊接条件和需求。
例如，手工电弧焊适用于返修等小面积焊接，氩弧焊适用于焊接薄板等狭缝焊接，埋弧焊适用于焊接大型结构件等。
通过选择适合的焊接方法，可以提高焊接接头的质量和生产效率。
其次，焊接技术是研究焊接工艺的核心。
高强钢焊接技术包括预热、焊接顺序、焊接速度、焊接温度控制等。
预热是为了减少焊接应力和提高焊接接头的冷裂纹抗性。
焊接顺序是为了避免过高的焊接温度和应力集中。
焊接速度是为了控制热输入和焊接金属的冷却速度，以避免产生过多的残余应力。
焊接温度控制是为了保障焊接接头的性能。
通过采用合理的焊接技术，可以获得高强钢焊接接头的良好性能。
最后，焊接参数的优化也是研究焊接工艺的重要内容。
焊接参数包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
这些参数的选择直接影响到焊接接头的质量和性能。
例如，过高的焊接电流和电压会导致焊接接头产生太大的焊接温度和残余应力，从而降低焊接接头的强度和韧性。
通过优化焊接参数，可以提高焊接接头的质量和可靠性。
综上所述，Q420高强钢焊接工艺的研究需要关注焊接方法、焊接技术和焊接参数的优化。
只有通过合理选择焊接方法、精确控制焊接技术和优化调整焊接参数，才能够获得高强钢焊接接头的良好性能，满足工程需求。
同时，还需要加强对焊接过程中的激光辐射、焊接残余应力等问题的研究，以进一步提高高强钢焊接接头的质量和性能。
建筑钢结构Q420_N高强度钢的焊接性能分析_黄镇
级
Ｓ
Ｎｂ
Ｖ
Ｔｉ
Ｎｉ
Ｎ
Ｍｏ
不大于
Ａ
０．０３５ ０．０３５
Ｂ
０．０３５ ０．０３５
ＧＢ／Ｔ１５９１
Ｃ
０．２０
０．５０
１．７０
０．０３０ ０．０３０
０．０７
０．２０
０．２０
０．８０
０．０１５
０．２０
－２００８
Ｄ
０．０２５ ０．０２５
Ｅ
０．０２０ ０．０２０
Ｃ
０．２０
０．０２５
ＧＢ／Ｔ１９８７９ Ｄ
０．５５
⑤严格执行定位焊工艺要求。由于点焊热输入量很小，造 成在点焊处一次结晶尚未完成，温度已降到 ５００℃以下，因此 极易形成裂纹。定位焊焊缝厚度应不小于 ３ｍｍ，长度应不小于 ４０ｍｍ，间距宜为 ３００ｍｍ￣６００ｍｍ，需预热的材质，定位焊的预热 温度宜高于正式施焊预热温度 ２０℃￣５０℃。
⑥高强度钢厚板的焊接需准确控制预热温度，层间温度和 后热温度，以控制扩散氢含量，淬硬倾向和拘束应力。最好采用 远红外电加热的方式，有利于温度准确和受热均匀。
１．６０
０．０１５ ０．０１５ ０．０２０ ０．０１０
０．７
－
－
－２００５
０．１８
０．０２０
Ｅ
Ｃ
０．０３０ ０．０２５
ＧＢ７１４
Ｄ
０．１８
０．５５ １．０￣－１．７０ ０．０２５ ０．０２０ ０．０６０
０．０８
０．０３０
０．７０
０．０１２
０．３５
－２００８
Ｅ
０．０２０ ０．０１０
Ｓ４２０Ｎ ＥＮ１００２７－２
安徽建筑
２０１３ 年第 ６ 期（总 １９４ 期）
Q420输电铁塔用Q420 高强钢及焊接材料的性能评价
１ 试验材料
试验用角钢（Ｑ ４２０Ｂ ）是由 Ｔ 钢铁公司生产的， 其板厚为 １４ ｍ ｍ ，供货状态为热轧；试验用钢板 （Ｑ ４２０Ｃ ）是由 Ｗ 钢铁公司生产的，其板厚为 １９ ｍ ｍ ，供货状态为热轧。其化学成分、各项力学性能 的复验结果均符合 Ｇ Ｂ ／Ｔ １５９１－９４ 标准的要求。
２ 焊接性试验
收稿日期：２００６－１１－１０ 作者简介：韩钰（１９７８－）：女，工程师，工学硕士，主要从事焊接技术
及焊接材料的研究；电话：０１０－５８３８６１８２ ； Ｅ －ｍ ａｉｌ：ｈａｎｈａｎｙｕｙｕ＠ ｔｏｍ ．ｃｏｍ
以往我国铁塔用钢的强度等级主要是 Ｑ ２３５ （!ｓ＝２３５ Ｍ Ｐａ）和 Ｑ ３４５（!ｓ＝３４５Ｍ Ｐａ），也曾极少量 的使用过 Ｑ ３９０。随着铁塔向大荷载和大型化的发 展，采用 Ｑ ４２０ 等更高级别的高强钢具有明显的
２６９
预热 １５０℃
２４５，２６４，２７１，２６２，２５１，２６７，２５２，２５１， ２ ５７，２３５，２３８，２４５，２５５，２５６，２５４
２５４
表 ２ Ｑ４２０Ｃ 钢板热影响区最高硬度测试结果
试件
测定值 （Ｈ Ｖ ０．２）
平均值 （Ｈ Ｖ ０．２）
不预热
２２７，２２１，２２５，２２０，２３３，２１６，２３９，２３２， ２４０，２１２，２３６，２３５，２２６，２３５，２２７
国产低合金高强度钢与普通低合金钢的主要不 同，就是加入 Ｎ ｂ、Ｖ 、Ｔ ｉ等强烈碳化物形成元素，可 对焊缝性能造成不良影响；另外，国产高强度钢的冶 炼普遍采用热轧，没有加入精炼工序，这就使其性能 不够稳定，也对其焊接提出了更高的要求。因此高强 钢的焊接性能也是杆塔设计和制造部门比较关心的 一个问题，这主要包括两个方面，一是裂纹敏感性， 二是焊接热影响区的力学性能。为了保证特高压输 电线路铁塔结构的焊接施工质量，有必要开展 Ｑ ４２０ 高强钢及其焊材的性能研究，为铁塔制造焊接工艺 的制定提供科学依据和具体的指导。
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定[1]
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4. 高强钢性能分析与焊接工艺评定 Q420焊接工艺评定 Q420
（5）未焊透
