门式起重机主梁制造工艺研究-陆锦枝.doc

门式起重机主梁焊接工艺研究新上铁上海修造分公司 陆锦枝摘要：上海修造分公司今年承接了多台门式起重机的制造任务后，通过对主梁主材Q235B钢的材料化学分析、焊接要求分析后，初步确定焊接方法和焊接材料，制定了焊接工艺评定方案，按焊接工艺评定要求进行力学试验，根据试验结果制定了详细的焊接加工工艺并制作样品进行承载试验，试验结果证明焊接工艺可行。关键词：门式起重机主梁 焊接工艺 研究一、问题的提出今年新上铁修造分公司承接多台门式起重机的制造任务，按照门式起重机的设计要求，一般门式起重机的主梁使用的主要材料为Q235B，采用的主要制造工艺为焊接。因此需要对其进行研究并制定焊接工艺。二、Q235B焊接性能分析（一）Q235B化学成分分析和力学测试表1 Q235B化学成分表（摘自GB/T 700-1988）牌号化学成分（质量分数）/%CSiMnPSCuCrNi其他Q235B0.120.200.300.300.700.0450.0450.300.300.30-2014年5月，我们将Q235B =8，=12两种常用钢材取样送上海材料研究所检测中心进行化学分析。分析结果（编号:2014-H-9951）（编号:2014-H-9950）见表2，3。表2 Q235B=8钢材的化学分析：（根据GB/T20123-2006；GB/T4336-2002）检测项目碳（C）硅（Si）锰（Mn）磷（P）硫（S）铬（Cr）钼（Mo）镍（Ni）铜（Cu）结果0.180.200.440.0240.027表3 Q235B=12钢材的化学分析：（根据GB/T20123-2006；GB/T4336-2002）检测项目碳（C）硅（Si）锰（Mn）磷（P）硫（S）铬（Cr）钼（Mo）镍（Ni）铜（Cu）结果0.180.160.550.0280.019上述报告认为送检钢材符合GB/T 700-1988规定的 Q235B化学成分。表4 Q235B钢材的力学性能（摘自GB/T 700-1988）序号检测项目单位结果备注1上屈服强度MPa2352抗拉强度KN3753断后延伸率%264冲击值J275冷弯试验表5 Q235B=8钢材的力学性能（2014-L-5739）序号检测项目单位结果备注1上屈服强度MPa3092抗拉强度KN4573断后延伸率%36.54冲击值J2423235冷弯试验=180,d=1.5t完好表6 Q235B=12钢材的力学性能（2014-L-5739）序号检测项目单位结果备注1上屈服强度MPa3002抗拉强度KN4583断后延伸率%374冲击值J4242445冷弯试验=180,d=1.5t完好上述报告认为送检钢材符合GB/T 700-1988规定的 Q235B力学性能。（二）Q235B钢材的焊接要求（1） Q235B钢，金相组织为奥氏体（A)加3-5%铁素体（F），具有良好的塑性和高温、低温性能。在焊接热循环作用下，主要显示出以下基本要求：1）焊接过程中采用小的线能量输入，减小热影响区范围，加快焊缝及热影响区的冷却速度对Q235B钢板的焊接是有益的。2）Q235B钢焊接时导热系数小，存在过热区，也容易造成热影响区的晶粒长大。焊缝高温停留时间过长，也会导致焊缝的枝晶倾向加剧。因此要求尽量选择线能量输入较小的焊接方法。3）由于导热系数小而线膨胀系数大，自由焊态下焊接易产生较大的变形，选用能量集中，热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形。（2）Q235B钢具有较高的变形能力并不可淬硬，而且它的含碳量又很低，所以总的来说焊接性还是不错的。但是由于热导率低，热膨胀系数大，局部加热时温度分布不均匀，收缩量大等都将使接头在焊接过程中产生较大的内应力。焊接时应注意这方面的问题，尽量避免或减少这种受热不均现象的发生，焊接的速度也应该适当的快点。上述我们通过化学成分和物理性能对Q235B钢的焊接性能进行了初步分析，为拟定合理的焊接工艺，必须进行焊接工艺评定。三、Q235B钢板的焊接工艺评定（一）选用焊接方法修造分公司常用的焊接方法比较见表7。