GS30CrMoV6_Q345E的焊接工艺及接头力学性能——排土机焊接

第24卷第2期2011年4月

中国修船

CHINASHIPREPAIRVol．24No．2Apr．2011

GS30CrMoV6+Q345E的焊接工艺及接头力学性能

崔志平

(天津重钢机械装备股份有限公司，天津300459)

在异种材料焊接性能分析和FCAW焊接试验的基础上，探讨了中碳调质钢

GS30CrMoV6和低合金高强度钢Q345E对接接头的焊接工艺并分析了焊接接头的力学性能。通过对排土机行走装置的履带链结和履带板的焊接实践，获得了较好的焊接接头性能，满足了排土机的使用要求。

关键词:异种材料;焊接工艺;力学性能中图分类号:TG14

文献标志码:C

文章编号:1001－8328(2011)02－0019－03

摘要:

Abstract:Baseduponweldingperformanceanalysisofdissimilarmaterialandfluxcoredarcwelding(FCAW)test，weldingprocessforbuttjointofmediumcarbonquenchedandtemperedsteelGS30CrMoV6andlow-alloyhigh-strengthsteelQ345Eisstudied，andmechanicsperformanceoftheweldedjointisanalysed．Byap-plyingtheweldingprocessinweldingcaterpillarchainsandtreadshoeofrunninggearofspreader，betterpropertyofweldedjointisachieved，andapplicationrequirementofweldedjointisachieved，andapplicationrequirementofspreaderismet．

Keywords:dissimilarmaterial;weldingprocedure;mechanicalproperty

高，同时含有较多的合金元素以保证钢的淬透性，因此这类钢在调制状态下具有较高的强度和硬度，屈服强度高达880～1176MPa。GS30CrMoV6在焊接热影响区，特别是焊接热影响区的粗晶区有产生冷裂纹和韧性下降的倾向;在焊接热影响区受热时未完全奥氏体化的区域，以及受热时其最高温度低于Ac1而高于钢调质处理时的回火温度的那个区域，有软化或脆化的倾向，所以中碳调质钢的焊接

［1］

宜采用较低的热输入焊接。坡口应采用机械加工方法加工，以保证装配精度，并避免由热切割引

0前言

我公司承担了半自动排土机的钢结构制作任

务，其中行走装置的履带链结与履带板是铸钢GS30CrMoV6和低合金高强钢Q345E异种钢的焊接。排土机行走装置共4台套，每台套涉及此种焊道数量达78道。

本公司首次承担此类异种钢接头的焊接，且此次生产的排土机需在－40℃的环境下工作，承受大约200t的质量，运行环境恶劣，介质参数高，因此研究其焊接性并制订相应的焊接工艺对安装工作的顺利进行，以及现场设备的安全运行显得尤其重要。

起坡口处产生淬火组织。1．2Q345E的焊接性分析

Q345E属于低合金高强度钢，其碳含量及合金元素含量均较低，因此焊接总体性很好，其中热轧钢的焊接性更好。但由于这类钢中含有一定量的合金元素及微合金化元素，焊接过程中如果工艺不当，也存在着焊接热影响区的脆化，热应变脆化及

1

1．1

焊接性分析

GS30CrMoV6的焊接性分析

GS30CrMoV6属于中碳调质钢，其碳含量较

)，女，河北保定人，工程师，硕士，主要从事焊接过程控制和焊接工艺研究工作。作者简介:崔志平(1981-

2011年第2期中国修船

［2］

第24卷

产生焊接裂纹的危险。焊接时，热影响区中的2．3

粗晶区及不完全相变区是焊接接头的两个薄弱区。

热轧钢在焊接时，应控制热输入，过大或过小都会降低热影响区的韧性。

1．330CrMoV6+Q345E异种钢焊接时应注意的

问题

1)焊接材料的选择。

GS30CrMoV6属于中碳调质钢，Q345E属于低合金高强度钢，根据异种钢焊接技术规范，宜选用与强度级别低的母材相匹配，化学成分介于两者之间的焊材。根据上述选材原则，选择SQJ507(D1．2)［3］。

2)热影响区的脆化现象。

GS30CrMoV6冷却时，马氏体开始转变的温度(以下简称Ms)一般在300℃以上，如果采用如此高的预热温度，既不利于工人操作，又容易在金属表面产生氧化膜。如果预热及道间温度比冷却时Ms低，则焊接时焊缝及热影响区部分奥氏体立即转变为硬脆的马氏体。若焊后焊件立即冷却至室温，尚未转变的奥氏体也转变为硬脆的马氏体。

3)热输入。

GS30CrMoV6宜采用较低的热输入焊接。热输入大将产生宽的、组织粗大的热影响区，增大脆化倾向;同时会增大焊缝及热影响区产生热裂纹的可能性;对在调质状态下焊接，且焊后不再进行调质处理的构件，热输入大将增大热影响区的软化程度。