熔焊时，焊接接头根部未完全焊透的现象，称为未焊透，如 图所示。未焊透意味着焊接接头受力截面减少，严重影响焊接接 头，而且，它是应力最容易集中的地方。在钢管相贯节点焊缝中， 是不允许有未焊透缺陷存在的。这种缺陷无法用肉眼发现，一般 要经过X光、超声波等探伤才能发现。形成未焊透的主要原因， 是焊接电流太小，焊速过高或坡口角度太小，钝边太厚以及焊条 直径过大等。
4. 高强钢性能分析与焊接工艺评定 Q420焊接工艺评定 Q420
小结
如何实现最为理想的焊接
实现理想的焊接、要得到可靠的焊接结果， 焊接必须在特定的工艺控制下完成；
质量检验是关键
基于Q420高强钢的焊接特点，特别是由于其碳当量 较高，容易产生延迟裂纹的特征，在质量检验环节仅仅 保证外观监督是不行的，控制延迟裂纹的基本做法是严 格控制在焊接过程中的一些基本参数，在作业人员相关 知识匮乏的情况下，质量检验人员的作用尤为重要。
5 Q420高强钢焊接技术管理人员 及焊工的培训
4. 高强钢性能分析与焊接工艺评定 Q420焊接工艺评定 Q420
（10）角焊缝 焊角尺寸hf过大
图
T形接头双面坡口
• hf≈t/2时，T形试样弯曲合格。
4. 高强钢性能分析与焊接工艺评定 Q420焊接工艺评定 Q420 下图为试样120°弯曲后情况
图
hf较大的T形接头
图 hf较小T形接头
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
4. 高强钢性能分析与焊接工艺评定 Q420焊接工艺评定 Q420
（2）咬边
沿着焊缝与母材交界部位烧熔形成凹陷或沟槽的现象，称 之为咬边。由于焊缝与母材交界处被熔去一定深度，而填充 金属又未能及时补充，即形成咬边，如图所示。焊接时电流 过大且焊速高时，以及焊条角度不当时，都可能产生这种缺 陷。
电力铁塔用Q420高强钢加工工艺探讨
电力铁塔用Q420高强钢加工工艺探讨【摘要】Q420钢具有承载能力强、强度高的特点，已经广泛应用于输电线路铁塔设计中。
针对Q420钢加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素，会对加工工艺造成影响。
本文从钢材的机械加工、焊接工艺、弯曲变形等方面，分析探讨Q420高强钢在电力铁塔中的加工工艺。
【关键词】电力铁塔；Q420高强钢；加工工艺；分析探讨随着电网建设的不断加强，塔重从单基重量1吨～2吨，发展到现在最大单基塔重约5999吨；塔高从几米发展到浙江舟山与内陆联网跨海工程跨越塔塔高约370米[1]。
高强钢具有强度高、承载能力强的特点。
采用Q420作铁塔的主材，不仅可以降低塔重，从经济上讲，使用Q420高强钢可以降低整体造价的7%～10%[2]。
因此，高强钢在超高压或特高压的电网建设中具有广阔的应用前景。
但由于Q420钢冶炼加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素[3]，会对机械加工、焊缝性能、弯曲变形造成影响。
为了保证的Q420高强钢的加工质量，作为铁塔制造企业必须对Q420高强钢的加工工艺进行探讨。
1.Q420高强钢机械加工工艺1.1 Q420高强钢的理化性能表1 低合金高强度结构钢Q420的化学性能表2 低合金高强度结构钢Q420的力学性能1.2 Q420高强钢机械加工要求从Q420高强钢的理化性能表可知，Q420钢综合力学性能不佳，强度虽高，但韧性、塑性较低。
焊接时，脆化倾向大。
冷热加工性尚好，但缺口敏感性较大。
因此业主对Q420钢的机械加工提出了要求，构件几何尺寸、外观及允许偏差除满足《输电线路铁塔制造技术条件》（GB/T2694-2010）外，Q420钢的加工必须采用钻孔工艺，角钢的下料通过带锯床来完成，目的是要通过钻孔来减弱缺口敏感性，来提高材料的使用机械性能。
1.3 Q420高强钢机械加工工艺试验通过Q420高强钢在角钢数控钻孔生产线加工、角钢数控生产线加工、剪板机剪切等加工工艺试验，得出了下表。
Q420qD钢板成分性能及应用范围
Q420qD1、Q420qD钢板简介Q420qD是一种桥梁用结构钢板Q420qD钢板牌号分析：Q代表桥梁用钢屈服强度的〃屈〃字汉语拼音的首位字母；420代表屈服强度值，单位MPa；q代表桥梁用钢的〃桥〃字汉语拼音的首位字母；D代表质量等级的D级。
当要求钢板具有耐候性能或厚度方向性能时，则在上述规定的牌号后分别加上代表耐候的汉语拼音字母〃NH〃或厚度方向（Z向）性能级别的符号Q420qD-Z15, Q420qD-Z25, Q420qD-Z35。
2、Q420qD 钢板执行标准：GB/T 714-20153、Q420qD钢板交货状态Q420qD钢板可热轧、控轧、正火或正火轧制、热机械轧制及调质（含在线淬火+高温回火）中任何一种交货状态交货，并在质量证明书中注明。
4、Q420qD钢板冶炼方式：Q420qD钢板采用转炉或电炉冶炼，并应进行炉外精炼。
5、Q420qD钢板尺寸，外形，重量及允许偏差桥梁用结构钢板的尺寸，外形，重量及允许偏差应符合GB/T 709的标准。
注：a、锯、乳、钛、铝可单独或组合加入，组合加入时，应至少保证一种合金元素含量达到表中下限规定；Nb+V+TW0.22%b、当卷板状态交货时Mn含量下限可到0.50%c、当采用全铝（Alt）含量计算时，全铝含量应为0.020%〜0.055%8、Q420qD钢板应用范围Q420qD是桥梁用结构钢板。
