关键词：Q690D高强钢冷裂纹焊接工艺
Abstract:Inrecentyears,highstrengthsteelinengineeringconstructionmachinerylowalloyapplicationadvantages,includingQ690Dhighstrengthsteelwithlowalloyhighyieldstrengthandtensilestrength,excellentlowtemperaturetoughnessandhighwearresistanceandcorrosionresistance,buttheweldingthermalcrack,coldcrack,hardeningtendencyandcharacteristicsofhydrogeninducedcrackingsensitivity；Toformulatereasonableandeffectiveweldingtechnologyintheproduction,toensurethereliabilityofthewelding.
Keywords:Q690Dhighstrengthsteelcoldcrackoflowalloyweldingprocess
一、引言
模块车是一种自带动力、液压悬挂、可实现模块式组合并车的重型运输设备,用于中铁南方基地的港珠澳大桥钢箱梁的转场运输。为了节能环保，减重降耗，该产品设计为Q690D高强度钢焊接而成的空间框架式车体结构，具有整体高度低、强度高、空间结构紧凑等优点。该高强钢为公司首次采用，板厚规格繁多，工期紧，时值冬季，环境温度不利，急需编制合理的焊接工艺确保生产的进行。
二、母材的特性及焊接方法的选择
Q690D交货按调质（淬火+回火）状态交货，钢的牌号、化学成分（熔炼分析）和碳当量CEV符合表1规定，钢板的力学性能和工艺性能符合表2的规定。
表1钢的牌号、化学成分（熔炼分析）和碳当量CEV
由表1化学成分分析得知，Q690D含Cr、Mo等淬透型元素，且含量较高，容易产生冷裂纹及淬硬性，在焊接时需要较小的热输入，以保证热影响区的焊接性能；采用MAG(80％Ar+20％CO2)混合气体保护焊，Ar、CO2的纯度≥99.5%（体积法）CO2的纯度≥99.5%（体积法），且其水含量不大于0.005%(重量法)，严格控制低氢条件防止裂纹的产生。时值冬季，气温低且风大，为保证焊接质量需对气体采取加热和防风措施。
表2钢板的力学性能和工艺性能
在选择焊材时，由于该结构主要是承压受力，为减少焊缝裂纹采用“等强匹配”原则；选择CHW-70C实芯焊丝，焊丝的化学成分如表3所示，焊丝熔敷金属力学性能如表4所示：
CMnSiSPNiMoCu0.0831.720.620.0080.0141.140.420.24
表3焊丝的化学成分
抗拉强度Rm（MPa）屈服强度Rel或Rp0.2（MPa）断后伸长率A(%)-20℃冲击功KV2(J)保护气体7506502395富氩7206302170CO2
表4熔敷金属力学性能
从表3中知该焊丝较高的Ni、Mo的渗入使得金属具有优良的综合机械性能，从表4可以看出该焊丝的力学性能满足设计要求。由于该模块车中设计板厚规格从10mm-50mm不等，根据相关规定，试件接头的主要形式为（12mm+20mm/50）T形接头及（50mm-50mm）对接接头，要求全熔透焊接。
三、焊接工艺
①坡口加工
坡口的形式按照相关要求，采用机械的方法或者热切割等方法加工坡口，机械加工方法，即刨坡口角度，刨后去油污，热切割后去熔渣，去氧化皮并打磨光顺。气体保护焊焊的坡口要求坡口角度的允差一般±5°，钝边高±2mm。坡口表面及两侧（离坡口边缘的距离各20mm），需打磨将水、铁锈、油污、积渣和其他有害杂质清理干净。
②焊接工艺要点
1）焊丝需去除油、锈并烘干；保护气体保持干燥；
2）Q690D钢材焊前预热（60-150℃），并且严格控制焊接过程中的层间温度（130-150℃）和焊接能量，从而减少焊接过程中内应力和焊后残余应力，避免产生淬硬组织；
3）采用多层多道焊接时，严格按照图4所示顺序焊接，焊接参数参见图5；每层焊道焊缝焊接完毕后，用砂轮机或钢丝刷等将焊渣、飞溅等杂物清理干净，焊道及焊道边缘清理干净，不允许有油、锈、渣等物。焊道两侧用风动砂轮机清理边缘单侧不得小于20mm，尤其注意坡口边缘，方可焊接下一层；双面焊接时，单侧焊接后采用碳弧气刨或砂轮机进行背面清根，将焊接在清根侧的定位板、焊瘤等清除；
图4多层多道焊接示意图
图5焊接参数表
4）为了保证焊缝的焊接质量，始焊、终焊处最易产生焊接缺陷，如焊瘤、弧坑及焊接裂纹，故采用指定的引、收弧位置，不采用与母材同种材料的板做引、收弧板；应力集中处不允许引弧和收弧；
5）Q690D板材焊后不允许用压力机和火焰矫正，所以构件在点组时采用反变形法和加支撑焊接。点组时的定位焊缝焊脚高为7mm-8mm，长为20mm-50mm，间隔为200mm-300mm，当焊缝长度不足700mm时，单侧定位焊缝不少于两处。定位焊缝出现裂纹时，必须清除，重新定位焊缝，为防止工件变形，加支撑焊接，但焊后必须铲磨平整。
6）由于Q690D钢材焊后容易出现焊接接头冷裂纹和脆性断裂，试件焊后需进行焊后热处理，降低冷却速度。本试验中主要焊后采用加热器、石棉保温（400~450℃），时间不小于2小时，以降低焊缝脆性，提高焊接接头性能。
图6加热保温措施
四、焊接检测结果
在以上的工艺指导下焊接试件的接头拉伸、冷弯，冲击试验及宏观酸蚀试验均合格，满足设计要求。
五、结束语
通过对焊接试件的接头拉伸、冷弯，冲击试验及宏观酸蚀试验进行检验，焊缝性能指标均符合试验标准，证明本次焊接工艺具备可行性，根据本焊接工艺进行了产品焊接，最终按期保质的完成了模块车的生产任务。模块车于2013年在中铁山桥集团南方基地投入使用，累计转运各型钢箱梁5600余孔，满足了港珠澳大桥钢各型箱梁的转运需要，创造了良好的经济效益。
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]方洪渊．焊接结构学[M]．北京：机械工业出版社，2008．
[3]四川大西洋焊接材料股份有限公司.大西洋焊接材料，2011