一.前言
weldox系列鋼板是瑞典ssab鋼鐵公司開發生產的超高強度鋼,集高強度與可焊性、長壽命於一身,在國內得到了較快的發展應用. 主要應用範圍：壓力鋼管、採礦設備、礦用自卸車體和汽車起重機、帆船龍骨、大的拱樑、鬥鏟的頂邊的框架和主要的高韌性部件等領域。產品改造後工作出色，重量的減輕減少了產品的總重量，從而減少了設備的維修費用和維修的時間，因此提高了生產率。焊接是影響低合金調質高強鋼應用至關重要的因素,本課題就是針對於高強鋼weldox900鋼進行焊接工藝設計。
二．weldox900鋼的性能及應用概述
ox900鋼的化學成分（見表1）
表1 材料的化學成分(質量分數)(％)
化學成分csimnpscr0nimocutin
質量分數
由於其合金元素總含量低於5%，weldox為低合金高強鋼。
ox900鋼的力學性能
weldox900鋼的抗拉強度≥1015mpa,屈服強度≥940mpa，斷後伸長率≥13％。
ox900鋼的焊接性能
weldox900鋼的合金含量低，碳當量低，從而可用任何普通的電弧焊方法，就可將其焊在普通結構鋼板上。在焊接時，我們所要求的目標是在焊接接頭處獲得較好的強度和良好的韌性。根據國際焊接學會推薦的碳當量公式 ce(iiw)=c+mn/6+（cu+ni）/15+（cr+mo+v）/5(質量分數)(%)，我們可以知道，隨着碳當量的增加,鋼材的焊接性回變差,當ce值大於0.4%～0.6%時,冷裂紋的敏感性將增大,焊接時需採取預熱施焊後保温緩冷，並進行消除應力熱處理。考慮到產品的結構特點和生產實際情況，我們採用焊條電弧焊打底，藥芯焊絲 co2焊蓋面。與焊條電弧焊相比，藥芯焊絲 co2焊具有電弧的熱輸入集中、焊接電 流密度大、焊接熱變形小、生產效率高及焊縫成形好等明顯優勢。
4. weldox900鋼的用途
weldox900鋼產品改造後工作出色，重量的減輕減少了產品的總重量，從而減少了設備的維修費用和維修的時間。主要應用於礦山機械、橋樑、鐵路、汽車起重機等重載領域，如壓力鋼管、採礦設備、礦用自卸車體和汽車起重機、帆船龍骨、大的拱樑、鬥鏟的頂邊的框架和主要的高韌性部件等領域。
三．weldox900鋼焊接試驗及試驗方法
1.碳當量法
根據國際焊學會(iiw)推薦的碳當量公式：
ce(iiw)=c+mn/6+（cu+ni）/15+（cr+mo+v）/5(質量分數)(%)
我們可以瞭解到weldox900的ce=0.554％，當碳當量大於0.45％時，則熱影響區熱影響區粹硬傾向性大，焊接時易產生冷裂紋。因此在焊接之前應採取預熱措施，焊後保温緩冷，並進行消除應力熱處理。
2.t形接頭抗裂性試驗
（1）試件及試驗參數
參照gb/t4675，1-1984《斜y坡口焊接裂紋試驗方法》自行設計了t形接頭試件進行裂紋敏感性試驗。15mm厚weldox900鋼板抗冷裂試驗件組合形狀及尺寸，腹板兩側各75mm長，加工成k形60°破口，中間100mm長加工60°斜y形坡口。翼板與腹板間隙為2mm，用方形拘束快固定，焊接方法為mag焊，焊接工藝見表2，保護氣體為80％ar+20co2，試驗環境温度25℃，相對濕度為65％。
表2焊縫焊接工藝參數
焊接電流
i/a電弧電壓
u/v焊絲伸出長度
l/mm焊接速度
v/(mm•s)
26028205
（2）試驗結果
試件經過48小時後進行裂紋的檢驗和解剖，採用着色探傷法進行表面裂紋檢查。試驗焊縫橫面經研磨、化學試劑侵蝕、沖洗乾燥後置於體式金相顯微鏡下放大10倍進行金相價差，在室温25℃裂紋率為10％及13％，在餘下三種試驗温度下，試件的表面裂紋率均為0，金相檢查結果表明，室温條件下試驗焊縫底部有疑似裂紋存在，未見進步一擴展傾向，預熱50℃、75℃及100℃，試件沒有冷裂紋產生。
四．weldox900鋼焊接工藝
在產品的實際焊接過程中，由於產品的結構複雜，焊接方法多種多樣。焊接接頭存在較大的拘束度，局部應力集中，因此在焊接操作時必須制定嚴格的工藝規程。以焊接板厚5-7mm，不開坡口的weldox900鋼，其工藝如下。
1.焊接方法
weldox900鋼碳含量為0.17%，屬於低碳調質鋼，mag焊是最
合適的焊接方法，並且ar與co2的聯合保護可防止合金元素燒損，有利於得到性能良好的焊接接頭。
2.焊接材料
超高強度鋼由於強度提高，鋼材塑性、韌性相應下降。如果
仍採用等強原則，選用高組配的焊接接頭，焊縫的韌性不容易保證，將可能導致由於焊縫金屬韌性不足引起低應力脆性破壞。因此高強鋼焊接應採用等韌性原則，選擇焊縫韌性不低於基體金屬的低組配焊接接頭比較合理。採用低強的焊縫金屬並不總是意味着焊接接頭的強度一定低於母材。根據多年來的焊接接頭力學性能試驗經驗，只要焊縫金屬的強度不低於母材的87%，仍可保證接頭與母材等強。