要求有较高的强度、韧性以及承受机车车辆的载荷和冲击，且要有良好的抗疲劳性、一定的低温韧性和耐大气腐蚀性。
拴焊桥梁用钢还应具有良好的焊接性能和低的缺口敏感性。
用于制作钾接及栓焊结构的公路桥及铁路桥梁（包括跨海大桥）。
q420钢材性能
11.高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带（GB／T16270--1996）2006-09-06 13:42:00(1)尺寸规格钢板和钢带的厚度不大于100mm，其尺寸规格和允许偏差应符合GB／T709《热轧钢板和钢带》的规定。
(2)牌号和化学成分见表5-31。
表5-31高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带的牌号和化学成分注：1.在保证力学性能条件下，锰含量下限不作为交货条件。
2.各牌号钢中钒、铌、钛细化晶粒元素含量应分别不大于0.10％、0.06％和0.20％，或加入不低于0.015％的铝。
3.铬、镍、钼、硼等合金元素，生产厂可根据厚度等条件有选择地加人一种或几种，并可加入0.02％～0.20％的稀土元素。
4.对不进行调质处理的Q460、Q550的镍含量上限可分别达1.00％、1.20％；Q500、Q550的钼含量上限可达0.60％。
5.经协商，可加入不大于0.020％的氮。
钢中铜残余含量不得大于0.30％。
如果铜作为合金元素，则不得大于1.50％。
6.上述含量皆指质量分数。
(3)交货状态见表5-32。
表5-32 钢板、钢带的交货状态(4)力学和工艺性能见表5—33。
表5-33高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带的力学和工艺性能注：1.进行拉伸和冷弯试验时，应取横向试样；进行冲击试验时，应取纵向试样。
2.夏比(v型缺口)冲击试验结果，冲击吸收功按一组三个试样算术平均值计算，允许其中一个试样单值低于表中规定值，但不得低于规定值的70％。
3.当采用5mm×10mm×55mm小尺寸试样做冲击试验时，其试验结果应不小于规定值的50％。
Q420高强度钢板焊接工艺性能研究
Q420高强度钢板焊接工艺性能研究摘要：在对凤凰山矿井下所使用的电机护罩用高强度钢板q420的电阻点焊工艺性能进行深入研究中，对不同工艺条件下点焊接头宏观金相、焊接接头力学性能进行了分析，研究结果表明：该实验条件下，最佳点焊工艺参数为：焊接电流7.5～8.0ka，焊接时间20cyc，电极压力450kgf。
为了防止发生焊接缺陷，避免焊接电流过小或者焊接时间过长，导致锻压力不足等现象，在焊接过程中需要保持电极和工件表面的清洁。
关键词：q420钢电阻点焊焊接工艺缺陷防止0 引言q420钢具有较高的碳当量，焊后硬化可能性更高。
因此，许多先进煤机制造企业密切关注着其焊接性能。
鉴于此，为了探讨不同点焊工艺参数下q420的焊接性能，本文通过点焊工艺和力学性能试验等对凤凰山矿井下电机护罩所用的q420钢进行研究分析，进而对q420钢合理的点焊规范参数范围进行确定。
1 实验方法1.1 设定焊接参数本文通过采用单脉冲规范对q420进行点焊工艺试验。
电极压力为350kgf、400kgf、450kgf，焊接时间为7cyc、10cyc、15cyc、20cyc和24cyc。
在进行每组试验的过程中，固定电极压力和焊接时间，通过改变型控din100制器的焊接热量（功率输m百分比）进而改变焊接电流的大小，对q420进行焊接。
最小焊接热量通过拉伸试验进行确定，在焊接过程中以5%数量级进行取样焊接，发生飞溅时停止对q420焊接。
同一焊接热量，通常情况下要进行2-3次的取样。
由于焊件和电极表面状态存在差异，在一定程度上造成电流值大小的不同，由于这些微小的变化对试验不构成影响，所以在较小范围内可以忽略不计。
1.2 力学性能实验通常情况下，借助接头强度来反映点焊接头质量的好坏，然而一般采用拉伸剪切强度对接头强度进行评定。
因此，本文通过利用拉剪试验对点焊工艺试验后的试样进行试验。
在试验过程中，根据gb2651-81《焊接接头拉伸试验法》中的相关规定，确定拉剪试样的形状与尺寸。
Q420焊接工艺
Q420高强钢焊接作业指导书编制：乔亚霞审核：徐德录批准：杨建平国电电力建设研究所二零零六年七月目录1．目的2．使用范围3．焊前准备4．焊接工艺要点5．质量检验附表焊接作业指导书1．目的根据国家电网公司在输电线路铁塔制造中推广使用Q420高强钢的工作安排.依据JGJ 81－2002《建筑钢结构焊接技术规程》的规定.在进行Q420钢焊接工艺评定工作的基础上.形成了本焊接作业指导书.各铁塔制造企业可按照此工艺文件结合具体产品和本企业的生产条件形成具体的作业文件并认真贯彻执行.保证铁塔的制造质量。
2．适用范围2.1 本指导书适用于在厂房内的Q420高强钢焊接。
2.2 本指导书适用于焊条电弧焊方法（SMAW）、CO2气体保护焊方法（GMAW）和埋弧焊方法（SAW）。
2.3 本指导书适用于环境温度为0℃以上的工作环境。
2.4 各作业指导书的具体适用范围如表1所示。
表1 作业指导书的适用范围气体保护焊；SAW—埋弧焊。
备注：1焊接方法：SMAW—焊条电弧焊；GMAW—CO22接头和焊缝形式：B—对接接头（坡口焊缝）；T—T形接头（对接＋角接组合焊缝或角焊缝）；C—角接头（角焊缝）。
