Q690C低合金高強度結構鋼焊接工藝研究摘要：通過對Q690C低合金高強度結構鋼材料性能分析、焊接性能分析、試驗并進行焊接工藝評定確定合適的焊接方法、焊接材料及合理的焊接規范，在生產中采用高強度實芯焊絲和富氬混合氣體保護焊，通過焊前預熱、焊中嚴格控制焊接規范，焊后緩冷等措施，有效的保證了Q690C低合金高強度結構鋼的焊接質量。關鍵詞：Q690C；低合金高強度結構鋼；焊接規范引言：進入二十一世紀，隨著社會在不斷的進步與發展，國家電力事業正在蓬勃發展。電網在不斷升級，電壓等級從原先的110kV、220kV向超高壓330kV、500kV及特高壓750kV、1000kV發展，輸電線路鐵塔承受的荷載也越來越大，基塔重量也隨之加大。為了保證鐵塔質量，又能達到減輕塔重、降低造價之目的，國家電網公司在近幾年一直研究高強鋼在輸電線路鐵塔中的應用，Q420、Q460等低合金高強度鋼材在不斷進行推廣和應用。2009年國家把低合金高強度結構鋼的標準GB/T1591從鋼材強度的最高級別從Q460提高到Q690，這就為輸電線路鐵塔應用高強鋼提供了更大的空間。焊接是鐵塔制造中的關鍵過程，從鋼材的性能、化學成分分析；焊接冷裂紋敏感性分析、試驗；焊接性能試驗；焊接工藝評定等方面進行試驗、分析、研究，確定Q690C低合金高強度結構鋼的焊接性能。一、鋼材的復檢本焊接實驗選用鋼材為唐山鋼鐵股份有限公司生產的鋼材牌號為Q690C、厚度為8㎜控軋鋼板，鋼材化學成分和力學性能符合《低合金高強度結構鋼》GB/T1591-2008中的要求。所有鋼材進行復檢，復檢結果與鋼材質量證明書及GB/T1591-2008《低合金高強度結構鋼》標準對照，化學成分要求見表1。表1鋼材的化學成分力學性能要求見表2。其中拉伸試驗用試樣取橫向試樣，沖擊試驗用試樣取縱向試樣，采用10㎜×7.5㎜×55㎜的V型缺口試樣。表2鋼材的力學性能通過表1和2的鋼材復檢結果比較看出：鋼材的化學成分及各項力學性能指標均滿足標準要求。二、鋼材的焊接裂紋敏感性分析（一）焊接裂紋敏感性指數分析GB/T1591-2008標準6.1.9規定：熱機械軋制（TMCP）或熱機械軋制加回火狀態交貨鋼材的碳含量不大于0.12%時，可采用焊接裂紋敏感性指數（Pcm）代替碳當量評估鋼材的可焊性。Q690鋼材的Pcm值≤0.25%。Pcm值應由熔煉分析并采用下式計算：Pcm=C+Si/30＋Mn/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋V/10＋5B=0.21％計算結果看出，Q690C鋼材的焊接裂紋敏感性指數符合標準要求。不同強度鋼材的焊接裂紋敏感性趨勢見圖1圖1不同強度鋼材焊接裂紋敏感性趨勢圖（二）碳當量計算鋼材的焊接冷裂紋敏感性與母材和焊縫金屬的化學成分有關，通常用碳當量來表示。GB50661《鋼結構焊接規范》引用了國際焊接學會（IIW）推薦的非調質鋼碳當量Ceq計算公式進行計算：Ceq=C＋++（％）按表2鋼材的質量證明書數值，依據上述公式進行計算其碳當量為0.518％；從碳當量計算結果看出，鋼板的碳當量大于0.50％，說明其焊接難度為：難。（GB50661標準對工程焊接難度劃分：碳當量在0.50％以上范圍內為“難”）。為保證焊縫質量，需進行具體的焊接工藝評定來指導鋼材的焊接生產。不同強度鋼材碳當量趨勢見圖2圖2不同強度鋼材碳當量趨勢圖三、斜Y坡口焊接裂紋試驗參照GB4975.1《斜Y坡口焊接裂紋試驗方法》進行斜Y坡口焊接裂紋試驗（小鐵研），以評定焊接熱影響區產生冷裂紋的傾向性。（一）試驗圖樣：見圖3；圖3試件形狀及尺寸（二）試驗條件：見表3；表3焊接冷裂紋試驗條件（三）試驗結果：見表4。表4試驗結果斜Y坡口試驗結果表明，Q690C鋼材在焊接時，需要進行預熱150-180℃。四、焊接性能試驗（一）焊接材料的選擇焊接材料的匹配一般采用等強原則，即焊絲熔敷金屬力學性能與母材力學性能相當。但是近年來美國、日本等國家從焊接裂紋角度考慮，對“低強匹配”焊接接頭的性能進行了研究。采用“低強匹配”焊接材料可使焊縫裂紋顯著減少的經驗，在美國和日本的一些工程結構中被采用，國內也有這方面的報道。考慮到防止焊縫裂紋、改善工藝條件以及焊接區的韌性和裂紋敏感性，為此參照GB50661標準及相關焊接材料標準，CO2氣保焊時選用焊絲型號為：武漢鐵錨焊接材料有限公司生產的牌號為WH-70-G實心焊絲（符合GB/T8110-2008中ER70-G）。焊接氣體采用富氬（Ar80%+CO220%）混合氣體。（二）熔敷金屬力學性能試驗按照GB/T8110-2008《氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》的要求進行制備試件見圖2，。圖2熔敷金屬力學性能試驗試件制備焊接規范見表5。表5焊接規范試驗結果見表6、表7。表6熔敷金屬力學性能通過表6、表7的試驗結果看出：CO2氣保焊焊絲熔敷金屬力學性能和化學成分基本與母材性能相當，按照焊材選用低匹配的原則可以使用。五、結論試驗結果表明，Q690C鋼材在采用氣體保護焊接時，焊絲選用70公斤級焊材、氣體選用富氬(80％Ar+20％C02)混合氣體；焊前需要預熱150～180℃，能夠滿足焊接要求。參考文獻:[1].GB50661-2011.鋼結構焊接規范[S].北京：中華人民共和國住房與城鄉建設部、中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，2011[2].G