结构钢焊接工艺评定
陈建华，许志森，张翔，张衍坤，孙浩
（中车山东机车车辆有限公司，山东济南250022）
摘要：为了给生产制造制定返修焊工艺提供依据，对S355J2+N非合金结构钢做了多次返修条件下焊接工艺评定试验研 究。试验选取了5组12mm厚的S355J2+N板材，焊接全熔透性对接焊缝，分别编号为T0,T1,T2,T3,T4#其中TO试板不
进行返修,T1,T2,T3和T4试板分别进行1,2,3,4次模拟返修焊接。按照IS015614-1《金属材料焊接工艺规程及评定- 焊接工艺评定试验-第一部分：钢的弧焊和气焊、镰及镰合金的弧焊》标准对其进行了焊接工艺评定并对接头的拉伸性 能、弯曲性能、冲击性能、硬度等方面进行了评价。结果表明，多次返修焊接时返修次数并没有造成焊接接头抗拉强度、韧
性等性能明显降低，焊接接头性能各项指标均高于标准的最低要求#
关键词：S355J2+N钢；返修；焊接工艺评定
中图分类号：TG444+.4
Qualification on welding procefurd fod S355J2+N steel under
tte condition of pepeated repair
Chen Jianhua,Xu Zhisen,Zhang Xiang,Zhang Yankun,Sun Hao
%Harbin Welding In s t itute Limiod Company,Harbin150028, Heilongjiang,China）
Abstract:In ordee te provide a basis foe the establishment of repaia welding process in tUe production,welding
p-ocess tesi foe S355J2+N non-alloy structural sted was implemented undeo the condition of Repeat
ed repair.
Fivv groups of12mm-thick S355J2+N plates were selected foe the test,and the full-penetration butt welds were numbsed T0,T1,T2,T3and T4respectively.The tesi plate numbered T0was not sepaired,and the tesi plates numbered T1,T2,T3and T4cerried out repaio welding foe1,2,3and4times respectively.According
te standard of IS015614-1,《Specification and qualification d welding procedures foe metallic materials-W e ld
ing procedure tesi Part1-Arc and gas welding c V steels and arc welding c V nickd and nickd alloys》，welding peotedueequaieitaeion eesewasimp emeneed and eheeensiepeopeeeies,bendingpeopeeeies,impatepeopeeeies
and haednesoeeheioinesweeeevaGuaeed.Theeesu esshowehaeehenumbeeoeeepaieeimesdoesnoedeteeaseehe eensieseeengeh and eoughnesoeeheweGded ioine,and ehepeeeoemanteoeeheweGded ioineishigheeehan ehe minimum eequi eemen eo es eanda ed.
Key words:S355J2+N steel;repaii;welding procedure quCification
亠吉机车车辆有限公司实施“走出去”战略，近年来有多种刖旨轨道货车产品打入欧洲高端货车市场。其中车体、转
随着国家“一带一路”倡议的深入推进，中车山东向架构架钢结构主要采用S355J2+N非合金结构钢,
人流量统计焊接现场 —
—册该型号钢板执行EN 10025-2标准，主要用于制造强度
要 、成 和 的机 、车辆、化工设备等 设备的结构，大型厂房钢结构，重要工
及桥梁结构等，在欧洲应用为降低成本，在 中不免要出现需对
焊缝接头进行返修的情况。
员研究了返修焊
接对S355J2W + N 耐候结构钢焊接接头 及金相组
织的影响「2-3 *，但 对于S355J2 + N 还鲜有研究。
为了验证返修对S355J2 + N 非合金结构钢焊接接头性
的影响，为
中 返修焊工艺提供依据，我
们选取了 12 mm 厚的S355J2 + N 板材进行了焊接工艺
试验。
1试验材料和方法
采用MAG 焊焊接方法对S355J2 + N 非合金结构
钢进行了的焊接工艺试验。焊接5块对接试板，分别
编号为T0,T1,T2,T3和T4，其中T0试板不进行返修，
T1,T2,T3和T4试板分别进行1,2,3 ,4次模拟返修焊
接。 ISO 15614-1-2017《金属材料焊接工艺规
及评定-焊接工艺评定试验-第一 ：钢的弧焊和气焊、镰及镰合金的弧焊》标准对其进行焊接工艺评 定并对接头 进行评价。
1. 1 母材
选用生产中常用的12 mm 厚S355J2 + N 非合金结
构钢，化学成分见表1，学 见表2 #
表1母材化学成分（质量分数,％）
C
Si
Mn
S
Cu
!0.20
!0.55
!