3．焊前准备3.1焊接人员焊接Q420高强钢的焊工应经过Q420高强钢焊工培训并取得相应的资格证书。
焊工进行实际焊接操作时.其焊接方法和焊接位置等均应与焊工本人考试合格的项目相符。
3.2 坡口加工坡口形式按设计图纸的要求.采用用机械方法、气或等离子弧切割等方法加工坡口；应打磨坡口及两侧,彻底清除坡口内及其两侧10-15mm范围内氧化皮、油污、铁锈等。
3.3 焊接材料选用选用的焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、CO2气体等）应符合相应标准要求.没有列入国标、行标的焊接材料类别参考AWS标准类别.详见表2。
表2 焊接材料的选用标准3.4定位焊SMAW和GMAW定位焊用的焊接材料、焊接工艺应与正式焊接的材料、工艺相同。
推荐的定位焊长度为3~50m.间隔100~150mm。
浅述输电线路Q420高强钢铁塔焊接工艺
浅述输电线路Q420高强钢铁塔焊接工艺摘要：Q420高强度钢含有一定的合金元素及微合金化元素，其焊接性能与碳钢有差别，主要是焊接热影响区组织与性能的变化对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向增大，对低合金钢高强度钢还存在再热裂纹的危险，本文通过对低合金钢高强度钢焊接工艺进行规范，以保证低合金钢高强度钢的焊接质量。
关键词：焊接准备；焊接方式；预热处理；焊接工艺；质量检验一、概述本文简述了输电线路高强钢铁塔制造中基本的焊接程序和技术要求，适用于输电线路高强钢铁塔制造中高强钢部件的焊接工艺。
适用于Q420高强钢及Q420高强钢与其他低级别钢材的焊接。
适用于焊条电弧焊、熔化极气体保护焊和埋弧自动焊等焊接方法。
二、焊接准备1焊接人员焊接Q420高强钢的焊工，应经过Q420高强钢焊接专项技术考核，取得相应的资格证书后。
2焊接设备焊接设备及辅助设备的容量应满足焊接规范参数的要求，并处于正常工作状态，用于参数记录的仪表、气体流量计等应校准。
3材料（1）钢材。
对Q420钢材应进行复验，钢材的外观质量应符合有关标准及设计要求。
(2)焊接材料。
焊接材料的化学成分和力学性能应与Q420钢相当，焊接工艺性能良好；Q420与其他低级别钢材焊接时，焊接材料宜选用成分与钢材级别低的一侧相配的或成分介于两者之间的焊丝或焊条。
4施焊环境(1)Q420高强钢以及Q420高强钢与其他低级别钢材焊接时，作业区的环境温度不得低于5℃，相对湿度不得大于90％，否则应采取预热措施。
(2)施焊前必须将焊接处两侧20-30mm范围内的铁锈、油污、水等清除干净，直至露出金属表面为止。
三、焊接方式1焊接方式可采用手工电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧自动焊等。
四、低合金高强度钢焊接前预热处理对需焊接的Q420低合金高强度钢原材料，在焊接前应进行焊前预热处理，预热可采用火焰加热局部预热的方式，预热温度宜控制在50℃～80℃，在焊接过程中均应处于这一温度范围，预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍，且不少于100mm。
Q420高强钢焊接作业指导书
Q420高强钢焊接作业指导书1．范围本指导书适用于车间的Q420高强钢及Q420高强钢与其他低级别钢材的焊接。
本指导书适用于焊条电弧焊（SMAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）各典型焊接工艺卡的具体适用范围如表1所示。
22接头和焊缝形式：(B)－对接接头；(T)—T形接头；B－坡口焊缝；B＋F－对接＋角接组合焊缝；F－角焊缝。
2．制定依据根据国家电网公司在输电线路铁塔中推广应用Q420高强钢的工作安排，依据JGJ 81－2002《建筑钢结构焊接技术规程》的规定，并结合本单位作业环境及本单位技术能力等因素对焊接质量的影响，，编制本作业指导书，确保铁塔的制造质量。
引用的技术规范包括：JGJ 81－2002 建筑钢结构焊接技术规程JB/T3223－94 焊接材料质量管理规程GB3323－2005 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB/T5293－99 埋弧焊用碳钢用焊丝和焊剂GB11345－89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB/T12470－2003 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB50205－2001 钢结构工程施工质量验收规范HG/T2537 焊接用二氧化碳Q420高强钢焊接工艺评定报告输电线路铁塔用Q420角钢采购技术条件3．一般规定3.1焊接人员焊接Q420高强钢的焊工，必须由取得Q420焊接资格的合格焊工按工艺要求进行操作。
3.2 焊接设备焊接设备及辅助设备的容量应满足焊接规范参数的要求，并处于正常工作状态，用于参数记录的仪表、气体流量计等应校准。
SMAW焊接电源的容量及特性应根据焊接工艺方法、焊接电流大小来选择；GMAW焊接设备主要由焊枪、送丝机构和电源等组成。
采用平特性直流电源，焊接时要求送丝均匀，保证焊接过程的稳定；3.3材料3.3.1钢材入厂Q420钢材必须复验，复验结果应符合标准GB/T1591及《输电线路铁塔用Q420角钢采购技术条件》的规定。
