賈寶麗,吳俊峰,李 攀,王志剛,蘇太舉,李福安,王 琳

（新東北電氣集團(tuán)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備有限公司，沈陽(yáng)110027）

中碳調(diào)質(zhì)鋼30CrMnSiA補(bǔ)焊工藝方法研究

賈寶麗,吳俊峰,李 攀,王志剛,蘇太舉,李福安,王 琳

（新東北電氣集團(tuán)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備有限公司，沈陽(yáng)110027）

為得到中碳調(diào)質(zhì)30CrMnSiA鋼合理的補(bǔ)焊工藝，采用鎢極氬弧焊，選用A302焊條，通過(guò)實(shí)際操作確定了最佳焊接參數(shù)以及預(yù)熱、緩冷溫度。選擇的工藝參數(shù)可以有效防止補(bǔ)焊過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生，在一定程度上改進(jìn)了30CrMnSiA鋼補(bǔ)焊方法，在勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)效率以及成本上優(yōu)于以往的手工電弧焊工藝方法，焊接質(zhì)量達(dá)到了要求。

焊接；中碳調(diào)質(zhì)鋼；30CrMnSiA鋼；鎢極氬弧焊；補(bǔ)焊焊接工藝

Abstract:In order to obtain the reasonable repair welding technology of medium carbon quenched and tempered steel 30CrMnSiA,The optimal welding parameters were determined through actual operation by using TIG welding and A302 electrode,as well as the preheat and slow cooling temperature.The selected process parameters can effectively prevent welding cracks generation,improved the repair welding method of 30CrMnSiAa to a certain extent.It was superior to the previous manual arc welding process on the labor intensity,production efficiency and labor cost,the welding quality reached the requirement.

Key words:welding;medium carbon quenched and tempered steel;30CrMnSiA steel;TIG;repair welding technology

1 補(bǔ)焊產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

新東北電氣集團(tuán)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備有限公司生產(chǎn)一種30CrMnSiA材質(zhì)零部件，結(jié)構(gòu)如圖1所示。在加工制造中，由于前期機(jī)械加工存在加工過(guò)度問(wèn)題，尺寸不能滿足圖紙要求?？紤]到30CrMnSiA的材料成本，采用補(bǔ)焊方式將加工過(guò)度部位補(bǔ)焊后再進(jìn)行機(jī)械加工，以達(dá)到圖紙尺寸要求。

圖1 加工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

2 30CrMnSiA焊接性分析

30CrMnSiA鋼為中碳調(diào)質(zhì)鋼[1]，其含碳量較高，焊接性一般。焊接過(guò)程中易產(chǎn)生如下焊接缺陷：

（1）焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化。30CrMnSiA鋼由于含碳量高、合金元素含量多，在快速冷卻時(shí)，從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的起始溫度Ms點(diǎn)較低，焊后熱影響區(qū)產(chǎn)生的馬氏體難以產(chǎn)生自回火效應(yīng)，硬度很高，易造成脆化。如果在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下施焊，而且焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，其熱影響區(qū)將出現(xiàn)強(qiáng)度、硬度低于母材的軟化區(qū)。

（2）裂紋。30CrMnSiA鋼焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體[2]，對(duì)氫致冷裂紋的敏感性很大。加之30CrMnSiA鋼的碳及合金元素含量高，焊接熔池凝固時(shí)固液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析傾向大，因而焊接時(shí)具有較大的熱裂紋傾向。

通過(guò)以上分析得出，在焊接30CrMnSiA鋼時(shí)，需制定較嚴(yán)格的工藝措施，即采用較低的焊接熱輸入，焊前預(yù)熱、控制層間溫度和焊后熱處理等方法來(lái)解決脆化、軟化及裂紋等問(wèn)題，并控制焊材氫的含量，焊接過(guò)程中要注意填滿弧坑。

3 30CrMnSiA鋼補(bǔ)焊工藝過(guò)程

3.1 30CrMnSiA鋼的化學(xué)成分

30CrMnSiA鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 30CrMnSiA鋼的化學(xué)成分 %

3.2 焊條的性能

A302焊條是鈦鈣型藥皮的Cr23Ni13不銹鋼焊條[3]，熔敷金屬具有良好的抗裂性能及抗氧化性能，可交/直流兩用，有良好的工藝性能，用于焊接相同類(lèi)型的不銹鋼、不銹鋼襯里、異種鋼以及高鉻鋼、高錳鋼[5]等。A302焊條化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表2 A302焊條的化學(xué)成分 %

3.3 焊前準(zhǔn)備

選用Φ3.2 mm焊條，焊前烘焙1 h，烘干后應(yīng)立即存放在于保溫筒內(nèi)[6]，隨用隨取。除去零件所焊表面及距焊接處20 mm內(nèi)所有雜質(zhì)及污物，在焊縫100 mm范圍內(nèi)均勻預(yù)熱150℃。焊前預(yù)熱如圖2所示。

圖2 焊前預(yù)熱過(guò)程

3.4 焊接工藝

鎢極氬弧焊采用松下YC—500WX4型設(shè)備。焊接過(guò)程中采用小電流[7]、不擺動(dòng)，直流TIG焊接。焊接一次成型，中間不斷弧，一次收弧完成，焊后進(jìn)行200℃緩冷，如圖3所示，焊接參數(shù)見(jiàn)表3，整體焊接參數(shù)調(diào)整如圖4所示，焊后的焊縫成型狀態(tài)如圖5所示。

圖3 焊后200℃緩冷

表3 30CrMnSiA鋼的焊接參數(shù)

圖4 設(shè)備顯示的焊接參數(shù)

圖5 焊后焊縫成型照片

3.5 焊后檢測(cè)

焊后進(jìn)行外觀檢查，并于24 h后進(jìn)行了滲透無(wú)損檢測(cè)。外觀檢查合格，無(wú)損檢測(cè)按照J(rèn)B 4730.2—2005進(jìn)行，Ⅰ級(jí)，表面無(wú)缺陷，檢測(cè)合格[8]。無(wú)損檢測(cè)成像狀態(tài)如圖6所示。

圖6 無(wú)損檢測(cè)成像圖片

4 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)補(bǔ)焊工藝證明了30CrMnSiA鋼鎢極氬弧焊補(bǔ)焊方法的可行，通過(guò)實(shí)際操作確定了最佳焊接參數(shù)，以及預(yù)熱緩冷溫度[9]，本工藝參數(shù)可以有效防止在補(bǔ)焊過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生，在一定程度上改進(jìn)了30CrMnSiA鋼補(bǔ)焊方法，在勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)效率以及成本上優(yōu)于以往的手工電弧焊工藝方法[10]，對(duì)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接有一定借鑒作用。

[1]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)（第2卷）：材料的焊接[M].第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

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[9]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).第八次全國(guó)焊接會(huì)議論文集第1冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[10]田燕.焊接區(qū)斷口金相分析[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

Research on Medium Carbon Quenched and Tempered Steel 30CrMnSiA Repair Welding Technology

JIA Baoli,WU Junfeng,LI Pan,WANG Zhigang,SU Taiju,LI Fuan,WANG Lin
（New Northeast Electric Group High Voltage Switchgear Co.,Ltd.,Shenyang 110027,China）

TG441

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.05.010

2017-03-08

編輯：羅 剛

賈寶麗（1983—），女，漢族，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，工程師，主要從事鋁合金低壓壓力容器焊接工藝研究工作。