中车哈尔滨车辆有限公司 黑龙江省哈尔滨 150056
摘要：通过分析供货状态为TMCP的Q460E钢材的技术性能和焊接特点及钢种焊接材料的匹配要求，同时通过焊接工艺评定试验以及对焊接接头的力学性能和金相进行分析，验证焊接材料匹配及焊接工艺规范的合理性，确保Q460E钢材在DA26凹底平车中得到成功应用。
关键词：TMCP；Q460E；凹底平；焊接工艺
前言
我公司正在生产的DA26型凹底平车是公司2014年新研发的特种车，该车载重260吨，自重109.75吨，是我国大吨位凹底平车中自重系数最小的车辆，也是我国载重250吨及以上通过铁路桥梁能力最高的凹底平车，与以往的D2A、D25A等车型相比，具有载重大、自重轻的技术优势。该车钢材主要采用Q345E，Q450NQR1以及Q460E钢种，在结构中关键受力部位构件采用供货状态为TMCP的Q460E材质，以提高车辆载重能力，降低车辆自重。鉴于Q460E首次在我公司车辆产品中使用，为保证焊接质量，必须对Q460E的焊材匹配，焊接工艺进行仔细分析，以确保Q460E在DA26型凹底平车中得到成功应用。
1 Q460E焊接性分析
1.1 Q460E的力学性能和化学成分分别见表1和表2。
1.2 钢材成分及性能特点分析
从Q460E成分看，碳含量较低，而含Mn量较高，S、P含量很低，Mn/S比能达到要求，具有较好的抗热裂性能。正常情况下焊缝不会出现热裂纹。但当材料成分不合格，或严重偏析使局部C、S含量偏高时，Mn/S有可能低于要求出现热裂纹。[1]所以需要做好材料的入厂复验工作。同时在选择焊材时，采用低碳、高锰的焊材，可以避免热裂纹问题。
为提高Q460E钢材的焊接性能，在钢材订货时，要求材料供货状态为TMCP，控制合金元素含量。根据钢材化学成分分别计算一下钢材的碳当量（CE）、冷裂敏感指数（Pcm）、冷裂敏感性（Pc）以及最低预热温度（T0）：
（1）CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15[2]=0.363%
（2）Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15
+V/10+5B[3]=0.1452
（3）Pc=Pcm+H/60+δ/600 =0.27，式中 δ为板厚（mm），取δ=25mm。H为焊缝中扩散氢含量（mL/100g），取工程用最大值H=5mL/100g。
（4）T0=1440Pc-392[4]=389-392＜0
通过计算可知，供货状态为TMCP的Q460E的碳当量较低，焊接冷裂纹敏感指数较小，焊接性良好，板厚25mm以下可不预热焊接。
2 焊接方法及焊接材料
（1）热轧钢和正火钢焊接时，焊接方法的选择并不是一个关键的问题，它对焊接方法无特殊要求。[1]因此焊接方法选择铁路货车生产常用的熔化极气体保护焊。
（2）选用气体保护焊丝TM-60，TM-60焊丝化学成分和力学性能分别见表3和表4。
（3）TM-60焊丝从成分上看属于低碳、高锰的焊材，S、P含量极低，可用于高强度合金钢的焊接，且力学性能检测可与Q460E母材性能标准等强匹配。
3 焊接工艺评定试验
焊接工艺评定试验按GB/T19869.1《钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验》进行。
3.1 试验材料
母材选用25mm厚的Q460E，开双面50°V型坡口。焊丝采用Ф1.2的TM-60焊丝，保护气体为80%Ar+20%CO2。
3.2 焊接工艺规范见表5。焊缝采用多层焊，每层焊道厚度不大于4mm，层间进行严格清理。背面采用碳弧气刨清根，并用砂轮打磨露出金属光泽。
3.3.3 宏观金相检测
宏观金相检测显示，各层焊道之间以及焊道与母材间熔合良好，能清晰的显示熔合线、热影响区以及各层焊道。
4 结论
（1）供货状态为TMCP的Q460E具有良好的焊接性和优异的低温韧性，板厚在25mm以下的板材可不预热焊接。
（2）采用牌号为TM-60的气保焊焊丝，按拟定的焊接规范焊接Q460E形成的焊接接头，焊缝熔合良好，内外部质量符合要求，并具备良好的力学性能，满足DA26型凹底平车设计要求，可以应用于实际生产。
参考文献：
[1]周振丰，焊接冶金学.北京：机械工业出版社，1996
[2]周振丰，张文钺，焊接冶金与金属焊接性，北京：机械工业出版社，1988年11月
[3]周振丰.金属熔焊原理及工艺（下册）.北京：机械工业出版社，1981年1月
[4]熔接便览（三版），丸善株式会社，1977
论文作者:毛军,安凯
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第35期
论文发表时间:2017/3/30
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