・５８・ 铝 镁 通 讯 不同牌号钢材混焊后焊缝可焊性试验研究 蔡胜利 （中国长城铝业公司计划部 河南郑州 ４ ５ ０ ０４１） 摘要 金属可焊性是金属焊接过程中需要着重研究的内容。文章通过对三种不同 牌号钢材可焊性分析及不同牌号钢材混焊接头的可焊性试验，阐述了金属可焊性的 研究方法及步骤等。 关键词 钢材焊接可焊性试验 １ 前言 性，只有根据国家规范和设计的有关要求，通 实际工程中，由于一些特殊原因，在现场 过试验来确定。 制作的钢结构构件需要两种或两种以上不同牌 表１原材料机械性能 号的钢材相互焊接。如我厂某工程的吊车梁， 钢 钢材 屈服 极限 延 常温 弯曲 设计欲采用结构钢为平炉或顶吹氧气转炉Ｑ２３５ 材 型 规格 强度 强度 ６ 伸 塞 冲击 韧性 １ ８０ 备 注 号镇静钢。但由于采购及库存等原因，在现场 号 柚血 ＭＰａ ＭＰａ ％ Ｊ ｄ＝４ｃｔ 实际制作中需要将我国的Ｑ２３５、日本的ＳＭ４ＩＢ ＪＩ ＳＧ３１ ０１ ４ｌＢ ２ ２ ２８Ｏ ４５０ ３０ ２７．５ 合格 ０ ＝２ ３ ５ＭＰａ 和德国ＲＳＴ３７—２等三种不同国家生产、不同牌 ｏ ．＝４０２—６１０ＭＰａ 号的钢材混焊。这三种钢材都属于可进行焊接 ＤＩ Ｎｌ ７ｌ ＯＯ 的结构用钢材，根据这三种钢材的出厂合格证 静一 １４ ２５０ ３９０ ３４ ２７ 合格 ｏ ｓ＝２ ３５Ｍｌ】ａ ０．＝３４０—４７ＯＭＰ 及材质证明的对比分析，其机械性能、化学成 ＧＢ７ＯＯ 分、ｌ：艺可焊性又都比较相近（见表一、 ０２ ３ ５ ｌ８ ２６Ｏ ３８Ｏ ２８ ２ ７ 合格 ０ ｓ＝２３ ５ＭＰａ 二．）。然而要将这三种钢材相互焊接，确定在 ｏ ＝４０ ２—６１０ＭＰａ 法 ：程的吊车梁这种极端重要的部位使用，还 ２ 三种金属可焊性的理论分析 需分别做这三种钢材相互混合焊接的可焊性试 金属可焊性试验可分为母材和焊接接头两 验。设计院必根据可焊性试验结果进行设计。 大类。首先是对母材的检验，主要有化学分 金属可焊性一般是指被用于焊接的金属是 析、机械性能、原材料缺陷检验。确定母材为 否具有适应焊接加工的能力，以及在一定焊接 可焊性钢材后，再将两种相同或不同牌号钢材 工艺条件下焊接加工以后能否获得优质的焊接 相互焊接，并对焊接接头的可焊性进行试验， 接头及焊接接头能否在使用条件下安全运行的 焊接接头的主要试验有机械性能、焊接接头的 能力。金属的可焊性只能通过试验才能确定， 探伤检验等。 一般来说，金属可焊性的试验可分为母材和焊 母材的五大化学元素Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｍｎ、Ｓｉ的 接接头两人类，虽然这三种钢材自身均为可焊 含量及部分微量元素的含量对焊接热影响 淬 性钢材，但这三种材料相互焊接后其机械性能 硬和冷裂倾向有着直接的密切关系。在国际 和 艺性能能否满足设计要求，也就是说，两 上，检验金属可焊性的间接方法一般用碳当量 种不同牌号的钢材相互焊接时，是否具有可焊 来评价，各个国家采用的的碳当量计算方式虽 ２００２年Ｎｏ＿１ 铝镁通讯 ・５９・ 有所不同，但计算的结果基本是一致的。 如国际焊接学会推荐的碳当量计算公式 为：ＣＥ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５ 利用碳当量的值可以间接判定钢材的可焊 性。当ＣＨ≤０．３０％时可以间接地说该钢材具有 较好的可焊性．