Q345钢板焊接性能分析

Q345钢板焊接性能分析

摘要：本文进行了Q345钢板焊接性能分析。首先根据板材制定了埋弧焊对接试验，然后用卧式显微镜对焊接接头进行宏观和微观分析，并用维氏硬度测试仪检测焊接接头的维氏硬度，同时通过磁粉检测对焊接试样进行了无损检测。最终通过对试验数据进行分析，得出此种材料的焊接性能，并与理论进行分析比较，总结了影响Q345焊接性的因素。

关键词：Q345；埋弧焊；卧式显微镜；维氏硬度；磁粉检测

The Welding Performance Analysis of Q345 Steel Plate

Abstract:This article has conducted the welding performance analysis of Q345 steel plate.First of all, on the basis of the plate, we drew up a submerged arc welding butt joint test, then used horizontal microscope to analyze the macrostructure and microstructure of the welding joint, and used HV tester to test its Vickers hardness, at the same time, using the magnetic particle testing to detect the welding sample on the nondestructive testing.Finally analyzed the test data, summing up such material welding performance, and carried on the analysis comparison theory, summarized the influence factors of Q345 weld ability.

Keywords:Q345; Submerged Arc Welding; Horizontal Microscope; HV; Magnetic Particle Testing

Q345(16Mn)是应用最广用量最大的低合金高强度结构钢，综合性能好，低温冲击韧性，冷冲压性及切削性能均好，屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490Mpa，适用于多种焊接方法，本次实验选择焊接性能良好的埋弧焊。

本实验所用试样为Q345（250×40×10）

1、埋弧焊工艺

1.1 埋弧焊方法简介

埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，为电弧焊的一种。埋弧焊的特点是在电弧热的作用下，焊丝、焊剂和焊件被熔化形成的一层由熔渣和气体组成的保护膜，对焊接区起到隔离空气、绝热和屏蔽光辐射的作用。这种焊接方法，生产率高，焊缝质量好，无弧光辐射和火花飞溅，在室内和室外都可焊接各种钢结构。适用于焊接低碳钢、低合金钢及不锈钢等金属。

1.1.1焊接设备

图1—1 埋弧焊设备

如图1—1所示，埋弧焊设备包括埋弧焊机和各种辅助设备。其中，埋弧焊机是核心部分，由机械系统、焊接电源和控制系统三部分组成。辅助设备是为了使焊缝处于最佳施焊位置，或为了达到某些工艺目的所配置的工艺装置，包括使焊件准确定位和夹紧的焊接夹具，使焊件旋转、倾斜、翻转的焊件变位机，使焊接机头准确送到待焊位置的焊机变位机，以及能自动回收焊剂的焊剂回收器等。

1.2 焊接过程

1.2.1 焊前准备

（1）坡口的选择

由于埋弧焊使用的电流比较大，熔透深度比较大，因此当焊件厚度小于14mm时可以不开坡口，这样仍能保证良好的焊缝成形。试验所用焊件厚度为10mm，因此，不开坡口。

（2）焊件的清理

焊接前，用砂纸打磨焊件待焊部位及其周边部位，以清除其表面的锈蚀、油污、水分、氧化皮等。

（3）焊丝的清理和焊剂的烘干

焊接前，将焊丝表面清理干净。同时，将试验所用焊剂HJ431按250℃、2h烘干。

（4）焊件的装配

焊件装配时，必须保证间隙均匀，高低平整。定位焊的位置应在第一道焊缝的背面，长度一般应大于30mm。此次定位焊选用CO2气体保护焊，在焊件的对接部位两端焊接1cm左右长的焊缝，防止埋弧焊过程中焊件的开裂。

1.2.2焊接工艺参数的选择

本实验所用试样为Q345（250×40×10），不开坡口，对接接头双面焊，选用焊丝H10Mn2（Φ1.2）、焊剂HJ431。根据试样厚度及焊丝直径查《熔焊方法与设备》一书中表5-13选择埋弧焊工艺参数如下表1—1所示：

表1—1 不开坡口对接接头双面焊的焊接参数

1.2.3焊接操作过程

本实验所用的埋弧焊机型号为MZ-1000(A310-1000)。具体操作步骤如下：

1、在焊料斗内装上HJ431焊剂；

2、在焊机上安装H10Mn2焊丝；

3、将表面清理过并进行定位焊（CO2气保焊）后的焊件在工作台上放置好；

4、合上电源，打开焊机开关，让焊接小车预行走，对正焊缝；

5、按表5设置10mm的Q345对接接头正面焊接参数；

6、将焊料斗上的闸门打开；

7、按下启动按钮，埋弧焊机自动进行引弧和焊接；

8、正面焊接完成后，待焊件稍微冷却后清除焊缝上渣皮，翻转焊件；

9、设定反面焊接参数，继续进行另一面的焊接；

10、反面焊接完成后，按下停止按钮。

2.金相试样的制备

2.1金相显微镜

金相显微分析是研究金属和合金组织的主要方法之一，为了探索金属材料的

性能，经常需要进行金相组织的检查和分析。金相显微分析是利用显微镜的光学理论借助于试样表面对光线的放射特点来进行的。为了对金相显微组织进行鉴别和研究，需要将所分析的金属材料制备成一定尺寸的试样，并经研磨、抛光与腐蚀等工序，最后通过金相显微镜来观察和分析金相的显微组织状态及分布情况。显微组织包括相的组成、数量、形态、大小、分布。显微缺陷则包括各种非金属夹杂物、裂纹(性质、大小、形态、走向及其与显微组织的关系等)、显微孔洞(大小、分布)、珠光体球化程度和石墨化程度、脱碳、过烧、过热……。光学金相显微分析广泛用于火电厂，已成为电厂金属监督中不可缺少的一种重要分析方法。

2.1.1金相显微镜放大原理

放大镜是最简单的一种光学仪器，它实际上是一块会聚透镜（凸透镜），利用它就可以将物体放大。但金相显微镜不象放大镜那样由单个透镜组成，而是由两组透镜组成。

金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，其基本原理如图2—1所示。光学系统主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。对着被观察物体A B的一组透镜叫物镜O1；对着眼睛的一组透镜叫目镜O2。现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统所组成。

图2—1 金相显微镜光路图

光学显微镜的放大倍数可达到1600～2000倍。当被观察物体AB置于物镜前焦点略远处时，物体的反射光线穿过物镜经折射后，得到一个放大的倒立实像A1B1（称为中间象）。若A1B1处于目镜焦距之内，则通过目镜观察到的物象是经