高强度耐候钢焊接性分析与研究

・13 ・ 接裂纹试验方法》 ,对 Q450NQR1 、 B450NbRE 高强耐候钢 焊接及其与铸造 C 级钢焊接 , 进行斜 Y 坡口抗裂性试 验 。斜 Y 坡口低温抗裂性试验试板拘束焊缝焊接完成 后 ,在冰柜内进行预冷 ,焊接试验焊缝时 ,试板表面温度 升至 - 5 ℃,在环境温度下焊接试验焊缝 。焊接工艺参 数和低温抗裂性试验结果见表 4 。 2. 3 结果分析 (1 ) B450NbRE + Q450NQR1 接头 , 在采用 SF - 80W 药芯焊丝大规范 ( I = 260～280 A 、 U = 30～31 V) 时 , 按
抗拉强度 σ b / MPa ≥ 550 ≥ 550
屈服强度 σ s(min) / MPa ≥ 450 ≥ 450
伸长率 δ( %) ≥ 19 ≥ 21
) /J 冲击吸收功 A kv ( - 40 ℃
180° 弯曲试验 b ≥ 20 mm
≥ 60 ≥ 23. 2
合格 合格
焊接 2004 (10)
图1 B450NbRE 与 Q450NQR1 焊接接头斜 Y 坡 口焊接起弧处裂纹示意图
(2) B450NbRE + C 级钢接头 , 在采用 SF - 80W 药 芯焊丝大规范 ( I = 260 ～ 280 A 、 U = 30 ～ 31 V) 时 , 其焊
缝表面 、 根部及断面发生明显的裂纹 ,裂纹由铸造 C 级 钢母材熔合线向焊缝中心方向开裂 ,裂纹如图 2 所示。
180° 冷弯 D = 2 a
备注 冲击吸收功值为 34 ,34 ,26 的
合格
缺口开在熔合线处 ,其余 缺口开在焊缝中心 。 冲击吸收功值为 40 ,42 ,46 的
B450NbRE + B450NbRE ( SF - 80W 大规范) B450NbRE + B450NbRE ( 外侧 : H10MnSiCuCrNi Ⅲ +S J101 焊剂
B450NbRE + Q450NQR1
开 60° 斜 Y 坡口对接
2
ห้องสมุดไป่ตู้
开 60° 斜 Y 坡口对接
2
260～280
有自根部向焊缝延伸的裂纹 , 长约 1. 5 mm ( 图 1) , 该部 位按标准不做为考察断面 ,小规范时未发现有裂纹。
0. 28 %) ,其它合金元素含量也较高 , 如含锰量为 1. 2 %
BQ - 1 小规范 BQ - 2 大规范
焊材牌号
焊材直径
d/ mm
焊接电流
I/ A
电弧电压
U/ V
气体流量
Q/ (L・ min
- 1
焊接速度
)
v/ ( cm・ min - 1 )
焊缝等级
I I
判定结果 焊缝质量优 焊缝质量优
SF - 80W
1. 2
210～230 260～280
27～28 30～31
横断面 ,未发现有裂纹 ,但试验焊缝在起弧处根部发现
表4 Q450NQR1 、 B450NbRE 、 铸造 C 级钢斜 Y 坡口抗裂试验焊接工艺参数与试验结果 接头形式 组装间隙
/ mm 2
焊接电流
I/ A
电弧电压
U/ V
气体流量
Q (L・ min
- 1
焊接速度
)
v/ ( cm・ min
- 1
裂纹率 ( %)
ANALYSIS AND STUDY ON WELDABIL ITY OF HIGH STRENGTH WEATHER RESISTANT STEEL Beijing Feb. 7th Rolling Stock Works Wang Xiuqin , Tian Chuan , Li Yanqin , Pang Guisen