这三种钢材的化学成分实测值 和碳当量计算值都小于０．３０％（见表二），而且这 三种钢材的化学成分含量非常接近。因此，间 接的说这三种钢材可以相经焊接。 日本规定的碳当量计算公式为： Ｃｅｑ＝（＇＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋（ ｒ／５＋Ｍ０／４＋Ｖ／１４ 我国的标准碳当量计算公式为：ＣＨ＝Ｃ＋Ｍｎ／６ 表２钢材化学分析 序弓 ＼ Ｐ ＪＩ ＳＳＧ Ｃ ３ｌ ０ｌ ＤＩＮ ＭＩ ７００ ＧＢｎ７ Ｓ００ ｉ Ｐ Ｓ 实际分析Ｃ Ｍ结果Ｉ ｎ Ｓｉ 碳当量 １ ＳＭ４ｌ Ｂ ≤０．０４ ≤０．０４ ≤０．２２ ≤０．６１－１．２ ≤０．３５ ０．０２ｌ ０．００８ ０．１ ３ ０．７ｌ ０．２７ ０．２５ ３ ＲＳＴ３７—２ ≤０．０５ ≤０．０５ ≤０．１ ７ ≤ ≤ ０．００ｌ４ ０．０ｌ ６ ０．１ ０２ ０．５４ ０．３ｌ ０．１９ ４ ０２ ３５ ≤０．０４５ ≤０．０５ ≤０．２２ ≤３５－０．６５ ≤０．１２－０．１３ ０．０ｌ ３ ０．０ ３２ ０．１ ５ ０．６ ３ ０．２４ ０．２６ 对于设计和使用单位来说除了这三种金属 试验法》制样和试验 的可焊性外，最关心的问题是能否用简单的电 疲劳试验采用“奴”型试验机，试样１：作 焊＿Ｔ艺如手工电弧焊接将这三种钢材混合焊 直径ｄ＝９．８４±０．００１ｍｍ，应力计算６＝１６Ｑａ／Ⅱｄ。 接，而且混合焊接接头的机械性能及冲击韧性 （其中，６为条件疲劳极限强度，取值２１４Ｎ／ｍｍ２： 和弯曲疲劳强度能否满足设计和使用要求。由 Ｑ为加码质量与吊架质量的总和；ａ为主轴承鼓 表二可知，以上三种钢材机械性能日本ＳＭ４１Ｂ 轮上的中心距离，试验机转速３０００转／分。设 及ＲＳＴ３７—２的技术条件符合各自国家的相关标 计提供的疲劳循环次数为２×１０６． 准要求，同时也接近我国Ｑ２３５钢技术条件。按 三种钢材相互混合焊接可以有三种组合， 照施 Ｊ：现场实际情况，选择手工电弧焊接工 即：Ｑ２３５一ＳＭ４１： 艺，并对该焊接工艺下的焊接接头进行ｘ射线 Ｑ２３５－ＲＳＴ３７２２； 损探伤检测，选择高于Ｉ Ｉ级的焊接接头做拉 ＳＭ４１一ＲＳＴ３７—２。 伸、弯曲、冲击和疲劳试验。 ４ 试验结果分析 ３ 混合焊缝的机械性能试验 三种不同组合的焊缝所做拉伸、弯曲、冲 焊接方式：手工电弧焊 击试验结果见表三，疲劳试验结果见表四。所 焊条采用Ｔ４２６焊条 有试件经试验后均未在焊接接头以外断裂，焊 焊接接头的拉伸、冷弯试验与原材料试验 接接头的实际条件疲劳强度高于所测条件疲劳 相 。冲击试验按ＧＢ２２９《金属常温冲击韧性 强度，说明各种组合具有良好打的可焊性能。 表３不同钢材组合焊缝机械性能试验 组合焊缝名称 极限强度 弯曲 冲击韧性 ＰＭａ Ｄ：２ｃｍｌ ８０ Ｊ ｌ ０２３５一ＳＭ４ｌ Ｂ ４６８ 合格 ２８ ２ Ｑ２３５一ＲＳＴ３７—２ ４３Ｏ 合格 ２８ ３ ＳＭ４ ｌ Ｂ—ＲＳＴ３７—２ ４Ｏ４ 合格 ２９ 表４不同钢材组合焊缝疲劳试验 组合焊缝名称 疲劳极限强度 设计疲劳循环 实际疲劳循环 ＰＭａ 次数 次数 ｌ Ｑ２３５一ＳＭ４ｌ Ｂ ２ｌ ４ ２×ｌ０ ２．８６×ｌＯ ２ Ｏ２３５一ＲＳＴ３７—２ ２ｌ ４ ２×ｌ０ ２．９５×ｌＯ ３ ＳＭ４ ｌＢ—ＲＳＴ３７—２ ２ｌ ４ ２×ｌＯ ３．１Ｏ×ｌ０ 最终设计上采用了以上试验结论，吊车梁经过几年的实际用未发现任何异常。
