EH36高强钢的焊接

EH36高强钢的焊接

我公司在平时的船舶修理和改装技术过程中，经常会涉及到一些多用途大型船舶集装箱，为了提高抗低温脆化能力，在这些船舶的一些重要部位经常采用到AH、DH、EH高强钢，其中级别最高的是EH36。强度级别为3Y级，且-20℃时焊条中心距熔合线1、3、5mm处冲击值>475（ABS规范）。我们在平时的产生实践中经常会焊接这种类型的高强度钢板，为些我们也进行了数次焊接试验，以便采取有效措施，选择合理的焊接工艺。以下内容仅供大家参改：

 

EH36高强度钢的化学成分力学性能见表1。根据国际焊接学会的碳当量公式，计算得到CE=0.41%。当CE=0.41%~0.60%时钢的淬硬倾向逐渐增加，属于有淬硬倾向的钢，再加上此钢对低温冲击性能具有较高的要求，因此EH36是一种焊接性较差的材料，要获得满意的焊缝，必须采取相应措施：

 

（1）采取能量集中的焊接热源；

 

（2）选择合理的焊接材料；

 

（3）选择合理的焊接工艺参数。

 

1　EH36焊接性分析

 

表1　EH36高强钢的化学成分和力学性能

 

化学成分（％）                                     力学性能

                                                        屈服强度   抗拉强度   伸长率   冲击吸收AKV

 

C    Si   Mn    p      s    Cu    AI    Cr   Ni

 

                                                        Os∕Mpa    Ob∕Mpa    （％）    (-40℃)∕J

 

0.15  0.31  1.4   0.005   0.014  0.17  0.038  0.06  0.08       400         540        34      153,143.173

2　焊接工艺

 

（1）焊接方法。由于CO2气体保护具有电弧热量集中、熔敷效率高及焊接变形小等特点，针对本船高强钢板厚度均在于5mm以上的特点，因此选用CO2气体保护焊接方法。

 

（2）焊接材料。根据等强度的原则，选用熔敷金属强度高、低温冲击韧性好的焊丝SQJ501，该焊丝的熔敷金属化学成分和力学性能表见表2。

 

（3）焊接参数。为了取得良好的焊缝性能，选用了几组不同的焊接参数进行焊接工艺试验，选用焊接参数见表3，坡口形式为双边V形坡口，彩单面焊双面成形，坡口形式见图1。试验结果表明，采用不同焊接参数的焊接试板，拉伸、冷弯结果均合格，但-20℃冲击试验结果却相差较大，见表4。

 

表2　SQJ501焊丝熔敷金属的化学成分和力学性能

 

                                                屈服强度    抗拉强度     伸长率     冲击吸收功AKV

 

C       Si      Mn      p       s    

 

                                                 Os∕Mpa    Ob∕Mpa    （％）       (-20℃)∕J

 

化学成分（％）                                         力学性能

表3　焊接工艺参数

 

≤0.12  ≤0.90  ≤1.75  ≤0.04  ≤0.03             ≥410      510-660      ≥22      124，128，130

       1                       200～220        24～26             120～140

 

1    2～3        单道焊       240～260        24～28             100～120               15～20

 

       4                       260～280        22～24             100～130

 

序号  层次   多道焊或单道焊   焊接电流I∕A   焊接电压U∕V    焊接速度U∕mm.min)   气体流量Q∕L·min)

1                       200～220        24～26             120～140    2    2～5        单道焊       240～260        24～28             120～140               15～20           6                       260～280        22～24             100～120

1                        200～220        24～26              120～140            2～4每层2道    3   2～5                      240～260        26～28              250～270               15～20                 5～6每层多道          6                        260～280        22～24              220～260

表4　冲击试验结果

 

冲击吸收功Akv(-20℃)∕J

焊缝中心线     熔合线      热影响区（距熔合线1mm）  热影响区（距熔合线3mm）   热影响区（距熔合线5mm）

1      20，18，12    21，17，30            26，40，26                   60，60，64                    80，124，140    2     19 ，27，29    26，31，45            37，42，75                  83，108，128                  122，142，147    3   112，128，120    70，84，86         164，180，189                 264，272，278                  265，269，275

3　试验结果及讨论

 

3．1　 试验结果分析

 

（1）从1号试板的试验结果看出：尽管EH36钢板和SQJ501在-20℃具有较好的韧性，但如果按常规的焊接方法焊接，焊缝中心线、熔合线、距熔合线1mm处热影响区均未达到冲击值>47J（-20℃）的要求。

 

（2）2号试样虽然增加了焊接层次，减小了焊层的厚度，焊接热输入有所减小，但由于仍然采用每层单道焊，-20℃冲击试验结果比1号试样要好，但仍有一部分冲击值达不到要求。

 

（3）3号试样将每层单道焊改为每层2道或多焊道后，试样焊缝和热影响区相应部位-20℃冲击试验值明显提高且远超过规定值。

 

3．2结果讨论

 

3．2．1焊缝金属韧性的影响因素

 

影响焊缝金属韧性的主要因素有：母材的化学万分、板厚、焊接方法、焊接材料及焊接工艺灯。在母材、焊接方法和焊接材料选定后，焊接工艺是影响焊缝金属韧性的主要方面。当增大焊接热输入时，促使焊缝中形成粗大的晶界铁素体，从而降低了焊缝金属的韧性。

 

3．2．2焊接热影响区金属韧性的影响因素

 

焊接热影响区的韧性不像焊缝金属那样，利用填加微量元素的办法加以调整和改善，而是母材本身所固有的，只能通过一些工艺措施在一定范围内得到改善，如采用焊后热处理、合理选择焊接工艺参数等。热输入过大时，会使焊接热影响区的晶粒粗化，形成粗大的奥氏体，同时热影响区中存在温度很高的过热区，过热区温度接近熔点，会导致奥氏体晶粒增大了这些溶质点的稳定性，使男溶质点在冷却过程中来不及析出导致材料变脆，从而降低焊接热影响区的韧性。

 

4　结　　论

 

（1）EH36高强钢焊接采用多层多焊道，减小焊接热输入量，从而保证焊缝及热影响区的韧性。

 

（2）当焊接工艺不适合导致焊接输入过大时，对焊缝及热影响区的强大影响不大，主要影响焊缝及影响区的韧性。

 

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