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1、HG980D高强钢焊接试验研究圜趣HG980D高强钢焊接试验研究郑州煤矿机械集团有限责任公司(河南450000)李阳孙攀我公司是当今世界最大的液压支架生产基地.随着煤炭行业的快速发展,液压支架的重量和工作阻力也越来越大,因此对液压支架的重要部件推杆的强度要求也越来越高.在这样的背景下,我公司和武钢共同开发了低合金高强度钢HG980D,屈服强度达到900MPa级,专门用于高端液压支架推杆的生产制造.为_r掌握该钢种的基本焊接性,合理优化焊接工艺,使HG980钢的焊接接头性能能够满足液压支架井下较苛刻的工况,我公司对HG98
2、0D钢板的冷裂纹敏感性,焊接工艺,焊后热处理工艺及焊接接头综合力学性能进行了试验研究.1.HG980D钢板的化学成分和力学性能试验用25mm厚HG980D钢板的化学成分及力学性能见表1和表2.表1HG980D钢板化学成分(质量分数)(%)CSiMnPSCrMOO.08O.301.440.0l20.OO90.480.43表2HG980D钢板力学性能Ak,/J(一20~C)r,/MPah/MPa良(%)单值平均940970l718022l2532l82.HG980D钢焊接冷裂纹敏感性导致焊接冷裂纹产生的_二个主要因素是淬硬组
3、织,拘束应力及氢.按照国际焊接学会(IIW)推荐的碳当量(Ceq)公式计算,试验用HG980D钢的Ceq=0.55,具有一定的淬硬倾向.采用常规的焊接T艺方法,焊接热影响区不可避免地要产生马氏体;另外,由于液压支架结构件所用钢板以中厚板为主,角焊缝焊脚尺寸较大,焊接接头的拘束应力较大,并且焊接接头采用多道多层焊,焊接过程中会导致氢的积累,而焊接接头中氢浓度的增加会增大冷裂纹产生的可能.如果焊接工艺不正确,2009年第12期焊接与切割WWW.metalworkingI950.com参磊工热加工焊接接头很容易产生冷裂纹.为此
4、,本试验采用斜Y坡口焊接裂纹试验(又称小铁研试验)对HG980D钢板的焊接冷裂纹敏感性进行研究,为合理制订焊接工艺提供了依据.斜Y坡El焊接裂纹试验是一种拘束程度较苛刻的冷裂纹试验方法,主要是考核对接接头焊接热影响区的根部裂纹情况.试验按照GB4675.1—1989的规定执行,小铁研试验组对见图1,焊接条件见表3.试件焊后放置48h,进行表面,断面裂纹检查.结果表明,采用HS一80焊丝,80%Ar+20%CO气体保护焊,当预热温度为60~C时,小铁研试验的表面裂纹率及断面裂纹率均较高;而当预热温度为IO0~C时,小铁研试
5、验的表面裂纹率及断面裂纹率均为零.试验结果表明:HG980D钢采用Hs一80焊丝,在较苛刻的拘束条件下焊接,预热温度应达到100℃以上方可防止焊接冷裂纹的产生.——8试验焊缝拘束焊缝拘束焊缝))】】)】】((,((((((——80～60,—6—0—~★.图1斜Y坡u焊接裂纹试件组埘表3斜Y坡口焊接裂纹试验焊接条件焊接电弧预热焊丝牌号及焊接速度保护气体电流电压湓度直径/mm/A/V/q(60HS一80.击I.28O%Ar+20%CO26028420100综合HG980D钢斜Y坡口焊接裂纹试验的结果,可以得出,对于厚度为25
6、mm的HG980D钢板,采用Hs一80焊丝富氩混合气体保护焊,在中等拘束条件下(普通联系焊缝,角焊缝等),预热温度超过60℃时,可以防止焊接冷裂纹的产生.但在苛刻的拘束条件下(如定位焊,对接焊根部焊道,补焊等),预热温度应该不低于100%.最好的预热方式是采用整体预热(整体入炉加热).为保证加热温度的均匀一致,对于25mm厚的HG980D钢板,加热保温时间应不低于lh;如果条件不允许,也可以进行局部预热,局部预热可采用氧乙炔火焰或远红~'l-/m热器,加热范围应保证在焊缝两侧不少于100ram.由于不同厚度钢板焊接时结构
7、的拘束程度不同,在同样焊接条件下防止焊接冷裂纹所需要的预热温度是不一样的,如果实际结构板厚超过25mm,预热温度应适当提高.3.HG98ooD钢焊接工艺研究由于焊接热输入及焊道问温度变化将影响焊接热循环过程,由此将对焊接接头焊缝金属和热影响区的组织和力学性能带来影响.为了掌握焊接热输入及焊道间温度变化对HG980D钢焊接接头力学性能的影响,为制订合理的焊接工艺提供依据,本试验采用Hs一8O焊丝,80%Ar+20%CO混合气体保护焊进行了不同焊接热输入及不同焊道间温度的对接接头焊接试验,分别对焊接接头的力学性能进行了测定.
8、试板尺寸为25mm×150ram×300mm,坡L1形式见图2,试验采用西1.2mm焊丝,不同焊接热输入及不同焊道问温度如表4所示.焊接接头冲击试验和焊缝金属拉伸试验按照GB2650—2652的规定进行(2试板坡【=__l尺寸(1)焊接热输入对焊接接头力学性能的影响在4种不同热输入焊接条件下,焊缝金属拉伸及焊接接头低
