Q690高強鋼在模塊車的應用

張衛華 劉鑫培 陶燕

摘 要：為有效降低模塊車車體高度，擬使用高強鋼Q690，根據Q690的主要成分和力學性能，借鑒Q345和Q460的焊接工藝，試驗出Q690高強鋼實際可行的焊接工藝，在焊接試驗部件上進行夏比缺口沖擊試驗，試驗結果顯示焊接達到力學性能要求。雖然在成本驗算中實際成本比使用Q345有所增加，但能大幅度降低總體高度，達到客戶的要求，同時也為Q690高強鋼在其他行業的使用提供借鑒。

關鍵詞：Q690 焊接 模塊車 超大運輸

中圖分類號：TG42 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-00-02

隨著我國核電工業、大型化工設備的更新改造以及千噸級以上軋機設備需求量的持續上升，國內對大件特種運輸的需求在不斷提高。大件運輸指超限、超重物品的商品運輸，超限貨物是指裝載輪廓尺寸超過車輛限界標準；超重貨物是指車輛總重量超過一定數值。大件運輸由于其不可拆解性，超限問題一直以來難以解決，尤其是超高。模塊車在輪式大件特種運輸設備中占有相當地位，盡可能降低模塊車自身高度來解決超高成為課題。

一直以來，在以模塊車為典型的重型輪式運載工程設備中，由于Q235和Q345高強鋼良好的焊接性能和成熟的焊接工藝，底盤承載部件主要使用Q235和Q345。隨著國家體育館“鳥巢”鋼結構中成功的使用了Q460高強鋼，使得Q460的使用逐漸廣泛，在模塊車中也日益增多，經過試驗和實踐檢驗，取得了良好的效果，有效的減輕了車體自重，并明顯的降低了總車高度。

在有些特殊用處模塊車中，對總車高度有嚴格限制，在總結以前結構鋼的設計參數和焊接工藝的基礎上，在模塊車的生產設計制造中嘗試使用Q690高強鋼。目前國內尚無Q690高強鋼在模塊車中的使用先例，該文通過理論分析及部件試驗相結合的方法研究Q690高強鋼在模塊中得使用。

1 Q690高強鋼在設計中得實用性分析

該文結合模塊車，選取4軸線單元為例，分析比較用Q690代替Q345的變化情況，受力分析見圖1，結果見表1。由表1可知，使用Q690結構鋼，承載車體較重量節省了15%～22%；雖然使用后整體造價有所升高，升高了1%～8%，但使用Q690后，簡化了車體結構，減小了重量，最重要的是明顯降低了有效高度，達20%～25%，完全滿足了客戶對總體高度的要求。

2 Q690高強鋼的焊接主要事項

2.1 Q69O高強鋼主要成分及力學性能

見表2。

2.2 Q690在試驗中的焊接要點

為確保結構件焊接質量和減小結構件的焊接變形，采用MAG焊（富氬混合氣體保護焊）。當焊角高度大于10 mm和焊接坡口深度大于12 mm時應采用多層多道壓焊的焊接方法，焊層數與焊角高度相關，焊角K=10 mm-14 mm，推薦焊二層3道；焊角K=16 mm，焊二層4道；焊角K=18 mm，焊三層7道；焊角K≥20 mm，焊四層

10道。

在選用焊接材料時，為保證焊縫的強度和機械性能，焊絲材料要有一定的含碳量和較高的合金含量，焊絲要求焊絲表面鍍銅，不允許有生銹受潮現象。

圖1 4軸線承載車體受力分析

為保證焊接質量，根據Q690高強鋼板，在模塊上的部位和結構，質量要求，材質特點和氣體保護焊焊接工藝特點，綜合考慮后進行設計，焊接的坡口設計較好的方法是采用單面V型坡口和T型對接。

在焊前一定要預熱到一定溫度，在焊接過程中，溫降也要嚴格控制一定范圍。

鉚工點組的時侯，因為Q690板材焊后不允許用壓力機和火焰矯正，所以構件在點組時應盡可能采用反變形法和加支撐焊接，為防止工件變形，允許加支撐焊接，但焊后必須鏟磨平整。定位焊縫出現裂紋時，必須清除，要重新定位焊縫。

為了保證焊縫的焊接質量，始焊、終焊處最易產生焊接缺陷，如焊瘤、弧坑及焊接裂紋，故采用指定的引、收弧位置，不采用與母材同種材料的板做引、收弧板。應力集中處不允許引弧和收弧。

2.3 焊處夏比沖擊試驗

略。

3 結語

為滿足客戶對總體高度的嚴格要求，使用傳統使用的Q345高強鋼焊接的車體結構已經不能達到要求，經過計算，采用Q690高強鋼可以達到模塊車的承載能力和貨物的要求高度，這是使用Q690高強鋼最關健的，雖然經過比較，成本會有所增高。在借鑒Q345和Q460高強鋼的焊接工藝和主要事項，根據試驗結果，能達到Q690的力學性能和模塊車的使用要求。但在試驗過程中，焊前預熱溫度和焊接過程中溫度降對焊接質量影響大，今后還得不斷總結經驗，不斷改進工藝，使Q690焊接工藝得到更加完善并能有效降低焊接成本。

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