在焊接加工前应对Q420钢材质保书和原材料的复核和检验进行确认。
国产高强度钢Q420C焊接工法
国产高强度钢Q420C焊接工法国产高强度钢Q420C焊接工法一、前言随着国家经济的逐步发展，建筑、船舶、机械等领域对于高强度钢材的需求越来越大。
高强度钢材具有优异的机械性能、重量轻、耐腐蚀等特点，可以提高产品的质量、效率和可靠性。
国产高强度钢Q420C是一种优质的高强度结构钢，广泛应用于工程机械、汽车、船舶、桥梁等领域。
为了更好地应用该钢材，本文着重介绍Q420C的焊接工法。
二、Q420C钢的特点Q420C钢的化学成分和力学性能如表1所示。
表1 Q420C钢材的化学成分和力学性能|成分/性能|值||:-:|:-:||化学成分(%)|C≤0.20、Si≤0.60、Mn≤1.70、P≤0.030、S≤0.025、Nb≤0.07、V≤0.20||力学性能|屈服强度≥420MPa、抗拉强度≥520MPa、伸长率≥20%、收缩率≥20%、冲击值≥34J|Q420C钢材的高强度、高韧性、高塑性、高耐久性等特点，使其成为一种独特的结构钢。
与传统的Q345C钢材相比，Q420C钢材具有更高的强度和更好的塑性。
但是，Q420C钢材的焊接性能较差，需要注意焊接工艺。
下面将介绍Q420C钢材的焊接工法。
三、Q420C焊接工法Q420C钢材的高强度和低含碳量使它的热影响区(HAZ)易于产生硬化，容易导致焊缝开裂。
因此，必须选择正确的焊接电极、焊接工艺，以保证焊缝的质量。
1. 选择适合的焊接电极目前，在焊接Q420C钢材时，可选择如下的焊接电极：(1) 碳钢焊条：通常用于一般钢结构的焊接。
但由于Q420C钢材的高强度和高含碳量，碳钢焊条容易产生焊缝开裂的现象。
(2) 高强度低合金钢焊条：通常用于高强度钢材的焊接。
铬、钼、钛等元素的加入可以提高焊接电极的强度和韧性，解决焊缝开裂的问题。
但由于Q420C钢材中含有铌和钒等元素，建议不选用此类焊接电极。
(3) 低合金钢焊条：通常用于焊接船舶、桥梁和工程机械等高强度结构的钢材。
低合金钢焊条中含有铬、钼等元素，可以提高焊缝的强度和韧性。
Q420高强度钢板焊接工艺性能研究
裴广 州 （ 晋煤 金鼎 金沁 公司）
摘要 ： 在对凤凰山矿井下所使用的电机护罩用高强度钢板 Ｑ ４ ２ ０的 热 量通 过 拉伸 试 验进 行确 定 ， 在 焊 接 过程 中以 ５ ％ 数量 级
电 阻点 焊 工 艺 性 能进 行深 入 研 究 中 ，对 不 同 工 艺 条件 下 点 焊 接 头 宏 进行 取样 焊 接 ， 发生 飞溅 时停 止对 Ｑ４ ２ ０焊 接 。 同 一焊 接 观金相 焊接接头力学性能进行 了分析 ， 研 究结果表明 ： 该实验条件
本 文 通 过 采 用 单 脉 冲 规 范 对 焊接 时间 为 ７ ｃ ｙ ｃ 、 １ ０ ｃ ｙ ｃ 、 １ ５ ｃ ｙ ｃ 、 ２ ０ ｃ ｙ ｃ 、 ２ ４ ｃ ｙ ｃ 。 通过 点焊 工 艺和 接头 拉剪 试 验 对 不 同焊 接 电流 下 的点 焊 接 头 的拉 Ｑ４ ２ ０进 行 点 焊 工 艺试 验 。 电极 压 力 为 ３ ５ ０ ｋ ｇ ｆ 、 ４ ０ ０ ｋ ｇ ｆ 、 ４ ５ ０ ｋ ｇ ｆ ， 焊接 时 间为 ７ ｃ ｙ ｃ 、 １ ０ ｃ ｙ ｃ 、 １ ５ ｃ ｙ ｃ 、 ２ ０ ｃ ｙ ｃ和 ２ ４ ｃ ｙ ｃ 。 剪 断裂载 荷 进行 测试 。通 过 对 实验结 果 进行 分析 可知 ： 接 在进 行 每组 试验 的过 程 中 ，固定 电极 压力 和 焊接 时 间 ， 通 头 的拉 剪 断 裂强 度 随着 焊接 电流 的增 加 呈 上 升 趋 势 。但 断裂 强度 随着 电流 的 不断增 大而 达 到最 大值 ， 此 时 随 过 改 变 型控 ＤＩ Ｎ １ ０ ０制器 的焊接 热 量 （ 功率 输 ｍ 百 分 比） 是 ， 进 而 改变 焊接 电流 的 大小 ， 对Ｑ ４ ２ ０进行 焊 接 。最 小 焊接 着 电流 的增 加 ， 断 裂强 度 出现 下 降 ， 而 这 时 的拉 剪 断 裂 强
Q420焊接工艺评定方案
焊接工艺评定试验项目焊接工艺评定项目的选择，是根据本项目构件的材质、板厚、规格、焊接方法的特点，选择本次新做焊接工艺评定的项目，使用焊接工艺评定试件必须与工程所用钢材的材质相同。
根据本项目的构件节点各要素确定，本次需要做的焊接工艺评定项目如下表：本项目焊接工艺评定项目注：目前仅根据设计蓝图确定的评定项目，具体项目需根据实际节点类型确定评定项目是否增项或调整。
组织体系由项目、技术、质量、安全和专业焊接技术管理及探伤检测人员，组成焊接工艺评定小组，负责焊接工艺评定各项目的组织实施。
工艺评定各项目的焊接人员，由参与项目的的持证焊工进行焊接，并邀请业主和监理单位现场监督指导。
焊接工艺评定试验的组织机构由下列单位、人员组成：焊接工艺评定焊接人员必须是持有相应合格的熟练焊工，严格参照焊接作业指导书，做好焊接过程记录，采用多层多道时下道焊缝与上道焊缝重迭应在1/3以上，每条焊缝应连续施焊一次完成，按规范要求预热，并控制好层间温度，预热应在坡口两侧板厚的2倍以上，且大于100mm，２试板焊接完成后，保温缓冷后立即进行焊缝清理、外观检查，24h 后进行UT 探伤检测，并出具探伤报告。