Abstract By means of analysis on the weldability of weather resistant steel ,we completed the low temperature anti2cracking test , the mechanics properties test of welded joint and the processing property between weather resistant steel and dissimilar steel , and analyzed micro2structure of welded joints. The welding procedure and materials suited for the welding of the high strength weather resistant steel were confirmed by tests. Key words : high strength weather resistant steel , mechanies properties test , slit type cracking test
0. 31 % ,均小于 0. 36 % 。因此理论分析 , 上述两种高强
耐候钢焊接性是良好的 。 2. 2 斜 Y 坡口低温抗裂性试验 依据G B4675 . 1 — 84 《焊接性试验 斜 Y型坡口焊
钢材牌号
( <1. 2 mm) SF - 80W H10MnSi CuCrNi Ⅱ B450NbRE + C 级钢 SF - 80W
・14 ・
表5 B450NbRE 乙字钢拼接中梁焊接工艺参数及 X 射线探伤检验结果 焊材牌号 焊材直径
d/ mm
焊接 2004 (10)
组装间隙
/ mm
焊接层数 和位置 内侧
1 3 1 4 1 1
焊接电流
I/ A
电弧电压
U/ V
气体流量
Q / (L・ min
- 1
焊接速度
)
v/ ( cm・ min
d/ mm
焊接电流
I/ A
电弧电压
U/ V
气体流量 Q/
(L・ mm) 18～20 18～20
焊接速度
v/ ( cm・ min - 1 )
焊缝等级
I I
判定结果 焊缝质量优 焊缝质量优
H10MnSiCuCrNi Ⅱ
1. 2
220～260 220～240
24～28 24～26
20～50 20～40
表7 B450NbRE 乙字钢与 Q450NQR1 高强耐候钢对接 ( 60° V 形坡口) 焊接工艺参数及 X 射线探伤检验结果 试件编号
)
表面
0 0 0 0 100
根部
0 0 0 0 100
断面
0 0 0 0 100
210～230 260～280 230～240 210～230
27～28 30～31 24～25 27～28 30～31
18～20 18～20 18～20 18～20 18～20
25～30 30～40 28～30 25～30 30～40
18～20 20～40 I 18～20 18～20 18 - 20 18～20 20～50 I
1. 2
0～1
外侧
1. 2 1. 2 4. 0 0～1 0～1
内侧 外侧 内侧 外侧
20～40 35～60
I
—
—
表6 B450NbRE 乙字钢翼面对接 ( 60° V 形坡口) 焊接工艺参数及 X 射线探伤检验结果 焊材牌号 焊材直径
18～20 18～20
20～40 30～50
表8 焊接接头力学性能试验结果 接头形式
B450NbRE + B450NbRE ( SF - 80W 小规范)
抗拉强度 σ b / MPa
585 > 550 ( 断于母材)
) /J 冲击吸收功 A kV ( - 40 ℃ 34 ,46 ,64 ,72 ,36 ,34 ,26 42. 8 > 27
图2 C 级钢与 B450NbRE 斜 Y 坡口焊接裂纹示意图
理论分析 ,试验焊缝焊前在 - 15 ℃ 冰柜内降温 ,外 界环境温度 26～30 ℃,温差较大 ,试验试板取出后用红 外线点式测温仪检测试件表面温度为 - 5 ℃,实际内部 温度应更低 , 因为取出后即刻测温温度显示就为 - 5 ℃。另外 铸 造 C 级 钢 本 身 含 碳 量 较 高 ( 0. 22 % ～
和表 3 。
表1 Q450NQR1 高强度耐候钢化学成分 ( %)
C Si Mn P S Cu 0. 20～0. 55 Cr 0. 30～1. 25 Ni 0. 12～0. 65
≤ 0. 12
≤ 0. 75
≤ 1. 50
≤ 0. 025
≤ 0. 008
