Q690高强度钢板焊接的工艺优化探究

张恒

摘要：文章在基于对Q690高强度钢板的成分和力学性能及特点等进行介绍和分析的基础上，对此钢板进行焊接之前的准备工作，以及焊接中的焊接工艺参数选择和焊接工艺优化等进行研究和分析，以供参考。

关键词：Q690高强度钢板；焊接工艺；优化

1引言

近年来随着我国工业化进程的不断加快，我国社会对于煤炭资源的需求量不断增加，而且随着煤矿开采深度的增加，煤矿开采的难度也随之增加，对煤矿开采机械设备也提出了较高的要求。以液压支架为例，它是煤矿开采工作面中的主要设备之一，主要起到支撑顶板的作用，但是由于其长时间处于较为恶劣的煤矿作业环境中，受到动、静两种载荷的影响，所以对其结构稳定性有着较高的要求。而Q690高强度钢板由于具有较高的强度和较长的使用寿命，在煤矿机械中广泛应用。但是由于Q690钢板本身具有一定的淬硬性，所以在对其进行焊接作业的过程中容易出现冷裂问题，需要对其焊接工艺进行优化来满足焊接以及机械设备和煤矿安全生产的要求。

2Q690高强度钢板概述

Q690高强度钢板属于焊接结构钢材，其代表的是屈服强度为690的钢材，通常对于实际使用中的高强度钢板，还会在Q690后面加上代表不同冲击温度的字母，比如Q690C就说明其冲击温度为0℃，而字母D则代表冲击温度为-20℃，字母E则代表冲击温度为-40℃等。正是由于此种钢板具有较高的屈服强度和抗拉强度，所以在目前的煤矿机械中得到广泛应用，且主要应用于液压支架中。Q690合金钢的主要成分和力学性能如表2.1所示。

3Q690高强度钢板焊接准备

针对Q690的成分和力学性能，为了提高焊接作业的质量和焊缝的质量水平等，需要在焊接作业之前对Q690高强度钢板的焊接工艺进行合理确定，并且在焊接作业正式开始之前，首先需要对其试件进行加工、清理和打磨，并且同时进行手工枪的预热和定位点装，然后再进行整体预热。这主要是由于煤矿机械设备通常具有较厚的厚度和较高的强度，为了避免焊接变形等问题，需要采取预热的方式，且预热温度不能低于200℃，而且在预热完成之后应立即进行焊接作业，且保证在焊接作业开始时温度也不应低于100℃。

4Q690高强度钢板焊接的工艺优化

4.1焊接气体的选择

在对Q690高强度钢板进行焊接作业时，为了确保其焊接性能，通常需要选择二氧化碳和氩气的缓和气体作为保护气体进行焊接，而且二者的比例为1:4。在此种混合气体的保护作用下，就可以确保所形成的焊缝具有一定的规范性，并且焊接完成后所形成的焊缝也具有较高的抗氧化性呢过。此外，在氩气的保护下，焊接作业过程中不会与液态金属发生烟花作用，并且由于其具有较大的密度、较低的热导率等特点，所以起到对焊缝的保护。而且还可以对焊接过程中产生的熔滴进行细化来减少其产生飞溅的概率，并能够对焊接熔深进行有效控制来避免出现气孔和夹渣等缺陷的发生，还能降低Q690高强度钢板焊接区产生裂纹的概率。

4.2焊丝的选择

在对Q690高强度钢板进行焊接时为了确保其焊接接头具有较高的力学性能，在进行焊丝选择时应该按照等强匹配和超前匹配的原则进行选择，即采用比母材的抗拉强度更高的焊丝。但是在实际的焊接作业过程中仍然容易出现冷裂纹和淬硬组织的现象，所以针对此问题，有关人员进行了研究和试验，最终发现由于Q690钢板属于低合金高强度钢板，所以为了提高其韧性来满足机械设备中的使用要求，并确保焊接接头的性能，就需要采用比焊接材料强度略低的焊丝，并且在焊接之前要确保焊丝的干燥性。

4.3焊接热输入量的选择

此参数对焊接作业过程总的焊缝冷却速度有着直接的影响，而冷却速度则会对热影响区金属金相组织的变化产生影响并会进一步对焊缝的拉伸性能和焊接接头的抗冲击性能造成影响。主要表现在如果焊接热输入量超过一定标准，就会降低焊缝的金属强度，提高其延伸率，但是最主要的就是会对焊接金属的冲击韧性造成影响，导致其出现较大幅度的下降而影响其使用性能。所以在进行焊接的过程中，需要通过试验来根据不同的焊接电流、电压下的试验结果来确定最佳的焊接热输入量，这样不仅可以降低热影响区的淬硬倾向，提高焊缝的冷却周期，而且可以对其中的氢进行有效消除而降低出现裂纹的概率。

4.4焊接坡口的设计及加工

针对煤矿机械设备中的液压支架来说，根据其设计要求以及Q690高强度钢板的焊接性能，在对其进行焊接作业时需要将其焊接接口设置为V形，而且对于需要进行双边开口的焊接连接件来说，需要在两边分别进行焊接角的设置，且开口角度为30°。在实际的焊接作业中，通常采用气割的方式进行焊接坡口的制造，并且在加工完成之后要对坡口周围的焊渣以及表面的氧化皮等进行去除，然后对坡口进行打磨。

4.5预热以及焊道间温度的控制

针对Q690高强度钢板的焊接性能，需要在焊接之前进行全面的预热，而且在基本确定预热温度之后还要根据焊接作业现场的实际情况进行适当的调整，主要是如果焊接作业的环境中温度较低，则需要对预热温度进行适当的增加；而如果在焊接中需要采用低氢的方式进行焊接时，则可以适当降低预热温度；在采用的焊丝具有比焊接材料更低的强度时，也可以适当降低预热温度；对于具有较大且比较集中的焊接应力的坡口部位，则可以适当提高预热温度。除了需要对预热温度进行合理控制之外，还要对焊缝层间温度进行有效控制，这主要是由于此温度会对焊接接头焊缝金属的抗拉强度和屈服强度造成直接的影响，而且此温度较高时会具有较大的影响，经过试验以及焊接经验，可以将Q690高强度钢板的焊接作业中焊缝层间温度控制在150~200℃的范围之内，这样就可以有效确保焊接接头的拉伸以及冲击性能，并能都对焊缝之间的氢进行有效消除。

4.6焊接完成后的热处理

正是由于Q690高强度钢板本身具有一定的淬硬性，且在焊接中容易在其内部残余焊接应力和氢，所以需要在焊接完成之后采用热处理来对其焊接应力进行消除。经过试验最终确定，对于Q690钢板可以在焊接完成之后在250~300℃的环境中保温2h来进行氢的消除，并且可以在580℃的温度中保温2h来对焊接应力进行消除，但是也会对碳氮化合物的析出和焊接接头的冲击韧性造成影响，所以需要按照实际情况对具体的热处理工艺进行选择和确定。

5结语

Q690高强度钢板由于具有较好的焊接性能而被广泛应用于煤矿机械设备中，但是需要在焊接过程中对其焊接工艺参数进行试验、确定并有效控制，从而预防其出现冷裂纹的问题，确保Q690高强度钢板的焊接质量，保证煤矿机械设备的性能和使用安全。

参考文献：

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[2]闵凡启,高立福,卢爱凤,等.Q690D钢板焊接裂纹分析与控制[J].物理测试,2016,34(1):18-21.