14MnMoNbB高強(qiáng)度鋼焊縫延遲裂紋的產(chǎn)生及改進(jìn)措施

張海燕　郭建霞

14MnMoNbB高強(qiáng)度鋼焊縫延遲裂紋的產(chǎn)生及改進(jìn)措施

張海燕郭建霞

【摘要】介紹了14MnMoNbB高強(qiáng)度鋼與Q235B碳鋼厚板焊接后焊縫發(fā)生延遲裂紋，對(duì)其進(jìn)行原因分析并改進(jìn)工藝措施，滿(mǎn)足了焊接質(zhì)量要求。

1. 概述

14MnMoNbB鋼屬于低合金高強(qiáng)度鋼中的低碳調(diào)質(zhì)鋼，這種鋼既具有較高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性，所以在工程焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)其焊接方面的研究也越來(lái)越多。下面就我公司將此材料應(yīng)用于產(chǎn)品過(guò)程中出現(xiàn)的焊接延遲裂紋及改進(jìn)措施進(jìn)行詳述。

2. 延遲裂紋的產(chǎn)生

我公司加工的零部件是將14MnMoNbB高強(qiáng)度鋼與碳鋼Q235B進(jìn)行焊接，焊接接頭形式如圖1所示。

采用的焊接的方法是氣體保護(hù)焊，保護(hù)氣體是80%Ar+20%CO2混合氣，焊前進(jìn)行了預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為150 ～200℃，一切均按焊接工藝評(píng)定的規(guī)范進(jìn)行。

但在工件經(jīng)過(guò)2～3天噴漆完畢后發(fā)現(xiàn)在對(duì)接磨平焊縫位置出現(xiàn)了延遲裂紋，如圖2所示。

3. 原因分析及修復(fù)方案

經(jīng)分析，根據(jù)14MnMoNbB鋼自身對(duì)焊前預(yù)熱、層間溫度等焊接要求苛刻的特點(diǎn)，此次出現(xiàn)的延遲裂紋應(yīng)該是焊接時(shí)因熱輸入高而焊后冷卻速度較快所致，因此應(yīng)從減緩焊后的冷卻速度方面改進(jìn)工藝。

依據(jù)延遲裂紋的原因分析，制訂了開(kāi)裂焊縫的修復(fù)方案，具體如下：

第一，使用碳弧氣刨清除焊縫裂紋，至無(wú)裂紋為止。

第二，焊前利用烤把對(duì)焊縫位置及周?chē)饘龠M(jìn)行預(yù)熱，至工件表面溫度150～200℃，如圖3所示。

第三，按照焊接操作規(guī)范對(duì)焊縫進(jìn)行多層焊接。

第四，焊后使用多層石棉布覆蓋在施焊焊縫表面進(jìn)行緩冷，如圖4所示。

第五，緩冷至環(huán)境溫度后對(duì)焊縫磨平，放置2天后進(jìn)行焊縫表面著色滲透探傷檢測(cè)。

經(jīng)過(guò)對(duì)修復(fù)的焊縫進(jìn)行表面著色滲透探傷檢測(cè)，焊縫未發(fā)現(xiàn)裂紋，如圖5所示。

圖 1

圖 2

圖3　焊前預(yù)熱

圖4　焊后緩冷

圖5　焊縫滲透探傷檢測(cè)

因此，20mm厚14MnMoNbB

鋼與碳鋼Q235B的焊接，采用焊后緩冷工藝措施對(duì)焊縫避免產(chǎn)生延遲裂紋有很好的作用。

4. 改進(jìn)焊接工藝

后續(xù)在焊接14MnMoNbB鋼與碳鋼Q235B工件的焊縫時(shí)，按照減緩焊后冷卻速度的要求，增加了工件焊后使用石棉布等覆蓋焊縫表面降至環(huán)境溫度的環(huán)節(jié)。

改進(jìn)后的焊接操作工藝：

第一，兩工件點(diǎn)焊后首先對(duì)焊縫位置及周?chē)饘龠M(jìn)行焊前預(yù)熱，至工件表面溫度150～200℃。

第二，按照焊接參數(shù)進(jìn)行多層焊，焊接參數(shù)：第1層打底焊，焊接電流180～200A，電弧電壓20～22V，焊接速度25～35 cm/min，Ar+CO2混合氣體流量20～25L/min；第2～6層，焊接電流220～260A，電壓22～26 V，焊接速度25～35 cm/min，Ar+CO2混合氣體流量20～25L/ min。

第三，焊接完畢后立即使用多層石棉布等覆蓋在焊縫及周?chē)饘俦砻妫越档秃缚p冷卻速度。

第四，待冷卻到環(huán)境溫度后去掉石棉布等，按照?qǐng)D樣要求打磨焊縫表面余高，并進(jìn)行焊縫的滲透探傷檢測(cè)。

經(jīng)過(guò)跟蹤多臺(tái)產(chǎn)品，自改進(jìn)工藝方法后，未再發(fā)生焊縫延遲裂紋的現(xiàn)象。隨后此工藝納入14MnMoNbB鋼的焊接操作規(guī)程中。

5. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)增加焊后緩冷的工藝措施，解決了14MnMoNbB鋼與碳鋼Q235B厚板焊接后的延遲裂紋的問(wèn)題。

20140803

作者簡(jiǎn)介：張海燕等，保定天威電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)有限公司工程師。