母材Q420B 化学成分、机械性能 焊接材料CO 2气体保护焊焊丝按GB/T8110《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》的规定，埋弧焊用焊丝按GB/T5293《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》、GB/T12470《低合金钢埋弧焊焊剂》中的相关规定。
试板点焊时，采用E5503焊条，气保焊焊接，焊材采用ER55-1，￠1.2焊丝。
Q420B 埋弧焊采用H10Mn2A ，￠5.0焊丝配合SJ101焊剂。
电渣焊采用ER55-1，￠1.6焊丝配合YF-15AL 焊剂（20～40目，细颗粒）。
焊接工艺评定试件本次焊接工艺评定各项目试板材料、匹配焊材如下 试板组对 试板下料、开坡口采用半自动切割机加工，切割面质量符合GB50205-2001的规定。
检查试板的规格、尺寸及加工质量，将坡口内的割渣等清理干净，并用角向砂轮机打磨坡口面及坡口边各20mm范围内露出金属光泽。
高强钢(Q420B)复杂结构焊接
高强钢（Q420B）复杂结构焊接【摘要】转换桁架专属高强钢系列，结构复杂、材质特殊、自重大、质量要求高，施工过程中要结合本公司具备的硬件设施及技术条件，制定出切合实际的施工方案，才能保证其焊接质量。
本篇文章以国泰艺术中心工程转换桁架为例，针对高强钢（Q420B）复杂结构的特点，对焊接施工过程中所需要重点关注的一些问题进行了详细的分析，并且针对这些问题提出了一定的参考性建议，以期为其他轻钢结构厂房在建设过程中提供一定的参考。
【关键词】高强钢；转换架；焊接工艺；质量；安全1 基本概况国泰艺术中心工程转换桁架（共四榀），在整个结构体系里面支撑上部荷载，属于重要性结构构件，桁加上下弦杆材料主要采用Q420B，腹杆材料主要为Q420B和Q345B。
板件厚度为16mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、50mm。
现场焊缝以对接焊缝为主，日字形截面对接7处（单个接头焊缝量8.8m）；箱形截面对接20处（单个接头焊缝量4.1m），腹杆对接90处（单个接头焊缝量1.6m）；H形截面对接12处（单个接头焊缝量0.9m），现场焊缝总长度约300m。
设计图纸要求现场对接焊缝质量等级为一级。
由于Q420B材料比较特殊，板件厚度较厚，焊接难度和焊接变形较大，焊接过程中要重点考虑减小焊接应力和焊接变形。
2 转换桁架的结构形式转换桁架1结构形式见如下ZHGHJ1示意图如下：3 转换桁架组装工艺桁架组装按吊装方案采用立拼，顺序为：桁架上、下弦杆组对→下弦杆安装→直腹杆（含两端临时支撑）安装→斜腹杆安装→桁架上弦杆安装。
斜腹杆1在地面不组对，待桁架起吊与空中牛脚组对完毕后，去掉接口处临时支撑再组对。
4 施焊工艺流程及控制4.1 焊接方法、焊材选用及温度控制在施工前，根据结构材料和坡口形式进行了焊接工艺评定，编制焊接工艺卡，采用二氧化碳气体保护焊（GMAW）进行焊接。
焊材匹配：Q420B选用GB/T ER55-G（CHW-60C）/φ1.2；Q345B选用GB/TER50-3 （CHW-50C3）/ φ1.2。
高强高韧Q420qE桥梁钢SHCCT曲线测试与焊接工艺制定
高强高韧Q420qE桥梁钢SHCCT曲线测试与焊接工艺制定谯明亮;王同良;康双双【摘要】为指导高强高韧Q420qE桥梁钢实际焊接工艺,采用Gleeble-3500热模拟试验机建立了试验钢的SHCCT曲线;针对各模拟样品,采用光学显微镜和透射显微镜观察了显微组织,测定了维氏硬度HV10,并利用Rykalin 2D模型根据冷速反推大致对应的焊接热输入并进行不同线能量焊接工艺模拟.结果表明:试验钢SHCCT 冷速为1～10℃/s时,组织类型主要以粒状贝氏体为主,当冷速超过10℃/s时,开始出现板条贝氏体,并且随冷速的增加,相变开始和终了温度降低,贝氏体铁素体基体晶粒尺寸细化,由块状逐渐变为条状,维氏硬度增加.根据组织和硬度变化规律,初步推断高强高韧Q420qE钢适合焊接的热输入范围在45 kJ/cm以下.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P52-55)【关键词】高强高韧Q420qE桥梁钢;SHCCT曲线;显微组织;热输入【作者】谯明亮;王同良;康双双【作者单位】南京钢铁股份有限公司板材事业部,江苏南京210035;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文前言中国铁路桥梁正在向高速、重载、大跨和整体焊接节点方向发展，这对桥梁钢提出了更高的要求[1]。
不仅要求钢板本身的强韧性匹配，同时为满足焊接制造要求，焊接接头同样要求具有优良的性能，桥梁设计构造复杂，厚度规格繁多，焊接施工难度大。
能否满足高质量的不同形式的焊接要求，是需要研究和解决的关键技术问题。
目前桥梁设计广泛使用的是Q345~Q370qE，而高性能Q420qE目前用量较少，缺乏系统的研究。
SHCCT（Simulated Heat Affect Zone Continuous Cooling Transformation）曲线可以反应钢材经历热循环后，不同冷却速度条件下各相的转变开始和终了温度，可以比较准确的判断焊接热影响区的组织、性能。
