Q550NQR1高强耐候钢焊接工艺研究

施，预热可以减缓焊接接头的冷却速度，适当延长 冷却时间，从而减少或避免淬火组织，同时也有利 于氢的逸出。根据标准AS/NZS 1554.1确定钢材的 最低预热温度为50℃。
2. 焊接工艺试验 （1）焊材的选用 焊材选择时既要保证符合 钢材强度要求，又要有足够的塑性、韧性以保证产 品生产技术要求。结合Q550NQR1的强度等级及化 学成分，选取的配套焊丝为TH650EW－Ⅱ，焊材 成分中适当降低P、S含量，且提高Ni含量以保证 焊缝冲击韧性。对焊接材料的化学成分及熔敷金属 的力学性能进行了检测，结果显示以上焊材符合相 关标准要求，如表3、表4所示。 （2）试验方案 为了研究该钢种的焊接工艺 性，并制定合理的焊接工艺保证措施，分别进行了 Q550NQR1同种及异种钢材的对接接头、角接接头 焊接工艺评定试验。焊接方法采用熔化极活性气体 保护焊），保护气体为80%Ar+20%CO2，焊前进行 75~100℃预热处理，多层焊时，层间温度控制为 100~120℃，焊接参数如表5所示。
层/道数 1
2~4 —
钢 材 接 头 组 合 接头类型
Q550NQR1+ Q550NQR1
Q550NQR1+ Q450NQR1
角接 对接 角接 对接
表6 接头力学性能试验结果
抗拉强度 /MPa
— 723/母材断
— 621/母材断
冷弯 （180°d=4a）
— 完好 — 完好
－40℃冲击吸收能量/J
焊缝 57.8 67.7
拉伸试验
－40℃/J 57.0
下屈服强度 抗拉强度
/MPa
/MPa 伸长率(%)
649
732
19.5
表5 焊接参数
接头形式 焊接电流/A
对接
100~115
对接
220~240
角接
240~260
焊接电压/V 16~17 22~24 25~27
焊接速度/mm·min－1 120~140 210~250 300~350
0.26
Ni 0.12~0.65
0.14
（%）
Cr 0.30~1.25
0.46
570 2016年 增刊1
冷加工
焊接技术
－40℃/J 119.3
表2 Q550NQR1钢力学性能
下屈服强
度/MP
伸长率
（%） 23.0
180°弯 曲试验 完好
关键词：Q550NQR1；TH650EW－Ⅱ；焊接工艺试验；焊接工艺
公司生产的某款煤炭漏斗车设计采用 Q550NQR1高强耐候钢。该钢材是第一次运用 到铁路货车上的新材料，为确定合理的焊接工 艺，保证焊接接头的质量满足使用工况要求，对 Q550NQR1钢的焊接性、配套焊接材料及焊接工艺 进行了研究，同时根据产品实际生产结构特点，对 Q550NQR1钢焊接的焊接工艺及接头性能进行了试 验与评定。
3. 焊接工艺试验结果 （1）焊缝检测 分别对焊接试件进行 100%VT、MT、RT检测，检测结果表明焊缝成形
类别 标准值 检测值
C ≤0.16
0.07
表1 Q550NQR1钢化学成分（质量分数）
Si ≤0.75
0.24
Mn ≤2.00
1.39
S ≤0.08 0.003
P ≤0.025
0.014
Cu 0.20~0.55
HAZ —
85.7 —
100.3
母材 239 237 253 242
硬度 HV10 HAZ
242 224 238 230
焊缝 261 268 265 259
4. 结语 （1）Q550NQR1高强耐候钢需要焊前预热， 温度在75~100℃之间，随板厚的增加可适当提高。 （2）Q550NQR1高强耐候钢采用熔化极气体 保护焊焊接时，对接、角接接头焊接工艺性良好。 （3）通过选定合适得焊接方法、工艺措施及 焊接参数，使用TH650EW－Ⅱ焊接Q550NQR1耐 候钢焊接质量合格，力学性能指标符合技术条件的
Q550NQR1同种材质焊接试件的拉伸强度平 均值为723MPa，断裂位置为母材；Q550NQR1 与Q450NQR1焊接试件的拉伸强度平均值为 621MPa，断裂位置为Q450NQR1侧母材，拉伸结 果表明焊缝接头强度满足要求。焊缝的硬度值比母 材的硬度值要高，这与拉伸强度试验中断裂位置在 硬度、强度较低的母材部分结果一致。焊缝及母材 的－40℃冲击吸收能量均高于要求值，热影响区冲 击值普遍高于焊缝中心，这与焊缝金属 Cr含量的 提高会导致冲击韧性的下降有关。通过将上述测试 结果与设计要求进行对比，说明采用上述工艺参数 焊接Q550NQR1钢所得焊缝完全满足使用要求。
1. 材料性能分析 （1）材料化学成分 试验用Q550NQR1高强 度钢耐大气腐蚀钢为鞍钢公司按照TB/T1979铁道 车辆用耐大气腐蚀钢生产，交货状态为热轧，钢板 厚度12mm，其化学成分如表1所示。 （2）材料的力学性能 通过常温下拉伸试 验、弯曲试验和夏比冲击试验，检测出Q550NQR1 钢的常温力学性能指标，如表2所示。 （3）材料的焊接性分析 该钢材中含有Cu， 铜能提高钢材的强度和韧性，特别是大气腐蚀性 能，缺点是在热加工时容易产生热脆，但是铜含 量仅为0.26%＜0.50%，对钢材的焊接性无不良影 响，而且S、P等杂质含量较低，也不易产生热裂 纹。但按照采用国际焊接学会(IIW)推荐的碳当量 计算公式进行计算，得到CE=0.41，说明母材具有 一定淬硬倾向，为降低淬硬倾向，应采取预热措
良好，焊缝表面及焊缝内部无焊接缺陷。对试件进 行剖切，制备金相试样，焊接接头宏观金相照片如 附图所示。用5倍放大镜观察焊接接头，未发现未 熔合、气孔、裂纹、夹杂等缺陷，与无损检测结果 统一。说明采用该参数焊接Q550NQR1钢具有良好 的工艺操作性。
金相图片
（2）力学性能 根据以上焊接工艺试验方 案，共完成了8项焊接工艺评定试板的制作，并进 行了相关力学性能试验，力学性能试验数据如表6 所示。
2016 第二届轨道交通先进金属加工及检测技术交流会
Q550NQR1高强耐候钢焊接工艺研究
中车齐齐哈尔车辆有限公司 （黑龙江 161002 ） 赵娇玉 黄凤龙 陈增有
【摘要】针对Q550NQR1高强耐候钢，通过焊接工艺试验，掌握该材料的焊接性，并匹配合理的焊接材 料，确定合适的焊接参数，成功地应用于铁路货车产品的焊接生产。
类别 标准值 检测值
C ≤0.05 0.02
Mn ≤1.20 0.63
表3 焊材化学成分（质量分数）
Si ≤0.6 0.35
P ≤0.015
0.011
S ≤0.01 0.003
Cr 1.0~2.0
1.53
Ni 3.0~5.0
3.95
（%）
Cu ≤0.4 0.22
表4 焊材熔敷金属力学性能
冲击吸收能量