1.6
W 0.025
!0.55
表2力学性能
屈服强度
抗拉强度-20 l 冲击吸收能量
&eH/M P a
&m /MPa
'kv /
J
"355
470 ~630
"27
1.4焊材
焊丝选用"1.2 mm 的符合ISO 14341-2011-E 的 G42 4 M21 3Si1焊丝（保护气为成分为80% Ao +20% CO2）o 焊丝化学成分见表3 ，焊材熔覆金属力学性能
要求见表4#
表3焊丝化学成分
C Si Mn P
S
Ni
Co
Mo
V
Cu
ai
Ti+Zo
0.06-0.14 0.7-1.0
1.3 〜1.6
!0.025
!0.025
! 0.15
W 0.15
!0.15
W 0.03
!0.35
!0.02
!0.15
表4焊材熔覆金属力学性能要求
屈 强度"MPa
抗拉强度&m /MPa
断后伸长率
'（%）
-20 l 冲击
吸
'kv /J
" 420500 ~640
" 20
" 47
1.4坡口形式
焊缝接头形式如图1所示#焊接时采用单面焊双 面成形，其中坡口角度#=100。，组对
）=2-3 mm ,
12»
图1焊接接头形式
37
、
钝边c=0~0.5mm #模拟返修焊接去除缺陷时坡口准
如图2所示#返修时，采用碳弧气刨的方式去除焊
缝，去除深度8~10 mm ，并将碳化层、气刨挂渣清除干 净，露金属光泽#
图2模拟缺陷清除示意图
1.4焊接设备
焊接设备选用林肯CV500P MAG 焊机，直流反接#1.4焊接工艺
焊前用砂轮打磨焊缝两侧20 mm 区域，清除影响
焊接 的、铁锈、焊渣等#焊接工艺参数见表5#
焊接现场表5焊接工艺参数
焊层焊接电流电弧电压焊接速度气体流量"A U/N!%cm+min-1)，/%L+min-1)气瓶推车
190〜9517.5-18.016.522 2170〜18021.0〜21.522.622 3255〜26529.5〜30.526.622 4230〜-24029.5〜30.027.622 5245〜25529.5〜30.021.522
2试验结果及分析
2.1外观检测
ISO5817-2014《钢、镰、及其合金熔焊接头%不电子束焊接）的等级》B级对焊缝外观进行了评判。焊缝成形良好，表面无裂纹、咬边、熔合、气、夹渣等缺陷。
2.2无损检测
按ISO17638-2016《焊缝无损检测-磁粉探伤》标准对焊接接头进行了并按ISO23278-2015（焊缝无损检测-磁粉检验-验收等级》标准2X等级进行验收；按ISO17640-2018《焊缝的无损检验-超声波检测》对其进行超声波并按ISO11666-2018《焊接的无损检测-超声波检测-验收》标准2级进行验收#结果、气孔等，焊缝质量良
2.3力学性能测试
ISO4136-2012《金属材料焊接的破坏性测试-张力测试》进行拉伸试验，按ISO5173—2009《金属材料焊缝试验-弯曲试验》进行弯曲试验，按ISO9016-2012《焊接接头冲击试验方法》进行冲击试验，按ISO9015-1-2001《金属材料焊缝试验-硬度试验第1部分：电弧焊接头硬度试验》进行硬度试验#相关试验结果分析如下#
高见光2.3%拉伸性能
为了更直观展示结果并便于分析，将不同返修下2个抗拉强度结果取平均值并制成曲线图，如图3所示#结果表明，返修成接头抗拉强度一定的下降，返修1至4抗拉强度平均值分别为未返修接头抗拉强度平均值的88.4%,98.2%, 99.7%,89.4%，但强度均能达到标准最低要求#其中返修2次和3接头抗拉强度基
本返修接头基本持平#返修1次和4接头强度下降幅度稍大，由于其断裂位置为母材且距离焊缝和影响区较远，推测强度降低不是由返修焊接成。
图3抗拉强度结果
2%3%2弯曲试验
对焊接接头进行取样，并进行了侧弯试验，压头直
电子束焊接径等于4倍板厚，弯曲角度180。#结果表明，弯曲试样没等，弯曲性能良好#
2%3%3冲击
对焊缝和热影响区进行了-20l冲击性能试验#试验时在焊缝和热影响区各取3个冲击试样，每试样的冲击吸值均大于要求的母材冲击吸最小值。冲击吸平均值如图4所示#从图中可以，焊缝和热影响区的冲击吸收值呈一定波动，但其数值大于要，返修为2次、3，焊缝区的冲击：
焊接现场-----焊
250
200
150
100
50
01234
返修次数"(次)
图4冲击试验结果比未返修时更佳，返修2次时热影响区的冲击性能比未返修。
2.3宏观金相
不同返修下，接头的宏观金相如图5所示，可以熔合情况良好#但随着返修的增加，成试件焊接变形逐渐增大。
2.3硬度试验
用硬度仪对焊接接头和母材的显微硬度进行了测量#在上、下表面2mm处各打一排点，从接头的一侧母材开始，经影响区、焊缝直至另一侧母材，区域3个点，硬度测量位置如图5所示#结果表
(a)TO(b)T1(c)T2
图5宏观金相
明，所有测试点的硬度都小于320HV10，满足标准要求# 3结论
(1)S355J2+N非合金结构钢焊接性能良好，多次返修焊接并没成焊接接头抗拉强度、韧等：明显降低，焊接接头指于工艺评；准的最低要求#
电光调制器
(2)试验结果为生产制造过程中制定返修焊接工艺提供了依据。
参考文献
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发)J].天津冶金,2015(4):20-23.光线路终端
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接接头性能的影响[J]-中国新技术新产品，2017,11
(21)：86-87.
[3]宫平，常力.S355J2W+N钢焊接接头返修焊金相组织分
析)J].电焊机,2018,48(3)：134-138,
收稿日期：2020-05-19
陈建华简介：1985年出生，硕士，高级工程师；主要从事轨道交通装备焊接工艺技术工作;chenjianhua0635@163。
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