weldox900鋼選用φ1.2mm的er120s-g焊絲進行焊接。
3.焊前準備
所有焊縫焊前必須保證焊道乾燥、清潔，除掉其中表面的油、水、鏽和防鏽漆。坡口及坡口周圍10～20mm範圍內必須清理乾淨，不得有影響焊接質量的鐵鏽.油污.水和塗料等異物。對於重要焊縫，在焊縫兩端應設置尺寸合適的引弧板和引出板。在不能使用引弧板和引出板時，應注意防止在引弧處和收弧處產生焊接缺陷；焊絲在使用前進行檢查，其表面應無鏽垢，油污，水分；保護氣體應保持乾燥。
4.焊接工藝參數
表三 焊接工藝參數
板厚（mm）焊接層數電流（a）電壓（u）焊接速度（cm/min）保護氣流（l/min）
5-73打底焊110-16018-2420-3512-20
蓋面焊200-24022-2835-4515-25
清根層200-24022-2835-4515-25
5.焊前預熱及焊後熱處理
對於weldox900，但板厚小於20mm時，不要求預熱，板厚在20-30mm時，預熱温度為100℃-125℃板厚在30mm以上，預熱温度為125-150℃.所以5-7mm板焊接不需預熱。
進行焊後熱處理是為了減少焊接殘餘應力，高強鋼經常在焊態下使用,焊後一般不進行焊後熱處理，熱處理會使接頭的某些力學性能下降，如：衝擊韌度等。只有在設計規則有特殊説明時，方應進行焊後熱處理。但應注意其焊後熱處理温度不能超過其調質回火温度。
6.焊縫檢驗
如為關鍵焊縫，板厚小於6mm，宜用射線照相方法進行探傷，當被測焊件的板厚大於6mm，可用超聲波探傷方法檢驗，但對於在6-8mm之間的焊件，用由從業時間超過3年的檢驗人員完成檢驗。
7.焊接缺陷及控制措施
由於weldox900鋼碳含量較低、mn含量較高，而且對s、p含量的控制也較嚴格，因此熱裂紋傾向較小，焊後容易產生冷裂紋。
避免裂紋出現的辦法有：焊前預熱母體材料；確保焊接面的清潔與乾燥；選擇含氫小的焊料；通過良好的焊接順序與工作的合理匹配減少收縮內應力。
8.焊接工藝
焊接工藝卡
單位：湖南機電職業技術學院工程名稱：
工藝卡編號：01
部位（件）名稱：
i形坡口平焊接頭焊接設備型號：yg-400tx執行標準：
焊接方法：mag生產方式單件生產
材料： weldox900鋼
厚度級別： 5mm
接頭型式：平焊接頭接頭型式簡圖： 平焊接頭
焊接位置： 水平固定
焊接順序：1-2-3
預熱及中間熱處理： 無焊後熱處理： 無
焊接材料及要求： 規格：
焊前準備：
所有焊縫焊前必須保證焊道乾燥、清潔，除掉其中表面的油、水、鏽和防鏽漆。坡口及坡口周圍10～20mm範圍內必須清理乾淨，不得有影響焊接質量的鐵鏽.油污.水和塗料等異物。對於重要焊縫，在焊縫兩端應設置尺寸合適的引弧板和引出板。在不能使用引弧板和引出板時，應注意防止在引弧處和收弧處產生焊接缺陷；焊絲在使用前進行檢查，其表面應無鏽垢，油污，水分；保護氣體應保持乾燥。
技術要求：
坡口採用機械加工，坡口保持平整不得有裂紋、分層、夾渣物等缺陷，坡口邊緣20mm處應呈金屬光澤，不得有油脂、油漆、塗層等污物；
注意事項：
1、焊前清理是否符合要求；2、焊接電極選用是否取用正確，夾頭是否過熱；
焊接
層數焊接方法填 充 金 屬電 流電 壓（u）焊接速度（cm/min）
型號直徑（mm）極性大小（a）
1mag焊er120s-g（crabofil fk1000）φ1.2mm直流反極性110-16018-2420-35
2mag焊er120s-g（crabofil fk1000）φ1.2mm直流反極性200-24022-2835-45
3mag焊er120s-g（crabofil fk1000）φ1.2mm直流反極性200-24022-2835-45
焊縫檢查：
焊後按規範對焊縫進行外觀檢查，不得有裂紋、咬邊、氣孔、未焊透等缺陷，對有缺陷的焊縫及時返修。
編 制審批日 期XX-11-25
五.結語
（1）在weldox900的鋼焊接過程中，要嚴格按焊接工藝要點和焊接工藝參數進行焊接，使產品焊接質量達到設計要求；
（2）超高強度鋼結構件製作雖然存在一定的難度，但只要合理地選擇焊接方法及工藝參數，加強焊接與製作過程質量的控制，完全能製造出高質量的超高強鋼結構件。
六．參考文獻
[1] 賀xx. 焊接工藝及應用. 國防工業出版社，XX.11
[2] 葉xx. 焊接技術. 北京：化學工業出版社. XX. 9
[3] 陳xx. 焊接工藝. 北京：機械工業出版社. XX
[4] 王xx.低合金調質高強鋼焊接工藝研究進展.應用能源技術，XX（8）:11-13
[5] 方xx等ox900剛焊接工藝評定.焊接製造文摘-焊接分冊，XX（6）:22-25
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