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Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
• Ceq（IIW）=C+
（1）
• Ceq（JIS）=C+
（2）
根据JGJ81-2002规定：钢材碳当量小于 0.38，焊接难度一般；在0.38～0.45范围 内，焊接程度较难。
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与度区分原则
焊接难度影响
焊接难度
因素
一般
较难
难
节点复杂程度 和拘束度
简单对接、角 接，焊缝能自
由收缩
复杂节点或已 施加限制
收缩变形的措 施
复杂节点或局 部返修条件 而使焊缝不能 自由收缩
板厚 （mm）
t＜30
30≤t≤80
t＞80
受力状态
一般静载拉、压
静载且板厚方向受 拉或间接动载
直接动载、抗震设 防烈度大于8度
3.焊接工艺评定的相关内容
目的
验证拟定的焊接工艺方案是否正确 为制定焊接作业指导书提供可靠依据
依据※
• 选好规程事半功倍 Q420焊接工艺评定－JGJ81-2002《建筑钢 结构焊接技术规程》（ ？）
编制焊 接工艺 指导书
3.Q焊420接高强工钢艺性能评分析定与的焊接相工关艺评内定容
焊接工艺评定程序
（10）角焊缝 焊角尺寸hf过大
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
图 T形接头双面坡口
• hf≈t/2时，T形试样弯曲合格。
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定 下图为试样120°弯曲后情况
图 hf较大的T形接头
图 hf较小T形接头
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
0．前言 Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
高强钢的焊接性能也是杆塔设计和制造 部门比较关心的一个问题，这主要包括两 个方面，一是裂纹敏感性，二是焊接热影 响区的力学性能。如果焊接工艺不当，高 强钢焊接时有焊接热影响区脆化倾向，易 形成热裂纹，冷却速度较快时，有明显的 冷裂倾向。
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
520
屈服强度 MPa
420
延伸率 %
18
420
18
420
18
420
18
冲击吸收功J
34（20℃） 焊缝≥34（20℃） HAZ≥34（20℃） 焊缝≥34（20℃） HAZ≥34（20℃） 焊缝≥34（20℃） HAZ≥34（20℃）
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
焊接工艺评定 —试样
要经过X光、超声波等探伤才能发现。形成未焊透的主要原因， 是焊接电流太小，焊速过高或坡口角度太小，钝边太厚以及焊条 直径过大等。
（6）未熔合
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能 完全熔化的部分称为未熔合。
（7）夹渣
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
硬度HV0.2
254，268，255，261，244，254，264，276 276，288，280，264，291，291，267 245，264，271，262，251，267，252，251 257，235，238，245，255，256，254
平均硬度 HV 269
254
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定 试样检测面经打磨抛光后，用2%硝酸酒精溶液 浅腐蚀后，参照GB4675.5如图所示。
图 硬度的检测位置
实例：
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
•
表 Q420角钢热影响区最高硬度试验
试件 编号
1（不预热）
2（预热150 ℃）
5 Q420高强钢焊接技术管理人员 及焊工的培训
焊接技术管理人员的培训
• 通过对焊接技术管理人员进行有关焊接理论、标 准等相关知识培训、考核，促使焊接技术管理人 员提高对焊接理论、管理知识、标准正确理解和 执行能力，加强产品制造过程的质量控制，质量 检验和质量监督，全面提高产品质量。通过考核， 成绩合格，取得相应的《Q420高强钢焊接技术管 理人员资格证书》。
（2）咬边
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
沿着焊缝与母材交界部位烧熔形成凹陷或沟槽的现象，称 之为咬边。由于焊缝与母材交界处被熔去一定深度，而填充 金属又未能及时补充，即形成咬边，如图所示。焊接时电流 过大且焊速高时，以及焊条角度不当时，都可能产生这种缺 陷。
（3）烧穿
拉伸试样 侧弯试样
冲击试样 T形接头弯曲试样
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
焊接质量检查
按照焊接规程JGJ81（施工图纸和技术文件）
要求。
• 1 焊工及无损检测人员的资质
检查内容