表7 修造分公司常用焊接方法比较项目手工电弧焊MIG实心焊CO2气体保护焊备注效率低高高成本高较高低操作工艺性好较好好焊缝美观好较好好焊缝性能好好好全位置焊缝美观适应性好一般好焊丝品种多少多对焊工技术要求较多高一般环境评价差较好好门式起重机主梁制造基本上都是以焊接为主的， 为提高工作效率，减少焊接变形，拟定的焊接方法是CO2气体保护焊，和MIG实心焊相结合。（二）焊丝的选用根据Q235B钢材的化学成份和力学性能要求，初步选定焊丝型号BH-503和HS-603，两种焊丝比较见表4。表8 焊丝型号比较项目BH-503HS-60备注效率高较高操作工艺性好较好C（%）0.880.07Si（%）0.90.035Mn（%）1.421.3屈服强度（MPa）445470抗拉强度（Mpa）560550耐温（）-20-30价格8.6元/kg18.5元/kg综合考虑焊丝的使用成本，拟定选用BH-503焊丝。（三）焊接工艺评定1、8 钢板CO2气体保护焊试样的力学性能测试板材规格：8300400mm；焊接方法：CO2气体保护焊；焊材：HB-503；规格1.2mm；坡口形式：不开坡口，对接型。焊接参数：电流：30A；电压30V；速度：15-20cm/min2014年5月我们将试样送上海材料研究所检测中心进行力学性能检测。检测结果（编号:2014-L-5753）见表5。表9 Q235B钢材的对接试板力学性能（根据GB/T19869.1-2005）表9-1 拉伸试验检测项目单位结果1#结果2#横截面积mm7.8625.127.8225.18抗拉力KN88.588.3抗拉强度MPa450450备注断母材断母材表9-2 冲击试验试样编号试样尺寸检测项目单位结果焊缝10555冲击吸收能量J9210175热影响区10555冲击吸收能量J746974表9-3 工艺性能试样编号检测项目测试条件结果1#背弯试验=180,d=4t完好2#背弯试验=180,d=4t完好3#背弯试验=180,d=4t完好4#背弯试验=180,d=4t完好2、12 钢板CO2气体保护焊试样的力学性能测试板材规格：12300400mm；焊接方法：CO2气体保护焊；焊材：HB-503；规格1.2mm；坡口形式：开坡口，对接型。焊接参数：电流：38A；电压30V；速度：12-18cm/min2014年5月我们将试样送上海材料研究所检测中心进行力学性能检测。检测结果（编号:2014-L-5737）见表5。表10 Q235B钢材的对接试板力学性能（根据GB/T19869.1-2005）表10-1 拉伸试验检测项目单位结果1#结果2#横截面积mm11.8025.2011.6025.20抗拉力KN137136抗拉强度MPa460465备注断母材断母材表10-2 冲击试验试样编号试样尺寸检测项目单位结果焊缝10555冲击吸收能量J152153148热影响区10555冲击吸收能量J565160表10-3 工艺性能试样编号检测项目测试条件结果1#背弯试验=180,d=4t完好2#背弯试验=180,d=4t完好3#背弯试验=180,d=4t完好4#背弯试验=180,d=4t完好3、8 钢板MIG实心焊试样的力学性能测试板材规格：8300400mm；焊接方法：MIG实心焊；焊材：HB-503；规格2mm；坡口形式：开坡口，对接型。焊接参数：电流：45A；电压30V；速度：15-22cm/min2014年5月我们将试样送上海材料研究所检测中心进行力学性能检测。检测结果（编号:2014-L-5775）见表5。表11 Q235B钢材的对接试板力学性能（根据GB/T19869.1-2005）表11-1 拉伸试验检测项目单位结果1#结果2#横截面积mm7.8625.228.0025.16抗拉力KN92.192.3抗拉强度MPa465460备注断母材断母材表11-2 冲击试验试样编号试样尺寸检测项目单位结果焊缝10555冲击吸收能量J705357热影响区10555冲击吸收能量J435949表11-3 工艺性能试样编号检测项目测试条件结果1#背弯试验=180,d=4t完好2#背弯试验=180,d=4t完好3#背弯试验=180,d=4t完好4#背弯试验=180,d=4t完好焊接工艺评定结果表明我们拟定的焊接工艺是可行的。四、结论根据焊接工艺评定结果，分公司制定了详细的门式起重机主梁制造焊接加工工艺，并严格按工艺要求制作。