Q420B钢焊接裂纹原因分析及改善措施

苏会德，秦炳荣，李天旭

（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照276800）

1 前 言

Q420B钢以其具有的高强度和韧性、抗疲劳性等良好综合机械性能，在工程和机械上逐渐得到了广泛的应用。在应用过程中，该钢种出现了焊接开裂情况，给该材料的使用带来了结构安全影响。在山东某大型国有钢铁冶金企业的工程项目建设中，材质为Q420B 大型H 型钢梁在CO2保护焊焊接时，两榀H型钢梁与柱的熔透型角焊缝出现裂纹，裂纹从热影响区开始，贯穿焊缝，止裂于母材另一侧，裂纹长度分别为80 mm、100 mm。对此进行相关测试、分析、研究，找到原因，并为今后该类钢使用质量提供借鉴。

2 焊接裂纹产生的原因分析

开裂的焊缝为焊接H 型钢悬臂短梁与钢柱翼缘板的全熔透角焊缝，见图1。

图1 焊缝裂纹位置

焊缝母材采用Q420B（15MnVN）钢板，钢板厚度b=38 mm；焊丝采用H08MnMoA，直径Φ1.2 mm；焊接工艺采用CO2保护焊，焊接过程中未采取预热措施，焊后采取自然冷却；环境温度15 ℃。

焊接裂纹出现在焊缝冷却后，从产生裂纹的机理看，与冷裂纹情况相似。冷裂纹是焊接施工中较为普遍的一种裂纹，大约在钢材马氏体转变的起始温度Ms附近，在淬硬组织、氢和拘束应力的共同作用下产生。冷裂纹主要发生在低合金钢、中合金钢、中碳和高碳钢的焊接热影响区。为了研究裂纹原因，从焊缝和热影响区的冷却时间对焊接接头的组织成分、氢和拘束应力的影响等3 个方面进行分析。

2.1 焊缝冷却速度的测定

为了测定焊缝冷却速度，现场采用CO2气体保护焊进行焊接试验操作。……