ZG230-450钢补焊预热温度选择

在金属焊接工艺中，预热温度是决定焊接质量的关键参数之一，尤其对于中高碳钢及合金结构钢而言，预热不仅影响焊缝金属的冷却速率，还直接关系到焊接接头的组织演变、残余应力分布以及裂纹敏感性。ZG230-450钢作为一种典型的中碳铸钢，其化学成分中碳含量约为0.23%，同时含有适量的锰、硅等合金元素，具备较高的强度和一定的韧性，广泛应用于矿山机械、重型设备、工程机械等承受重载和冲击载荷的结构件中。然而，由于其较高的碳当量，ZG230-450钢在焊接过程中极易产生淬硬组织和冷裂纹，因此补焊时对预热温度的控制尤为关键。

补焊工艺通常用于修复铸件缺陷或服役过程中的损伤，其热循环过程与一次焊接有所不同。补焊区域往往存在残余应力、组织不均匀以及表面氧化等问题，若预热不足，焊接热影响区（HAZ）在快速冷却条件下易形成高硬度的马氏体组织，导致裂纹萌生和扩展。反之，若预热温度过高，虽可降低冷却速率，但可能导致晶粒粗化、强度下降，甚至引发热影响区的软化现象，影响整体结构的承载能力。因此，科学合理地选择预热温度，需综合考虑材料的化学成分、结构厚度、环境温度、补焊区域形状以及后续热处理条件等多重因素。

从冶金学角度出发，ZG230-450钢的碳当量（CE）通常在0.45%～0.52%之间（采用IIW公式计算），属于中等淬硬倾向钢种。根据焊接性评价标准，当碳当量超过0.4%时，即需采取预热措施以防止冷裂纹。结合工程实践和试验研究数据，ZG230-450钢在补焊时，推荐的预热温度范围一般为150℃～250℃。具体温度的选取应依据板厚和拘束度进行调整：当补焊区域厚度小于20mm时，可取下限150℃～180℃；厚度在20～50mm之间时，建议预热至180℃～220℃；对于厚度超过50mm或结构拘束度较高的部位，应提高至220℃～250℃。此外，若环境温度低于5℃，还需适当提高预热温度10℃～20℃，以抵消环境温度对焊接热循环的影响。

预热方式通常采用火焰加热或电加热毯，加热区域应覆盖焊缝两侧至少100mm范围，并确保温度均匀。预热温度的测量应使用红外测温仪或热电偶，避免仅凭经验判断。在多层多道补焊过程中，层间温度应维持在预热温度以上，防止因温度下降过快导致局部淬硬。若补焊时间较长，应持续监控温度，必要时进行中间保温。

预热温度的选择还需结合焊后热处理要求。若补焊后需进行去应力退火，预热温度可适当降低，但不得低于150℃，以保证氢的充分逸出。若为现场应急修复且无法进行焊后热处理，则应提高预热温度至200℃以上，并采用低氢型焊条（如E5015或E5016），配合严格的焊后保温缓冷措施，以降低氢致裂纹风险。

此外，焊接工艺参数也应与预热温度相匹配。例如，采用较小的焊接电流、较快的焊速，有助于控制热输入，避免过热区晶粒粗化。同时，合理的坡口设计和清根处理，可有效减少补焊区域的应力集中，提升接头韧性。

值得注意的是，ZG230-450钢在补焊后，焊缝及热影响区的组织主要为贝氏体与回火马氏体的混合结构，其硬度和强度略低于母材，但通过控制预热和层间温度，可使组织均匀化，提升整体韧性。显微硬度测试表明，在200℃预热条件下，HAZ最高硬度可控制在350HV以下，显著低于未预热时的450HV以上，有效降低了裂纹敏感性。

综上所述，ZG230-450钢补焊预热温度的选择是一个系统工程，需结合材料特性、结构特征、环境条件和工艺要求综合决策。合理控制预热温度，不仅能显著降低冷裂纹风险，还能优化焊接接头性能，延长设备使用寿命。在实际工程中，建议通过焊接工艺评定（WPS/PQR）验证具体参数，确保补焊质量稳定可靠。未来，随着数值模拟与智能温控技术的发展，预热工艺的精细化与自动化水平将进一步提升，为重型铸钢件的修复与维护提供更高效的技术支持。