焊前预热及道间温度

焊前采用火热预热，预热温度200℃，道间温

度控制在200～300℃范围内。焊前及焊接过程中采用测温笔进行温度测量。2．4

焊接工艺参数焊接工艺参数见表1。

表1

焊接层数

12345

SQJ507(D1．2)焊接材料及规格

焊接工艺参数

焊接电流/A220240240240240

电弧电压/V3234343434

焊接速度/(mm/min)45～5050～6050～6050～6050～60

焊接时采用CO2气体保护，气体流量为18～20L/min。2．5

焊后保温处理

在焊接过程中，采用的预热及道间温度比冷却

时Ms低。由于焊道位于履带连接处，实际生产中整体构件较大，不易进行焊后热处理，为防止氢致冷裂纹的产生，焊后对工件进行后热措施。把焊好的工件加热到Ms点之上10～40℃，用岩棉保温，直至冷却。2．6操作要点

焊接前，为了保证试件焊道的质量，应在试件两端加起弧板和熄弧板。施焊过程中，焊道的分布要合理，采用多层焊，焊层厚度为2～2．5mm，在保证填充金属与母材金属熔合良好的情况下，尽量提高焊接速度，以减少焊接热输入，降低熔池的温度，以避免增大焊缝的淬硬性。2．7

无损检验

按上述工艺方案焊制试件，经过外观检验后，进行磁粉和超声探伤，试样检验合格。2．8

拉伸试验

按照《ISO15614焊接工艺评定》中的要求进行焊接接头拉伸试验，拉伸试验结果见表2。

表2

焊接接头拉伸试验数据表

拉伸强度/MPa625619

断裂位置焊缝焊缝

试验结果合格合格

2工艺试验

GS30CrMoV6试件规格为500×200×10，Q345E试件规格为500×200×10;焊接设备为KR－500Ⅱ型气保焊电焊机。2．1

焊前准备

将坡口加工成HV型坡口，Q345E侧为45°～50°，GS30CrMoV6侧不加工。不留钝边，对口间隙2～3mm，背部加衬垫保护。对口间隙太小容易造成未焊透，对口间隙过大焊缝的填充量加大，焊接速度相对降低，热输入量增大，造成试件变形，过大的热输入量还会造成热影响区的脆化。2．2

焊接方法及焊接材料

采用CO2气体保护焊，焊丝选用SQJ507

试样编号宽度/mm度/mmA01A02

2020

88

2．9

(D1．2)，采用大于99．99%的CO2进行保护。

弯曲试验

按照ISO15614要求进行弯曲试验，试验结果见表3。

2011年第2期

表3

试件号A03A04A05A06A07

崔志平:GS30CrMoV6+Q345E的焊接工艺及接头力学性能

焊接接头弯曲试验数据表

压头直径/mm4040404060

弯曲角度/°180180180180180

试验结果无裂纹，合格无裂纹，合格无裂纹，合格无裂纹，合格无裂纹，合格

第24卷

弯曲类型SBSBSBSBFB

2．10

冲击试验

按照ISO15614要求进行冲击试验，试验结果见表4。

表4

试件

试件

号规格A097．5×10A107．5×10

图1硬度试验结果

焊接接头冲击试验数据表

缺口位置

缺口冲击温功平类型VV

度/℃－40－40

均值/J3941

3结论

我公司排土机履带链结的焊接可以采用本焊接工艺。焊接过程中必须严格执行焊接工艺和后处理工艺，以确保焊接质量。焊接过程中容易造成热影响区的脆化，而且工艺要求采用小热输入，因此必须严格执行焊接工艺参数，并且施焊前应进行针对性的模拟练习。本工艺可用于其它同类型工程的施工焊接。

参考文献

［1］尹士科．焊接材料手册［M］．北京:中国标准出版

社，2002．［2］严鸢飞．国产低合金结构钢Q345和Q420焊接区热应

R］．1985．变脆化研究［

［3］吴树雄，尹士科．焊丝选用指南［M］．北京:化学工

业出版社，2002．收稿日期:2010－09

焊道中心热影响区

融合线附近1～2mm

Q345E的冲击功为－40℃下27J，焊缝和热影响区的冲击值均大于这一数值，试验测得的结果满足要求。2．11

硬度试验

按照ISO15614要求进行硬度试验，每个测试区域内打3个点，试验结果见图1。在焊缝区和热影响区的硬度值高于Q345E的硬度，低于GS30CrMoV6的硬度。根据低强匹配的原则，图1中数据满足焊接接头硬度值的要求。檨殎

檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨殎征订启事

檨殎

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