基于低合金可焊接高强度结构

2019-05-23张红霞

中国金属通报 2019年1期

张红霞

（兰州电机股份有限公司，甘肃兰州 730000）

低合金即低碳（Wc≤0.2%），通过加入少量合金元素，使得具有良好的焊接性能的一种结构钢。由于其加入的合金元素种类不同，致使牌号表达方式也不同，从而形成多种牌号不同的低合金高强度可焊接结构。随着科学技术的快速发展，目前，新型的低合金高强度钢以低碳（≤0.1%）和低硫（≤0.015%）为主要特征，主要产品有微合金化低碳高强度钢、低碳贝氏体型钢、低碳索氏体型钢、针状铁素体型钢[1]。与传统碳素钢相比，低合金可焊接高强度结构钢的特征能力强，质量稳定，更适合用于建造桥梁、高层建筑和大跨度的钢结构建筑。

1 基于低合金可焊接高强度结构的结构成分

由于在普通碳素钢中加入的合金元素种类不同，同时合金成分的表达方式也不同，部分合金元素含量指数用平均含量的百分数乘以4来表示，例如Cr、Co、Mn、Ni、Si、W ；部分含量指数用平均含量的百分数乘以10来表示，例如Al、Cu、Mo、Nb、Ta、Ti、V；部分含量指数用平均含量的百分数乘以100来表示，例如C、N、P、Sº，因此产生了多种牌号不同的低合金高强度可焊接结构。

低合金可焊接高强度结构的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母，屈服强度数值，质量等级符号三个部分组成，例如：Q235B。其中：Q—钢的屈服强度的“屈”字汉语拼音首位字母；235—屈服强度数值，单位MPa；B代表质量等级[2]。当需方需要低合金可焊接高强度结构具有厚度方向性能时，则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向（Z向）性能级别的符号。即Q235B，是一种低合金高强度结构。

2 基于低合金可焊接高强度结构的生产工艺

低合金可焊接高强度结构一般都是通过铸造获取，在铸造完成的基础上，进行铸钢件退火热处理，完成低合金可焊接高强度结构的生产。基于低合金可焊接高强度结构的生产工艺流程如图1所示。

其中，熔炼的工艺要求比较复杂，操作时需谨慎，常规操作流程是首先选择炉料，然后熔化钢液，接下来清理钢液废渣，再然后添加金属矿石，最后对钢液材质化验分析，根据化验分析进行钢液材质脱氧处理，钢液出炉，完成熔炼。脱氧是指在完成钢液表面的杂质处理后，对钢液进行脱氧处理[3]。其中脱氧剂加入顺序为：先加锰铁，后加硅铁，最后加入纯铝。

图1 低合金可焊接高强度结构的生产工艺流程图

热处理是改变铸件性能的最常规方法，热处理能够改变金相组织，消除应力，从而获取所需要的工艺能力。常规的热处理方法有：退货、正火、淬火、回火。通过热处理和满足用户需要的机械性能、耐腐蚀能力以及工艺性能，在确保低合金可焊接高强度结构的化学成分满足用户的需求时，其物理特征也能保持稳定。

完成热处理后，应对低合金可焊接高强度结构进行抛丸处理，通过抛丸处理，使得低合金可焊接高强度结构表面光泽均匀一致。在抛丸的过程中，钢丸要细一些，抛丸时间要久一些，尽量避免表皮缺陷的重新出现[4]。最后在入库前，还要进行入库前抛丸处理，入库前的抛丸处理决定了低合金可焊接高强度结构的外观质量。

3 基于低合金可焊接高强度结构的焊接要点

常规基于低合金可焊接高强度结构的焊接流程如下：

首先，在焊接前需要将全部焊条放置在300°～400°之间烘烤1小时，去除药皮中的结晶水份。同时使用直流电焊机进行反接，采用大电流150～200A。接下来测检母体材质硬度，再确定用什么样的焊条，其中所焊零部件需焊深度30mm以内可使用普通焊铸铁焊接方法进行；焊接零部件超出30mm以上要进行隔断焊接法，并且根据焊口的深度大小表面加固焊接法，免得变形及焊条的延伸性和抗拉性的不足，导致其它问题的发生。最后检查是否出现裂缝情况，如果出现裂缝，必须先将裂缝的顶端打孔，免得继续往前延伸，再进行正常焊。

由于低合金可焊接高强度结构是在普通碳素钢的基础上，加入合金元素，并通过热轧获得的，因此其进行焊接的过程中，应注意热影响区的淬硬倾向、冷裂纹敏感性[5]。在进行焊接的过程中，需注意以下焊接要点：

其一，基于低合金可焊接高强度结构的含碳量较低，延展性、塑性增强，它的受热变形程度增加，焊接铸钢时必须隔段焊、加固焊免除变形。其二，焊接低合金可焊接高强度结构时要根据母体材质、硬度选用焊条时的硬度，要求低于HRC3，使得焊后与母体硬度一致，再进行加工。

普通碳素钢中加入的合金元素种类不同，致使低合金可焊接高强度结构的结构成分大有不同，依托一系统完整的生产流程，确保了低合金可焊接高强度结构机械性能、耐腐蚀能力以及工艺性能。结合低合金可焊接高强度结构焊接要点，加深了对低合金可焊接高强度结构的认知。