• 2 焊接工艺技术文件是否齐全 （焊评 报告、指导书、记录表、检验结果）
• 3 外观检查（未焊满、根部收缩、咬边、 表面气孔、夹渣、裂纹、电弧擦伤）
Q142.0焊高强接钢性性能试分验析与的焊接相工关艺评内定容
使用焊接性
明确焊接接头所在部件的使用性能的要求 明确一个概念：一个没有缺陷（即无损检测合
格）的焊接接头不一定能够满足使用性能的 要求。
焊接性试验方法及选择
最常用的方法（直接法）－焊接裂纹试验（冷裂 纹试验、热裂纹试验、再热裂纹试验、脆性断裂）
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
烧穿是指部分熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔的现象。 这种缺陷在管壁较薄地钢管相贯节点焊接时，最容易发生。当 焊接电流过大，焊速过慢或电弧在某处停过久或间隙坡口尺寸 过大时，都有可能形成这种缺陷。
（4）弧坑
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
（9）裂纹
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
生产中由于各钢种和焊接结构本身特点的不同，可能出 现各种裂纹，其中有焊缝的表面裂纹、内部裂纹，有热影响 区的横向裂纹、纵向裂纹，有焊道下的裂纹、弧坑处的裂纹 等。裂纹有时出现在焊接过程中，有时出现在放置或运行过 程中，即延迟裂纹。这种裂纹在其发展前至今仍无法检测。
残留在焊缝中的熔渣和其它外来物即为夹渣。焊接时， 电流过小，焊速过快，致使焊缝金属冷却太快，夹渣来 不及浮出；运条不正确，熔渣不易浮出，多层焊时前层 焊缝的熔渣未清除干净等都能造成夹渣。
（8）气孔
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
气孔是焊缝常见的工艺缺陷之一，按其在焊缝的 位置可分为表面气孔和内部气孔。
实例：
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
图 Q420韧脆转变温度
结果表明：0℃时Q420角钢的冲击值大于27J, -5℃时冲击值约在27J， 因此Q420的韧脆转变温度约在-5℃。 施工单位应注意：在寒冷地带施工时不要造成构件的损伤，如缺口等。
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
• ——Nb、V、Ti等强烈碳化物形成元素的应用，及以 晶粒细化和析出强化为主要内容的钢的强韧化机理的 建立，出现了新一代的低合金高强钢，即以低碳、高 纯净度为特征的微合金化钢；
• ——低合金高强度钢不再是“简易”生产的普通低合 金钢，而是采用一系列现代冶金新技术生产的精细钢 类，包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、钢包冶金、 连铸、控扎控冷（热机械处理）等技术得到普遍应用， 已成为低合金高强度钢的基本生产流程。
弧坑，是指在焊缝末端所形成的椭圆行凹坑。它是由 操作者在即将焊完收弧时，电弧突然撤离所造成。
（5）未焊透
Q442.0高Q强4钢2性0焊能分接析与工焊艺接工评艺定评定
熔焊时，焊接接头根部未完全焊透的现象，称为未焊透，如 图所示。未焊透意味着焊接接头受力截面减少，严重影响焊接接 头，而且，它是应力最容易集中的地方。在钢管相贯节点焊缝中， 是不允许有未焊透缺陷存在的。这种缺陷无法用肉眼发现，一般
试件编号 1（不预热）
2（预热150 ℃）
表面裂纹率 0
0
断面裂纹率 15.68%
0
当环境温度低于0℃时， 应进行焊前预热150℃，以避免产生冷裂纹。
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
2 .4 钢材的韧脆转变温度
• 以得到27J的V型夏比冲击值所对应的试验 温度作为韧脆转变温度，测定Q420的韧脆 转变温度。测定方法如下：直接将角钢加 工成冲击试样,并分别在20℃、0℃、-20℃ 和-40℃下进行冲击实验,根据实验结果推断 出冲击值为27J时所对应的温度即为韧脆转 变温度。冲击功值见下图。
• 2.3 斜Y坡口焊接裂纹试验
• 斜Y坡口焊接裂纹试验（小铁研）主要是评 定焊接热影响区产生冷裂纹的倾向性。试 验按照GB4975.1-84《斜Y坡口焊接裂纹试 验方法》的规定进行。试验焊缝结束后， 经48小时后进行裂纹检查。
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
实例：
表 Q420角钢斜Y坡口焊接裂纹试验
钢材碳当量1 Ceq(%) ＜0.38
0.38~0.45
＞0.45
注：1—按国际焊接学会（IIW）公式， （%）（适用于非调质钢）
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
• 2.2 热影响区最高硬度试验 • 热影响区最高硬度试验是以测定焊接热影
响区的淬硬倾向来评定钢材的冷裂纹敏感 性。试验按照GB4675.5-84《焊接热影响区 最高硬度试验方法》的规定进行。
1.焊接性试验的相关内容 2.Q420焊接性试验
3.焊接工艺评定的相关内容 4.Q420焊接工艺评定