摘 要：文章从Q550低合金板的化学成分、力学性能、焊接性能方面进行分析，选择出合适的焊接接材料和焊接工艺措施，保证了焊接质量，从而保证结构件尺寸稳定、能够承受动、静载荷，应力腐蚀现象等，保证了产品质量。
关键词：结构件 焊接 工艺
中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0090-01
目前，大型机械设备如煤矿机械设备、重型车辆、工程机械、港口机械等在使用过程中承受动、静载荷，同时有应力腐蚀现象，为保证此类产品有足够的强度及良好的使用性能该类产品大多采用高强板进行加工制作，在产品的制作过程中高强板的焊接质量的决定着制造的产品质量。
下面结合我厂产品制造中Q550低合金高强板使用情况，对Q550板的成份、焊接性能、焊接材料及焊接工艺等方面分析说明。
1 材料的化学成分分析
Q550合金钢是在碳钢基础上，为改善钢的性能，在冶炼时加入一些合金元素，提高了钢的强度；细化了晶粒，增加了钢的韧性，改善钢的性能。
2 焊接性能分析
钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成而其中影响最大的是碳元素，含碳量越高，可焊性越差，按照碳当量推荐的计算公式Q550碳当量：
C当量=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]*100%
0.18+0.6/6+（0.8+0.3+0.12）/5+（0.8 +0.8）/15
=0.63%
Q550碳当量大于0.45%，焊接时有较明显的淬硬倾向大，热影响区容易形成硬而脆的马氏体组织，塑性和韧性下降，耐应力腐蚀性能恶化，冷裂纹倾向增加，因此焊接时需要较小的热输入量。焊接热输入量过高，会导致热影响区性能降低；同时为防止产生裂纹，焊接过程中应严格保持低氢条件，为此焊接材料应严格脱脂，采用CO2气体保护焊，如CO2气体中水分过多，则应进行干燥处理。
3 焊接材料选择
在焊接结构件的过程中，保证产品质量的首要条件是合理选择焊接材料及焊接工艺。熔池金属是由母材金属和焊接材料在高温液态下共同组成的，成分偏析在发生物理反应的熔渣与金属之间产生，由于合金元素的氧化、还原、蒸发等，在热影响区内，会改变金属化学成分、金相组织和力学性能，例如，影响焊缝力学性的气孔是由熔入与析出氧、氮、氢等杂质造成的，并且热裂是由于纹熔池结晶时的成分偏析及结晶方式导致的，这些均在在成分偏析之后的凝固结晶过程中形成。
严格控制可能导致焊缝热裂纹倾向和C、S、P等造成金属脆化的元素，以保确保焊缝金属力学性能与母材相似。为了确保焊缝金属有较强的韧性、较好塑性和强度，我厂选用低碳合金材料作为焊接材料，SLD-70焊丝CO2气体保护焊，以便焊缝金属的抗裂力能够提高。
4 焊接工艺措施制订
4.1 焊接坡口形状与角度
在机械设备的大型结构件制作时由于强度级别要求较高，所以要对结构件高强板进行坡口制作，在开坡口时采用数控切割机加工或机械加工，焊接接头处开V型坡口，坡口角度60°，焊接时在坡口两侧50 mm范围内，应严格除去，水、油、锈等脏物。
4.2 装配定位焊接方法
装配定位焊时，结构件的装配间隙不能过大，避免强力装配。为防止定位焊焊缝开裂，定位点固焊选用的焊接材料应与焊接材料类型相同，焊条使用进行预热过的J607，这与正常焊接时保持一致。实际中我厂采用的预热方法是在焊缝两侧80 mm，预热温度不低于200 ℃的氧乙炔局部预热，原因是构件体积大导致不方便预热。为了防止较大的拘束，工件有适当的变形在装配定位焊中是被许可的，一般焊缝长度不低于50 mm，并且所使用的电流在定位焊接时一般大于正常焊接时，依顺序进行定位焊，须均匀对称分布焊缝。
4.3 焊前预热温度控制
当母材碳当量大于0.45%时，根据碳当量法，应进行适度预热。因为结构件是低合金钢比一板板材较厚，并且为了保证均匀受热，我厂在部件装配、点焊后，进行预热选取的温度应该大于200 ℃的整体预热方式进行预热，加热到200 ℃后保温30 min后出炉并在预热后及时进行焊接。在焊接前结构件进行预热的作用有：防止产生裂纹，有效的使焊缝及热影响区的冷却速度降低并且确保焊接应力减少。
4.4 焊接工艺参数的确定
随着Q550低合金结构材料厚度增大，低塑性淬硬组织容易在其钢热影响区产生，并且会增加淬硬倾向，冷裂纹更容易出现。由于Q550低合金有较大的淬硬倾向，尽管使用大焊接热输入量能够有效削弱淬硬倾向，但马氏体的形成仅通过这一措施通常是不能避免。相反的这一措施会导致形成粗大的马氏体，原因是使用大焊接热输入量使奥氏体的过热增加，并且也使奥氏体更加稳定，热影响区加剧脆化。
采用小的热输入量和减少结构材料在高温区的停留时间，是避免热影响区脆化的主要工艺措施，这样可以防止奥氏体的过热，增加奥氏体的不稳定性，降低奥氏体成分的均匀性。为了有利的改善热影响区的性能，须将预热措施和缓冷措施同时进行，并且选用随着焊缝高度及板材厚度的变化焊接层数亦变化的多层多道焊工艺。为了防止气体保护效果不好，焊丝伸出长度过长导致的严重飞溅和焊丝伸出长度过短导致的喷嘴被飞溅物堵塞，我厂采用Ф1.2 mm焊丝以确保焊接质量，保障焊丝伸出长度在20 mm附近浮动。另外，气体流量和焊接速度也会影响焊接质量。当气体流量过大时，气体保护效果不但不会增强，反而会导致不规则湍流；气孔等缺陷会在焊接速度过快时产生；当焊接速度过慢时，不仅仅导致焊接效率不高，而且会使大大增加焊缝的输入热量，熔敷金属的品粒粗大，致使成形变差。
4.5 焊后热处理退火
构件的尺寸和结构长期使用的质量稳定性以及工作的安全性的提高，焊接内应力的消除，抗应力腐蚀和接头及力学性能，的增强是改善和等焊后热处理的目标。焊接后的Q550结构钢，进行消除应力退火，我厂采用电阻炉整体加热，收到了良好的效果。具体做法：将部件低温入炉，升温速度在每小时100 ℃～150 ℃，升温到500 ℃进行保温，随炉冷却至320 ℃出炉空冷
5 结语
为保证结构件的焊接质量，制订产品结构件的焊接工艺时，必须考虑下列工艺措施：装配定位焊时要在定位模具上定位装配焊接，以保证结构件的几何尺寸。Q550低合金高强板碳当量较高，所以在结构件焊接时应进行焊前预热，并进行焊后热处理，以改善热影响区的组织与力学性能，消除残余应力，提高结构件质量。
参考文献
[1]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]王滨涛.焊工工艺学[M].北京：机械工业出版社，2009.