0 前言

低合金调质高强钢以其超高的强度、良好的塑韧性和较好的焊接性能广泛应用于工程机械、海洋船舶、压力容器等领域,这类钢合金系统复杂,淬硬性大,在焊接过程中主要会出现:热影响区的软化、热影响区的脆化和焊接冷裂纹三个问题[1-5]。焊接是影响低合金调质高强钢应用至关重要的因素，而热输入的控制，是高强钢焊接的重点和难点,也是获得无缺陷、性能优良焊缝的关键之一[6]。为使API X52管线钢和Corus RQT 701超高强钢的焊接接头的综合力学性能满足高强度、高可靠性的设计及使用要求，文中针对API X52管线钢和Corus RQT 701超高强钢的异种高强钢焊接进行了工艺试验，恰当的选取焊接材料并匹配了合理的工艺参数，同时也为其它类形的高强钢焊接提供一些经验借鉴。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

选用试验工件的母材规格为Corus RQT 701超高强钢φ406.4 mm×12 mm,API X52 管线钢φ406.4 mm×6.3 mm，主要的化学成分和力学性能如表1和表2所示。两种母材的化学成分相异，它们的导热系数和线膨胀系数不同，焊后焊接接头中存在着较大的残余应力，因此焊接材料的选定尤其重要。根据选用焊接材料等强匹配原则，在保证焊接接头与母材同等的抗拉强度和抗淬硬脆化的前提下改善其焊接性，即提高其抗裂性，选用打底专用焊条LB-52U(φ2.6 mm/ AWS 5.1 / E7016)和气体保护焊药芯焊丝GFL-71Ni(φ1.2 mm/AWS 5.20/ E71T-1J)，两种焊接材料均适合全位置焊接，具有良好的力学性能，其化学成分如表1所示，力学性能如表2所示。

 

表1 母材和焊接材料的主要化学成分(质量分数，%)

  

材料CSiMnPSCrNiCuTiMoVAPI X520.170.191.370.0120.0090.040.020.050.005——Corus RQT 7010.140.371.300.1200.0030.020.020.01—0.002—LB-52U0.070.470.980.0150.0040.020.01——0.010.01GFL-71Ni0.0460.491.520.0130.0120.030.48——0.030.01

 

表2 母材和焊接材料的主要力学性能

  

材料屈服强度ReL/MPa抗拉强度Rm /MPa断后伸长率A (%)冲击吸收能量(-40 ℃)AKV/ JAPI X52380530≥29.035Corus RQT 701800855≥28.092LB-52U451545≥38.080GFL-71Ni490570≥25.0106

1.2 焊接工艺试验

1.2.1 焊接方法与焊接位置

试验采用焊条电弧焊(SMAW)进行打底焊，药芯气体保护焊(FCAW-GS)进行填充和盖面，电源极性为直流反接。焊接试验的位置为6GR(根据标准AWS D1.1[7]),按试验要求的尺寸对试件进行组装定位，坡口的组对间隙为1～3 mm，钝边尺寸1～2 mm，采用单边V形坡口，坡口角度为37.5°,焊接试件的倾斜角度为45°，6GR的焊接位置如图1所示。

  

图1 6GR的焊接位置示意图

1.2.2 焊接工艺过程

焊缝坡口区域的打磨清理，目的是除去坡口表面及附近的铁锈、油脂等影响焊缝性能的杂质，打磨范围为距离焊缝坡口边缘的20～30 mm，直至打磨光亮为止，并采用丙酮或酒精进行擦洗，同时对影响焊接质量的局部凹凸不平处进行修理磨平，焊前对焊条进行260～300 ℃的烘干保温处理，以彻底除去水分，减少扩散氢含量和降低延迟裂纹敏感性，防止产生冷裂纹等缺陷，焊接工艺参数如表3所示。

生活垃圾焚烧时产生的NOx通常为300～400 mg/m3，其中约90%为NO，且以燃料型NO为主。燃料中的氮生成氮氧化物的途径大致如下［1］：

 

表3 焊接工艺参数

  

焊接方法焊接材料焊材直径d/mm焊接电流I/A焊接电压U/V层间温度T/℃焊接速度v/(mm·min-1)焊接热输入E/(kJ·mm-1)SMAWE70162.660～9019～23110～15045～601.4～2.5FCAWE71T-1J1.2170～20019～22110～150230～2800.8～1.5

(1)通过合理匹配焊接工艺参数，严格控制热输入及层间温度，实现了小熔合比的异种钢焊接，且焊接接头具有良好的力学性能，达到了AWS D1.1标准的要求。

2 试验结果与分析

焊接完成24 h后对焊缝进行外观检测和超声波、射线探伤检测，焊缝无损检测结果良好，并对焊缝进行了常规的拉伸、弯曲、维氏硬度、低温夏比V型冲击的力学性能测试和宏观金相分析，可知焊缝熔合良好，其力学性能达到了AWS D1.1标准的要求。常规拉伸试验数值如表4所示，焊缝于母材金属断裂，抗拉强度介于两种母材金属的抗拉强度之间，焊缝根部弯曲试验无裂纹等缺陷产生，宏观金相如图2所示，在焊缝区未发现缺陷。

 

表4 焊接接头拉伸试验

  

试样编号试样宽度d/mm试样厚度δ/mm横截面积S/mm2抗拉强度σb /MPa断裂位置124.76.3155.61560母材225.06.3157.50540母材