表2 B450NbRE 高强度耐候 310 乙字型钢化学成分 ( %)
・12 ・
焊接 2004 (10)
高强度耐候钢焊接性分析与研究
北京二七车辆厂 ( 100072) 王秀琴 田 川 李艳琴 庞桂森
摘要 通过对高强度耐候钢焊接性分析 ,采用与之匹配的焊接材料 , 对高强度耐候钢与不同钢种间焊接接头 进行低温抗裂性 、 力学性能 、 耐大气腐蚀性能和焊接工艺性等进行试验 ,并对焊接接头金相组织进行分析 ,提出了 高强度耐候钢焊接工艺及适宜的焊接材料 。 关键词 : 高强度耐候钢 力学性能试验 斜 Y 坡口抗裂性试验
- 1
焊缝
)
判定 结果 焊缝质 量优 焊缝质 量优 焊缝质 量优
等级
SF - 80W ( 小规范) SF - 80W ( 大规范) SF - 80W H10MnSiCuCrNi Ⅲ +S J101 焊剂
210～230 210～230 260～300 260～290 210～230 550～650
27～28 26 30～31 29～30 27～28 32～38
0 前 言
为适应铁路跨越式发展 ,实现大秦线年运量 2 亿 t , 牵引总重 2 万 t 奋斗目标 ,我厂生产的 25 t 轴重新型运 煤敞车 、 C80 型铝合金运煤敞车 、 X2H ( K) 双层集装箱车 等车 体 主 要 承 载 结 构 均 采 用 宝 钢 研 制 开 发 的 Q450NQR1 高强度耐候钢板 , 其中梁 、 牵引梁均采用包 钢生产的 B450NbRE 高强度耐候 310 乙字型钢拼接而 成 。由于高强度耐候钢尚属新钢种 , 在铁路高速重载
G B 4675. 1 — 84 标准 ,对每组试件考察焊缝表面和 5 个
2 高强度耐候钢焊接性分析 2. 1 碳当量
根据 Q450NQR1 、 B450NbRE 钢化学成分 , 由于合金 成分较多 ,因此碳当量可按相应公式计算 。 Q450NQR1 高强耐候钢板碳当量不大于 0. 20 % 、 B450NbRE 高 强 度 耐 候 310 乙 字 型 钢 碳 当 量 不 大 于
～1. 5 % ,在焊接时采用大规范焊接时 ,由于焊接速度较 快 ,造成焊缝结晶时沿 C 级钢一侧极易产生马氏体组 织 ,因此采用大规范焊接 C 级钢 , 在 - 5 ℃ 低温或以下 环境下容易产生裂纹 。 2. 4 焊接接头力学性能试验 试验所用焊接设备 : KR500 气体保护焊机 、 BX3 500 - 1 手工电弧焊机 、 SS - 630 型直流电弧焊机 、 ZXG 1000 埋弧焊机 ,携带式 X 射线探伤机 XX - 2005 型 , 液 压式万能材料试验机 WE - 30 、 WE - 60 , 冲击试验机 JBN - 300B 。 进行了 3 种焊接接头的力学性能试验 , 分别为 : B450NbRE 高强度耐候 310 乙字型钢拼接中梁结构焊 接 ;B450NbRE 高强度耐候 310 乙字型钢翼面开 60° V形 坡口对接焊接 ;B450NbRE 与 Q450NQR1 高强耐候钢开 60° V 形坡口焊接 。 焊接工艺参数和依据 G B3323 — 87 标准对焊接接头 焊缝 X 射线探伤结果见表 5 、 表 6、 表 7 , 焊接接头力学 性能试验结果见表 8 。
C Si Mn P S Cu 0. 20～0. 50 Ni 0. 20～0. 50 Nb 0. 015～0. 060 V 0. 02～0. 15
RE ( 加入量)
≤ 0. 13
≤ 0. 50
≤ 1. 70
≤ 0. 030
≤ 0. 030
0. 02～0. 03
表3 高强度耐候钢力学性能 钢牌号
Q450NQR1 B450NbRE
车辆中首次采用 ,因此 , 我厂于去年年初开始对高强度 耐候钢包括 Q450NQR1 高强耐候钢板 、 B450NbRE 高强 度耐候 310 乙字型钢分别进行了焊接性分析与焊接材 料的研究 。
1 高强度耐候钢的化学成分及力学性能 Q450NQR1 高强度耐侯钢和 B450NbRE 高强度耐候 310 乙字型钢的化学成分和力学性能分别见表 1 、 表2