低合金高強度耐磨板焊接性的改善措施

  低合金高強度耐磨板是一類(lèi)可焊接的低碳工程結構用鋼。其含碳量通常小于0.25%,比普通碳素結構鋼有較高的屈服點(diǎn)σs或屈服強度σ0.2(30~80kgf/mm2)和屈強比σs/σb(0.65~0.95),較好的冷熱加工成型性,良好的焊接性,較低的冷脆傾向、缺口和時(shí)效敏感性,以及有較好的抗大氣、海水等腐蝕能力。

  另外,其合金元素含量較低,一般在2.5%以下,在熱軋狀態(tài)或經(jīng)簡(jiǎn)單的熱處理(非調質(zhì)狀態(tài))后使用;因耐磨板能大量生產(chǎn)、廣泛使用。各發(fā)達工業(yè)國家的低合金高強度耐磨板產(chǎn)量約占鋼產(chǎn)量的10%。但低合金高強度耐磨板的焊接經(jīng)常會(huì )出現冷裂紋、熱裂紋等問(wèn)題。

  1、冷裂紋

  由于低合金高強度耐磨板中合金元素的含量較低,造成其碳當量處于一個(gè)較高水平,使得其具有比較高的淬硬性?xún)A向,在焊接熱影響區極易產(chǎn)生冷裂紋。

  研究表明,產(chǎn)生冷裂紋的三個(gè)主要因素有:一是焊縫金屬或熱影響區硬組織、裂縫金屬內殘留的擴散氫、焊接殘余應力;二是隨著(zhù)低合金高強度耐磨板強度等級的增高;三是焊接接頭冷裂紋傾向增大。焊接低合金高強度耐磨板時(shí),由于雜質(zhì)而產(chǎn)生的氫來(lái)不及逸出,會(huì )殘留在焊縫內。另外,隨合金元素含量增多、強度等級的提高,熱影響區有較大的淬硬傾向。

  為了解決冷裂紋的問(wèn)題,焊前除了嚴格按照說(shuō)明書(shū)的規定操作外,通過(guò)提高材料的焊接性和強度,將冷裂紋的產(chǎn)生位置從熱影響區轉移到焊縫。殘余應力值及其產(chǎn)生的時(shí)間也是影響因素之一,如果殘余應力產(chǎn)生較早,冷裂紋會(huì )產(chǎn)生在焊縫處,從而降低熱影響區的冷裂紋。

  2、熱裂紋

  熱裂紋是由于焊縫金屬中硫元素、碳含量偏高而產(chǎn)生的,它會(huì )形成低熔點(diǎn)共晶物,在焊接應力的作用下,結晶的液態(tài)金屬沿晶界開(kāi)裂,形成熱裂紋。

  低合金高強度耐磨板焊接時(shí),鋼材和焊接材料的含碳量也相當關(guān)鍵。例如,由于鋼中硫元素與錳元素的存在,而形成硫化錳化合物,高熔點(diǎn)的硫化錳會(huì )增加鋼的抗裂紋性。另外,減小焊接結構的剛性與控制焊縫成形系數等,對減少熱裂紋的產(chǎn)生也很重要。