Q690D高强度结构钢焊接技术
Abstract: this article simply introduces Q690D high strength structural steel welding technology application in the actual work.
1. 工作概况
Q690D是船用牌号的淬火回火高强度结构钢，强度等级(s≥690N／mm )，相应于EN-10137《I淬火回火或沉淀硬化高强度结构钢板和宽平板供货技术条件》中的S690Q(S690QL)钢。在隧道设备制造中将会有广泛的应用，尤其在盾构机和TBM生产中这种高强度结构钢用于焊接结构，确有其经济技术优势。但其对焊接技术要求较高，焊接工艺参数控制较严，焊接生产过程温度控制比较严格。
2. 材料的基本性能
2.1 Q690D的化学成分
表1Q690D的理论化学成分%（实际中不大于）①
表2Q690D（32mm）实际化学成分（%）
表4Q690D力学性能实验结果报告
表2表3表4主要就刀盘焊接是用到的部分Q690D材料的实际化学成分和力学性能。由于表中数据是抽样试验得到的数据，我们在实际焊接生产中根据国标中Q690D成分和力学性能数据为计算依据实际抽样数据为参考制定焊接工艺。
2.2． Q690D钢的焊接特点
2.2.1 碳当量（Cet）的计算
标准合金系的CET按德国SEwo88(可焊细晶粒钢的加工准备及熔焊规
程》碳当量计算公式②:
CET=C+(Mn+No)／16+(Cr+Cu)／20+Ni／40
计算可得MaxCet=0. 48％大于0.45%，(75mm板Cet=0.39%，32mm板Ceq=0.40%) ,可见Q690D钢材的淬硬性倾向明显,焊接性能不是很好,需采用适当的预热和控制线能量等措施;其目的是为了降低焊接接头的冷却温度,以减小淬硬倾向,防止生成裂纹。
2.2.2Q690D钢焊接容易出现的问题
Q690D钢合金成分丰富，强度等级高，焊接接头热影响区淬硬倾向大。工艺因素不当时极有可能发生淬性硬裂纹和脆性转变。
Q690D钢的焊接裂纹主要是冷裂纹，冷裂纹指焊接接头冷却到较低温度下(对钢来说在MS温度以下)时产生的焊接裂纹。有的冷裂纹会在焊接接头冷却到室温后并在一定时间(几小时、几天甚至十几天)才出现,称为延迟裂纹。有资料介绍，焊接接头的淬硬和脆性转变与焊缝熔台线处800℃冷却到500℃的时间(即t8／5)有密切的关系， Q690D钢焊接时必须严格控制t8／5值。亦即不宜采用大线能量焊接，以免由于t8／5过长而降低焊接接头的抗脆断能力③。线能量的计算公式④：
q = IU/υ
式中：I —焊接电流 A
U —电弧电压 V
υ —焊接速度 cm/s
q —线能量 J/cm
另一方面t8／5又不能过于短载，否则易导致产生淬硬冷裂纹。冷裂
纹敏感系数指考虑冷裂纹敏感性不仅计入钢材的化学成分,还考虑板厚和焊缝含氢量对裂纹倾向的影响。按日本应用的计算方法,可以求出防止钢材产生焊接裂纹的预热温度这就要通过适当的焊前预热来解决。T℃其公式为⑤:
T( ℃) = 1440PC - 392
PC =C + Si/30 +Mn/20 + Cu/20 +Ni /60 + Cr /20 +Mo /15+V /10 + 5B +
h /600 +H /60 (% )
式中 h为板厚（mm）H为焊接金属中扩散氢含量（mL/100g）
3. 焊接施工工艺及焊接工艺参数的选择
3.1焊接施工工艺
工件尺寸定位——点固焊——预热——焊口施焊——自检——焊后
热处理——无损检测
3.2 焊接工艺的选择
3.2.1 焊接方法和材料的选用
主要采用二氧化碳气体保护焊，焊丝使用德国进口的特殊焊丝T Union GM 100。
3.2.2 装配定位焊
由于Q690D高结构钢的淬硬性及结构应力，定位焊时就应预热，且定位焊缝应具有足够的强度，防止定位焊裂纹。建议定位焊缝的长度不小于50mm，板厚在20mm以内时单道定位焊，板厚超过20mm时，定位焊缝至少应焊两道。