30CrMo焊接工艺研究

1、30CrMO 旱接工艺研究前言30CrMo 为中碳调质钢，由于其自身具有较高的强度、硬度，且具有一定的冲击韧性，多应用于大型工程机械、压力容器、潜艇制造等。在中型机械制造业中主要用于制造截面较大、 在高应力条件下工作的调质零件，如轴、主轴以及受高负荷的操纵轮、螺栓、双头螺栓、齿 轮等；在化工工业中用来制造焊接零件、板材与管材构成的焊接结构和在含有氮氢介质中工 作的温度不超过250C的高压导管；在汽轮机、锅炉制造业中用于制造 450C以下工作的紧固 件，500C以下受高压的法兰和螺母，尤其适于制造 300 大气压、400C以下工作的导管。公司生产的重点产品主油缸，其缸体和缸盖均为 30CrMo，

2、属于较高载荷的焊接结构件， 且工作条件恶劣，承受一定的压力，在使用过程中，由于运动产生强烈摩擦，因此，要求材 质必须具有足够的强度和良好的抗疲劳性能，以保证产品的使用寿命。1 试验前期准备1.1 焊接性分析30CrMo 的化学成分及力学性能如表 1、表 2 所示表1 30匚耐W学威分C%)材料CSiMnMQSOCrMo0.26-0340.170S70.4C0.70o.aa-i.io左2 3gfM力牝壷i中王哽B(功SOCrM-:表 3 GHM70+GM70 熔敷金属化学成分()根据国际焊接学会推荐的碳当量计算公式：Ce=C+Mn /6+(C r+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (1)根据

3、式(1)及表 1 可知，30CrMo 的碳当量为 0.52%0.73%。随碳当量增加，冷裂 纹敏感性增大。当合金元素含量处于下限时，焊接性相对较好，越接近上限淬硬倾向逐渐加 大，产生冷裂纹的倾向增大，焊接性逐渐变差。30CrMo 合金结构钢又是在调质状态下焊接，热影响区的冷裂倾向会表现得更突出，其焊接性差。如焊接工艺不合理，存在焊接热影响区 脆化、热应变脆化及产生焊接延迟裂纹的危险。只有采取合理的焊接工艺措施，才能保证焊 接质量。1.2 焊接方法及焊接材料 本产品拟采用埋弧自动焊进行焊接。参照表3,并结合焊缝与母材等强度、等韧性的原则，选择焊丝 GHM70 +GM70，其性能如表 4 所示。和

4、却呼0十GM冲尼般金尿优学战分愀）册旳0庠蛊1瞬刑CMnSPCrMoMr0.4341.0百0.03S0.O3S舲4 GHM70+C性盔AKV (J)斗0工31咖馮銘+GM7C4#刑25沖35%ie1Lk r +-.，；;-1.3 焊接坡口型式及焊接规范按照图纸要求设计焊接坡口，如附图所示，焊接规范参数如表5 所示2 焊接难点控制由于 30CrMo 碳当量及冷裂纹敏感指数高，易产生焊接冷裂纹，拟采取以下措施：2.1 严格控制线能量为了避免冷裂纹的产生，焊接时必须严格控制线能量，并尽量缩短根部焊接和层间焊接 的间隔时间，并保证焊接过程的连续性。同时，应减少工件在高温时的停留时间，以避免奥 氏体晶体

5、过热，焊接时应采用较小的线能量，应严格按照焊接工艺的参数施焊，见表5焊按孤范15 (vjrtlrn/rVrirtJna mm)电締（AJ打踏SAW4DCEP47029380SAWGI-W704DCEP石0WG2QSAW30704DCEP23“3卑?勰2.2 合理的预热温度焊前必须预热，其目的是为了降低焊接接头的冷却速度，减少马氏体产生的几率，从而改善焊接接头组织，以降低产生冷裂纹的几率。根据预热温度经验公式T=碳当量 T60C,可知 30CrMo 预热温度为 187263C,为保证焊接接头不出现焊接裂纹、降低工人劳动强度， 本次焊接实验中选择预热温度为 200C。珂图焊痔试氐2.3 焊后缓冷焊

6、后立即用石棉布包裹焊接试板， 以降低焊接接头的冷却速度， 从而减少马氏体产生 的几率，降低冷裂纹倾向。3 焊接工艺评定3.1 拉伸试验按照 AWS D1.1-2010 国际标准制作缩截面拉伸试棒，并采用 ASTM A370 进行拉伸试验。 试验结果如表 6 所示。由表 6 可知，焊接接头强度与母材相匹配，且高于母材规定的最低值 620MPa,符合标准 要求。烝6担伸说號誑果(EFi)(rrrn)抗世整比(MPaJ希果21,402.50B33,9597音搭331.40$37.3717焊截斯霰J合蜡由垂百可ML弭劇B头强磨导时井氈耳且高手琲时聪的启底疔黄呦P駅倚育标;再舉塚會哩=丄,毎寸寸 L 尸

7、3.2 弯曲试验按照 AWS D1.1 标准对焊接接头进行导向弯曲试验，试验结果如表 7 所示 由表 7 可知，焊接接头弯曲试样表面未出现裂纹、气孔等缺陷，符合标准要求瞇号弩曲美型备注S456圧头半锂心9mm 蛊描餡IE。3.3 冲击试验按照 AWS D1.1-2010 标准对焊接接头进行冲击试验，其结果如表8 所示3沖击丑竝试悸尺寸 (E聞】试验洞鷹C)i中击亜收功(J)平均個(J)P 7LOxiCixSS163alOLCiSE室温180173910 x10 x551701010 x1x551UL上热站区3.OXLQZ5516712712LQM10X55100由表 8 可知，焊缝及热影响区的冲击吸收功均高于母材规定的最低值49J,符合标准要求 4结论4.1 采用埋弧自动焊焊接中碳调质钢 30CrMo ，通过选择焊接材料 GHM70 焊丝 +GM70 焊剂， 制定合理的焊接工艺， 并严格控制热输入， 获得了良好的焊接接头， MT、UT