  

图2焊缝接头宏观形貌

决定焊缝质量的两个重要力学性能测试，即焊缝低温夏比V型冲击和焊缝维氏硬度，测试数据如表5～6所示，表中的冲击吸收能量、硬度均取3个试样测试结果的平均值。根据AWS D1.1标准可知，当使用小尺寸试样55 mm×4 mm×10 mm且横过缺口的试样宽度小于母材厚度6.3 mm的80%时，则实际试验温度应降低16.8 ℃，即温度由-20 ℃变为-36.8 ℃，同时根据ASTM A370[8]可知，当使用小尺寸试样时夏比V型缺口试验的验收标准也必须随之改变，冲击吸收能量AKV由34 J更改为16 J。从表5可知，在-36.8 ℃的低温韧性冲击中，接头的冲击吸收能量均大于16 J，表明接头的低温韧性良好，但相比较焊接接头其它区域，焊缝中心是韧性相对薄弱区。从表6可知，焊接接头中的焊缝金属、热影响区的维氏硬度HV10测试值均高于API X52管线钢的硬度值，且低于Corus RQT 701超高强钢的硬度值，实现了异种钢的焊接。

 

表5 夏比V型冲击吸收能量

  

母材材料试样尺寸/(mm×mm×mm)(-36.8 ℃)夏比V型冲击平均吸收能量AKV/J焊缝中心熔合线熔合线 +1 mm熔合线+3 mm熔合线 +5 mmAPI X 5255×4×1021.037.735.022.734.3Corus RQT 70155×4×1021.025.732.728.044.0

 

表6 焊接接头维氏硬度值(HV10)

  

焊缝位置API X52母材热影响区焊缝区Corus RQT 701热影响区母材上部167188223220233中部166190211201240根部166175180189231

3 结论

焊前需要进行预热，预热主要目的是为了降低钢材的淬硬程度，延缓或改善焊缝的冷却速度，以利于氢的逸出和改善应力条件，从而降低接头的延迟裂纹倾向，有助于改善接头性能。选取的预热温度为100 ℃，层间最高温度160 ℃，并在焊接过程中对层间温度进行监控，对焊道层间焊缝打磨，避免各种缺欠的产生，确保焊道圆滑过渡。异种钢焊接，熔合比越小越好，可以减少焊缝金属化学成分和性能波动，由于焊接热输入过高会导致焊缝金属晶粒粗大,造成热影响区的脆化。因此焊接时选用小参数的多层多道焊接，严格控制焊接过程的热输入量，这样既可以有效的细化晶粒，改善接头组织和化学成分的不均匀性，同时利用后层焊道对前层焊道的回火作用，改善二次结晶，进一步改善焊缝组织，提高接头整体的塑性和韧性。焊接完成后将焊件在150～250 ℃范围内加热，并保温一段时间，可以消除或减弱焊接残余应力的作用，同时使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。从SMAW和FCAW-GS焊接速度的对比来看，vFCAW是vSMAW的5倍左右，考虑到两种焊接方法填充厚度的不同及过程中更换焊接材料的时间问题。最后经统计可知，SMAW+FCAW组合焊的焊接效率较单纯采用SMAW提高2倍以上。

二是成立债务履行保障机制。要想有效约束经营者的行为，规范预付卡市场秩序，中国人民银行可构建保证金标准，要求经营者以此为依据在特定账户存入保证金，以便监管使用保证金账户。如果商家恶意欺诈或破产、亏损，可以利用该账户中的保证金来补偿消费者，使消费者所承担的法律风险得以降低。

(2)异种高强钢焊接，采用SMAW打底焊接和FCAW-GS填充并盖面的方法，焊接效率较单纯采用焊条电弧焊工艺SMAW提高2倍以上。

加入左联后的鲁迅以其丰硕的创作实绩和其巨大的影响力和感召力进行着工作。他阅读并翻译了多种苏联文艺作品和理论著作，用犀利的文笔与当时国民党政府的文化围剿进行斗争，“左联”五位青年进步作家，被国民党逮捕杀害，鲁迅随即写下《黑暗中国的文艺现状》等文章，揭露国民党政府的罪行。鲁迅积极地进行被害同志的营救工作，在瞿秋白、陈赓、廖承志、丁玲等人的营救工作中，奔走呼号，做了极大的努力。1935年冬，中共北方局跟党中央失去了联系，他又为党接通了这条中断的线，使革命工作得以顺利进行。

参考文献

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[2] 潘新民. EH36 高强钢的焊接[J].焊接,2005(4): 41-43.

[3] 鲁欣豫，李桓，曹军，苗俊安.高强钢X70海管的药芯焊丝气体保护焊工艺[J].焊接技术,2009，38(11) : 27-28.

[4] 田玉吉，程尚华，樊铭林，吕晓春.船用高强钢焊缝的二次返修工艺[J].焊接技术,2010，39(8)：27-29.

[5] 陈裕川，低合金结构钢的焊接[M].北京：机械工业出版社，1992.

[6] 陈祝年.焊接工程师手册[M].北京:机械工业出版社,2002.

[7] American welding society. Structural welding code—steel AWS D1.1/D1.1M [S]. American National Standards Institute. New York,USA,2015.

[8] American society of testing and materials. Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products1,A370 [S]. American National Standards Institute. New York,USA,2016.